Олександр Мар’янко ІСТОРИЧНИЙ ОГЛЯД
ІСТОРИЧНИЙ ОГЛЯД. НЕРЖАВІЮЧА СТАЛЬ
Юліус Баур запатентував у Нью-Йорку в 1865 році хромистий сплав, високі властивості міцності якого пропонувалося використовувати на ґратах і сейфах. Ножовики Фредерік Адольф Вілл та Юліус Фінк із Сан-Франциско спробували використати цей сплав для клинків своїх ножів, але вони швидко темніли та страждали від піттингової корозії. Виявилося, що цей метал мав 5–7% хрому. У такій кількості хром без легування нікелем замість уповільнення корозії був каталізатором процесу окислення заліза. Після того, як це було доведено англійським металургом Робертом Хадфілдом у 1892 р., експерименти з хімічним складом нержавіючої сталі на деякий час припинилися.
Естафету прийняли німецькі вчені, яким на початку 20 століття вдалося нарешті отримати корозійностійку сталь. Незалежними шляхами йшли англійський вчений із Шеффілда Гаррі Бреалі та американець Елвуд Хайнс, чиє ім'я пов'язане з винаходом кобальто-вольфрамового сплаву, відомого під назвою "Стелліт".
У результаті світ з'явився процес кріогенного охолодження «Frozen Heat» («Заморожене Тепло»). Клинки поміщаються в лотки і нагріваються до температури, що трохи перевищує звичайну температуру загартування. Після цього вони поміщають у ванну із загартованим середовищем (олією) з температурою 60 °C, де і витримуються до того моменту, поки не досягнуть температури загартованого середовища. Потім клинки очищаються, щільно поміщаються в обтискання для виключення короблення і переносяться в охолоджувальну камеру, де витримуються в твердій вуглекислоті (-78 °C), або в рідкому азоті (-196 °C), Після цього відбувається нагрівання для зняття залишкових напруг і охолодження до кімнатної температури.
В даний час цей процес є обов'язковою процедурою для всіхякісних високовуглецевих ножових сталей, за винятком ширвжитку найнижчого розбору.
У 70-х роках пошук нових матеріалів продовжувався. Відомим ножівником Bob Loveless почав активно пропагувати 154СМ компанії Crucible Steel - матеріал для підшипників, втулок і клапанів двигунів. Разом із Cold Steel йому вдалося навіть випустити серійні ножі елітного класу із цієї сталі. Пізніше він представив громадськості повний аналог цієї сталі – доступнішу японську марку ATS-34 від Hitachi.
Саме ці сталі – 154CM, ATS-34, 440А, 440В та 440C – практично до середини 90-х визначали обличчя американського ножового ринку серед малосерійних виробників і приватників. З кінця 80-х - початку 90-х за широке застосування цих сталей взялися і серійні виробники. Ножі середнього класу пропонувалися в 440А та 440В, а також у їх німецьких та японських подобах. Ширпотреб виготовлявся з дешевої далекосхідної сталі 420J2. Європейський ринок дещо відставав від американського тому, що широке застосування високовуглецевих корозійностійких ножових сталей почалося лише у першій половині 90-х. Цей ринок між собою поділили німці, французи та шведи, причому дуже своєрідно: наприклад, фінська компанія Marttiini купує нержавіючу сталь у німців та французів, а французька Opinel – у шведів із компанії Sandvik.
Наприкінці 80-х — на початку 90-х японські нержавіючі сталі остаточно утвердилися на північноамериканському ринку. Молоді компанії, що стрімко вторглися на ножовий ринок, такі як AIMar Knives, Cold Steel, Spyderco та Benchmade, зробили ставку на ножі саме з них - ATS-34 від Hitachi, G-2 (Gin-1) від Gingami, AUS-6 та AUS-8. І, можливо, не тільки через їх експлуатаційні властивості та ціни: японський капітал став грати все більшезростаючу роль розвитку ножової промисловості США. Сьогодні моделі таких виробників як Beretta (США) та Fallkniven (Швеція) виготовляються практично повністю з японських корозійностійких сталей.
Одночасно відбулося і "друге наступ" 154СМ - виробникам ножів пропонується покращена версія цієї сталі у вигляді зручного для розкрою листового прокату. Американська компанія Latrobe Steel (Latrobe, PA) вийшла на ринок із новою підшипниковою сталлю Lescalloy BG42, яку інтенсивно пропагує модний виробник Кріс Рів (Chris Reeve).
