Ножевые стали
При выборе охотничьих, туристических, кухонных и ножей для повседневного использования (EDC), топоров или мачете, следует поближе познакомиться с материалом для изготовления режущей части этих изделий.
Очень важно знать, какими свойствами обладает марка стали, который используется в изделии. К таким свойствам относятся, в первую очередь, упругость, вязкость, способность держать заточку, устойчивость к коррозии, твердость и способность к доводке режущей кромки. При этом не следует также упускать из виду такие факторы, как пригодность стали для обработки и ее стоимость.
Ни одна сталь не может объединять в себе все положительные свойства. Углеродистая сталь, например, за счет мелкозернистой структуры легко затачивается, но при этом не очень устойчива к коррозии. Клинки из стали, изготовленной с применением метода порошковой металлургии, мало подвержены коррозии и хорошо сохраняют режущие свойства, но одновременно трудно поддаются доводке режущей кромки, поэтому процесс обработки такой стали очень трудоемок и стоит довольно дорого.
Стали, используемые для производства ножей, можно грубо разделить на две группы: углеродистые и легированные стали.
Углеродистые стали
В принципе, любая сталь, предназначенная для изготовления ножей, должна поддаваться закалке, для чего содержание углерода в ней должно быть не менее 0,5%. При содержании углерода свыше 1,7% сталь уже не поддается обработке ковкой. В углеродистых сталях практически отсутствуют другие составные элемента сплава, как, например, марганец, хром, ванадий, молибден.
Одним из свойств углеродистой стали является ее простота при термической обработке, то есть, имея относительно широкий температурный диапазон нагрева, эта сталь легко «прощает» погрешности мастера в процессе ковки и закалки. Углеродистая сталь хорошо поддается различным видам обработки в не закаленном состоянии (опиливание, сверление, шлифовка и т.д.), кроме того, легко затачивается. Благодаря мелкозернистой структуре карбидов железа лезвие из такой стали в результате заточки может быть очень острым.
Основным недостатком углеродистой стали является отсутствие коррозионной стойкости, что, правда, можно свести до минимума с помощью полировки поверхности изделия до блеска и, конечно, тщательного ухода. На практике это означает следующее: после эксплуатации ножа, его клинок необходимо очистить от грязи и слегка смазать маслом. Но даже самый лучший уход не может предотвратить образование на поверхности углеродистой стали серого налета и пятен, если клинок ножа входит в контакт с кислотами, например, с фруктовой кислотой при резке томатов или яблок, а также при соприкосновении с жирными кислотами, например, при резке жареного мяса.
Легированные стали
Легированные инструментальные стали являются идеальным материалом для изготовления ножей.
Все легированные стали имеют следующие положительные свойства: устойчивость к коррозии (если содержание хрома свыше 13%), твердость и способность сохранять режущие свойства. Выбор правильной стали зависит, в первую очередь, от того, для каких целей предназначен будущий нож.
Стали, изготовленные метолом порошковой металлургии (ПМ), отличаются значительно более высокой износостойкостью по сравнению со стандартными сталями, кроме того, они прекрасно поддаются закалке и одновременно сохраняют хорошую вязкость — три свойства, которые можно только пожелать ножевой стали. В последнее время эти стали все больше используются в ножевом производстве.
Технология изготовления стали с применением порошковой металлургии достаточно дорогостоящая. В ходе технологического процесса расплавленные составные элементы сплава распыляются в вакууме ИЛИ инертном газе, после чего, находясь в тестообразном состоянии, спрессовываются под высоким давлением и при высокой температуре. Благодаря этому процессу элементы сплава легко соединяются друг с другом, тогда как просто в расплавленном состоянии и при достаточно высокой концентрации смешать их уже невозможно. Это можно сравнить с солью и водой: соль хорошо растворяется в том или ином объеме воды до определенного предела насыщения; если добавлять соль далее, то растворяться она уже не будет. Кроме того, в ходе данного процесса твердые карбиды принимают форму мелких шариков почти одинакового размера, поэтому благодаря мелкозернистой структуре сталь, изготовленная с помощью данной технологии, хорошо полируется.
За счет большой вязкости и высокого сопротивления разрыву сталь ПМ имеет больший предел прочности лезвия на излом, чем обычные марки сталей. Это свойство позволяет подвергать такую сталь более высокой степени закалки, а это значит, что лезвие ножа может быть тоньше.
Совершенно очевидно, что сталь ПМ за счет ее трудоемкого производства дороже, чем сталь, созданная обычным литьем.
Вязкость и износостойкость данной марки стали в значительной степени затрудняют ее обработку, что приводит к повышенному износу инструментов и абразивных лент. Все эти факторы, соответственно, сказываются на стоимости ножа, изготовленного из этой супер стали.
С какой целью к железу добавляются легирующие элементы? Объясняется это довольно просто: железо подвергается закалке только в соединении с углеродом, поэтому, для того чтобы получить ту или иную марку стали, к железу добавляется углерод в различных количествах.
Существует ряд элементов, которые облагораживают сталь и коренным образом меняют ее свойства.
