Выбор марки стали для последующей работы определяется, прежде всего, предназначением изделия, характером выполняемых работ. Но кроме понимания того, для каких целей вы будете использовать свой нож, необходимо и знание особенностей той или иной марки стали. И поскольку у каждого клинка свои задачи, начнем с общего – классификации марок стали.

Классификация сталей

Для изготовления ножей и всевозможного режущего инструмента используются различные сплавы на основе железа. Фундаментом всех специальных сталей является сплав, состоящий из двух главнейших компонентов – железа (Fe) и углерода (C). По химическому составу стали принято разделять на углеродистые (простые) и легированные (специальные, с добавлением определенных химических элементов).

Углеродистые в свою очередь разделяют на низко- (до 0,3% С), средне- (0,3-0,6% С) и высокоуглеродистые (более 0,6% С) стали. Таким образом, можно выделить два класса стали: конструкционную (низко и среднеуглеродистая с содержанием С до 0,6%) и инструментальную (с содержанием С более 0,6%).

В легированные стали дополнительно вводят элементы, отсутствующие в обычной углеродистой стали. Наиболее часто применяются хром (Cr), марганец (Mn), никель (Ni), кремний (Si), вольфрам (W), молибден (Мo), ванадий (V), титан (Тi). Легирующие элементы улучшают механические свойства стали. Они повышают твердость и прочность (хром, никель), а также качество закалки (хром, никель, кремний, молибден, вольфрам, ванадий, титан).

По назначению легированные стали также делятся на:

– конструкционные, предназначенные для изготовления деталей машин и механизмов;

– инструментальные;

– специальные.

Система состояний Fe-C

Для понимания процессов, происходящих при термической обработке металла, необходимо сначала рассмотреть диаграмму состояний системы Fе-С (рис. 1), которая показывает, какие фазы присутствуют равновесно и при каких соответствующих температурах, какие превращения происходят в них при нагревании и охлаждении, какую структуру они имеют в состоянии равновесия. Основываясь на этих данных можно далее судить о свойствах сплавов в целом в связи с их структурой.

Самая мягкая составляющая – феррит (Ф) представляет собой твердый раствор углерода в альфа-железе, содержит максимально не более 0,03% С, твердость не превышает 80-100 НВ.

Самая твердая и, соответственно, самая хрупкая составляющая – цементит Fe3C (Ц), химическое вещество с одержанием 6,67% С. Имеет твердость 760-800 НВ (70-72 HRC).

Твердый раствор углерода в гамма-железе называется аустенитом (А). Максимальное содержание углерода в нем – 2,14% С при температуре 11470С. Отличается высокой пластичностью. Твердость аустенита 170-200 НВ.

Другие составляющие – это механические смеси Ф, Ц и А. Так, перлит (П) – механическая смесь Ф и Ц, образуется в результате распада аустенита при медленном охлаждении.

Наряду с аустенитом (гамма-раствором) образуется твердый раствор углерода в альфа-железе, при этом последний по своей природе и образованию резко отличается от аустенита и рассматривается как особое состояние стали, называемое мартенситом (М). Появление мартенсита вызывает резкое изменение свойств, прежде всего увеличение твердости до 600-650 НВ (62-66 HRC) и снижение пластичности до нуля.

Справка

Измерение твердости производят различными методами и на различном оборудовании. Метод измерения твердости по Бринеллю ГОСТ 9012-59, обозначается НВ, выражается отношением нагрузки к площади сферического отпечатка инструмента. Наиболее простыми универсальным методом является метод Роквелла ГОСТ 9013-59. Твердость обозначается цифрами, характеризующими число твердости и буквами HR с указанием шкалы твердости (А, В, С).

При нагревании и охлаждении всех сталей происходят 4 вида превращений:

1. П-А – происходит выше линии АС1

2. А-П – при медленном охлаждении из гамма-области

3. А-М – при быстром охлаждении из гамма-области

4. М-Б,Т,С (бейнит, троостит, сорбит – продукты распада мартенсита, имеющие меньшую твердость и большую пластичность, 65-20 HRC).

Для режущего инструмента наиболее оптимальными структурами являются мартенситная, мартенситно-карбидная, бейнитная (трооститная).

Также огромное значение имеет величина зерна. Изделия с меньшим зерном имеют лучшие механические характеристики. Измельчение зерна производят с помощью рекристализационного отжига либо механической обработкой под давлением.

Маркировка сталей

Для маркировки сталей в СНГ используется буквенно-цифровая система, по которой содержащиеся в стали легирующие элементы обозначаются такими буквами: хром (Х), марганец (Г), никель (Н), кремний (С), вольфрам (В), молибден (М), ванадий (Ф), титан (Т), кобальт (К), алюминий (Ю), медь (Д). Количественное их содержание в % обозначается цифрами. Первые две цифры в маркировке легированной стали соответствуют среднему содержанию углерода в сотых долях процентах. Содержание легирующих элементов, если оно превышает 1,5%, отмечается цифрой следующей за буквой элемента в целых частях. Цифра не ставится, если содержание элемента меньше или приближается к 1,5%. Если необходимо отметить металлургически качественную сталь, в конце маркировки добавляется буква А. Например, марка 35ХН3МА представляет собой качественную сталь с содержанием 0,35% С, около 1% хрома, 3% никеля и до 1% молибдена.

Держать на кухне нож из высококлассной стали марки 95Х18 – просто расточительство, для нее вполне подойдет более дешевая сталь 40Х13. Она неплохо держит заточку, достаточно гибкая и не заржавеет, если вы вдруг забыли протереть нож после резки яблок. Для походного ножа достаточно стали 65Х13: и заточку поправить легко, и потверже, чем 40Х13 будет. Если необходим штихель для гравировки, – лучше алмазной ХВ5 не сыскать. Также подойдут для этой цели стали марок ХВГ, 9ХС, 7Х3. Сапожный нож, изготовленный из полотен пилы (марки Р6М5 или Р9) послужит и детям владельца...