Химический состав, плюсы и минусы стали d2 для ножей разных типов

Химические свойства

За получение конечных свойств Х12МФ изделия отвечают две составляющие: химический состав сплава и термомеханическая обработка (промежуточная и окончательная). Естественно, что обе составляющие зависят друг от друга, а определяется эта тонкая взаимосвязь в результате многочисленных исследований и опытов:

• на действующих металлургических и машиностроительных предприятиях;
• в металлографических лабораториях.

К вышеперечисленным изделиям предъявляются высокие требования:

• по прочности при обработке металла способом холодного штампования, прокатки;
• хорошую теплостойкость. — Набор этих свойств марки Х12МФ обеспечивает высокая концентрация следующих элементов, каждый из которых вносит свои особенности:

1. C — 1.45-1.65%;
2. Cr — 11–12.5%;
3. Mo — 0.4–0.6%;
4. Si — 0.1–0.4%;
5. V — 0.15–0.3%;
6. Mn — 0.15–0.45%;
7. Сu — 3%;
8. Ni — 0.35%.

Расшифровка стали Х12МФ

В данном случае в маркировке указаны только основные элементы:

1. индекс: Х12 — содержание хрома 12 %;
2. М — молибден (без цифрового индекса, содержание должно составлять до 1 %);
3. Ф — вольфрам (содержание также до 1 %).

Углерод в данном случае не указывается, так как по умолчанию его содержание определяется в районе 1,5 %.

Углерод — важнейший элемент, повышающий прочность. Его участие оказывает как положительное влияние, так и отрицательное. При одновременной прочности он снижает пластичность, что делает сталь плохо деформируемой.

К тому же карбиды при высокой концентрации распределяются неравномерно, а также коагулируют при дальнейшем вылеживании, что приводит к неоднородности свойств в самом сплаве: в районе сегрегаций сплав наиболее прочен, а истощенное место становиться уязвимым при нагреве выше 300 ºC. Поэтому при интенсивной работе, когда рабочая поверхность нагревается, происходит разупрочнение.   

Но этот недостаток нейтрализуют добавлением хрома, марганца, молибдена и вольфрама.

Основным легирующим элементом Х12МФ является хром. Он придает коррозионную стойкость, повышает прокаливаемость и исключает разупрочнение стали. Именно благодаря такому содержанию хрома, сталь характеризуется высокой:

• теплостойкостью (отсутствием разупрочнения при высоких температурах выше 300 ºC);
• прокаливаемостью;
• стойкостью к короблению при закалке.

Вольфрам улучшает режущую способность стали, что очень актуально при изготовлении ножей. Это происходит благодаря способности W образовывать тугоплавкие соединения, которые даже при нагревании режущей кромки не вызывают разупрочнения.

Высокая концентрация элементов, увеличивающих прочность, придают характеристикам стали отрицательные качества. Их нейтрализуют другие элементы, например, марганец и молибден. Они также увеличивают прочность, но еще дополнительно работают на увеличение прокаливаемости (свойство стали которое при закалке увеличивает толщину металла, в которой образуется необходимая мартенситная структура). К тому же уменьшают коробление при закалке.

Ванадий наряду с железом образует карбиды VC, которые характеризуются еще более высокой прочностью и тугоплавкостью, чем FeC. При чем содержание этого элемента в диапазоне всего 0,3-0,5 % не снижает пластичность стали.

Термомеханическая обработка

Расплавленный металл разливают в формы для получения:

1. заготовок простых геометрических форм (круги, квадраты т. д.), из которых в дальнейшем изготавливают детали методом ковки;
2. готовые изделия с учетом припусков на обработку.

При изготовлении изделий методом ковки, происходит дополнительное улучшение структуры. Происходящие изменения можно назвать как повышение плотности, потому что при этом происходит устранение дефектов:

• заполнение вакансий в кристаллической решетке;
• дендритной ликвации — измельчение зерен (устранение дендритной структуры, которая неизбежна при кристаллизации заготовок, слитков, повышает пластичность, без потери прочности).

Сложные молекулярные связи в насыщенной структуре, предъявляют высокие требования к температурному режиму. Нагрев стали при ковке не должен превышать 1050 ºC. При перегреве металла происходит переструктуризация, которая вызывает хрупкость, исправить ее, к сожалению, невозможно.  