Углерод придает стали жесткость и вместе с железом и другими элементами образует карбиды — чрезвычайно твердые метало-углеродистые соединения.
Хром придает сплаву коррозионную стойкость: при содержании хрома не менее 13% сталь становится нержавеющей. Кроме того, хром повышает твердость и износостойкость стали.
Марганец придает материалу клинков зернистую структуру, которая, в свою очередь, способствует прочности ножа или инструмента из стали.
Кремний, также как и марганец, при ковке клинка ножа используется для придания ему крепости.
Ванадий, так же, как и тантал, никель, молибден, кобальт и вольфрам, повышает износостойкость и жесткость стали.
Ниже приводится подробное описание популярных марок стали, используемых для производства клинков туристических и охотничьих ножей, топоров, тяпок и мачете, а также складных ножей.
Российские стали для производства ножей:
Сталь Х12МФ. Из стали изготавливают профилировочные ролики сложных форм, секции кузовных штампов сложных форм, сложные матрицы при формовке листового металла, эталонные шестерни, накатные плашки, волоки, матрицы и пуансоны вырубных просечных штампов со сложной конфигурацией рабочих. Сталь Х12МФ хорошо зарекомендовала себя в изготовлении клинков для ножей. Неприхотливая, но удобная в работе сталь для изготовления ножевого инструмента. Сталь х12МФ отлично держит заточку, обладает высокой прочностью, хорошо держит режущую кромку. При попадании в агрессивную среду может покрыться налетом или на клинке ножа могут появятся темные пятна, поэтому нож из стали Х12МФ требует ухода. Нужно отметить, что многие производители льют булат на основе Х12МФ.
Состав стали марки Х12МФ: Углерод (С) 1,45 – 1,65 %, Марганец (Mn) 0,15 – 0,45 %, Хром (Cr) 11 – 12,5 %, Кремний (Si) 0,10 – 0,40 %, Молибден (Мо) 0,4 – 0,6 %, Ванадий (V) 0,15 – 0,3 %, Никель (Ni) 0,35 %, Фосфор (Р) 0,03 %.
Типичная твердость стали для ножей из Х12МФ по шкале Роквелла: 60 – 62HRc.
Аналоги стали для ножей марки Х12МФ в других странах: SLD (Япония), X155CrMo12.1 (Германия), SKD-11 (Швеция), D2 (США).
Сталь 95Х18. 95Х18 — высоколегированная нержавеющая сталь для ножевого производства, обладающая высокой твердостью, стойкостью режущей кромки, высокой коррозионной стойкостью. Сталь 95Х18 считается одним из лучших материалов для изготовления клинковых изделий. В целом — одна из лучших сталей, применяемых для производства ножей по соотношению цена-качество. Промышленное предназначение стали 95Х18 — детали, к которым предъявляются требования высокой прочности и износостойкости и работающие при температуре до 500С или подвергающиеся действию умеренных и агрессивных сред.
Состав стали марки 95Х18: Углерод (С) 0,90 – 1,00 %, Марганец (Mn) 0,80 %, Хром (Cr) 17 – 19 %, Кремний (Si) 0,80 %, Фосфор (Р) 0,025 %.
Типичная твердость стали для ножей из 95Х18 по шкале Роквелла: 57 – 59Hrc.
Аналоги стали для ножей марки 95Х18 в других странах: AUS-8 (Япония), X90CrMoV18/1L4112 (Германия), 123C26 (Швеция), 440B (США).
Сталь 110Х18МШД. Это нержавеющая сталь мартенситного класса. Российская сталь производимая методом электрошлакового (ЭШП) и вакуумно-дугового (ВДП) переплава, с соответствующей маркировкой: 110Х18М-Ш и 110Х18М-ШД. Эта сталь нашла применение в подшипниках специального назначения и в ответственном хирургическом инструменте, так как к ней предъявляются требования высокой прочности и износостойкости. Наличие вредных примесей, таких как сера и фосфор меньше по сравнению с другими сталями для ножевого производства. При использовании стали 110Х18 в клинках ножей достигается превосходное сочетание режущих и прочностных свойств и коррозионной стойкости.
Состав стали марки 110Х18МШД: Углерод (С) 1,10 – 1,20 %, Марганец (Mn) 0,10 – 0,50%, Хром (Cr) 16,5 – 18 %, Молибден (Мо) 3,0 %, Никель (Ni) 0,5 %.
Типичная твердость стали для ножей из 110Х18МШД по шкале Роквелла: 58 – 61Hrc.
Аналоги стали для ножей марки 110Х18МШД в других странах: SUS440C (Япония), X105CrMo17/1,4125 (Германия), 19C27 (Швеция), 440C Crusible Metals (USA).
Сталь 65X13. Высоколегированная коррозионно-стойкая сталь. Весьма распространенная сталь для производства недорогих ножей, режущего инструмента, кухонных ножей, пил, съемных лезвий, скальпелей, лезвий бритв. Изначальное её предназначение — режущий инструмент, кухонные ножи, пилы, съёмные лезвия, скальпели, лезвия бритв. Поскольку из неё часто делают скальпели и другие медицинские инструменты, её ещё часто называют «медицинской». В общем, сталь 65Х13 — достаточно неплохой вариант для недорогого рабочего и подарочного ножа.
