Edc для новичков. часть 1: обзор ножевых сталей для вашего ножа

Характеристики

Химический состав стали S30V подобен составу аналогичных сталей от этого же производителя S60V и S90V. Но в отличие от них, меньшее количества ванадия обеспечивает лучшую обрабатываемость стали и отсутствие проблем при финишной полировке.

Излишне твёрдые карбиды ванадия требуют применения специальных материалов и инструментов для заточки, полировки, что удорожает производство.

Плюсы

К преимуществам сплава можно отнести:

• такой сплав позволяет обеспечить оптимальное сведение к режущей кромке, что, в свою очередь, обеспечивает прекрасную остроту лезвия, которая сохраняется длительное время;
• максимальная твёрдость после закалки — 58-61 HRC;
• отличные показатели износоустойчивости — в этом она опережает 440С и 154СМ;
• отличная сопротивляемость коррозионному разрушению;
• лезвия хорошо поддаются правке;
• устойчивость на излом выше, чем у 440C;
• лезвию не страшны выкрашивание и сколы;
• ударная вязкость лучше, чем у D2 или 440C

Физические свойства

Физические свойства материала, также на высоте:

• модуль упругости — 221 Гпа;
• плотность — 7,47 г/см.куб;
• коэффициент линейного расширения — в пределах 11.0 — 11.5 (10^6)/°С;
• теплопроводность при 20°C — 17,31 Вт/м*К.

Ножи из стали CPM S30V.

Химический состав

1. Углерод – 1,10%. Это ключевой элемент для любой стали, его содержание влияет на твёрдость металла.
2. Марганец – 0,50%. Он включается в сплав на этапе выплавки, это увеличивает прочность. Стали с его высоким содержанием используют в аэро- и космической промышленности.
3. Хром – 14%. Главная его роль в составе – коррозионная стойкость, в больших количествах присутствует в любой нержавейке.
4. Молибден – 0,40%. Он даёт возможность закалить сталь до высоких показателей прочности, одновременно уменьшая ломкость металла и увеличивая устойчивость к большим температурам.
5. Кремний -0,30%. Этот компонент положительно влияет на увеличение твёрдости и устойчивость к механическим нагрузкам.
6. Сера – 0,02%. Относится к разряду легирующих добавок, является примесью используемой в технологическом процессе. Её чрезмерное содержание может легко уменьшить все положительные свойства стали, предел – 0,065%.
7. Фосфор – 0,03%. Это технологическая примесь, входящая практически в любой сплав. Высокое его содержание может сделать металл очень хрупким, предел – 0,045%.

Химический состав сталей 154CM и ATS-34.

Химический состав

Материал производится по технологии CPM, что означает минимальное количество загрязняющих элементов, а значит, равномерную мелкозернистую структуру и оптимальные свойства для сплава данного состава.

Хорошо сбалансированный состав с наличием ванадия и хрома, содержание которого достигает 14%, сделали сталь одной из лучших в разряде порошковых нержавеек для ножевого производства.

В Америке такой сплав применяется для производства кухонных принадлежностей профессионального класса, а также ножиков карманных моделей.

Рассмотрим химический состав подробнее:

1. Углерод 1,45% — участвует в формировании карбида железа, что делает сталь более твёрдой и износостойкой. Это надёжный утвердитель для стальных сплавов, также положительно влияет на прокаливаемость, что позволяет получить высокую твёрдость и прочие механические характеристики после проведения термической обработки.
2. Хром 14% — высокое содержание хрома позволяет отнести эту сталь к категории нержавеющих материалов. Помимо коррозионной стойкости увеличивается стойкость к истирающим нагрузкам, повышается прокаливаемость.
3. Молибден 2,0% — тугоплавкий металл увеличивает стойкость к разрушению при высоких температурах, а также положительно сказывается на прочности и упругости, снижается вероятность образования коррозии и красноломкости.
4. Ванадий 4,0% — карбиды ванадия отличаются высокой твёрдостью, что в целом сказывается на твёрдости материала. А также наличие этого легирующего элемента измельчает зёрна стали и делает материал более прочным и плотным.

Сталь А2 / Auremo

Название Значение

Описание

Сталь А2 применяется: для изготовления прокатанных и кованых заготовок квадратного или круглого сечения предназначенных для производства осей локомотивов, электропоездов, дизель- и электропоездов, вагонов железных дорог и вагонов метрополитена железных дорог.

