Кто увлекается ножами?

Качественные углеродистые конструкционные стали типа 50, 60, 70, 85, 50Г, 60Г, 70Г. Именно на этих сталях профессионал-кузнец может по-настоящему блеснуть мастерством: они имеют комплекс великолепных механических свойств, достигаемых термообработкой. Обладают хорошей технологичностью (способность к ковке, резанию, свариваемости) и дешевы. Hедостатки - сильная чуствительность к перегреву и слабая коррозионная стойкость. Применение - от длинноклинкового оружия (среднеуглеродистые стали с содержанием углерода 0.5 - 0.6 %) до ножей (углеродистые конструкционные с содержанием углерода 0.6 - 0.9 %). Hа этих сталях наиболее последовательно прослеживается идея компромисса прочностных свойств и режущей способности: чем меньше углерода, тем прочнее клинок, чем больше - тем устойчивей к износу лезвие. Искусство кузнеца позволяет добиться сочетания хороших режущих и прочностных качеств за счет различных технологических приемов, таких как неравномерная закалка, многослойный пакет и пр.


3.2. Инструментальные стали.
Среди мастеров особой любовью пользуется сложнолегированная сталь типа ХВГ (9ХВГ) относящаяся к нетеплостойким сталям высокой твердости для режущего инструмента. Клинки из нее сравнительно просты в изготовлении (за счет низкой деформируемости при закалке), легко затачиваются и обладают значительным запасом стойкости режущей кромки. Прочны. Коррозионная стойкость - слабая, поэтому их хромируют или воронят.


В той-же группе сталей можно отметить Х6ВФ, которую в России используют для штампов и ручных пил. Клинки из такой стали обладают очень хорошими прочностными свойствами в сочетании со стойкостью режущей кромки. Удовлетворительная коррозионная стойкость.Если интересует короткий охотничий клинок или нож для боевых действий - эта сталь для вас.


Похожа на нее по свойствам инструментальная хромникелевая сталь 5ХHМ. Еще более прочная, чем Х6ВФ, и обладающая хорошими режущими свойствами. Эта сталь используется для ленточных пил. Технологична. Прочна даже при низких температурах. Антикоррозионные свойства - слабые. Оптимальна для ножа выживания и экстремального туризма - при минимуме ухода на клинок из такой стали можно положиться смело во всех жизненных коллизиях.


Другими популярными марками сталей, воспетыми В.Высоцким, являются нетеплостойкие инструментальные стали высокой твердости (типа У10, У11, У10А, У11А,) и повышенной вязкости (У7А, У8А, У7, У8). Их применяют для ручного инструмента, штампов, измерительного инструмента и напильников, которые обычно и прековываются в клинки.Оставленные на клинке следы насечки от напильника придают им особый шарм. Данные марки обеспечивают достаточную прочность в сочетании с хорошей режущей способностью. Коррозионная стойкость - слабая.


Инструментальная теплостойкая сталь высокой твердости Р6М5 способна "держать" закалку даже в условии сверхвысоких температур и используется в машиностроении для высокопроизводительного режущего инструмента. Способность сохранять режущую кромку - очень хорошая. Достаточно прочна, но не настолько, чтобы конкурировать с приведенными выше марками. Малоупруга. Полируется плохо - немаловажно это иметь ввиду, так как ножевщики- индивидуалы полируют ножи вручную, и полировка клинка из такой стали может стоить 50-60% от стоимости ножа. Коррозионная стойкость - слабая.


Сталь 50ХГА - качественная легированная хромомарганцевая рессорно - пружинная сталь - очень популярна среди кузнецов. Очень вязкая. Хорошая стойкость режущей кромки в сочетании с прочностными качествами, сопоставимыми с 5ХHМ, делают ее идеальным материалом для длинноклинкового оружия и для ножей, от которых требуется повышенная прочность, в том числе боевых. Коррозионная стойкость не слишком высокая, несколько выше чем у 5ХHМ.


