А теперь попробую поподробнее.
Инструментальные углеродистые стали в соответствии с ГОСТ 1435–90 маркируют буквой «У» и числом, указывающим среднее содержание углерода в десятых долях процента. Для изготовления инструмента применяют качественные стали марок У7–У13 и высококачественные стали марок У7А–У13А, а так же стали, легированные марганцем.
По структуре стали подразделяются на эвтектоидные (У7-У8) и заэвтектоидные (У9-У16) По механическим свойствам и назначению углеродистые стали подразделяются на:
стали повышенной вязкости (У7–У9) для изготовления инструмента с высокой режущей способностью, подвергающегося ударным нагрузкам (зубила, кернеры и т.д.). К этой же группе можно отнести рессорно-пружинные стали типа 60-75Г.
стали высокой твердости (У10–У13) для изготовления режущего инструмента, не подвергающегося ударным нагрузкам (напильники, шаберы и т. д.). Сталь У16 применяется в основном для изготовления износостойких втулок.
Твердость окончательно термически обработанного инструмента из углеродистых сталей обычно лежит в интервале 57–63 HRCЭ, а прочность при изгибе составляет 1800–2700 МПа. Стали требуют аккуратного шлифования из за возможности образования прижогов и мягких пятен. После шлифования желателен низкий отпуск.
Свойства углеродистых сталей могут быть заметно улучшены термоциклической и термомеханической обработкой. В некоторых случаях будет уместной зонная закалка. Перспективных сталей в этой группе не предвидится.
2.Легированные стали
В данном пункте будут рассмотрены только низко- и среднелегированные стали. Эти стали подразделяются на стали неглубокой и глубокой прокаливаемости. По назначению – инструментальные и подшипниковые (сталь ШХ4 близка к стали Х, ШХ15 – к стали Х1).
Из наиболее популярных хочется отметить
Из перспективных сталей – возможно, стали типа ХВ4Ф, при замене в структуре стали карбида вольфрама на карбид ванадия или ниобия.
3. Полутеплостойкие стали.
Как правило, высокоуглеродистые стали, легированные хромом, молибденом, ванадием, иногда вольфрамом. В этой группе рассмотрим только стали, обычно обрабатываемые на первичную твердость. Некоторые стали этого типа производятся по порошковой технологии. По назначению – как правило штамповые стали. На мой взгляд, это одна из наиболее интересных групп для изготовления клинков. Традиционно их делят по износостойкости на стали повышенной и высокой износостойкости. Кроме того, они традиционно делятся на 2 группы - 6%Cr и 12%Cr
6% Cr - типичные представители 85Х6НФТ и Х6ВФ (близки к буржуйской А2)- хорошее сочетание прочности, износостойкости и ударной вязкости. Еще лучшим комплексом свойств обладают высокованадиевые стали типа Х6Ф4М (близка к буржуйской А7)
12% Cr - ну, самый типичный представитель - Х12МФ (D2). Износостойкость примерно в 2 раза выше, чем у Х6ВФ, ударная вязкость в 2 раза меньше (можно заметно повысить ТЦО). Х12Ф1 - примерно посередине между Х12МФ и Х6ВФ.
Есть высокоуглеродистые стали типа Х12 и Х12ВМ (Х12В, Х12ВМФ) - износостойкость несколько выше чем у Х12МФ, прочность и вязкость - заметно ниже.
Есть высокованадиевые стали типа Х12Ф4М - износостойкость выше чем у высокоуглеродистых сталей при прочности и вязкости, сопоставимых с Х12МФ.
Отдельную группу составляют стали типа Х3Ф8, Х3Ф12 или Х1М2Ф12
Из наиболее перспективных - Х6Ф4М и Х12Ф4М (Х12Ф3М, Х12МФ4). Эти стали, особенно Х6Ф4М, могут быть интересны и для любителей булата. Вполне возможно, будут интересны азотсодержащие стали этого типа.
4. Быстрорежущие стали.
Как правило, стали, легированные хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием. Наиболее распространенные марки:
И еще около 100 марок.
Исторически наиболее популярна Р6М5 (М2). При правильной ТО сталь с неплохим комплексом свойств. Но, все же, уступает высокованадиевым сталям предыдущей группы. В последнее время на эксклюзивных моделях появляются и другие выстрорезы, как правило высокованадиевые порошковые. Интегральное мнение - стали весьма неплохи, но тот же (и даже более высокий) уровень свойств можно получить на сталях попроще и с более простой ТО. Кстати, по ТО - для использования для клинков ножей большинство быстрорезов можно обрабатывать на первичную твердость - в результате - как правило, несколько ниже твердость, больше остаточного аустенита, и несколько (иногда в 2 раза) больше ударная вязкость. В случае обработки на вторичную твердость рекомендуют несколько (на 10-40С) понизить температуру закалки. Возможно, будет иметь смысл оставить некоторое количество аустенита (например, снизить температуру 3 го отпуска до 400-450 градусов.) Снизив температуру первого отпуска до 400-450 градусов и заметно увеличив его длительность можно получить лучшее распределение карбидов, и, следовательно, прочность и вязкость. Некоторые резервы есть в комплексном модифицировании (B + Zr + Nb + РЗМ) и применении методов порошковой металлугии.