Сьогодні більшість серійних виробників працюють із вже випробуваними марками сталей, а новий сортамент, що з'явився останніми роками (AUS-10, ATS-55, VG-10, MRS-30 (Японія) та BG-42 (США)), фактично повторює з тими чи іншими незначними покращеннями вже відому ATS-34. Примітно й те, що такі марки сталей, як ATS-55 і VG10, вже не мають «подвійного призначення» — вони розроблялися японськими виробниками саме як ножові. Нині чітко простежується тенденція завдання більш жорстких рамок по хімічному складу сталей використовуваних для ножів. Якщо 440C допускає серйозний розкид елементів за відсотковим вмістом (наприклад, вуглецю в 0.25%: від 0,95% до 1.20%), то нові сталі типу ATS-34, ATS-55, VG10 тощо за рахунок використання нових технологій мають жорсткіші рамки нормування відсоткового складу - від 0.05% до 0.1%. Це дозволяє як підібрати оптимальний режим термообробки, а й гарантує високу стабільність кінцевого результату.
Серйозна різниця у властивостях клинків зі сталей близького хімічного складу у різних виробників пояснюється відмінністю технологічних процесів, використаних для їх виготовлення та остаточноїтермообробкою клинків.
Найбільш поширеним способом виробництва сталей є плавки в електропечах методом кисневого дуття із завершальною обробкою в ковші та вакуумною обробкою. Цим досягається хороший ступінь очищення від оксидів, як на популярній вітчизняній сталі 95Х18Ш.
Подальшому поліпшенню властивостей вдається досягти дифузійним відпалом при високих температурах, за рахунок переплаву та низки спеціальних заходів: зниженням остаточної температури прокатки та додатковими витратами на швидке охолодження прокату. Так на сталях 154СМ використовується метод підвищеного очищення від домішок АКД (аргонокиснева декарбюризація), на BG-42 – технологічний процес VIM-VAR – вакуумно-індукційна плавка – вакуумно-дугова переплавка.
Великий вплив на властивості клинків має і розподіл карбідів усередині матриці - нерівномірне насичення матриці карбідами, так само як і карбідна неоднорідність (відмінність розмірів карбідів) викликає нерівномірне зношування ріжучої кромки і зниження її стійкості.
Слід виділити кілька основних груп:
1.420:0,15 % С та 12–14 % Cr;
2. 420/425 modified: 0,4–0,5 % С та 13–15 % Cr;
3. 440А: 0.65-0.75% С та 16.00–18.00% Cr.
4. 440В: 0.75-0.95% С та 16.00–18.00% Cr;
5. 440C: 0.95-1.10 % С та 16.00–18.00 %Cr;
5а.154СМ/АТS-34:1.00-1.05% С та 14% Cr;
6. СРМ(Т) 440V: 2.0–2.2 % З та 17.00–18.00 %Cr.
Наближений транслятор найбільш поширених у ножовій індустрії марок корозійностійких сталей.
(Див. http://www. rusknife.newmail.ru/info/5tainls/5nls3.htm)
Погано сприймають загартування. Сталі цієї групи відрізняються гарною міцністю та корозійною стійкістю. Дуже легко переточуються. Стійкість ріжучої кромкислабка.
Традиційно використовується на столові прилади, дешеві кухонні та складані ножі. Виробника спокушає дешевизна та простота в обробці матеріалу.
(відома також як 420НС - High Carbon)
Загартування на твердість 53-55HRC. Найбільш поширений матеріал на кухонні ножі, ножі водолазів, рибалок та шанувальників водного/морського туризму, складні моделі середнього класу. Гарна корозійна стійкість. Легко переточується. Непогані властивості міцності. Стійкість ріжучої кромки задовільна.
Загартування на твердість 54-57HRC. Дуже схожа за властивостями на 425 modified, але має кращу стійкість ріжучої кромки. Як правило, матеріал для нескладних ножів великого та середнього розміру, бойових та мисливських, а також великих складаних.