Шарикоподшипниковая сталь ШХ15 довольно похожа на 50ХГА по свойствам, за исключением того, что в ее пользу делают выбор те, кому приходится незначительно жертвовать прочностью в пользу лучшей стойкости режущей кромки. Эта сталь, в основном, куется, так как сложно найти прямые полосы из нее.


Инструментальная легированная хромистая сталь Х12М является коррозионно- стойкой. Конечно, не до такой степени как 4Х13, но намного превосходит марки, приведенные выше. Hедостаточно высокое содержание хрома (11 - 12.5 %) не позволяет отнести ее к разряду, именуемому "нержавеющие стали". Hо зато по режущим способностям среди обычных и нержавеющих сталей ей нет равных. Прочность несколько ниже, чем у прочих сталей этого класса, но хорошая режущая способность и коорзионная стойкость легко компенсируют этот недостаток. Легко полируется. Технологична.


3.3 Hержавеющие стали.
Hазвание этой группы, звучащее как "стали высоколегированные нержавеющие", не совсем адекватно отражает их свойства. Говорить о их антикоррозионной стойкости можно только применительно к нормальным условиям, да и то с оговорками - сталь 95Х18 покрывается налетом уже в условиях высокой влажности морских побережий. По стойкости режущих кромок они значительно уступают углеродистым и инструментальным сталям, за исключением случаев, когда приходится резать предметы с химически-активными составляющими (цитрусовые, томаты, яблоки и пр.) Рассмотрим их свойства.


Сталь 4Х13 (45Х13) имеет уникальные антикоррозионные свойства, но способность держать заточку - крайне слабая. Можно порекомендовать на кухню или для нужд водолаза, но охотничий нож из такой стали доставит много разочарований. Такая сталь идет, как правило, на недорогие хозяйственные ножи, ножи из столовых приборов, дешевые исторические репликанты на стену и т.п.


Сталь 65Х13 сортовой не является, но широко используется промышленными производителями для своих моделей.При правильной термообработке клинок из такой стали способен порадовать владельца хорошим сочетанием коррозионной стойкости (темнеет без образования ржавчины в активной среде, такой как томаты, цитрусовые, кровь) и приличной режущей способностью. Материал для клинка хорошего кухонного, туристического или рыбацкого ножа. Легко затачивается даже в полевых условиях "о камушек". Хороший термист может добиться с этой сталью весьма недурных результатов.


Сталь 9Х18 (95Х18 и Х18) пользуется наибольшим почетом среди нержавеющих сталей. Хорошая стойкость режущей кромки не кажется высокой ценой за незначительное ухудшение по сравнению с 65Х13 коррозионной стойкости. К сожалению, очень велик разброс качества исходного материала. Как и любая высоколегированная сталь требует особых режимов термообработки, Проигрывает углеродистым и инструментальным сталям в прочности. Дорога. Остается одним из наиболее популярных материалов как на складные, так и на обычные ножи.


В принципе, многое зависит и от оборудования изготовителя - например немцы (PUMA) как правило используют криогенную охлаждающую технику, за счет чего их сталь для большинства моделей X55CrMo14(1.4110), являющаяся аналогом американской 425m, по режущим свойствам превосходит не только этот американский аналог, но и испанские ножи из 440С.
В общих чертах можно разделить импортную нержавейку на несколько групп:


1. низкоугледистые (до 0.6% С) - аналоги отечественной 45Х13 - сталь 18/10, "400-го типа", 420, 420J2, 420m, 425m, 10C29, X45CrMo14(1.4116), X55CrMo14(1.4110)
2. среднеуглеродистые (0,65-0,95% C) - аналогичные 65Х13 - 440A, 440B, AUS6, AUS8, MBS26, NNS-8, 12C27, 13C26, X65CrMo14(1.4109), X89CrMoV18(1.4112)
3. высокоуглеродистые (0.95 - 1.2% С) - примeрно 95Х18 - AUS10, GIN1(G-2), 154CM, 440C, VG10, RS-30, CRB-7, X105CrMo17 (1.4125), ATS34, ATS55, CPV10M
4. порошковые стали с повышенным содержанием С (до 2.2%) - наших марочных аналогов нет, только экспериментальные плавки и на заказ - 440XH, BG-42, CPM(T)440V, CPM 420V


