Сталь – один из самых распространённых в нашем окружении сплавов. В наиболее упрощённом понимании она представляет собой сочетание железа и углерода, однако на качество будущего ножа влияют десятки различных элементов, которые добавляют в базовую смесь. В нашей статье мы расскажем Вам о том, как обычное железо превращается в ножевую сталь, чтобы затем стать основой отменного клинка.
Ножевая сталь = баланс
В параллельной вселенной все ножи были бы идеальными, неподвластными времени и разрушению. На самом деле каждый из десятков видов ножевой стали представляет собой баланс между твёрдостью, долговечностью, способностью противостоять многочисленным разрушающим факторам и ценой. Если сталь слишком твёрдая, изготовленный из неё нож будет отлично сохранять остроту лезвия, но будет склонным к сколам и трещинам. Если сплав максимально устойчив к коррозии, вероятнее всего, он окажется слишком мягким для удержания идеальной режущей кромки. В то же время наиболее удачные сплавы с наилучшими характеристиками, как правило, стоят немалых денег.
Ключевые элементы сплавов
Различные марки ножевой стали имеют свои сильные и слабые стороны, потому перед приобретением ножа необходимо в первую очередь ориентироваться на сферу его применения. В зависимости от требований, соответствующих назначению клинка, металлурги добавляют в сплав определённые компоненты, которые повысят производительность ножа в контретной категории. К наиболее распространённым «добавкам» относятся: углерод, хром, молибден и ванадий. В современных марках стали также используют никель, кобальт, марганец, кремний, ниобий, вольфрам, титан, медь и т. д.
Углерод
Углерод относится к базовым компонентам стального сплава. Ножевую сталь, как правило, характеризуют как высокоуглеродистую. То есть содержание этого элемента находится в диапазоне от 0,6% до 2,14%. При этом по мере повышения содержания углерода растёт общая твёрдость сплава, но при его излишке сталь становится хрупкой. Кроме того, наличие углерода в сплаве повышает предел прочности, износостойкость и длительность удержания заточки.
Хром
Добавление хрома в сплав способствует улучшению его антикоррозийных свойств. Сталь, в которой содержится как минимум 13% хрома, классифицируют как нержавеющую. Этот элемент может находиться в сплаве в двух химических состояниях. За антикоррозийные свойства отвечает чистый хром. В соединении с углеродом образуется карбид хрома. Хотя это соединение является самым мягким среди карбидов, по твёрдости оно не уступает алмазу. Кроме того, этот карбид является устойчивым к высокотемпературному окислению, потому его наличие в сплаве улучшает износоустойчивость и способность клинка к закалке.
Молибден
Как и хром, молибден участвует в формировании карбидов, которые препятствуют излишней ломкости стали. Кроме того, он повышает прочность клинка, делает его более жёстким и устойчивым к ударным нагрузкам.
Ванадий
В сочетании с углеродом ванадий образует самые твёрдые карбиды, известные в современной сталелитейной индустрии. Благодаря плотной мелкозернистой структуре карбид ванадия является очень прочным и тугоплавким, что способствует улучшению сопротивляемости ножа к износу и способности к закаливанию.
Никель, ниобий, медь и титан в составе стали улучшают её антикоррозионные свойства. Марганец повышает твёрдость и износоустойчивость, но при этом не ограничивает пластичность сплава. Алюминий и кобальт делают сталь более жаростойкой. Вольфрам препятствует расширению клинка при нагреве и устранению хрупкости при резком понижении температуры, а кремний повышает его упругость.
Детальнее о карбидах
Упомянутые выше компоненты плавятся внутри тигля, образуя при этом устойчивые химические соединения. В процессе некоторые элементы объединяются с углеродом, формируя мелкозернистые, тугоплавкие и твёрдые вещества – карбиды. В составе стали карбиды действуют как заполнители в бетоне: смешиваясь с другими веществами они образуют жёсткий «скелет» будущего ножа.
Производственный процесс
Веками люди получали сталь выплавляя железо и насыщая его углеродом. В XVI веке получил распространение передельный процесс. Он предусматривал превращение руды в чугун, который в свою очередь освобождался от лишнего углерода и превращался в сталь. К началу XIX века этот процесс ускорился благодаря конвертерному производству. Эта технология предполагала продувание жидкого чугуна воздухом. Таким образом растворённый в железе углерод выгорал значительно быстрее, благодаря чему стало доступно масштабное производство стали. Примерно в то же время люди начали экспериментировать с легирующими компонентами, которые влияли на характеристики стали. В XX веке металлурги научились восстанавливать железо из руды при помощи электричества и водорода: это позволило обезопасить процесс получения железа и сделать его более энергоэффективным. Кроме того, эти сталеобразующие методы были более щадящими к легирующим компонентам.