Преимущество стали, как малая усадка, позволяет изготавливать методом литья готовые детали и точные заготовки (размеры с учетом припусков для обработки). Тогда окончательную структуру изделие получает при выполнении термомеханической обработки:

• снятие лишнего слоя обеспечивает точные размеры и устранение издержек литейного производства;
• закалка в масло увеличивает прочность структуры верхнего слоя;
• отпуск снимает внутренние напряжения.

Сталь d2 для ножей

Прежде чем охарактеризовать эту сталь с промышленной точки зрения, рассмотрим особенности охотничьих ножей. Почему именно эта сталь востребована при их производстве, и для каких именно ножей она применяется.  

Такое сочетание как охотничий нож у профессионалов вызывает интерес, в то время как человек не заинтересованный пропустит это мимо. Дело в том, что ножи носят особый статус. У них своя форма, наличие деталей, конструкция каждый элемент которых имеет свое значение и определение.

Для охотничьего ножа первое правило — клинок должен долго держать хорошую заточку. Считается нормальным, если ее хватает на разделку одной большой туши, например кабана, лося или оленя. Форма такого ножа обязана иметь упор для устойчивости. — Все эти свойства и плюсы обеспечивает сталь D2 при невысокой стоимости.

Отечественные стали

Углеродистые:

• У8 (или У8А). Сталь с содержанием углерода около 0,8 %. Самая простая и распространенная в ножеделии, находит массовое применение в кустарном изготовлении ножей. Высокопрочная, хорошо принимает и держит заточку. Буква «А» в ее названии означает сталь высокого качества очистки.
• У10 (или У10А). Аналогичная предыдущей, но с содержанием углерода около 1 %. Прочность чуть ниже, но зато твердость и удержание режущей кромки лучше. Используется при изготовлении ножей для тяжелых работ, в т. ч. армейских и боевых.
• 65Г. Углеродистая пружинно-рессорная сталь. Содержание углерода около 0,65-0,7 %. В отличие от простых «углеродок», данная сталь легирована марганцем и содержит долю процента хрома, благодаря чему у нее отличная прочность, ударная вязкость и упругость, а также большой диапазон показателей рабочей твердости. Ножи из такой стали хорошо держат заточку и являются весьма прочными. Ржавеет она не так активно, как стали марки «У».
• ШХ15. Шарикоподшипниковая сталь. Легирована марганцем и небольшим количеством хрома (1,5 %). Содержание углерода — около 1 %. Является одной из самых сбалансированных углеродистых сталей: легко точится, сохраняет высокую прочность при высокой твердости, хорошую износостойкость и способна держать режущую кромку на малых углах.
• ХВ5 («Алмазная» сталь). Содержит около 1,35 % углерода и довольно много вольфрама (около 5 %). Достаточно прочная, но при этом с плохой ударной вязкостью сталь, способная сломаться при динамических нагрузках. Отличается колоссальной твердостью (до 68 ед. HRc) и износоустойчивостью. Создана только для долгого и агрессивного реза, без поперечных и ударных нагрузок. Довольно интенсивно ржавеет.
• Р6М5 («быстрорез»). Сталь, применяемая для изготовления пил по металлу. Содержит около 0,8 % углерода, 4 % хрома, немного ванадия и большое количество вольфрама (около 6 %). Также легируется молибденом. Довольно интересная сталь, обладающая огромной жаропрочностью, стойкостью удержания режущей кромки и износостойкостью.
• 9ХС. Инструментальная легированная сталь. Содержание углерода — 1 %. Содержание хрома — 1,2 %. Дополнительно сталь легируется кремнием и марганцем. В небольших количествах содержатся никель, ванадий и даже вольфрам (до 0,25 %). Благодаря удачной совокупности элементов сталь обладает выдающимися характеристиками по удержанию заточки, износостойкости и прочности.
• Х12МФ. Инструментальная легированная сталь. Ее часто называют «полунержавеющей». Является одной из лучших сталей для изготовления ножей. Содержит 12 % хрома и 1,5 % углерода. Имеет довольно богатый состав легирующих элементов — молибден, ванадий, марганец, никель и фосфор. Обладает отличной прочностью, износостойкостью, великолепно держит заточку и ударную вязкость на приемлемом уровне. Один из лучших выборов по соотношению цены-качества.