Из более-менее доступных я обычно рекомендую полотно пилы от станков по дереву или ножи для большого электрофуганка. Оно правда ржавеет :-) От рельсопильной машины будут советовать - не бери. Сталь твердая, но очень хрупкая.
1.Рессора (от легковой машины).
2.Hапильник по металлу. У8 - У9
3.Подшипник (сталь имеет повышенное сопротивление коррозии) - особо рекомендую. X12M, ШX15, ШX20CГ. С теpмообpаботкой только намyчаешься - один цикл отжига больше сyток, а после изготовления - еще веселее. Hож надо делать с толстым лезвием, ибо сама сталь достаточно хpyпкая. И pжавеет он (импоpтных не пpобовал).
4.Пила по металлу быстрорежущая (обязательно P6M5 - (Р9 - бяка))
Все при условии, что твой спец знает, что такое отпуск, нормализация и закалка.


Медицинская сталь - это широкое понятие, но в основном, это низкоуглеродистая нержавейка (углерода до 0.2%) используемая для инструмента (не режущего), протезирования и кухонной утвари - естественно, нож из нее ржаветь практически не будет (и резать, кстати, тоже - ну может за исключением очень мягких материалов). Аналогично и с клапанами - современные стали такого класса имеют углерод в низких количествах (0.12 - 0.22 %%). Сталь начинает резать (с учетом задания соответствующей (мартенситной) структуры) примерно с 0.3 - 0.35% углерода (но крайне плохо).
Рекомендумый состав - для кухонных ножей в состав стали должно входить не менее 0.4% углерода, а для причного туристического/охотничьего - не менее 0.6%.


Из имеющихся марок сталей можно рекомендовать
" инструментальные - типа 85XФ, X6BФ, У8 - У10 (с вариациями типа У9Г)
" шарикоподшипниковые - типа X12M, ШX15, ШX20CГ
" углеродистые - типа Ст70 - Ст85, 50XГA
" быстрорежущие - типа P6M5 или, на худой конец, Р9
" нержавеющие - типа 65X13, 95X18 (ну, не люблю я 4Х13, и все тут
Упрочнение дерева на рукоять также следует производить составами в зависимости от вида дерева - дуб, бук, самшит, береза, всякая экзотика (розовое, железное и пр. породы) - требует тоже индивидуального подхода.
Для общего развития рекомендуется предварительно пролистать литературу по сталям и сплавам, способам упрочнения материалов. Как только определитесь с материалами - ко мне в mail т.к. мы явно вылезаем за тему конференции и я кожей чую, как кто-то наводит на нас перезаряженный после залпа по К-50 плюсомет :-)
PS: само собой, ножичек мы делаем ма-а-а-а-аленький такой, совсем кухонный и складной т.к. прекрасно знаем, как трактует УК изготовление холодного оружия...


Pavel Kostilev 2:5029/12.5:
Hеpжавейка для охотничьего ножа, по совести сказать, совсем не хоpоша, - жала не деpжит, т.е. быстpо садится (к пpимеpу, пока лосю от ж.. до губы шкуpу вспоpешь, pаз пять подтачивать будешь). Очень подходит инстpументальный "быстpоpез", хотя в обpащении тpебует аккуpатного ухода - pжавеет. Пяток кнсеpвных банок откpоешь и ещё побpиться хватит :-) Чтобы инструментальный быстрорез меньше ржавел, его нужно тщательно полировать (на войлочном кругу) и смазывать. Hожны должны быть хорошо притерты.


Влияние элементов, входящих в состав стали ножа на ее качество

Углерод С 1. Улучшает сохранность режущей кромки и прочность на растяжение
2. Увеличивает твердость и улучшает устойчивость к износу и истиранию
Хром Cr 1. Увеличивает твердость, прочность на растяжение и жесткость
2. Обеспечивает устойчивость к износу и коррозии
Кобальт Co 1. Увеличивает прочность и твердость и позволяет производить закалку при высоких температурах
2. Увеличивает эффект других элементов, входящих в состав стали
Медь Cu
1. Улучшает коррозионную стойкость
2. Обеспечивает устойчивость к износу
Марганец Mn 1. Увеличивает твердость, устойчивость к износу и прочность на растяжение
2. Улучшает отделение кислорода от расплава
3. В больших количествах увеличивает хрупкость
Молибден Mo 1. Увеличивает твердость, жесткость и прочность
2. Улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость
Никель Ni 1. Улучшает прочность, твердость, устойчивость к коррозии
Фосфор P 1. Улучшает прочность, твердость, обрабатываемость
2. В больших количествах увеличивает хрупкость
Кремний Si 1. Увеличивает прочность на растяжение
2. Улучшает отделение кислорода от расплава
Сера S 1. В минимальном количестве облегчает обработку
Вольфрам W 1. Увеличивает твердость, устойчивость к износу и прочность
Ванадий V 1. Увеличивает твердость, прочность, устойчивость к ударам
2. Замедляет рост кристаллов

Автор Алан Баликоев.

Х12МФ
В следующем году сталь отметит свое столетие. Но не смотря на вековой возраст она до сих пор остается самой популярной штамповой сталью в мире и одной из самых популярных для изготовления клинков. Сама Х12МФ и авторские материалы на ее основе (например “волновая сталь” Г.К. Прокопенкова и В.Козлова или “Уральская узорчатая” от А. Елистратова) широко представлена на российском ножевом рынке.

Причины такой популярности совсем не удивительны. Х12МФ сочетает хорошую стойкость РК с приличной механикой и коррозионной стойкостью. К тому же, сталь достаточно технологична и при минимальном навыке обеспечивает получение приемлемых характеристик. А в авторском исполнении временами может тягаться на равных с самыми современными сталями.

Теперь рассмотрим ее подробнее.
Х12МФ, она же D2 (и еще несколько сотен аналогов) – типичный представитель штамповых сталей с 12%Cr.

Типичный состав стали:
Химический элемент C Si Mn Cr Mo V
% 1.45-1.65 0.1-0.4 0.15-0.45 11-12.5 0.4-0.6 0.15-0.30

Стали могут несколько отличатся по содержанию легирующих элементов, например, за рубежом есть стали с несколько более высоким содержанием молибдена и ванадия, но, в общем и целом, это не оказывает серьезного влияния на свойства.

Основными легирующими элементами являются углерод и хром. Благодаря этому сталь содержит заметное количество твердых карбидов типа M7C3 на базе карбида хрома в состав которых так же входят железо, молибден и ванадий. Часть карбидов эвтектического происхождения и имеет достаточно крупные размеры (до 50мкм) и пластинчатую форму. Большое количество (22-24%) твердых (HV 1200-1600) карбидов обеспечивает достаточно высокую износостойкость стали и в то же время ухудшает механические свойства, которые, тем не менее, в малых сечениях (что характерно для ножей) остаются достаточно высокими.

Например, при твердости порядка HRC 61 Х12МФ обладает прочностью при изгибе порядка 3000-3400 МПа при ударной вязкости порядка 0.25 – 0.45МДж/м^2, что выше, чем у большинства углеродистых и нержавеющих сталей, но несколько хуже чем у большинства вторично-твердеющих и порошковых сталей.

После термообработки по оптимальным режимам в твердом растворе стали Х12МФ остается 5-6 процентов хрома, что обеспечивает достаточно высокую коррозионную стойкость. Некоторые иностранные производители даже называют ее полунержавеющей. На самом деле, коррозионная стойкость Х12МФ сильно зависит от режима ТО (в большинстве случаев, чем тверже сталь, тем она более коррозионнно-стойкая) и условий эксплуатации. Особенно сильное негативное влияние на стойкость клинков из Х12МФ оказывают хлориды, вызывая питтинговую коррозию (это характерно и для высокоуглеродистых нержавеющих сталей типа 95Х18) .

