Исторический обзор. Нержавеющая сталь - Журнал Прорез

Серьезная разница в свойствах клинков из сталей близкого химического состава у различных производителей объясняется отличием технологических процессов, использованных для их изготовления и окончательной термообработкой клинков.

Наиболее распространенным способом производства сталей являются плавки в электропечах методом кислородного дутья с завершающей обработкой в ковше и вакуумной обработкой. Этим достигается хорошая степень очистки от оксидов, как на популярной отечественной стали 95Х18Ш.

Дальнейшею улучшения свойств удается добиться диффузионным отжигом при высоких температурах, за счет переплава и ряда специальных мер: снижением окончательной температуры прокатки и дополнительными затратами на быстрое охлаждение проката. Так на сталях 154СМ используется метод повышенной очистки от примесей АКД (аргонокислородная декарбюризация), на BG-42 — технологический процесс VIM-VAR — вакуумно-индукционная плавка — вакуумно-дуговая переплавка.

Большое влияние на свойства клинков имеет и распределение карбидов внутри матрицы — неравномерное насыщение матрицы карбидами, также как и карбидная неоднородность (различие размеров карбидов) вызывает неравномерный износ режущей кромки и снижение ее стойкости.

Ячеистость и сетчатость остаются нежелательными неоднородностями, но их полностью избежать нельзя в рамках традиционных способов получения сталей. По этой причине с 70-х годов начал активно развиваться альтернативный способ их получения, призванный решить эту проблему. Он получил название Crucible Particle Metallurgy Processing (CPM). В России материалы, полученные этим способом, известны как аморфные металлические сплавы или металлическое стекло. В ходе него вместо обычного литья в виде болванок, которые далее медленно остывают, расплавленный легированный металл охлаждается на сверхвысоких скоростях, в результате чего вырабатывается быстроостывающий порошок, представляющий собой твердую переохлажденную жидкость. Далее этим порошком заполняют стальной контейнер, который вакуумируется, запечатывается и подвергается горячей изостатической прессовке (HIP) на температурах близких к ковочным для достижения 100 % плотности спекаемого содержимого. Таким образом, удается избежать присущего литым технологиям охрупчивания. Для улучшения механических характеристик аморфных сплавов могут применяться и традиционные методы обработки, такие как ковка и прокат. Высокоуглеродистые нержавеющие с аморфными металлическими сплавами CPM(T)440V (S90V) и CPM420V (S60V) с содержанием углерода свыше 2 % стремительно завоевывают популярность у производителей и потребителей. Однако не только в США работают над перспективными материалами. Аморфные металлические сплавы, имеющие хорошие перспективы в ножевой отрасли, производят в Германии, Швеции, России и, конечно, в Японии. Наиболее перспективными считают японские Cowry X (RT-6) и ZDP-189 с содержанием углерода около 3 %, Cowry Y (СР-4) — 1.2 % углерода и немецкую UHB Elmax с 1.7 % углерода. Развитие технологии вакуумной диффузионной сварки позволило разработать способы изготовления сварочных пакетов из нержавеющих сталей. Фирмы Helle (Норвегия) и Cold Steel (США-Япония) предлагают трехслойные клинки, где на режущую кромку выходит высокоуглеродистая коррозионностойкая сталь с обкладками из высокопрочной низкоуглеродистой нержавеющей стали. Такие производители как Damasteel AB (Швеция) на основе технологии СРМ предлагают коррозионностойкий многослойный пакет — нержавеющую дамасскую сталь.

Тем не менее, и определенное распределение карбидов и даже дендритная ликвация может играть на руку производителю клинков. Американцем Дэвидом Бае производятся клинки из «дендритной стали 440C» путем литья и постепенного остывания заготовки. При этом удается получить кристаллическую хром-карбидную древовидную структуру, близкую по свойствам к легендарным булатам: стойкость режущей кромки клинка резко возрастает — в 3-10 раз в сравнении с аналогичной 440C, полученной традиционным способом. Сходный материал производят в Златоусте под коммерческим названием «Нержавеющий булат». Наиболее популярные марки нержавеющих сталей, используемых для производства клинков. В связи с этим, в практике используют стали с переменным содержанием углерода и хрома: чем выше в стали содержание углерода, тем больше требуется хрома для обеспечения необходимой коррозионной стойкости. Так, если при 0,15 % С необходимо 12…14 % Сr, то при 0,2… 0,4 % С -13…15 % Сr, при 0,6…1,0 % С 14.. 16 % Cr и т. д. В вопросе систематизации всего многообразия ныне применяемых для ножей сталей, целесообразно взять за основу количество углерода и хрома. За основу при этом стоит взять американскую систему стандартов AISL как наиболее представительную.

