войти

Виды стали для ножей и клинков

Что такое ножевая сталь?

Чтобы сплав железа можно было называть сталью в нём обязательно должен присутствовать углерод. Процентное содержание углерода в стали задаётся технологическим процессом и требованиями к обрабатываемости конечного сплава. Если предполагается небольшая нагрузка, то углерода добавляют меньше (при этом достигается ещё и пластичность сплава и способность к прогнозируемым деформациям). При большом количестве углерода сплав становится твёрже и прочнее, но при слишком большом содержании углерода (более 2,14%) сталь охрупчивается и становится чугуном, чугун практически не пригоден для ножей из-за высокой хрупкости и малой коррозионной устойчивости.

Все остальные добавки лишь дополняют и оптимизируют кристаллическую решётку сплава. Для того, чтобы сделать ножевую сталь способной выдерживать большие нагрузки и противостоять коррозии, в неё добавляют следующие присадки (легирующие компоненты сталей расположенные в порядке убывания важности):

Марганец

Используя устоявшиеся технологии выплавки сталей, без марганца практически невозможно получить мелкозернистую и стойкую к истиранию структуру стали. Этот элемент «раскисляет» сталь, делая её дружелюбной к ковке, волочению, прокатке и другим технологическим операциям. Редкое исключение из правила — сплавы, полученные методом вакуумной плавки и другими экзотическими способами.

Молибден

Из-за своей дороговизны нечасто применяется для изготовления ножей и клинков, хотя по своей важности для прочности и долговечности ножа не имеет себе равных. Молибден делает структуру клинка вязкой, невосприимчивой к высоким температурам (что очень важно при быстрой заточке твёрдого клинка), позволяет проводить воздушную закалку ножевого полотна.
Молибден должен обязательно присутствовать в сплаве, если вы хотите от ножа экстремальных характеристик и вам не важна его стоимость.

Никель

Король коррозионной стойкости. Придаёт сплаву высокие антикоррозионные свойства, оптимизирует кристаллическую решётку, наряду с Молибденом делает структуру стали вязкой, способной к значительным деформациям. Никель является компонентом практически всех высокопрочных и нержавеющих сталей.

Хром

Если вы ищете клинок, способный долго сохранять зеркальный вид после полировки и стойкий к коррозии, в выбранной стали обязательно должен присутствовать хром. Являясь компонентом многих нержавеющих композиций, он делает сталь прочнее и жаропрочней. Однако, только наличие хрома не делает сталь 100% устойчивой к коррозии, реально стойкость к агрессивным средам достигается только союзом легирующих компонентов.

Ванадий

Ещё один немаловажный компонент получения мелкозернистых (а значит и стойких к растрескиванию) типов стальных сплавов. Способствует выплавке стали с равномерной структурой, делает процесс прогнозируемым по качеству конечного продукта.

Вольфрам

Незаменимый компонент брони всех типов. Обладает ярко выраженным эффектом упрочнения всех стальных композиций, однако при этом технологический процесс сложнее, выше требования к дозировке и соблюдению пропорций сплава. Неправильная технология может сделать вольфрамистую сталь хрупкой. Но если технология выдержана, клинок с содержанием вольфрама будет показывать отменные характеристики прочности, коррозийной устойчивости и стойкости к царапинам.

Кремний

По действию, оказываемому на материал клинка, находится в близком родстве с марганцем. В малых количествах упрочняет и стабилизирует кристаллическую решётку сплава. Кремний — важный элемент сплавов обрабатываемых ковкой.

Обработка ножевого полотна

Для стабилизации кристаллической структуры и общего упрочнения сталь нагартовывают (куют). Ковка повышает практически все характеристики стали, стойкость к истиранию, прочность на разрыв, усиливает пружинящие свойства. Наиболее просты в ковке углеродистые стали практически любых марок, высоколегированные же напротив: зачастую очень сложно куются и могут даже расслаиваться при содержании значительных количеств легирующих добавок.

Булатная сталь — мифы и реальность

Распространённое мнение о булате как верхе совершенства в производстве ножей несколько надуманно. Являясь достаточно сложным композитом из углерода и различных кристаллических фракций железа он, по сути, явился прообразом многих композитных материалов. Фирменная волокнистая структура металла и специфический узор на поверхности — результат ковки нескольких слоёв науглероженной стали.
Безусловно, правильно изготовленный нож из булата будет превосходным режущим инструментом, но говорить о его абсолютном превосходстве над современными высоколегированными сталями по меньшей мере опрометчиво. Высоконикелевые и высоковольфрамистые стали однозначно покажут гораздо более высокие прочностные характеристики и, самое главное, стойкость к коррозии.