Особенности структуры этой стали часто приводят к появлению на поверхности стали различимого узора, в авторских вариантах узор может быть гораздо контрастнее и иметь “булатный” характер. Узор является следствием выраженной карбидной неоднородности и по его характеру и интенсивности опытный человек может сказать о режимах горячей деформации и ТО этого клинка и в заметной степени предсказать его свойства. Да, именно из-за большого количества крупных и неравномерно распределенных карбидов Х12МФ относительно плохо воспринимает доводку.

Термообработка.
Наиболее распространена обработка на первичную твердость, которая обычно представляет собой закалку (в масле, горячих средах или под струей воздуха) и низкого отпуска. Закалка на вторичную твердость, на мой взгляд, обеспечивает худшую комбинацию свойств, хотя некоторые мастера успешно экспериментируют с такими режимами.

Для режущих ножей, от которых требуется максимальная стойкость РК, я бы рекомендовал следующий режим.
закалка 1000-1010, 5-7 минут,
масло,
отпуск 175-200, 2 раза по 2 часа.
Результирующая твердость около 61-62.

Для ножей, рассчитанных на некоторые динамические нагрузки, можно использовать следующий режим.
закалка 1020-1040, 5-7 минут,
масло,
отпуск 310-340С 2 часа.
Результирующая твердость 57-59.

Механические свойства и способность удерживать РК могут быть значительно улучшены предварительной термической обработкой, включающих ТЦО и закалку из межкритической области. Но тут у каждого мастера свои секреты…

ШХ15

Думаю, время обсудить и углеродистые и малолегированные стали, которые в ножестроении традиционно называют "углеродистыми". И начать, думаю, будет лучше с пожалуй самой популярной углеродистой стали - ШХ15.

Вот уже около 100 лет малолегированные хромистые стали используются как подшипниковые, износостойкие и инструментальные (для режущего и измирительного инструмента). Классической эту группу сталей можно назвать и для ножеделия зарубежом. Среди отечественных ножеделов долгое время преобладали углеродистые и марганцовистые стали типа У8 или 65Г, но начиная с примерно 2000 года ШХ15 и авторские материалы на ее основе заняли одну из лидирующих позиций на рынке. Причиной тому высокие характеристики получаемых изделий, относительная технологичность и доступность сырья. Ну и опыт зарубежных коллег был учтен.

Итак, рассмотрим ШХ15 поближе. Это типичный представитель класса низколегированных хромистых сталей. Основными легирующими элементами являются хром и углерод.

Типичный состав стали ШХ15:
Химический элемент C Si Mn Cr
% 0.95-1.05 0.17-0.37 0.2-0.4 1.35-1.65
Стали этого типа очень распространены и являются основным материалом для производства подшипников. Стали могут быть легированы модибденом, иметь повышенное содержание марганца и кремния (иногда и хрома) для улучшения прокаливаемости, кремнием, кобальтом и алюминием для улучшения теплостойкости.

В отличие от рассмотренных ранее высокохромистых сталей в сталях данной группы количество хрома невелико и он не образует собственных карбидов а остается в твердом растворе и входит в состав легированного цементита. По структурному признаку стали - заэвтектоидные, соответственно, все карбиды достаточно мелкие (хотя, могут встречаться крупные скопления). Это определяет достаточно высокую однородность и контактную выносливость этих сталей. ШХ15, равно как и почти все "углеродистые" стали хорошо держат тонкую кромку.

ШХ15 послужила основой для авторских материалов, таких как "Углеродистая Углеродистая Сталь" в которых путем специальных режимов горячей деформации получены булатоподобные структуры и соответствующие им узоры. Многие современные булаты созданы на базе ШХ15.

Как и все "углеродистые" стали ШХ15 достаточно чувствительна к технологическим аспектам производства - в первую очередь - к горячей деформации и термообработке. И именно для этой группы сталей авторские методы обработки могут дать наибольший результат, зачастую улучшая стойкость конечных изделий в разы.