Состав стали марки 65X13: Углерод (С) 0,65 %, Марганец (Mn) 0,40 %, Хром (Cr) 13 – 15 %, Кремний (Si) 0,30 %, Молибден (Мо) 0,02 – 0,1 %, Ванадий (V) 0,02 – 0,10 %, Никель (Ni) 0,25 – 0,40 %.
Типичная твердость стали для ножей из 65X13 по шкале Роквелла: 56 – 58HRc.
Аналоги стали для ножей марки 65X13 в других странах: 440A (США), AUS6 (Япония), X55CrMo14 (Германия), AEB-L (Швеция).
Сталь 9ХС. Инструментальная легированная сталь российского производства, используется для изготовления различного рода инструментов. Из стали 9ХС производят: сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штемпели, клейма для холодных работ. Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, кручении, контактном нагружении, а также упругими свойствами. Сталь 9ХС относительно недавно сыскала большую популярность в охотничьих ножах ручной ковки. Нож из кованой стали 9ХС обладает хорошими режущими качествами и отлично держит заточку.
Состав стали марки 9ХС: Углерод (С) 0,85-0,95 %, Марганец (Mn) 0,30-0,60 %, Хром (Cr) 0,95 – 1,25 %, Кремний (Si) 1,20-1,60 %, Молибден (Мо) 0,20 %, Ванадий (V) 0,15 %, Никель (Ni) 0,35 %, Фосфор (Р) 0,03 %, Вольфрам (W) 0,2 %
Типичная твердость стали для ножей из 9ХС по шкале Роквелла: 60 – 63HRc.
Сталь ХВ5. Хромовольфрамовая инструментальная легированная сталь. ХВ5 – одна из самых твердых инструментальных сталей. Из-за повышенной твердости ХВ5 называют «алмазной сталью». Применяется сталь ХВ5 для инструментов, работающих с малыми скоростями резания при обработке металлов повышенной твердости (отбеленного чугуна, стекла, фарфора), а также при срезании стружки малого сечения. Кроме того из этой стали получаются прочнейшие ножи , которые по свои характеристикам, режущим свойствам и твердости оставляют далеко позади ножи из других углеродистых и легированных сталей. При правильной термообработке клинок из алмазной стали может иметь твердость до 69-70 HRc.
Состав стали марки ХВ5: Углерод (С) 1,3-1,35 %, Марганец (Mn) 0,10-0,30 %, Хром (Cr) 0,4 – 0,7 %, Кремний (Si) 0,10-0,30 %, Ванадий (V) 0,2 %, Вольфрам (W) 5%
Типичная твердость стали для ножей из ХВ5 по шкале Роквелла: 63 – 67HRc.
Сталь У10. Инструментальная углеродистая сталь. Используется для производства инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки. Из стали У10 производят: метчики ручные, рашпили, надфили, пилы для обработки древесины, матрицы для холодной штамповки, гладкие калибры, топоры. Сталь У10 можно отнести к «классическому» клинковому материалу.
Состав стали марки У10: Углерод (С) 1,16 — 1,23 %, Марганец (Mn) 0,17 — 0,28 %, Хром (Cr) 0,2 %, Кремний (Si) 0,17 — 0,33 %, %, Никель (Ni) 0,2 %, Фосфор (Р) 0,02 %,
Типичная твердость стали для ножей из У10 по шкале Роквелла: 59 – 61HRc.
Сталь У8. Инструментальная углеродистая сталь. Используется для производства инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки. Из стали У8 производят: фрезы, зенковки, стамески, долота, пилы продольные и дисковые, накатные ролики, керны, отвертки, комбинированные плоскогубцы, боковые кусачки, топоры. Сталь У8, как и другие марки стали У можно отнести к «классическому» клинковому материалу.
Состав стали марки У10: Углерод (С) 0,76 — 0,83%, Марганец (Mn) 0,17 — 0,28 %, Хром (Cr) 0,2 %, Кремний (Si) 0,17 — 0,33 %, %, Никель (Ni) 0,2 %, Фосфор (Р) 0,02 %,
Типичная твердость стали для ножей из У10 по шкале Роквелла: 58 – 60HRc.
Сталь 65Г. Пружинно-рессорная сталь, легированная марганцем. Из стали 65Г производят: пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, а также детали, работающие без ударных нагрузок. Сталь 65Г не стойка к коррозии, недолго держит режущую кромку, но обладает высокой ударной вязкостью. В основном из этой стали изготавливают метательные ножи.
Состав стали марки У10: Углерод (С) 0,62 — 0,7 %, Марганец (Mn) 0,9 — 1,2 %, Хром (Cr) 0,25 %, Кремний (Si) 0,17 — 0,33 %, %, Никель (Ni) 0,25 %, Фосфор (Р) 0,02 %,
Типичная твердость стали для ножей из 65Г по шкале Роквелла: 55 – 58HRc.
Аналоги стали для ножей марки 65Г в других странах: 1066, 1566, G15660 (США), 66Mn4, Ck67 (Германия).