Сталь для ножей: виды, характеристики, плюсы и минусы, советы по выбору

Специальные и легирующие стали

Требования для ножа весьма разнообразные, обширные, а иногда даже противоречат друг другу. К подобным требованиям относят сохранение отменной твёрдости при резких перепадах температур, устойчивость на излом, отсутствие деформаций во время эксплуатации, большая прочность, несложное затачивание, а также гибкость. Данный список просто невозможно претворить полностью, поэтому фирмы производители идут на уступки и совмещают в собственной продукции такие свойства, которые насколько это возможно благотворно воздействуют на многофункциональность и работоспособность ножа в самых разных обстоятельствах.

Легирующие добавки

Преследуя цель усовершенствовать свойства сплава, его легируют добавками. Преимущественно используются следующие материалы:

• марганец: вследствие введения данного ингредиента ковка становится более простой;
• хром: этот компонент увеличивает стойкость сплава к возникновению ржавчины и делает его крепче;
• никель также усиливает стойкость к ржавлению и прочность;
• ванадий: введение в состав этого вещества сделает сплав более крепким, устойчивым к большим нагрузкам и долговечным;
• молибден умножает крепость и живучесть клинка;
• кремний: делает состав более податливым к ковке и долговечным;
• вольфрам увеличивает прочность металла, его устойчивость к возникновению коррозий и царапанью.

Специальные виды стали

Не следует забывать об уникальных дамасских и булатных сталях. Они используются в изготовлении охотничьих клинков, но случается весьма редко.

Дамасская сталь

Дамасская сталь – это знаменитый металл, узнаваемый по волнистым узорам. Помимо красоты, дамасская сталь ценится за то, что она долго сохраняет острый край, твёрдая и гибкая. Оружие, изготовленное из дамаска, значительно превосходило оружие, изготовленное из железа!

Нож из дамасской стали. Произведённые из него ножи смотрятся исключительно роскошно благодаря необычным орнаментам, возникающим в силу неоднородной текстуры этой стали.

Главный минус материала – невысокая стойкость к появлению ржавчины. Чтобы продлить время эксплуатации клинков, произведённых из этой уникальной стали, их требуется оберегать от попадания влаги, досуха вытирать в конце применения, систематично наносить на них специальные составы.

Хотя современные высокоуглеродистые стали, изготовленные по технологии Бессемера 19-го века, превосходят качество дамасской стали, она остаётся выдающимся материалом, особенно для времени её создания.

Булат

Булат располагает специфичной структурой и отличается уникальным дизайном. Базовые составляющие металла – железо и углерод, притом процентное содержимое углерода крайне велико, и по этому показателю булат недалёк от чугуна. Но он комбинирует отличную гибкость с крепостью, что обусловлено его уникальной текстурой.

Нож из булатной стали.

Общераспространённое суждение о булате — суперматериале, который подходит для всего, не полностью отвечает реальности. В данный момент этот материал больше представляет эстетическую заинтересованность. Образец с клинком из булата — прекрасный подарок или сувенир, но по своим рабочим показателям он не превосходит “обыкновенную” сталь.

Что представляет собой булат и его характеристики

Чтобы разобраться, что такое булат, необходимо рассмотреть процесс его производства со всех сторон. Этот сплав – весьма сложная субстанция с определенным химическим составом, получаемая благодаря уникальной технологии обработки металла. Сталь булат впервые появилась в Индии примерно 2400-2500 лет назад. Материал представляет собой сплав железа с углеродом. Содержание последнего составляет около 2%, что позволяет изделию сохранять упругость стали при твердости, сопоставимой с характеристиками чугуна.

Если просто смешать железо с углеродом в указанной пропорции, булатная сталь не получится. Весь секрет кроется в особой технологии ее изготовления. Необходимо соблюдать установленные температурные режимы, не перегревать сырье выше определенного градуса, не давать ему остыть, не закалять. Точный «рецепт» классической булатной стали был утерян во времена войн, однако в 19 веке Павел Аносов, русский горный инженер, фактически восстановил особенности производства этой субстанции. Повторили опыты по созданию булата и в СССР – так технология изготовления изделий из этого материала сохранилась до наших дней.