Примечание

Сталь нелегированная.

Название Код Стандарты

Стандарт C S P Mn Cr Si Fe Cu V Mo

Fe — основа.

Механические характеристики

Сечение, мм sТ|s0,2, МПа σB, МПа d5, % кДж/м2, кДж/м2

Описание механических обозначений

Название Описание

www.auremo.org

Лучшие отечественные виды стали

Маркировка из двух цифр и буквы “Х” обозначает процентное содержание (в сотых долях) углерода и хрома (первая цифра – углерод, вторая – хром). Фактические показатели могут незначительно колебаться. Можно выделить топ-5 лучших ножевых сталей отечественных производителей.

50х14МФ

Универсальная марка, с которой начиналось оружейное производство. Используется в изготовлении ножей, медицинского инструмента. Сплав устойчив к химической и влажной среде. Твердость может составлять до 57-58 HRC.

Лезвия долго держат заточку, устойчивы к ударным нагрузкам, с легкостью правятся в домашних условиях.

Сталь 50х14МФ является универсальной и подходит как для ковки ножей и топоров, так и для изготовления медицинского оборудования.

40Х12

Это мягкая высоколегированная сталь, использующаяся в производстве недорогих ножей, сувенирных клинков. Плохо поддается закалке, поэтому полотна легко гнутся, а режущая кромка почти не удерживает заточку.

Преимуществом является устойчивость к коррозии. Твердость материала составляет 51 или 52 HRC.

Х12МФ

Изначально разрабатывалась для использования в машиностроительной отрасли. Марка широко применяется в изготовлении ножей. В сплав входит вторичное сырье, что снижает стоимость производства.

Сталь Х12МФ не требует сложного ухода, относится к группе коррозионно-стойких материалов, отличается податливостью при обработке. Режущая кромка обладает устойчивостью к износу. Острота лезвия сохраняется долгое время. Твердость может достигать 64 HRC.

К недостаткам относятся: чувствительность к изгибам и кислотной среде, необходимость специального оборудования для заточки, тусклый вид полотна.

95Х18

Часто используется для изготовления клинков. Материал отличается устойчивостью к коррозии, прочностью, не изнашивается долгое время. Преимуществом является простота заточки лезвия, недостатком – средняя агрессивность реза. Закаливается до 58 HRC.

65Х13

Относится к недорогим маркам. Имеет устойчивость к ржавчине благодаря содержанию хрома. Твердость составляет от 56 до 59 ед. по шкале Роквелла. Полотно устойчиво к ударам, деформации. Достоинством также является легкость в эксплуатации и заточке.

К недостаткам относится высокая скорость истирания.

Заменители

Если хорошо поискать, то у любого товара на рынке найдется конкурент, который практически полностью соответствует оригиналу или даже в чем-то его превосходит. Подобное правило применимо и к металлургии, где на каждую марку стали найдется хотя бы одно или сразу несколько наименований из разряда «заменителей», то бишь материалов, сходных по свойствам и составу.

Для стали 15ХСНД на отечественном рынке можно выделить следующие аналоги:

• 16Г2АФ — сталь с несколько большим количеством кремния в составе, а также с добавкой ванадия, что улучшает ее прочностные характеристики.
• 15ГФ — практически аналогична предыдущему варианту, за исключением меньшей процентной доли элементов в составе.
• 14ХГС — более дешевый, но не менее сбалансированный по своему составу аналог, подходящий для слабонагруженных конструкций.
• 16ГС — в целом, это отличный, пусть и несколько неполный аналог 15ХСНД, пригодный для конструкций, которым предстоят умеренные статические нагрузки.

Однако, если вам предстоят работы, где потребуется использовать сталь для сооружения определенной конструкции или обшивки, лучше не продешевить и приобрести наиболее качественную марку стали.

У8 — классическая ножевая сталь

Марку У8 относят к эвтектоидным сталям. То есть, наличие чистого углерода, равно тому, который находится в цементите перлита. Это обозначает что в составе стали отсутствуют вторичные карбиды. Это привело к появлению ряда тонкостей, возникающих при работе со сталью У8 и ее аналогами.

