Сталь 420: характеристики марки

Характеристики стали 65×13

Сталь 65Х13 – высокоуглеродистый, высоколегированный сплав. Твердость металла прямо пропорциональна количеству углерода в ней. Главный легирующий компонент хром делает сталь нержавеющей.

Легирующие компоненты

Содержание примесей, кроме хрома, который указан в маркировке стали, в составе данного сплава незначительно, поэтому ножи легко поддаются заточке, а лезвие можно изготовить практически любой формы.

При производстве 65Х13 используют следующие примеси:

• Хром (Cr) – 12,00-14,00% – входит в состав любой нержавеющей стали, отвечает за устойчивость к коррозийным процессам, т.е. обеспечивает стойкость металла к воздействию воды и увеличивает стойкость к механическому износу.
• Марганец (Mn) – 0,25-0,8% – применяют на стадии производства стали. Он увеличивает твердость, стойкость к механическим воздействиям и ударным нагрузкам.
• Кремний (Si) – 0,20-0,5% – повышает упругость, стойкость к коррозии и сопротивление окислению при высоких температурах.
• Никель (Ni) – 0,5% – отвечает за прочность сплава.
• Фосфор (P) – 0,030% – является вредной технологической добавкой. При повышении его количества в сплаве увеличивается и прочность, и хрупкость металла.
• Сера (S) – 0,025% – тоже добавка, необходимая при выплавке стали. Делает металл хрупким и уменьшает антикоррозионные свойства, пластичность, стойкость к механическому износу.

Качественная нержавеющая сталь 65х13.

Для получения необходимых показателей в сплав могут добавляться следующие компоненты:

• Молибден (Mo) – повышает упругость, антикоррозионные свойства.
• Титан (Ti) – повышает прочностные характеристики стали, улучшает ее обрабатываемость и устойчивость к коррозии.
• Ванадий (V) – улучшает прочностные свойства сплава и увеличивает его твердость.
• Вольфрам (W) – улучшает режущие свойства лезвия. Этот компонент применяют в дорогих моделях ножей.

Твердость

Нержавеющая сталь 65Х13 благодаря своему составу имеет повышенную твердость. От этого параметра зависит износостойкость ножа, т.е. сохранение заточки.

Твердость ножа измеряется в единицах HRC по шкале Роквелла. 65Х13 соответствует значению от 54 до 59 HRC при правильной термообработке. Для определения этого показателя образец кладут под пресс и давят на него алмазным конусом (под углом 120°) или шариком с силой 150 кгс. Значения твердости 54-58 HRC соответствуют хорошим ножам универсального назначения.

Особо прочным изделиям присущ показатель 59-64 HRC. Например, твердость алмаза равна 100 HRC. Можно встретить в обозначении 2 цифры, в этом случае первое значение – для центра лезвия, второе – для кромки.

Высокие показатели твердости и прочности достигаются только в заводских условиях.

У8 — классическая ножевая сталь

Марку У8 относят к эвтектоидным сталям. То есть, наличие чистого углерода, равно тому, который находится в цементите перлита. Это обозначает что в составе стали отсутствуют вторичные карбиды. Это привело к появлению ряда тонкостей, возникающих при работе со сталью У8 и ее аналогами.

К примеру, в составе У8 их отсутствие гарантирует наличие однородной структуры, стали этого типа хорошо обрабатываются сваркой ковкой. Именно поэтому эти сплавы входят в состав дамасских сталей. Но, необходимо помнить и о том, что отсутствие карбидов усложняет процесс термической обработки. В частности, изменение оптимальной температуры закаливания на несколько градусов, приводит к снижению механических свойств, а именно прочности и вязкости.

Важное значение придаётся и предварительной термообработке. Ее задача оптимизировать структуру непосредственно перед закалкой

Надо отметить, что стали марки У8 и ее аналоги обладают низкой прокаливаемостью и в следствие очень чувствительны к длительности времени задержки охлаждения.

В 1997 в нашей стране был разработан и введен в действие ГОСТ Р 51015-97. Он разделяет все ножи на две большие группы:

• хозяйственные;
• бытовые.

К первой группе относят изделия, которые применяют для работы с хлебом, овощами. Ко второй группе относят ножи, предназначенные для обработки мяса. В эту же группу входят изделия, предназначенные для туристов и пр.

В этом же документе определён материал, из которого производят ножевую продукцию — это У8А или У10А. Индекс «А» обозначает, что это стали повышенного качества, в них понижено содержание фосфора и серы. В качестве заготовок применяют прутки и полосы из сталей У8А.