Загартування на твердість 55-58HRC. Найкраща в порівнянні з 440А стійкість ріжучої кромки. Дещо погіршена в порівнянні з 440А ударна в'язкість. Матеріал для середніх та невеликих обробних, нескладних та складних багатофункціональних моделей середнього класу.
Гартування на твердість 56-60HRC Хороша стійкість різальної кромки в порівнянні з іншими сталями 440-го класу, корозійна стійкість - задовільна, приблизно в 2 2.5 рази нижче, ніж у 440А. При загартуванні на HRC60 більш схильна до «крихкання» і щіркування. Висока зносостійкість і спричинена цим складність з переточуванням. Матеріал для дорогих моделей складаних та звичайних ножів, що пережив пік популярності у першій половині 90-х.
Загартування на твердість 57-61HRC. Фактично це один із різновидів сталей типу 440C з більш жорстко нормованим хімічним складом за рахунок технології AOD (аргоно-киснева декарбюризація). У зв'язку з попитом в даний час цей тип нержавіючих сталей виділився в окрему групу, претендуючи на статуснаймодніших «ножових» марок у класі сталей на дорогі моделі ножів. Досить хороше поєднання ріжучих і властивостей міцності, задовільна корозійна стійкість і здатність до переточування.
(комерційна назва - S60V)
Загартування на твердість 56-58HRC. Аморфні металеві сплави (або так зване металеве скло) – порівняно молодий клас матеріалів. Поєднання гарної корозійної стійкості та задовільних властивостей міцності в порівнянні з нержавіючими сталями типу 440C, виробленими за традиційною схемою. Дуже хороші ріжучі властивості, проте підвищена крихкість. Задовільна можливість переточування.
Таким чином, можна переконатися, що якість нержавіючої сталі, що застосовується на мечі, це складний комплексний параметр. Вибір відповідної марки стали свого роду компроміс, де для досягнення низки високих властивостей завжди доводиться чимось жертвувати.
Які можна надати у зв'язку з цим рекомендації користувачеві?
1. Оцінювати не лише рівень виготовлення виробу та марку сталі, а й самого виробника, у т. ч. і рівень його технологічної оснащеності. Наприклад, іспанці з Nieto, незважаючи на переозброєння своєї металургійної галузі в першій половині 80-х, виробляють клинки з 440C, які за ріжучими властивостями та корозійною стійкістю поступаються не тільки аналогам із США та Німеччини, але навіть стали 440А, що застосовується SOG (США) , які досягли досить непоганих результатів у роботі з нею.
4. Не купувати дешевого ширвжитку. 10 поганих ножів із поганої нержавіючої сталі так і залишаться 10 поганими ножами — на вашому віці їх ціна навряд чи зросте. Краще підкопити і проявивши трохи терпіння придбати один ніж трохи дорожче, яким буде зручно працювати.
5. Не гнатися за захмарними значеннямитвердість. Особливо якщо у вас є проблеми з точкою ножів. Вам же цей ніж потім доведеться переточувати самому чи просити знайомих. А от віддавати на крапку до середньостатистичного металоремонту не рекомендується — погрожують. Навіть копійчаний китайський.
6. Не вимагати від нержавіючої сталі тих властивостей, які можна досягти тільки на вуглецевих сталях. Вона чинить опір корозії — це її плюс. Мінуси - холодноламкість, падіння в'язкості при низьких температурах, хороша ріжуча здатність, як правило, поєднується з крихкістю та схильністю до тріщиноутворення. Це дуже примхливий матеріал і з погляду кування та загартування. "Хамон" на ньому практично неможливий. Пробувати робити з неї шаблі та мечі теж не варто.
7. Розуміти обмеженість терміну "нержавіюча сталь". Проржавіти може все, а особливо дорогий ніж із високовуглецевої хромистої сталі. Виявіть про нього мінімум турботи, і він вам послужить вірою та правдою довгі роки.
Останні роки ознаменувалися інтенсивними пошуками в галузі альтернативних матеріалів, які б зберігали головну гідність нержавіючої сталі — корозійну стійкість, але були б позбавлені її недоліків. Насамперед слід відзначити кобальтові та титанові сплави, гібридну кераміку, пластикові композити. Однак можна з упевненістю припустити, що в найближчі десятиліття навряд чи з'явиться матеріал, який зможе успішно конкурувати з нержавіючої сталі за властивостями та ціною.