Сегодня существуют два метода изготовления ножей. Первый предусматривает сплавление всех необходимых компонентов и разлив сплава в формы для получения болванок. Существенным недостатком этого способа является медленное и неравномерное остывание болванок. Составные элементы сплава затвердевают при различных температурах, вследствие чего в структуре стали могут возникать неоднородности. Этому также может способствовать неравномерное распределение карбидов, а также резкие перепады в их форме и размерах. Несмотря на недостатки, этот метод весьма распространён. С его помощью изготавливают такие марки ножевой стали как 1095, 440, D2, 154CM и др.
Второй – более современный метод позволяет избежать проблем, связанных с неравномерным остыванием сплава. Этот способ предусматривает эксплуатацию благ порошковой металлургии: нужные компоненты плавятся, а затем распыляются сжатым воздухом для образования однородных металлических порошков. Затем эти порошки смешиваются и формуются в изделие путём холодного прессования. При этом все элементы равномерно распределяют по форме. В конце спрессованное изделие поддаётся спеканию. Этот метод также необычен тем, что для более эффективного образования карбидов в смесь можно добавить больше углерода без превращения сплава в чугун. Таким образом при порошковом переделе внутри сплава образуется более однородная решётка карбидов, которая обеспечивает структурную поддержку клинка, что повышает его износостойкость. Одним из самых известных производителей ножевой стали, использующих данный метод, является компания Crucible Industries.
Самые популярные марки ножевой стали
В мире существуют десятки марок ножевой стали, которые выигрывают среди других по тем или иным параметрам. Ножи разных производителей могут существенно отличаться по своим характеристикам, даже если они изготовлены из стали одной марки. Кроме того, качество готовых изделий во многом зависит от дальнейшей обработки заготовок. Сегодня лидерами рынка являются ножи, изготовленные из следующих марок:
D2
Сталь марки D2 часто называется «полу-нержавеющей», поскольку в её составе менее 13% хрома. Изготовленные из этой стали ножи отличаются высокой твёрдостью и упругостью клинка, а также хорошо держат заточку режущей кромки. В общих чертах D2 уступает сплавам, полученным в ходе порошкового передела. Тем не менее, эта ножевая сталь является отличным вариантом в соотношении цены и качества. Нож из D2 – хороший выбор для повседневного ношения, который долго прослужит своему владельцу.
154CM
Американская марка стали 154CM появилась на рынке в 1970-х годах. В этой высокоуглеродистой стали содержится минимальное количество хрома для статуса нержавеющей. По своим характеристикам она напоминает сталь 440C, однако благодаря наличию молибдена ножи, изготовленные с применением этой марки, отличаются высокой износоустойчивостью, а также относительно легко затачиваются. Как и D2, 154CM относится к среднему ценовому сегменту. Она отлично подойдёт как для ножей повседневного ношения, так и для охотничьих.
CPM S30V
Марка CPM S30V (также известна как S30V) – золотой стандарт в индустрии порошковых сталей. Это стабильный, однородный и жёсткий сплав. Несмотря на свою твёрдость и высокую ударную прочность, лезвия из стали этой марки легко поддаются правке. Согласно многочисленным экспертизам и тестам, по износостойкости клинок из CPM S30V превосходит клинки из 154CM на 30%. Как мы упоминали ранее, ножевая сталь = баланс, потому за улучшенные характеристики S30V придётся немного доплатить.
S90V
S90V – гоночный болид среди марок ножевой стали. Данный сплав отличается высоким содержанием углерода и ванадия, благодаря чему изготовленные из него ножи очень твёрдые и износостойкие. Режущая кромка удерживает заточку гораздо дольше, чем у ножей из большинства других традиционных и порошковых сплавов. Сталь S90V давно зарекомендовала себя как материал для самых лучших авторских и серийных ножей, однако и она имеет ряд недостатков. В первую очередь характеристики сплава сказываются на цене изделий. Кроме того, высокое содержание углерода и ванадия делает ножи из S90V достаточно хрупкими и сложными в обслуживании, в том числе и в заточке.