Булатная сталь производится путем варки руды и образования своеобразных лепешек, названных вутцем. Мастера соединяли эти слитки между собой, выполняя кузнечную сварку, – таким образом получали желаемый меч или нож. Для изготовления оружия из дамасской стали умельцы накладывали друг на друга железо с разным содержанием углерода, делая некое подобие сэндвича. В конце скрепляли все вместе, используя кузнечную сварку. Такие изделия выглядели красиво, но недостатки дамаска для ножей уже тогда были очевидными при сравнении с булатом. Основную разницу между двумя современными видами сплавов можно рассмотреть в таблице.

Литература

• Аносов П. П. О булатах. Кн. 1—2 // Горный журнал. — 1841. — № 2. — С. 157—318.
• Belaiew N. T. Damascene steel, part 1 // The Journal of the Iron and Steel Institute. — 1918. — Vol. 97. — № 1. — P. 417—439.
• Belaiew N. T. Damascene steel, part 2 // The Journal of the Iron and Steel Institute. — 1921 — Vol. 104. — № 1. — P. 181—184.
• Zschokke B. Du damasse et des lames de Damas // Revue de métallurgie. — 1924. — № 21. — P. 635—669.
• Panseri C. Damascus Steel in Legend and Reality // Gladius. — 1965. — Vol. 4. — P. 5—66.
• Sherby O. D. Damascus Steel Rediscovered? // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. — 1979. — Vol. 19. — № 7. — P. 381—390.
• Wadsworth J., Sherby O. D. On the bulat-damascus steels revisited // Progress in Materials Science. — 1980. — Vol. 25. — P. 35—68.
• Sherby O. D., Wadsworth J. Damascus Steels — Myths, Magic and Metallurgy // The Stanford Engineer. — Fall/winter 1983—1984. — P. 27—37.
• Verhoeven J. D. Damascus steel, part I: Indian wootz steel // Metallography. — 1987. — Vol. 20. — P. 145—151.
• Verhoeven J. D., Jones L. L. Damascus steel, part II: Origin of the damask pattern Original // Metallography. — 1987. — Vol. 20. — P. 153—180.
• Verhoeven J. D., Baker H. H., Peterson D. T. et al. Damascus steel, part III: The Wadsworth-Sherby mechanism // Materials Characterization. — 1990. — Vol. 24. — P. 205—227.
• Peterson D. T., Baker H. H., Verhoeven J. D. Damascus Steel: Characterization of one Damascus Steel Sword // Materials Characterization. — 1990. — Vol. 24. — P. 355—374.
• Figiel L. S. On Damascus Steel. — Atlantis Arts Press, 1991. — 145 pp. — ISBN 0-9628711-1-7, 978-0-96-287111-5.
• Verhoeven J. D., Pendray A. H. Experiments To Reproduce the Pattern of Damascus Steel Blades // Materials Characterization. — 1992. — Vol. 29. — P. 195—212.
• Verhoeven J. D., Pendray A. H., Berge P. M. Studies of Damascus Steel Blades: Part I. Experiments on reconstructed blades // Materials Characterization. — 1993. — Vol. 30. — № 3. — P. 175—186.
• Verhoeven J. D., Pendray A. H., Berge P. M. Studies of Damascus Steel Blades: Part II. Destruction and Reformation of the Pattern // Materials Characterization. — 1993. — Vol. 30. — № 3. — P. 187—200.
• Verhoeven J. D. The Mystery of Damascus Blades // Scientific American. — 2001. — Vol. 284. — № 1. — P. 74—79.
• Reibold M., Paufler P., Levin A. A. et al. Carbon nanotubes in an ancient Damascus sabre // Nature. — 2006. — Vol. 444 (7117). — P. 286.
• Verhoeven J. D. Pattern Formation in Wootz Damascus Steel Swords and Blades // Indian Journal of History of Science. — 2007. — Vol. 42. — № 4. — P. 559—574.