ГОСТ определяет, что твёрдость поверхности должна быть на уровне 49 по HRC, но вместе с тем допускается и производство ножей с твёрдостью поверхности 41,5 HRC.

Стали группы У8 позволяют выдержать параметры, определённые в ГОСТ Р 51015-97.

Бесспорно, кроме, описанного материала допустимо и применение других стальных сплавов, например, 40Х13 или 65Х13. Использование этих сплавов позволяет получить ножи с высокой прочностью и стойкость коррозии. Но использование сталей подобного рода позволяет получением продукции у которой, высокая прочность, стойкость к затуплению, разумеется, при использовании ножей по назначению. Но при резком ударном воздействии возможно получение сколов или трещин на теле клинка. Наличие большого количества легирующих элементов может привести к повышению хрупкости клинка.

Ножи, выполненные из семейства У8 практически не имеет легирующих компонентов, в ГОСТ определено то, что наличие хрома не должно превышать 0,2%, никеля и меди не более 0,25%

Плюсы

К плюсам стали марки У8, которая определена ГОСТ Р 51015-97, как основная для производства хозяйственных и бытовых ножей, можно отнести следующее — после проведения термической обработки, она приобретает достаточную прочность и твёрдость поверхности, достаточной для обеспечения остроты ножа на длительный срок эксплуатации. Острие клинка можно относительно легко заправить, то есть для этого можно использовать обыкновенные абразивные бруски. Такой нож сложно сломать при ударе.

Минусы

Но несомненный минус  — низкая стойкость к воздействию коррозии. Другими словами, ножи, произведенные из У8 требуют постоянного ухода. То есть, после работы лезвие необходимо протереть насухо, а лучше нанести слой защитного средства, например, какого-нибудь масла.

Рейтинг: 4.5/5 — 2
голосов

Нюансы производства

Сталь 95Х18 производится довольно сложно из-за несовершенства оборудования. Чтобы получить материал с необходимыми свойствами он подвергается:

• ковке;
• обжигу;
• закаливанию;
• отпуску.

Сырье изготавливается по ГОСТу 5632-72 путем выплавки в кислородно-конвертерном цеху. После этого происходит распределение металла посредством устройства непрерывного литья заготовок, где он разливается в формы блюма, сляба и сортовой заготовки. Большую часть марок стали, включая 95Х18, поставляют в форме сляба – прямоугольной плоской заготовки. За счет того, что на выходе должен получиться довольно крупный полуфабрикат, эту марку стали раскатывают на рулоны в цехе горячей прокатки, где металл перед прохождением валков разогревается до 750–950 градусов. На выходе получается рулон толщиной 1,2-12 мм. Чаще всего ножи изготавливают из сортовой заготовки, в частности, из прутьев, полученных путем волочения.

Рулон или прут может нарезаться на части – листы или меньшие прутья, которые в дальнейшем служат заготовками для создания тех или иных предметов. Важным этапом производства ножа с необходимыми характеристиками является ковка, которая может быть холодной или горячей, а также машинной или ручной. Для промышленного изготовления ножей применяют машинный способ с последующим нарезанием листов или прутьев на фрагменты. Процесс проходит на молотах, деформация производится при температуре в 900-1125 градусов, ровно тогда, когда кристаллическая решетка нестабильна. После ковки происходит постепенное охлаждение до 750 градусов

Важно знать, что отдельным видом ковки считается штамповка, используемая при создании подшипников и ножей

После ковки осуществляется закалка. Суть этого процесса заключается в придании поверхностному слою металла особых прочностных свойств. Самыми важными критериями при этом являются время и температура. Заготовка нагревается до значений выше критической температуры на 30–50 градусов, после чего производится быстрое охлаждение в воде или масле, реже в других веществах, до температуры 450–650 градусов

На этом этапе важно не охладить сырье слишком сильно, одновременно, не давая ему нагреться выше показателя в 650 градусов. В первом случае может произойти размягчение металла, а во втором – значительное увеличение хрупкости

Завершающим этапом является отпуск. Отпуск проводится после естественного остывания материала на воздухе, это необходимо для избавления от внутреннего напряжения и, соответственно, чрезмерной хрупкости. Суть процесса заключается в нагревании стали до 150–650 градусов, после чего происходит охлаждение.

Для производства ножей часто применяется еще одна операция – отжиг. Целью этой процедуры является увеличение податливости металла к обработке. Для этого сталь нагревается до определенной температуры, выдерживается некоторое время и охлаждается естественным путем, после проводится еще один отпуск. Отжиг может проводиться как после получения отливок, так и в самом конце – когда металл будет обрабатываться мастерами. Заготовка может иметь разную форму:

• полоса;
• сортовой прокат;
• прут.