К примеру, в составе У8 их отсутствие гарантирует наличие однородной структуры, стали этого типа хорошо обрабатываются сваркой ковкой. Именно поэтому эти сплавы входят в состав дамасских сталей. Но, необходимо помнить и о том, что отсутствие карбидов усложняет процесс термической обработки. В частности, изменение оптимальной температуры закаливания на несколько градусов, приводит к снижению механических свойств, а именно прочности и вязкости.

Важное значение придаётся и предварительной термообработке. Ее задача оптимизировать структуру непосредственно перед закалкой

Надо отметить, что стали марки У8 и ее аналоги обладают низкой прокаливаемостью и в следствие очень чувствительны к длительности времени задержки охлаждения.

В 1997 в нашей стране был разработан и введен в действие ГОСТ Р 51015-97. Он разделяет все ножи на две большие группы:

• хозяйственные;
• бытовые.

К первой группе относят изделия, которые применяют для работы с хлебом, овощами. Ко второй группе относят ножи, предназначенные для обработки мяса. В эту же группу входят изделия, предназначенные для туристов и пр.

В этом же документе определён материал, из которого производят ножевую продукцию — это У8А или У10А. Индекс «А» обозначает, что это стали повышенного качества, в них понижено содержание фосфора и серы. В качестве заготовок применяют прутки и полосы из сталей У8А.

ГОСТ определяет, что твёрдость поверхности должна быть на уровне 49 по HRC, но вместе с тем допускается и производство ножей с твёрдостью поверхности 41,5 HRC.

Стали группы У8 позволяют выдержать параметры, определённые в ГОСТ Р 51015-97.

Бесспорно, кроме, описанного материала допустимо и применение других стальных сплавов, например, 40Х13 или 65Х13. Использование этих сплавов позволяет получить ножи с высокой прочностью и стойкость коррозии. Но использование сталей подобного рода позволяет получением продукции у которой, высокая прочность, стойкость к затуплению, разумеется, при использовании ножей по назначению. Но при резком ударном воздействии возможно получение сколов или трещин на теле клинка. Наличие большого количества легирующих элементов может привести к повышению хрупкости клинка.

Ножи, выполненные из семейства У8 практически не имеет легирующих компонентов, в ГОСТ определено то, что наличие хрома не должно превышать 0,2%, никеля и меди не более 0,25%

Плюсы

К плюсам стали марки У8, которая определена ГОСТ Р 51015-97, как основная для производства хозяйственных и бытовых ножей, можно отнести следующее — после проведения термической обработки, она приобретает достаточную прочность и твёрдость поверхности, достаточной для обеспечения остроты ножа на длительный срок эксплуатации. Острие клинка можно относительно легко заправить, то есть для этого можно использовать обыкновенные абразивные бруски. Такой нож сложно сломать при ударе.

Минусы

Но несомненный минус  — низкая стойкость к воздействию коррозии. Другими словами, ножи, произведенные из У8 требуют постоянного ухода. То есть, после работы лезвие необходимо протереть насухо, а лучше нанести слой защитного средства, например, какого-нибудь масла.

Рейтинг: 4.5/5 — 2
голосов

Как выбрать марку стали и на что обратить внимание?

Во многом механические свойства стали зависят от легирующих добавок – ванадия, кобальта, вольфрама. Даже при минимальных содержаниях они значительно увеличивают качество клинков.

Поэтому первое, на что стоит обратить внимание – это состав:

• углерод – увеличивает твердость и прочность стали, повышает сопротивляемость клинка к износу и появлению сколов и трещин, но большое количество в составе существенно снижает общую коррозионную стойкость;
• хром – повышает твердость, плотность клинков, отвечает за устойчивость к коррозии и возможности полировки клинка. Содержится во всех современных нержавеющих сталях. Кроме того, содержание хрома придает клинкам характерный полировочный блеск, добавляя им эстетической составляющей;
• марганец – повышает вязкость и прокаливаемость стали, увеличивает устойчивость к боковой деформации, а вот его высокое содержание в стали делает ее хрупкой. Из сталей с высоким содержанием марганца изготавливают в основном рельсы, сейфы, в производстве ножей марганцевая сталь применяется редко;
• молибден – легирующий элемент, который придает металлу эластичность и плотность, улучшает показатели прокаливаемости и прочности. Это твердоплавкий элемент, предотврающий ломкость клинка, повышает устойчивость к высоким температурам, придает клинку необходимую жесткость;
• ванадий – еще один легирующий элемент, повышающий вязкость и прочность клинка, улучшающий показатели износостойкости, способствующий лучшему прокаливанию. Применяется в основном для инструментальных сталей, в частности хирургических. Придает металлу инертность к агрессивным химическим реагентам;
• никель – предотвращает появление ржавчины и закисление клинка;
• кремний – увеличивает износоустойчивость сплава, делает его более надежным и стабильным;
• фосфор – его содержание в стали нежелательно, он делает металл хрупким, при этом повышая его прочность. Максимальное содержание фосфора не должно превышать 0,045%;
• сера – еще один «вредный» элемент, снижающий устойчивость к боковой деформации, однако повышающий прочность металла при воздействии по оси металлической решетки. Высокое содержание серы существенно снижает механические и физико-химические свойства стальных сплавов: пластичность, ударную вязкость, антикоррозийную стойкость. Содержание серы в хорошей стали не должно превышать 0,06%.

Также необходимо обратить внимание на следующие параметры:

• устойчивость к коррозии – если нож часто вступает в контакт с водой, кровью или другими жидкостями, антикоррозийные качества являются ведущими при выборе хорошего ножа. Любая жидкость, особенно кровь, плохо сказывается на общем качестве материала, снижает его устойчивость к точечной коррозии, ухудшает при высыхании режущую кромку;
• способность держать заточку – фабричная заточка держится ровно до первого использования, а вот рабочая фаза напрямую зависит от состава и свойств стали. Точить ножи придется в любом случае, но клинки из высококачественной стали дольше сохраняют остроту режущей кромки и менее требовательны к абразивным материалам для правки;
• твердость – чем тверже сталь, тем лучше она выдерживает внешние нагрузки, но мягкий металл легче затачивать. При этом мягкие клинки тупятся гораздо быстрее;
• износоустойчивость – ни один нож не будет служить вечно, какой бы хорошей сталь не была, но определенные добавки в сплав продлевают жизнь клинков за счет повышения прочности или устойчивости к сколам, боковому давлению, деформации.

Лучшие отечественные виды стали

Маркировка из двух цифр и буквы “Х” обозначает процентное содержание (в сотых долях) углерода и хрома (первая цифра – углерод, вторая – хром). Фактические показатели могут незначительно колебаться. Можно выделить топ-5 лучших ножевых сталей отечественных производителей.

50х14МФ

Универсальная сталь 50х14МФ, с которой начиналось оружейное производство. Используется в изготовлении ножей, медицинского инструмента. Сплав устойчив к химической и влажной среде. Твердость может составлять до 57-58 HRC.

Лезвия долго держат заточку, устойчивы к ударным нагрузкам, с легкостью правятся в домашних условиях.

Сталь 50х14МФ является универсальной и подходит как для ковки ножей и топоров, так и для изготовления медицинского оборудования.

40Х12

Это мягкая высоколегированная сталь, использующаяся в производстве недорогих ножей, сувенирных клинков. Плохо поддается закалке, поэтому полотна легко гнутся, а режущая кромка почти не удерживает заточку.

Преимуществом является устойчивость к коррозии. Твердость материала составляет 51 или 52 HRC.

Х12МФ

Изначально разрабатывалась для использования в машиностроительной отрасли. Марка широко применяется в изготовлении ножей. В сплав входит вторичное сырье, что снижает стоимость производства.

Сталь Х12МФ не требует сложного ухода, относится к группе коррозионно-стойких материалов, отличается податливостью при обработке. Режущая кромка обладает устойчивостью к износу. Острота лезвия сохраняется долгое время. Твердость может достигать 64 HRC.

К недостаткам относятся: чувствительность к изгибам и кислотной среде, необходимость специального оборудования для заточки, тусклый вид полотна.

95Х18

Часто используется для изготовления клинков. Материал отличается устойчивостью к коррозии, прочностью, не изнашивается долгое время. Преимуществом является простота заточки лезвия, недостатком – средняя агрессивность реза. Закаливается до 58 HRC.

Подробнее в статье: “Характеристика стали для ножей 95х18“

65Х13

Относится к недорогим маркам. Имеет устойчивость к ржавчине благодаря содержанию хрома. Твердость составляет от 56 до 59 ед. по шкале Роквелла. Полотно устойчиво к ударам, деформации. Достоинством также является легкость в эксплуатации и заточке.