Так ли хороша дамасская сталь

Качественная дамасская сталь по режущим характеристикам превосходит многие марки.

Узор на лезвии ножа характерен для дамасской стали из-за особого процесса подготовки стальной пластины.

В производстве используется особая технология:

1. Собираются мягкие и твердые виды стали.
2. Стальной пакет прогревается до температуры ковки.
3. Наносятся специальные добавки (для улучшения сварки между пластинами).
4. Пакет многократно пробивают молотом, отправляют в горн.
5. Когда пластина сформирована, она прогревается. Рубится на несколько частей, которые снова собираются в пакет.
6. Цикл повторяется.

Количество повторений может составлять от 3 до 10. Чем их больше, тем качественнее сталь. На свойства клинка влияет соотношение мягких и твердых сталей. Последних должно быть больше.

Дамасский сплав имеет жесткость 60 HRC, отличается прочностью и остротой кромки. Еще одним преимуществом является удержание режущих качеств. Изделия часто украшены узорами, образующимися из-за неоднородной структуры.

Материал обладает большим недостатком: неустойчив к ржавчине и требует тщательного ухода.

Для поддержания рабочих характеристик и внешнего вида необходима защита от влаги, нужно протирать лезвие после использования, обрабатывать специальным маслом.

Поэтому на сегодняшний день дамасская сталь уступает большинству современных сплавов.

Следующая
СтальХарактеристики стали марки D2 для ножей

Популярные мифы о «дамасской стали»

В настоящее время в СМИ существует много теорий о превосходстве так называемой «настоящей дамасской стали» (то есть литого булата или вуца) над всеми другими видами металла. Это мнение, по-видимому, появилось в начале XIX века, и было распространено главным образом через романтическую литературу, такую, как «Талисман» и «Айвенго» Вальтера Скотта. Собственно исторически и металлургически миф об абсолютном превосходстве литого булата не обоснован, также и как его предпочтение всеми народами. До сих пор археологами не найден ни один ближневосточный клинок старше XV века на территории западной Европы, состоящий из литого булата, хотя, следуя соответствующему мифу, рыцари их покупали на «вес золота», потому что они якобы «резали кольчугу как масло». Никаких исторических доказательств этому до сих пор не существует. Также Римская Империя имела обширные торговые связи с Древним Востоком (персы, индийцы) и по словам Плиния Старшего лучшая сталь привозилась оттуда. Хотя индийскую тиглевую сталь, предположительно, знали ещё во времена Александра Македонского, до сих пор науке не известны римские доспехи, спаты или гладиусы, состоящие из «того самого» узорчатого булата. Напротив, именно сварные харалуги часто встречаются среди находок римской эпохи[источник не указан 1860 дней].

Также «дамасский» литой булат упоминается в исторических источниках только с XIII века, когда крестовые походы уже были на исходе. Сабля является оружием режущим, а чисто с физической точки зрения и согласно материаловедению термообработанная и отпущенная сталь в районе 55-58 HRC не может быть разрезана точно такой же сталью. Мифы о разрубании пластинчатых доспехов и других мечей на самом деле являются продуктами XIX и XX веков и не соответствуют исторической действительности. Что касается легенды о том, что ближневосточные народы легко расправлялись с тяжелобронированными крестоносцами с помощью кривых сабель, то она также не имеет исторических доказательств. Хотя наличие импортных среднеазиатских сабель (которые как правило не имели с персидскими и индийскими булатами ничего общего) неоспоримо, один из самых ранних «исламских» ближневосточных кривых клинков датируется концом XIII века. Начиная с VIII века до XVI на Востоке одновременно с саблей ходили и прямые мечи, кои и применялись против кольчуги, в которую были одеты рыцари эпохи Крестовых Походов. Утверждение, что ближневосточные народы не пользовались прямыми клинками в эпоху Крестовых Походов, следовательно необоснованно, также как и использование рыцарями «тяжёлых двуручных мечей» (что ошибочно предполагал Вальтер Скотт в своих трудах). Сабли из литого булата появились лишь в XIII веке (см. выше), а клыч и ятаган, которые часто приписывают «сарацинам» популярные источники, — только спустя 200 лет после окончания Крестовых Походов в конце XV века.