Что влияет на характеристики сплава

Окончательная характеристика любой стали зависит от двух основных параметров:

• химического состава;
• термомеханической обработки.

Первое является перечнем различных легирующих элементов, которые позволяют в сумме добиваться параметров, неприсущих отдельно взятой добавке.

Термомеханическая обработка металлов заключается в изменении межатомных расстояний посредством механического воздействия под температурой и закалке, которая непосредственно влияет на прочность и твёрдость стали.

Химический состав

По сути, 420 является базовой маркой хромистых металлов, потому что её состав включает в себя минимальное регламентированное число элементов, влияющих на свойства стали:

• марганец – 0,8%;
• углерод – 0,15%;
• кремний – 0,8%;
• хром – 0,13-0,17%.

В модифицированных версиях этого сплава применяются и другие добавки, которые необязательны к регламентированию из-за очень низкого допустимого содержания (сотые и тысячные доли).

Клинок из стали 420.

Как элементы влияют на структуру

В зависимости от процентной концентрации каждого элемента структура будет видоизменяться, как и её рабочие свойства, которые являются результатом взаимодействия легирующих добавок:

1. Базовую роль играет кристаллическая решётка, которая в этом случае образована базовым компонентом (Fe – железо) и её изменение в сочетании с определёнными химическими элементами.
2. Следующий момент – это взаимодействие веществ на уровне молекул: образование новых карбидов и различных второстепенных соединений, а также их месторасположение в кристаллической решётке.
3. Последнее – это сегрегация, то есть способность атомов изменяться под воздействием высоких температур, образовывая новые связи и тем самым влияя на конечные свойства.

Характеристики любой стали регулируются такими основными параметрами:

• прочность;
• пластичность;
• вязкость;
• устойчивость к коррозионным воздействиям;
• электропроводимость;
• закаливаемость;
• свариваемость.

Изделия из стали AISI 420 получают мартенситным методом.

Максимальное воздействие на каждый параметр оказывают легирующие компоненты. В основе таких процессов лежит способность кристаллической решётки изменять свою структуру, так, любое её искажение вне зависимости от применяемого вещества приводит к увеличению показателя прочности:

• углерод – его атомы в два раза меньше атомов железа, за счёт чего они легко помещаются между вторыми, образуя карбиды, что искажает решётку. Чем больше его содержание в составе, тем сталь прочнее, но при этом она становится более хрупкой;
• хром – при содержании в пределах 13-17% придаёт сплаву стойкость к ржавлению и несколько увеличивает прочность. Объясняется это уникальным свойством образовывать оксидную плёнку на соседних молекулах, которые по размеру равны молекуле хрома. На поверхности такая плёнка создаёт прочный щит, через который не могут проникать атомы кислорода, что исключает коррозию следующих слоёв;
• кремний – применяется как технологическая добавка для удаления остаточного кислорода при выплавке. Он не образует карбиды, однако сдвигает их в сторону границ зерна, что делает структуру более однородной;
• марганец – наиболее эффективен при использовании его с кремнием в пропорциях 1:1. В таком случае марганец обеспечивает стабильность легирующего сплава, исключая смещение ядер, благодаря чему получается плотная и однородная кристаллическая решётка.

Плюсы и минусы

Сталь 95х18 используется для производства большинства разновидностей ножей, плюсы и минусы этого материала позволяют сделать клинок сбалансированным. Самым большим преимуществом является стоимость, которая примерно на 20% ниже, чем у изделий, произведенных из аналогичных марок.

Сама по себе сталь 95х18 является не самым твердым сплавом. Однако перед тем как производить из нее различные инструменты, ее подвергают термической обработке, за счет чего в разы улучшается этот показатель. В результате металл приобретает свои основные качества – прочность и износоустойчивость. После ряда термических процедур изменяется структура кристаллической решетки, что делает материал неподатливым к механической обработке, поэтому предварительно его часто нарезают на заготовки.

Основными преимуществами стали 95х18 являются:

• высокая прочность благодаря содержанию углерода;
• устойчивость к воздействию слабых и средне сильных кислот;
• сопротивление коррозии благодаря хрому и меди;
• износоустойчивость также является результатом присутствия хромистых карбидов;
• простота заточки, ножи можно легко наточить в домашних условиях;
• способность длительно держать заточку благодаря наличию в составе титана.