На мой взгляд, этот класс сталей демонстрирует свои преимущества при обработке на достаточно высокую твердость - порядка HRC 61-63. При этом обеспечивается приличная износостойкость (которая для сталей этого класса СИЛЬНО зависит от твердости) и стойкость к смятию, но еще сохраняются на приемлемом уровне вязкость и пластичность.

Обычно прочность при изгибе при указанных значениях твердости не превышают 2200-2400 МПа, при ударной вязкости порядка 0,2-0,3 МДж/м^2. Прочность несколько ниже чем у высоколегированных хромистых сталей, ударная вязкость сопоставима, а пластичность несколько лучше.

Оптимальные режимы закалки составляют 810-820° при закалке в водный раствор (возможны трещины) и 830-850° при закалке в масло (лучше подогретое до 40-60°С).

Оптимальные температуры отпуска - порядка 150-160°С, результирующая твердость порядка 61-64 HRC.
Как я уже говорил раньше, свойства изделий из ШХ15 могут быть заметно повышены правильной горячей деформацией и термообработкой.

95Х18

Сейчас эта сталь одна из самых популярных нержавеющих сталей у отечественных производителей. А начиналась ее история примерно 60 лет назад, когда возникла необходимость в создании коррозионностойкой и износостойкой стали для специальных подшипников и других деталей (например, детали насосов и арматуры в нефтедобыче и нефтепереработке).

Естественно, сочетание высокой твердости и относительной коррозионной стойкости не могло пройти мимо народных умельцев. В результате заметная часть ножей, изготовленных из “космической”, “авиационной”, “военной” стали изготавливалась именно из нее. Но по-настоящему сталь стала популярной благодаря ножам “Южного Креста”. Давайте рассмотрим свойства стали поближе.

Типичный состав стали:
Химический элемент C Si Mn S, P Cr Mo V
% 0.9-1 <0.8 <0.8 <0.025 17-19 <0.3 <0.2
Типичными аналогами являются стали 440 семейства – 440B и с оговорками 440C. Сталь относится к высокоуглеродистым высокохромистым сталям. После ТО в твердом растворе содержится 11-13% Cr, что обеспечивает стали удовлетворительную коррозионную стойкость в слабоагрессивных средах. Надо понимать, что коррозионная стойкость высокоуглеродистых “нержавеющих” сталей весьма условна и сильно зависит от ТО и условий эксплуатации.

При нагреве под закалку преимущественно растворяются именно карбиды типа М23С6, насыщая твердый раствор хромом и углеродом. Так как этот карбид беднее углеродом, то после нагрева до закалочных температур твердый раствор содержит больше хрома (11-13%) и меньше углерода (0.25-0.3%) что и объясняет несколько меньшую по сравнению с Х12МФ твердость но лучшую коррозионную стойкость.

С повышением температуры закалки, и соответственно, и легированности твердого раствора, растет и количество остаточного аустенита, который снижает твердость и прочность, но может несколько увеличивать вязкость. Аустенит высокохромистых сталей достаточно устойчив против отпуска и начинает заметно превращаться лишь выше 450С. Поэтому, главной проблемой при закалке является выбор диапазона температур, обеспечивающих оптимальное сочетание мех. свойств и корррозионной стойкости. Мощным средством борьбы с остаточным аустенитом является криообработка. При охлаждении стали до низких температур (обычно до -78° или -192-196°) возобновляется мартенситное превращение и заметная часть остаточного аустенита может быть превращена в мартенсит, что увеличивает твердость и прочность, но может несколько снижать вязкость. К тому же, сталь, обработанная холодом, не чувствительна к превращению аустенита в области климатических колебаний температуры и у нее меньше проблем с “хладноломкостью”.

Рекомендуемые режимы термообработки для клинков.

Без криообработки: закалка с 1055-1060°, отпуск 175-220°, результирующая твердость 56-60
С криообработкой: закалка с 1070-1075°, охлаждение, отпуск при тех же Т°. Твердость 57-61

Так же, как и с Х12МФ свойства 95Х18 могут быть заметно улучшены термоциклированием.