К тому же металлургические исследования до сих пор не доказали, что литой узорчатый булат обладал какими-то необычайными свойствами, выходящими за пределы дозволенного законами физики. Неоднократные попытки в СМИ доказать реальность превосходства дамасского булата (например растворение его в кислоте) не имеют научной основы и не являются сколько-нибудь важными для решения этой проблемы.

Само название «дамасская сталь» часто ставится под сомнение[источник не указан 1860 дней], так как город Дамаск (от имени которого и произошло наименование стали) никогда не славился кузнечным делом и мастерами. Большинство сохранившихся булатных клинков происходят из Сирии, Персии и Индии, как правило не из регионов, связанных непосредственно с Дамаском. Есть предположение[источник не указан 1860 дней], что в Дамаске существовал обширный рынок оружия, где булатные клинки предлагались в большой массе — отчего их и назвали дамасскими. Второе предположение[источник не указан 1860 дней], что первый клинок из такой стали был найден как раз таки в окрестностях Дамаска, в связи с чем и был назван дамасским.

Сварочный дамаск

Комбинируя стальные заготовки с разным содержанием углерода с последующей сваркой, складыванием и проковкой, кузнецы добивались контроля над свойствами получаемого материала. Железо, как правило, мягко и легко поддаётся деформации, высокоуглеродистая сталь же тверда и (при надлежащей термообработке) упруга. Комбинируя железо и высокоуглеродистую сталь, получали материал, который дополнял достоинства обеих исходных сталей. Так возникало чередование слоёв металла с очень высоким и очень низким содержанием углерода. Первые при закалке приобретали большую твёрдость, а вторые, напротив, не закаливались вовсе и служили амортизирующей подложкой. Мягкие железные слои не давали металлу быть слишком хрупким, а высокоуглеродистые слои придавали нужную упругость и остроту. Диффузия углерода также усредняла в какой-то мере его распределение в заготовке.

Основным и немаловажным недостатком Дамасской стали является ее низкая коррозионная стойкость, обусловленная большим содержанием углерода в компонентах поковки и практически полным отсутствием легирующих элементов.

По более прогрессивной технике, принятой в арабских странах, раннесредневековой Европе или в Китае, проковывался пучок заранее заготовленной проволоки или ленты с определённым содержанием углерода. Так тратилось меньше времени и железа. Уже в III веке до н. э. согласно археологическим находкам европейские кельты изготавливали сварные дамаски. В первые века нашей эры вошёл в моду так называемый кручёный харалуг; бруски из разнородных сталей сваривались, перекручивались спиралью, снова проковывались и соединялись вместе с такими же заготовками в один брус. Большое количество германских, позднеримских и франкских мечей старше X века, дошедшие до наших дней, имеют сложную харалужную дамаскировку.

Узоры на поверхности этого вида дамаска — оптический эффект неравномерного распределения углерода в связи с неоднородностью материала. Этот эффект часто усиливался специальными методами полировки и травлением поверхности кислотами. Сам же узор изначально является не главной целью изготовления сварных харалугов, а всего лишь побочным явлением.