Нержавеющие:

• 40Х13. Легированная сталь нижнего ценового уровня. Содержит 0,4 % углерода и 13 % хрома, как следует из ее названия. Нож из нержавеющей стали такого класса действительно почти никогда не будет ржаветь, но удержание режущей кромки у нее весьма посредственное.
• 65Х13. Из недорогих сортов эта сталь — очень неплохой выбор. Содержит 0,65 % углерода и все те же 13 % хрома. Из-за такой балансировки состава чуть более подвержена коррозии, чем предыдущая. Зато она гораздо лучше держит заточку и в целом является очень неплохой сталью, особенно при хорошей закалке.
• 95Х18. Эта сталь, хоть все еще и относится к среднему уровню цены, по качеству уже существенно выше двух предыдущих. Количество углерода приближается к 1 %, а хрома в этом сплаве уже существенно больше — 18 %, что поднимает как коррозионную стойкость, так и общую прочность клинков.
• 110Х18 МШ-Д. Очень редкая, но особо ценимая среди мастеров сталь. Отличается высочайшим уровнем чистоты, благодаря методике электрошлаковой переплавки. Содержит до 1,1 % углерода и около 19 % хрома. Долгое время сохраняет заточку и показывает высокую прочность благодаря равномерной структуре.
• 40Х10С2М (ЭИ-107). Еще ее называют «клапанной» сталью. Несмотря на невысокое содержание угля (0,4 %), данная сталь является очень хорошим выбором. В ней немного хрома (около 10 %), однако дополнительно она легирована кремнием (около 2,5 %), марганцем и молибденом, что самым положительным образом сказывается на ее прочности и износостойкости.

Марки стали для ножей: расшифровка

Марки стали для ножей: расшифровка

Легированная сталь имеет серьезные преимущества перед обычной углеродистой, поскольку показатели прочности, износостойкости, твердости и вязкости зависят от таких элементов, как молибден, хром, ванадий, никель, кремний, вольфрам, марганец.  Добавка молибдена одновременно повышает показатели прочности и вязкости, а высокое содержание хрома улучшает режущие свойства лезвия, повышая твердость, износостойкость, а также придавая стали антикоррозийные свойства.

Для того чтобы разобраться с видами, необходимо рассмотреть характеристику марок стали для ножей:

1. Российские марки

65Х13

Марки стали для ножей

Самая распространенная марка для массового производства ножей. Легирование хромом придает марке этой стали высокие показатели антикоррозии, устойчивости к окислению и воздействиям внешних факторов. К тому же, она отличается низкой стоимостью и быстро поддается заточке.

50Х14МФ

Марки стали для ножей

Универсальная марка, приближенная по характеристикам к вышеописанной, но способная коррозировать при длительном контакте с водой. При высоком уровне качества термообработки из этой стали получаются твердые и прочные ножи, долгое время держащие заточку.

9ХС

Марка легированной стали, используемой для изготовления инструментов и холодного оружия. Из нее производятся детали, подверженные большим нагрузкам, и которые должны обладать повышенной износостойкостью, прочностью при изгибе: это сверла, развертки, фрезы, метчики и тп.

95Х18

Высоколегированная сталь с высокой твердостью, хорошими качествами режущей кромки. Предназначена для изготовления изделий с высокой прочностью и износостойкостью. Одна из лучших отечественных марок стали.

40Х12

Мягкая сталь, используемая только для изготовления кухонных или сувенирных ножей. Подвержена деформациям, часто требует заточки. Для кухни является хорошим вариантом, поскольку не ржавеет и легко поправляется мусатом, но для другого применения материал не используется.

45Х13

Марки стали для ножей

Хорошие показатели устойчивости к коррозии, материал легко поддается обработке. Используется для изготовления бытовых и туристических ножей.

Х12МФ

Марка применяется для изготовления инструмента, удобная и неприхотливая при обработке, но ножи из этого материала требуют постоянного ухода, т.к. при попадании в агрессивную среду металл покрывается налетом и темными пятнами.