К недостаткам относится высокая скорость истирания.

Подробнее в статье: “Характеристика стали марки 65X13“.

Человеческим языком о популярных ножевых сталях.

Существуют десятки параметров, которые вы учитываете, выбирая нож: от имени дизайнера и страны производства до длины клинка, толщины рукояти или хайпа вокруг бренда. Но вы всегда задаете себе главный вопрос: а какая ножевая сталь лучше? Возможно, для вас ножевые стали — это что-то из области непонятной мистики. Не знаете, что такое M390 или M4? Crusible для вас — это всего лишь фильм режиссера Николаса Хайтнера, а Бёлер Удденхольм слышится как имя какого-то злобного великана из сказки?

Не переживайте, мы тут в BestBlades заморочились и решили с помощью BladeHQ (огромное спасибо Тревору Брауну и Андю Хемилтону) и своих скромных знаний создать объемную, но написанную простым языком статью о ножевых сталях в русскоязычном сегменте Сети. Реально, после прочтения, даже если у вас всего 10% в голове отложится, этого будет достаточно для выбора ножа, поверьте.

Процесс изготовления ножа из порошковой стали

Современные порошковые сплавы для изготовления лезвий имеют в своем составе в достаточной степени карбиды и неметаллические включения, структура же зерен по фазовуму переходу следующую: мартенситы, аустенит.

Карбиды разного типа являются твердыми и при этом хрупкими материалами, которые увеличивают износостойкость сплава, но при этом ухудшают её механические характеристики, например общую прочность и вязкость стали. Если данный элемент распределен неравномерно, то может возникнуть анизотропия различных характеристик лезвия, общий внешний вид ножа приобретает неоднородность и его структура становится непредсказуемой.

Для того чтобы этого не произошло, в порошковой металлургии используются следующие технологии:

1. Оптимизация сплава – промышленное уменьшение количества эвтектических видов карбидов;
2. Микролегирование – добавление в сплав сильных карбидообразователей либо элементов РЗМ и второй группы во время производства стали;
3. Пластическая деформация – при помощи дробления карбидов улучшается и их распределение по составу;
4. Увеличение качества и скорости кристаллизации порошковой стали.

После того как состав порошкового сплава готов для производства заготовки лезвия, приступают к изготовлению самого ножа. Этот процесс происходит в несколько этапов:

1. Сплав распыляется, при этом получается металлический порошок, каждая частица которого является микроскопическим слитком;
2. Порошковый металл подвергается обработке, если в этом есть необходимость;
3. После этого металлический порошок засыпается в вакуумную пресс-форму из пластичных материалов;
4. Производится прессование контейнера под высоким давлением;
5. Далее делается твердофазное и двухфазное спекание под высокой температурой и давлением несколько сотен атмосфер.

Таким образом, изготовление ножа окончено. Далее компания производитель создает рукоятку и украшает лезвие в соответствии с запрашиваемыми требованиями.

ТОЖЕ НЕМАЛОВАЖНО

Термообработка (ТМО)

Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения стали вашего ножа с целью получения заданных свойств за счёт изменения внутреннего строения и структуры этой стали. Правильная ТМО дает многое стали и тому, как показывает себя в работе нож с этой сталью. Высокая твердость после ТМО увеличивает удержание остроты, добавляя хрупкости. Низкая твердость увеличивает прочность/ударную вязкость, уменьшая временные показатели удержания остроты режущей кромки. Эффективность термообработки, конечно, сильно зависит от состава стали.

Геометрия клинка

Если вкратце, так как про это целую отдельную статью можно написать: режущие свойства улучшаются, если нож сведен тонко. Грубо говоря, чем тоньше режущая кромка, тем нож лучше режет. Без сомнения, общая толщина клинка и величина/форма спусков тоже имеют значение.

Заточка

Заточка так же важна, как и геометрия клинка. Нож заточен на 30 градусов? Это значит, что каждая сторона режущей кромки заточена на 15 градусов относительно вертикальной плоскости, идущей от середины обуха. По сути, более острые углы заточки будут показывать лучшую производительность реза, чем более тупые углы. Напротив, более тупой угол будет более стабильным и долговечным, если говорить об удержании остроты.