Следует выделить несколько основных групп:

1. 420:0,15 % С и 12–14 % Cr;

2. 420/425 modified: 0,4–0,5 % С и 13–15 % Cr;

3. 440А: 0.65-0.75 % С и 16.00–18.00 % Cr.

4. 440В: 0.75-0.95 % С и 16.00–18.00 % Cr;

5. 440C: 0.95-1.10 % С и 16.00–18.00 %Cr;

5а.154СМ/АТS-34:1.00-1.05 % С и 14 % Cr;

6. СРМ(Т) 440V: 2.0–2.2 % С и 17.00–18.00 %Cr.

Приближенный транслятор наиболее распространенных в ножевой индустрии марок коррозионностойких сталей.

(см. http: //www. rusknife.newmail.ru/info/5tainls/5nls3.htm)

420

Плохо воспринимают закалку. Стали этой группы отличаются хорошей прочностью и коррозионной стойкостью. Очень легко перетачиваются. Стойкость режущей кромки — слабая.

Традиционно используется на столовые приборы, дешевые кухонные и складные ножи. Производителя прельщает дешевизна и простота в обработке материала.

420/425 modified

(известна также как 420НС — High Carbon)

Закалка на твердость 53-55HRC. Наиболее распространенный материал на кухонные ножи, ножи водолазов, рыбаков и поклонников водного/морского туризма, складные модели среднего класса. Хорошая коррозионная стойкость. Легко перетачивается. Неплохие прочностные свойства. Стойкость режущей кромки — удовлетворительная.

440А

Закалка на твердость 54-57HRC. Очень похожа по свойствам на 425 modified, но обладает лучшей стойкостью режущей кромки. Как правило, материал для нескладных ножей большого и среднего размера, боевых и охотничьих, а также крупных складных.

440В

Закалка на твердость 55-58HRC. Лучшая в сравнении с 440А стойкость режущей кромки. Несколько ухудшенная в сравнении с 440А ударная вязкость. Материал для средних и небольших разделочных, нескладных и складных многофункциональных моделей среднего класса.

440C

Закалка на твердость 56-60HRC Хорошая стойкость режущей кромки в сравнении с прочими сталями 440-го класса, коррозионная стойкость — удовлетворительная, примерно в 2 2.5 раза ниже, чем у 440А. При закалке на HRC60 более склонна к «охрупчиванию» и щерблению. Высокая износостойкость и вызванная этим сложность с переточкой. Материал для дорогих моделей складных и обычных ножей, переживший пик популярности в первой половине 90-х.

154СМ

Закалка на твердость 57-61HRC. Фактически это одна из разновидностей сталей типа 440C с более жестко нормированным химическим составом за счет технологии AOD (аргоно-кислородная декарбюризация). В связи со спросом в настоящее время этот тип нержавеющих сталей выделился в отдельную группу, претендуя на статус самых модных «ножевых» марок в классе сталей на дорогие модели ножей. Достаточно хорошее сочетание режущих и прочностных свойств, удовлетворительная коррозионная стойкость и способность к переточке.

СРМ(Т) 440V

(коммерческое название — S60V)

Закалка на твердость 56-58HRC. Аморфные металлические сплавы (или т. н. металлическое стекло) — сравнительно молодой класс материалов. Сочетание хорошей коррозионной стойкости и удовлетворительных прочностных свойств по сравнению с нержавеющими сталями типа 440C, выработанными по традиционной схеме. Очень хорошие режущие свойства, однако повышенная хрупкость. Удовлетворительная возможность переточки.

Заключение.

Таким образом, можно убедиться, что качество нержавеющей стали, применяемой на клинки, это сложный комплексный параметр. Выбор подходящей марки стали своего рода компромисс, где для достижения ряда высоких свойств всегда приходится чем то жертвовать.

Какие можно дать в связи с этим рекомендации пользователю?

1. Оценивать не только уровень изготовления изделия и марку стали, но и самого производителя, в т. ч. и уровень его технологической оснащенности. Например, испанцы из Nieto, несмотря на перевооружение своей металлургической отрасли в первой половине 80-х, производят клинки из 440C, которые по режущим свойствам и коррозионной стойкости уступают не только аналогам из США и Германии, но даже стали 440А, применяемой SOG (США), которые достигли весьма недурных результатов в работе с ней.