ШХ15СГ

Одна из самых популярных марок с невысокой стоимостью. Используется в основном, при частном производстве клинков. Расшифровка марки такова: «Ш» обозначает подшипниковую сталь, «Х» — указывает на содержание хрома, 15 – на его количество, а буквенное обозначение «СГ» — указывает на содержание легирующих элементов кремния и марганца. Из нее получаются прочные, острые ножи, но подверженные коррозии.

1. Зарубежные марки

425mod

Зарубежные марки стали

Аналог отечественной марки 65Х13, имеющий наибольшую твердость по сравнению с остальными.

440A, 440В, 440С

Материал, хорошо устойчивый к коррозии, с содержанием углерода, соответствующим буквенному обозначению: А – с наименьшим содержанием, В – средним, и С – с наибольшим процентом углерода в составе (до 1,2 %). Марка 440С наилучшая из трех, но наименее из них сопротивляется коррозии.

AUS10

Аналог марки 440С, но с примесью ванадия, что придает большую износостойкость материалу.

ATS34

Зарубежные марки стали

На данный момент признается самой высокотехнологичной сталью, используемой при производстве ножей высшей категории. Твердость металла составляет 60 единиц по Роквеллу, при этом он достаточно прочный, хорошо держит заточку.

VG10, GIN1

Являясь аналогами 440 марки, ножи из этого металла отличаются высокой прочностью, остротой, антикоррозийностью.

AUS8

Зарубежные марки стали

Примесь ванадия придает большую износостойкость металлу, ножи из этого материала часто изготавливаются для охотничьих целей, поскольку обладают большой пластичностью, следовательно, прочностью.

ZPD-189

Марка, применяемая сегодня лишь несколькими компаниями, не имеющая аналогов по высокому уровню твердости, прочности и ударной вязкости. Из этой порошковой стали производятся лучшие ножи, имеющие высокую стоимость.

Как выбрать?

Основной критерий выбора – сфера применения. От того, где, в каких условиях будут использовать нож, зависит перечень необходимых качеств, которыми он должен обладать, и тип стали. Например, для кухонного ножа важен достаточный уровень прочности и способность долго держать заточку. Для шкуросъёмного инструмента имеет значение еще то, насколько быстро и легко его можно наточить.

Для того же охотничьего ножа важное значение имеет его режущая способность. Этим свойством обладает углеродистая, булатная, дамасская, порошковая, легированная сталь

Существует несколько основных критериев, одинаково важных для клинков любого предназначения. К ним относятся:

• твердость.
• прочность.
• устойчивость к коррозии.

Высокий уровень твердости обеспечивает защиту клинка от внешних воздействий и деформации. Хорошая прочность делает нож устойчивым к появлению сколов или трещин. Клинок с высоким показателем прочности при нагрузке погнется, но не сломается. Антикоррозийные свойства делают нож более долговечным – ведь вода или кровь, с которыми ему часто приходится «встречаться», не оказывают вредного воздействия. Что касается производителей, здесь можно выделить следующие компании, хорошо зарекомендовавшие себя на общемировом рынке:

• «Золинген» (Германия);
• «Венгер» (Швейцария);
• «Винкисон» (Англия).

Положительные отзывы и популярность завоевали также ножи финляндского, американского, шведского и японского производства. Среди отечественных производителей особое положение занимают изделия Кизлярского и Златоустовского заводов. Современные технологии, которые используются на этих предприятиях, позволили создавать продукцию высокого качества, не уступающую (а порой и превосходящую) по своим характеристикам зарубежные аналоги.

Однако не все качества сплава зависят от его состава и условий производства. Такие свойства, как гибкость, ломкость, мягкость, способность быстро затупляться находятся в прямой зависимости от термообработки материала.

Нельзя назвать какую-то универсальную марку стали, нож из которой будет обладать всеми необходимыми качествами. Все зависит от сферы использования. Именно она определяет, какие характеристики клинка будут ключевыми. Поход, охота, рыбалка или бытовые нужды – в каждом конкретном случае решающее значение имеют разные характеристики ножа.

Пожалуй, единственное, на что не стоит обращать внимание при выборе ножа, это его стоимость. Она далеко не всегда является показателем высокого качества клинка

Да и первый понравившийся нож приобретать тоже не стоит. Лучше потратить время, обойти несколько магазинов, посмотреть отзывы на сайте производителя, сравнить цены – и уже после этого принимать взвешенное решение.