Химический состав и процесс обработки

Название У8 свидетельствует о том, что в составе сплава есть углерод в количестве 0,76-0,83%. Основная доля (97%) – это железо. Среди прочих добавок:

• марганец (0,17-0,33%) – снижает пластичность, увеличивая твёрдость металла;
• кремний (0,17-0,33%) – отвечает за упругость сплава, скорость его охлаждения, стойкость к воздействию влаги;
• сера (0,28%) – повышает стойкость к истиранию клинка, качество его заточки;
• никель (0,25%) – увеличивает стойкость к разрушению от коррозии;
• хром (0,2%) – способствует росту показателей прочности, крепости, коррозионной стойкости;
• фосфор (0,03%) – высокое содержание этого элемента делает металл хрупким;
• медь (0,25%) – отвечает за стойкость к коррозии.

Для придания стали У8 заявленных характеристик, сплав подвергается особой термической обработке. Во время прерывистой закалки заготовки нагревают до температуры 780С, после в воде охлаждают до 400С.

Таблица химического состава.

Дальнейшее охлаждение производится в ёмкостях с маслом, что замедляет процесс, снижая структурные напряжения в металле. В итоге заготовки для изготовления ножей приобретают повышенные показатели прочности, твёрдости, стойкости к ударам и повреждениям.

Характеристики ножевых сталей

Чтобы нормально ориентироваться при выборе лучшей стали для ножа, прежде всего нужно как следует разобраться в тех понятиях, которые используются при описании ее свойств. Таковых несколько. Именно их совокупность определяет плюсы и минусы стали для ножей:

Твердость. Говоря простым языком, она выражает способность стали без последствий продавливать (прорезать) различные материалы, не испытывая при этом повреждений. Твердость стали выражается в единицах твердости по шкале Роквелла (HRc). Для стали ножей диапазон рабочей твердости, как правило, составляет от 52 до 61 ед. Твердостью в 60 единиц, для примера, обладает обычное стекло и напильник. Именно с этим связана методика примерного определения твердости клинка: если напильник способен оставлять царапины на его поверхности, то его твердость, очевидно, ниже 60 единиц, а если клинок царапает стекло — то выше.
Прочность. Это способность стали выдерживать различные нагрузки. Используя нож в качестве рычага, мы проверяем его на прочность. Чем она выше, тем большие нагрузки металл способен выдержать без остаточных повреждений. Очень прочными являются современные порошковые стали благодаря равномерной внутренней структуре и большой плотности состава.
Ударная вязкость. Это способность стали сохранять свои прочностные характеристики при ударной нагрузке. Вязкая сталь практически не имеет шансов сломаться при рубке или при падении на твердую поверхность. Многие инструментальные стали, такие как Х12 МФ, или D2, имеют не очень хорошую ударную вязкость, и хотя в целом они очень прочные, ставить на рубящие ножи их не стоит.
Износостойкость. Это понятие характеризует, насколько быстро металл истирается при соприкосновении с абразивными поверхностями. Данный показатель тесно связан с твердостью стали, и с плотностью ее структуры.
Стойкость режущей кромки. Как следует из названия, это способность ножа удерживать остроту. Кромка является самым уязвимым участком клинка, и только хорошая сталь способна обеспечить долгое сохранение всех своих режущих свойств при остро отточенном лезвии.
Коррозионная стойкость. Данный показатель определяет способность металла сохранять свою химическую однородность при воздействии окислителей или агрессивных сред, в которых может использоваться клинок. Коррозионная стойкость никогда не бывает абсолютной. Порой именно она выходит на первый план при выборе того, какая сталь для ножа будет оптимальной.
Красностойкость

Этот термин редко встречается среди характеристик сталей для ножей, но иногда его понимание очень важно. По сути, красностойкость — это жаропрочность клинка, то есть его способность не изменять свою кристаллическую структуру при сильном нагревании.