В литературе часто встречается упоминание о удивительных свойствах булата:

Простейший анализ позволяет предположить, что такие свойства — результат интуитивного создания волокнистой структуры из разнородных сплавов железа. В создании подобных вариаций булата могли принимать участие самородные фракции металлов, различные виды метеоритов.
Состав подобных композиций вряд-ли был стабильным от плавки к плавке. А удивительные свойства получались из-за композитной структуры и наличии в булате вольфрама, никеля и даже волокон благородных металлов, таких как платина, иридий, осмий. В настоящее время булат представляет скорей художественный интерес, из-за ярко выраженного рисунка клинка, который является прямым следствием волокнистой структуры кованного «композита». Также, булат показывает насколько удивительно предвидение предков в работе над композитными материалами.

Дамасская сталь — романтический клинок

Ещё одним видом стали, окружённой сотнями мифов и подчас настоящих небылиц является Дамаск. Как и у булатного, поверхность ножа из Дамаска украшена узорами образованными слоями сильно и малонауглероженного железа. Области с малым содержанием углерода придают этому своеобразному композиту гибкость и вязкость, а высоконауглероженные слои — твёрдость и долгое удержание острой заточки. В лучших образцах Дамаска таких слоёв может быть более пятисот, но стоит помнить, что в этом деле очень важно чувство меры, если число слоёв приближается к тысяче, то процент брака быстро возрастает и становится сложно предсказать реальные механические свойства клинка.
Расхожее заблуждение о необходимости тысяч и даже десятков тысяч слоёв не имеет к Дамаску никакого отношения. Эта путаница возникла из-за схожести с древней технологией очистки железа, которая заключалась в многочисленном сворачивании и прогревании заготовки, такой способ позволял избавится от примесей серы, которая ухудшала качество стали.

Во все времена, различные школы изготовления Дамасской стали, практиковали различный подход к созданию узоров на поверхности ножа, в одном случае создание рисунка было спонтанным проявлением перемешивания слоёв металла в процессе ковки и сварки слоёв в среде флюса, в другом случае для создания определённого рисунка использовались различные формы и приспособления позволяющие ковать и ориентировать разноцветные слои металла в различных (строго заданных) направлениях. Технология контролируемого рисунка получила огромное распространение и обогатилась многими современными приёмами, невозможными в древности.

Современные способы производства дамасских и булатных сталей

Развитие технологий всегда добавляло процессу изготовления ножей из Дамаска различных улучшений.
Так появились технологии наддува в пакет из стальных пластин инертных газов, позволяющие сплавить даже разнородные металлы. Также относительно новым является процесс сквозной проварки пакета электродуговой сваркой: выемки из под дуги в последствии заполняются металлом другого цвета и заполировываются, общее название такой техники — «глубокая инкрустация». Такие технологические процессы позволяют получить дамасские клинки волшебной красоты.

Вершина технологического цикла дамасских сталей пришлась на повсеместное внедрение промышленных вакуумных печей и прессов, которые позволяют создать дамасскую сталь из очень разных составляющих.
При таком процессе отполированные пластины из сталей и сплавов различных марок (например «нержавейка») подвергаются высокому давлению в инертной газовой среде, что позволяет провести процесс диффузии даже в очень разнородных сплавах и получить поистине удивительные свойства клинка.

Заключение

Все типы составных сталей: дамасская, булат и похожие технологически — очень капризны. Подчас клинок, изготовленный из Дамаска неопытным мастером, значительно уступает самым простым сталям. Послойное изготовление клинка — процесс, требующий очень точных манипуляций как с температурами, так и жёсткий контроль качества сплавов. При прочих равных — цельнометаллический клинок будет дешевле и прочнее. Редким исключением является изготовление ножей на самом современном оборудовании: диффузная сварка в инертных газах, лазерная проварка слоёв... только вот цена такого клинка может быть просто фантастической.

p.s. Несколько позже будут добавлены таблицы по маркам зарубежных производителей ножевых и клинковых сталей. Отдельным бонусом будет глава, посвящённая ножам из экзотических сплавов.



В статье упоминаются металлы:

ВанадийВанадий ВольфрамВольфрам ЖелезоЖелезо КобальтКобальт МолибденМолибден НикельНикель ОсмийОсмий РенийРений







Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов: