Ножи-технология изготовления и материалы

Зибенайхер-Гелльвиг Э.Г., Штайгервальд Ш.

Омега, 2007 г.

Современная инструментальная сталь находит применение в промышленности с XIX века, когда был изобретен метод облагораживания стали. На этом сорте стали мы подробнее остановимся в последующих главах.

Для того чтобы знать, какие свойства характерны для различных видов стали, необходимо совершить небольшой экскурс в материаловедение. Для каждого мастера, занимающегося изготовлением ножей, очень важно знать, какими свойствами обладает тот сорт стали, который он выбрал для своего изделия. К таким свойствам относятся, в первую очередь, упругость, вязкость, способность держать заточку, устойчивость к коррозии, твердость и способность к подтачиванию. 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 подтачиванию, поэтому процессобработки 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 «снисходительность» при термической обработке, то есть, имея относительно широкий температурный диапазон нагрева, эта сталь легко «прощает» погрешности мастера в процессековки и закалки. Углеродистая сталь хорошо

поддается различным видам обработки в незакаленном состоянии (опиливание, сверление, шлифовка и т.д.), кроме того, легко подтачивается. Благодаря мелкозернистой структурекарбидов 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 полировкиповерхностиизделия до блеска и, конечно, тщательного ухода. На практике это означает следующее: после эксплуатации клинка его 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 свиного жаркого.

Узнать углеродистую сталь можно по обозначениям DIN.

Например: С50. Буква С означает Carbon (углерод), цифра 50 - содержание углерода 0,5%.

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.

Для перочинных ножей, носимых в Баварских кожаных брюках, вполне подходит сталь 440А - она легко подтачивается, не поддается коррозии и не дорогая. Эта марка стали не отличается высокой стойкостью в отношении режущих свойств, как, например, сталь 440С, но этот недостаток не имеет решающего значения, если ее использовать для изготовления столовых ножей.

Если требуется высокая коррозионная стойкость и одновременно хорошая способность к подтачиванию, то следует выбрать сталь 440С, которая прекрасно подходит для охотничьих ножей и ножей для подводного плавания. Во время испытаний на коррозионную стойкостьсталь 440С имела наилучшие показатели.

Сталь ATS34, все чаше используемая для производства высококачественных ножей, несколько уступает стали 440С в коррозионной стойкости, но явно превосходит ее в износоустойчивости.

Стали, изготовленные метолом порошковой металлургии (РМ), 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 РМ имеет больший пределпрочности 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. сталь RWL34, состав которой такой же, как у традиционной стали ATS34, можно без особого риска закаливать на три единицы больше (по шкале Рокуэлла), а хорошие механические свойства этой стали допускают уменьшение угла заточки лезвия на 3 градуса. В итоге более острый клинок лучше сохраняет режущие свойства и более прочен на излом.

Порошковая металлургия используется также в авиастроении, например, при изготовлении некоторых частей турбин, подвергающихся наибольшим нагрузкам. Высокие температуры, возникающие в «горячих» узлах реактивных двигателей, могут выдерживать только материалы, изготовленные методом порошковой металлургии.

Совершенно очевидно, что сталь РМ 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 суперстали.

Составные элементы стальных сплавов и их характеристики

С какой целью к железу вoo6щe 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.

Сушествует ряд элементов, которые облагораживают сталь и коренным образом меняют ее свойства.

Углерод придает сталижесткость и вместе с железом и другими элементами образует карбиды - чрезвычайно твердые металло-углеродистые соединения.

Хром придает сплаву коррозионную стойкость: при содержании хрома не менее 13% сталь становится нержавеющей. Кроме того, хром повышает твердость и износостойкость стали.

Ванадий, так же, как и тантал, никель, молибден, кобальт и вольфрам, повышает износостойкость и жесткость стали.

Обозначения сталей

Из предыдущих глав читатель узнал, насколько важно обладать определенными знаниями о сортах стали, прежде чем приобрести тот или иной нож.

На клинках ножей, изготовленных фабричным способом, можно прочесть «rostfrei» или «stainless», что означает «нержавеющая сталь», иногда можно увидеть также цифры «440». Однако эти данные дают минимум информации и вряд ли смогут помочь при выборе необходимого ножа. Все марки стали с определенным содержанием хрома можно считать нержавеющими. Принадлежность же стали к серии 440 также мало о чем говорит, поскольку марки сталей 440А, 440В и 440С по своему составу сильно отличаются друг от друга, в силу чего обладают различными функциональными возможностями и, что также не менее важно, имеют разную стоимость.

Высококачественные ножи имеют обозначения, дающие более точную   информацию

0   сорте стали, например, обозначения DIN: Х105СгМо 1 7 4. Может быть также указан код стали, nbsp;представляющий собой банк данных, дающих описание всех используемых в промышленном производстве марок сталей по их свойствам, области применения и способам термической обработки, включающей в себя закалку и отпуск.

По обозначению DIN можно определить состав стали. Например, в выше указанном обозначении буква X говорит о том, что данная сталь является высоколегированной с содержанием легирующих металлов (кроме железа} не менее 5%. Цифра, следующая за X, говорит о содержании углерода: путем деления данной цифры на 100 можно получить содержание углерода в процентах. В нашем примере: 105 = 1,05%. Следующие за этим группы букв обозначают основные элементы сплава: Сг - хром, Мо - молибден. Последние цифры говорят о процентном содержании в сплаве основных элементов, то есть 17 % хрома и 4 % молибдена.

Грубо говоря, чем выше содержание углерода, чем больше легирующих элементов в сплаве и их процентное содержание, тем высококачественнее сталь.

Таким образом, обозначение DIN дает нам довольно исчерпывающую информацию о важных свойствах той или иной марки стали.

Некоторые производители, указывая номер материала, взятого из кода стали, сообщают тем самым об использованном сорте стали. Например, сталь 440С имеет код 1.4125.

Если специалист и сможет что-то понять из номера материала, то дилетанту он вообще ничего не говорит. Поэтому тем, кому действительно интересно узнать, что обозначает тот или иной номер, следует не полениться и полистать справочник по кодам стали. Желающие могут приобрести такой справочник на рынке принадлежностей для ножей*.