Современный промышленный Дамаск

Промышленное производство дамасских сталей, в основном, базируется на тех же принципах, что и авторского Дамаска. Некоторые считают его безличным и однообразным, но высокий спрос на полуфабрикаты при низком уровне предложений со
стороны индивидуалов стимулировал развитие этой отрасли промышленности. Современный рынок промышленного Дамаска крайне неоднороден – от малосерийных образцов из мастерских известных мастеров (как, например, используемых на малосерийных проектах компании Cold Steel) до массового производства промышленных предприятий, берущих на работу популярных изготовителей авторского Дамаска. Тем не менее мощное технологическое оборудование (промышленные кузнечные прессы, вакуумные прокатные станы, электродуговые печи с контролируемой атмосферой, газо-статы и т.п.) позволяют создавать не только достаточно качественные сварные пакеты для трехслойных клинков как у Helle и Frosts а также San-Mai у Cold Steel, но и неплохой серийный дамаск.

Применение вакуумных технологий помогло решить проблему ограниченности исходных материалов для производства дамасской стали. Поскольку окисления предварительно зачищенных поверхностей при нагреве в вакууме не происходит, то становится возможной сварка высоколегированных, в том числе нержавеющих, сталей без флюса. Соединяемые отшлифованные пластины свариваются методом диффузионной сварки в вакуумной камере под прессом. Сваренный таким образом пакет расковывается на пластины, которые снова шлифуются, свариваются и так до тех пор, пока не получится нужное количество слоев. Этим методом можно изготавливать Дамаск из нержавеющих, быстрорежущих и иных легированных сталей. Высокопроизводительным методом сварки высоколегированных сталей является прокатка пакета шлифованных или очищенных другим методом пластин на вакуумном прокатном стане.

Для сварки металлических волокон и гранул применяют технологии, используемые в порошковой металлургии. В наполненную инертным газом камеру газостата помещают вакуумированную и герметическую капсулу, наполненную проволокой, металлическим порошком или смесью того и другого. Затем нагревают капсулу до 1200-1400°С и заполняют камеру газом до тех пор, пока давление в ней не достигнет примерно 1500 атм. После завершения процесса спекания композитного материала под давлением, спекшуюся с композитом оболочку удаляют механическим путем и очищенный композит проковывают или прокатывают. Этим высокопроизводительным методом можно получить практически любую из известных структур Дамаска.

Одним из наиболее известных крупных производителей дамасской стали несомненно является шведская компания DAMASTEEL АВ, образованная в августе 1995. Ее специализация – изготовление современными методами заготовок из дамасской стали для нужд серийных производителей и индивидуалов. Время зарождения этого производителя – ноябрь 1992 г., когда сотрудничество между производителем порошковых сталей Soderfors Powder АВ и индивидуалом-кузнецом Каем Эмбертсеном из шведского города Эдсбина оформилось в отдельный проект. Успешный метод по созданию дамасской стали на основе достижений порошковой металлургии был разработан в течение 1993 г., а в 1996 был получен патент на изготовление заготовок из порошкового Дамаска. DAMASTEEL АВ производит методом порошковой металлургии два типа полуфабрикатов – прутки со слоистым концентрическим рисунком, напоминающим в разрезе годичные кольца деревьев, и многослойный пакет с параллельными слоями. В дальнейшем полуфабрикаты могут использоваться для создания более сложных узоров в процессе ковки. При этом развитие узора из заготовок с «древесной» структурой происходит за счет фрезерования или штамповки, а плоскослоистой – как для фрезерования и штамповки, так и для кручения. В ходе ковки узор может быть усложнен и улучшен.

Дальнейшее развитие узора может производиться уже самим покупателем на основе собственных промышленных мощностей, хотя на конечную закалку рабочий Дамаск предпочитают возвращать производителю. Промышленный Дамаск охотно приобретают не только крупные серийные производители, такие как Bear MGC, Heinr. Boeker Baumwerk GmbH и Nieto для использования на эксклюзивных моделях, но и такие мастера как Michael Walker, Barry Gallagher и многие другие. Приведенные примеры далеко не полностью исчерпывают достижения исследователей узорчатых металлов в применении новейших технологий. Эти технологии дают возможность использовать при изготовлении Дамаска любые высокопрочные легированные стали, что резко повышает функциональные свойства изготовленного из него клинка.

Разновидности дамасской стали