Далее смотрите видео о том, какие стали применяются для ножей.

Распространенные решения

В настоящее время наиболее известной в отечественном пространстве маркой стали для охотничьих ножей является 440С. Такой материал характеризуется повышенной эластичностью при невысокой твердости. Нож легко затачивается и при этом не теряет остроту заточки в течение долгого времени. Наличие в составе добавок хрома и молибдена гарантирует отличную коррозийную стойкость и долговечность.

Хорошей отечественной альтернативой для этой марки является сталь СРМ 440 V. Она получается посредством ковки порошковой металлической смеси под термической обработкой.

В отличие от первоначальной марки, этот материал более износостойкий и долговечный. Он характеризуется продолжительным сохранением заточки. Однако наточить такое изделие непросто — для этого нужно задействовать специальный станок или отнести нож мастеру.

Также в числе достойных альтернатив для марки 440С находятся зарубежная разработка 155 СМ от американского производителя и ATS-35 из Японии. По мнению экспертов, такие разновидности являются наиболее подходящими для производства охотничьих ножей. Они не боятся ржавчины, выдерживают внушительные нагрузки, а также характеризуются удобством использования. Из минусов сплава выделяют дороговизну.

Если говорить о самых прочных сталях в мире, которые превосходят остальные решения по показателю твердости, то к ним относятся марки ХВ5 и Х12МВ, выполненные из высокоуглеродистого металла. Первый вариант создан на основе алмазной легированной стали и характеризуется твердостью до 70 HRC

Ему присущи удивительные режущие свойства, что немаловажно для охотничьих целей. В составе сплава имеются добавки вольфрама и хрома, повышающие прочность материала

Твердость марки Х12МВ соответствует показателю 60 HRC. В составе сплава присутствует хром, обеспечивающий устойчивость к образованию ржавчины, а также молибден, способствующий хорошей вязкости. Еще сплав содержит ванадий, который делает клинок теплостойким. При правильном обслуживании такое лезвие прослужит своему владельцу очень долгое время без необходимости повторной заточки.

https://youtube.com/watch?v=Db7GtQma2m0

Что такое порошковая металлургия

Два куска металла при нагреве и одновременном сдавливании деформируются и сближаются настолько, что атомы их поверхностных слоёв начинают взаимодействовать друг с другом. При определённых режимах граница между ними исчезает и два отдельных куска становятся одним целым.

Если вместо крупных кусков взять мелкий металлический порошок и сжать его при высокой температуре, отдельные частички спекутся с образованием одного массива. В зависимости от формы ёмкости, в которой происходит сжатие, можно получить полуфабрикат или готовую деталь.

Преимущества порошковых сталей

В традиционном процессе производства сталей (мартеновский, конвертерный и т.д.) происходит охлаждение и затвердевание расплава определённого состава. Кристаллизация сопровождается образованием зёрен металла, размер и структура которых зависят от режима изменения температуры. Обычно, чтобы получить заданные свойства стали, необходимо тщательно контролировать временно-температурный режим или проводить окончательную термообработку готовой детали. Только тщательное соблюдение всех тонкостей позволяет гарантировать нужное распределение цементитных и интерметаллидных включений.

Порошковая сталь elmax избавлена от этого недостатка, т.к. объёмное распределение включенных компонентов заранее задаётся размером частиц металлического порошка. Рост кристаллов и интерметаллидов ограничен «порошинками». Выпадающие соединения одной величины и равномерно распределены по массе материала.

Популярные марки

Профессиональный ножевой мастер сможет самостоятельно составить адекватную классификацию лучших марок стали. Но рядовому пользователю такая задача не под силу. Поэтому, чтобы упростить ее, будет полезно ознакомиться со специальной таблицей, в которой указаны все марки и их свойства.

https://youtube.com/watch?v=UFpBcssdYyU

К самым востребованным, проверенным временем и опытом маркам относят следующие варианты:

1. М390 — представляет собой премиальную нержавейку из элитного ценового сегмента. Материал не боится внушительных воздействий, является износостойким и долговечным. Также ему не страшны коррозийные процессы, что обусловлено наличием хрома в составе. Более того, ножи из такой стали держат заточку в течение долгого времени, что является очень полезным плюсом. В качестве примера доступной модели с этой маркой рассматривается нож Benchmade Barrage.
2. ZDP 189 — еще одна элитная марка из премиум-сегмента. Характеризуется повышенной твердостью и неплохой пластичностью. На основе материала изготовляются премиальные ножи Spuderco, которые пользуются всемирным спросом.
3. СРМ S35VN — усовершенствованная версия S 30 V, созданная Крисом Ривом. При изготовлении материала задействовались порошковый состав и ниобий. Таким образом удалось повысить остроту заточки и прочностные свойства.
4. ATS-34 — высококачественная японская сталь, которая является альтернативой марки 154 СМ. Материал характеризуется высокой остротой заточки, а также прочностью. Из минусов выделяют уязвимость к коррозийным процессам.
5. VG-10 — марка имеет массу сходств с предыдущим металлом, но в ее составе присутствует гораздо больше хрома и ванадия, что положительно сказывается на прочностных свойствах.
6. 440С — принадлежит к среднему диапазону, но пользуется большим спросом по всему миру, в частности, в России. Сталь состоит из значительной части хрома и углерода, она поддается заточке, а также не боится коррозии.
7. AUS -8 — отличный продукт японского производства, который характеризуется устойчивостью к ржавчине, но имеет массу минусов, включая плохое удерживание заточки.

https://youtube.com/watch?v=F2JQ0swc7kU

Какую лучше выбрать

Важную роль в любом ноже играет режущее полотно, которое отличается определенными параметрами. От марки стали, используемой для его производства, зависят качество остроты, антикоррозийная устойчивость, твердость, прочность, гибкость и другие важные характеристики инструмента.

Для кухни

Углеродистая сталь – привычный материал для кухонных ножей, такими изделиями пользовались еще наши бабушки. Среди преимуществ – дешевизна, острота лезвия, легкость заточки. Однако этот популярный материал не лишен и минусов – быстро тупится в процессе эксплуатации, подвержен коррозии, металл имеет свойство темнеть и передавать продуктам свой привкус.

Эксперты рекомендуют для кухни выбирать сталь, отличающуюся оптимальным балансом твердости и гибкости. Эти параметры обязаны соответствовать ряду критериев:

• высокая сопротивляемость деформации и проникновению в материал другого твердого тела;
• способность не разрушаться, не крошиться;
• нож не теряет форму и вес при постоянном трении;
• сопротивление изгибу;
• легкость резки, без прикладывания усилий.

В России кухонные ножи изготавливают из стали 65Х13. В состав металла входит большой процент хрома, поэтому изделия никогда не покрываются ржавчиной. Большинство дешевых режущих инструментов производится из этого сплава.

65Х13 считается мягкой сталью. Она легко затачивается. Иногда отечественные производители выполняют термообработку лезвия, повышая его твердость. Однако, это происходит довольно редко, считается исключением из общих правил. Аналогичными качествами обладает марка стали, изготавливаемая в США – 425Mod.

В группу мягких сталей входит сплав 40Х12. Материал легко поддается обработке, однако закалить его невозможно. Лезвия таких кухонных ножей быстро тупятся и легко гнутся. Благодаря высокому содержанию хрома, изделия никогда не ржавеют. Для правки желательно использовать мусат. Аналогом выступает зарубежная сталь – 420.

50Х14МФ – универсальная сталь, изготовление которой требует соблюдения технологического процесса. Она применяется только на больших предприятиях, имеющих нужное оборудование. После термообработки лезвия ножей становятся очень прочными и упругими.

Для охоты

Охотничий нож считается многофункциональным инструментом. С его помощью выполняется огромное количество всевозможных операций. Поэтому для его изготовления выбирают высокопрочные сплавы с HRC 58-60 единиц. Указать конкретную марку стали для охотничьего экземпляра невозможно. Производители пользуются различными вариациями, как отечественными, так и зарубежными.

В Америке для производства подобной продукции выбирают сталь 155 СМ, японцы – АТС 35. Однако, особое место занимают булатная, дамасская стали. Твердость клинка у них превышает 62-64 единицы. Стоят такие изделия очень дорого, зато таким ножом легко выполнить любую операцию, например, настрогать, порезать и так далее.

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.