Из новых интересных марок – молибденовые стили типа 11М5Ф, 11М7ФЮС, безвольфрамовые стали типа 65Х6М3Ф3БС (ЭП973), 65Х6М2Ф3Б (ЭП972), 9Х6Ф2АРСТГ (ЭК15), 95Х6М3Ф3СТ,ш (ЭК80), 9Х4М3Ф2АГСТ (ЭК42).
Отдельную группу составляют стали с интерметаллидным или карбидным и интерметаллидным упрочнением – о них дальше.
5. Стали с высоким сопротивлением пластической деформации.
Как правило это стали обрабатываемые на вторичную твердость (подобно быстрорезам). Основное применение - инструмент для холодной деформации, теплостойкие подшипники, детали топливной аппаратуры. Типичные представители -
Некоторые из них (особенно 6Х6В3МФС и 6Х4М2ФС) могут быть весьма интересны для изготовления ножей, ориентированных на рубку.
К этому же классу могут быть отнесены некоторые стали, которые могут применятся как быстрорежущие, но в основном применяются как стали с высоким сопротивлением пластической деформации, например:
17Х5В3МФ5С2 МП, Р0М2СФ10 МП (CPM 10V), 17М6Ф5Б (МП).
6. Коррозионностойкие стали (они же нержавеющие).
Тут нам есть мало чего предложить...
7. Мартенситно-стареющие инструментальные стали.
По назначению – быстрорежущие, штамповые и с высоким сопротивлением пластической деформации. Для клинков могут применятся и некоторые конструкционные мартенситно-стареющие стали, в певую очередь нержавеющие высокопрочные и сверхпрочные. Из наиболее типичных представителей - ЭП853 (03Х11Н10М2Т2). До сих пор ни в России (у нас только Скрылев), ни в мире нет заметного интереса к этой ОЧЕНЬ интересной группе сталей...При том, что некоторые из них обладают уникальными характеристиками. Недостатки - высокая стоимость, малая доступность, сложная ТО, низкая (очень относительно) стойкость по абразивным материалам.
Из наиболее интересных и перспективных сталей - сплавы типа ЭК3 (Н7К13М17Т) и стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением типа УИ155.
| США | Германия (DINBezeichn.Werkst.Nr) | Россия | Япония | Швеция (Sandvik) |
| 420 | X21Cr13 | 3X13 | SUS420J1 | 6C27 |
| 420\425modified | X45CrMoV15/1.4034 | 4X13 | SUS420J2 | 10C29 |
| 440A | X55CrMo14/1.4110 | 65X13 | AUS6 | 12C27 |
| 440B | X89CrMoV18.1/L4112 | 9X18 | AUS8, GIN-1, MBS-26, MVS-8 | 13C26 |
| 440C | X105CrMo17/1.4125 | 95X18Ш | AUS-10, SUS440C, MRS-30 | 19C27 |
| 154CM, BG-42 | XI10CrMoV15/1.4111 | --- | ATS-34, ATS-55, VG-10, AUS-10 | RWL 34 |
Пользуясь ножом, вы можете совершать два разных действия: рубить (строгать) и резать. Рубить (строгать) - это движение поперёк лезвия, а резать - вдоль. Очень часто даже создатели ножей не делают различия между этими действиями и напрасно. Когда вы рубите сучок, то проверяется твердость, прочность ножа, которые зависят от состава стали и её закалки, а, разрезая спелый помидор, вы проверяете структуру, а это производная от технологии создания ножа, т.е. как и из чего, он сделан: дамаска, булата или обычной стали. Поскольку эти характеристики: твердость и структура достигаются разными путями, то часто они входят в противоречие друг с другом.
Вот простой пример: берём сталь У-8 (серебрянку) и делаем из прутка два изделия - зубило и нож. Зубило закаливаем: 650 ° ÷ 680 ° и в холодную воду. Мы получим самое мелкое зерно и максимальную твердость. Нож, закалённый при таком же режиме, во-первых - хрупкий, во-вторых - плохо режет - слишком мелкое зерно. Лучше сделать закалку 720 ° - 760 ° и в масло с t ° = 60 ° ÷ 200 ° , отпуск в этом же масле и охлаждение в воде. Мы не получим максимальной твердости, но упругость и режущие свойства будут выше.
Второй пример: легирующие добавки хрома, ванадия и вольфрама увеличивают твердость, прочность и упругость стали и резко снижают её режущие свойства. Так нож, откованный из хром - ванадиевой пружины не режет вообще, он скользит, как конёк по льду, но не цепляется за поверхность. Быстрорежущие стали (HSS) с высоким содержанием вольфрама (9 % ÷ 18%) тоже режут плохо - они строгают, они твёрдые, но против помидора или войлока - слабы.
Я считаю, что есть три структуры, в которых можно добиться хороших режущих показателей - это булат, дамаск и сталь CPM - продукт порошковой металлургии, хотя понятно, что при одинаковых рабочих характеристиках, они будут обладать разным рисунком, твёрдостью, упругостью и прочностью. По-моему, возможности сталей CPM ограничены слишком высоким легированием (иногда только хрома 26%).