Лезвие из данного вида стали способно разрезать любые овощи, фрукты, мясо, полимерные пруты, веревки и мягкие породы дерева. Однако нужно быть аккуратными в процессе резки костей и других твердых продуктов. Лезвие может потерять свою форму и быстро затупиться. Слабые стороны материала:

• уступает по твердости многим металлам;
• довольно трудна в термической обработке – передержав, можно получить хрупкий сплав на выходе;
• необходимо избегать нагрузок на излом.

Химический состав

Расшифровка химического состава:

• углерод (C). Данный элемент необходим для получения прочностных характеристик после проведения термической обработки, он обеспечивает твёрдость и прочность;
• хром (Cr). Повышает способность стали к закаливанию, положительно влияет на сопротивление коррозии. В данном сплаве содержания хрома невелико, поэтому клинок требует проведения дополнительной обработки для защиты от образования ржавчины. Дополнительно хром повышает показатели износостойкости;
• молибден (Mo). Наличие молибдена в химическом составе позволяет повысить температуру плавления, а значит, и сохранности свойств при повышенных температурах. При этом клинок не получает ломкость и хрупкость, при повышении твёрдости – сталь становится более упругой, повышается сопротивляемость химическим агрессивным веществам;
• ванадий (V). Наличие его в химсоставе s390 подразумевает рост упругости, износостойкости, также он обеспечивает инертность к химическому воздействию;
• кобальт (Co). Это дорогая легирующая добавка положительно сказывается на жаропрочности, также повышается твёрдость и износостойкость, при этом данные параметры сохраняются и при высоких температурах и механических нагрузках;
• вольфрам (W). Высокая температура плавления вольфрама повышает стойкость s390 при высоких температурах. Это основной легирующий элемент для быстрорезов.

На что обратить внимание при выборе

В конструкцию любого ножа входят две детали: рукоять и клинок. Чтобы во время работы рука не уставала, изделие должно иметь удобную рукоять. Ее материал влияет на важнейшие характеристики ножа:

• маневренность;
• прочность;
• комфортабельность;
• балансировка;
• устойчивость к загрязнениям.

Важно выбирать нож с рукоятью из практичного материала. Особенно ценится ручка, изготовленная из бересты

Она отличается рядом положительных качеств:

1. Низкая теплопроводность. Можно работать при минусовой температуре.
2. Влагостойкость. В состав бересты входит деготь, который отталкивает воду. Кроме того, он придает ручке дезинфицирующие свойства.
3. Береста никогда не гниет, что обеспечивает длительную эксплуатацию.
4. Повышенная электроизоляция. Защитит руку при случайном соприкосновении ножа с предметом под напряжением.

При выборе складного ножа, необходимо уделить особое вниманию его механизму. Изделие должно легко открываться одной рукой и свободно закрываться, не травмируя пальцы. Сегодня используется несколько видов замков, которые имеют свои преимущества и недостатки:

1. Liner Lock – наиболее распространенный механизм. Фиксация пятки клинка происходит благодаря определенному положению пружины. Лезвие убирается после отжатия планки. Левшам это неудобно.
2. Axis Lock – этой системой легко пользоваться, как левшам, так и правшам. Рабочее положение лезвия фиксируется штифтом. Достаточного небольшого движения, чтобы закрыть или открыть нож.
3. Compression Lock – эта конструкция появилась недавно, напоминает Liner lock. Отличается надежным механизмом, предназначенным для левой и правой руки. Специальное предохраняющее устройство не позволяет ножу неожиданно складываться.

Качество ножа во многом зависит от его производителя. В нашей стране большой популярностью пользуются изделия, изготовленные в нескольких регионах:

1. Кизляр – Дагестан славится производством холодных клинков. Сегодня одноименная компания выпускает универсальные, а также складные ножи различной конструкции.
2. Ворсма – компания, работающая в Нижегородской области, изготавливает охотничьи ножи, оснащенные специальными навершиями, всадной рукоятью, литыми оковками. Лучшими считаются клинки Завьялова, а также складные ножи, изготовленные Марычевым.
3. Златоуст – в этом небольшом уральском городке, в далеком 19 веке начали выплавлять булатную сталь. Сегодня большой популярностью пользуются изделия компании «АИР». Она занимается производством охотничьих и туристических ножей из прочной стали.

На отечественном рынке можно встретить большой ассортимент китайских копий ножей из Алмазки. Они не имеют никакого отношения к настоящим клинкам из этого сплава. Это плохо изготовленная подделка, которая не обладает качествами алмазной стали. Чтобы уберечь себя от покупки некачественного клинка, приобретать подобные изделия лучше только у проверенных производителей

Важно понимать, нож из стали хв5 не может стоить дешево