Краткий путеводитель по маркам сталей.
Сразу оговорюсь что не имея металлургического образования и не считая свой опыт истиной в последней инстанции, всё сказанное ниже было обобщено мной на основе личного опыта и богатых источников из всемирной сети.
Дабы не перегружать читателя специфическими терминами, коротко и упрощенно расскажу о механических свойствах сталей.
Как правило первое на что все обычно обращают внимание – это твёрдость.
Твердость — это способность материала сопротивляться прониканию в него инородных тел. Основным популярным стандартом измерения твердости, является шкала по Рокуэллу. В материал с калиброванным усилием вдавливается стандартная алмазная пирамидка. По величине оттиска определяется глубина проникания и соответствующая ей твердость материала, измеряемая в условных единицах Рокуэлла, сокращенно HRC.
Упругость (свойство обратное пластичности )— это способность материала восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия нагрузки. Например, более упругая проволока, будучи согнутой и отпущенной, выпрямится ближе к своей первоначальной форме, более пластичная — сохранит деформацию в большей мере.
Износоустойчивость— насколько успешно материал сопротивляется истиранию.
Что такое коррозионная устойчивость ясно из самого определения.
Вязкость (свойство противоположное хрупкости) — это способность металла противостоять импульсным (ударным) нагрузкам без появления трещин и разломов.
Сталью называется сплав железа с небольшой, не больше 2% по определению, примесью углерода. Углерод придает стали твердость, само по себе железо в чистом виде — это довольно-таки мягкий материал даже по сравнению с некоторыми твердыми сплавами меди, например фосфористой бронзой. Более того, углерод придает стали способность принимать закалку, то есть изменять свои механические свойства в результате термической обработки. Сталь приобретает при этом твердость, упругость, механическую прочность, износоустойчивость. Одновременно она теряет ударную вязкость и становится более хрупкой. Сталь с большим содержанием углерода в результате термообработки становится более твердой и износоустойчивой. Нет, однако, прямой зависимости между содержанием углерода с одной стороны и прочностью и упругостью с другой. При определенном уровне сталь начинает терять эти свойства в результате повышения хрупкости. При увеличении содержания углерода сталь теряет также коррозионную устойчивость, даже при одном и том же его содержании сталь тем охотней ржавеет, чем больше твердость, до которой она закалена. При содержании углерода, большем чем 2%, химическое соединение железа с углеродом — очень твердый карбид железа (цементит) - выделяется в виде таких крупных кристаллов, что материал теряет большую часть своих положительных механических свойств. Сталь попросту превращается в чугун. Исключение могут составлять спеченные (композиционные) материалы, получаемые нагреванием смеси размолотых в мелкий порошок составляющих до температуры спекания, а не плавления.
Теперь, когда с терминами покончено, определимся, что рассматривать будем только стали предназначенные для изготовления ножей - то есть инструментах, предназначенных для резки сравнительно мягких материалов. Все иные инструменты, например, предназначенные для рубки (мечи, сабли, топоры, мачете и т.п.) — это совсем другая тема, которой мы здесь не касаемся. Нож это не уменьшенный меч. а меч это не огромный нож!
Очень условно ножевые стали можно разделить на три основные типа - нержавеющие стали (stainlss steel), слаборжавеющие (некая середина), и углеродистые (carbon steel) Подавляющее большинство серийно производимых ножей сегодня имеет клинки из нержавеющей стали. Ножи из углеродистой стали очень часто имеют то или иное защитное покрытие. Такое деление в самой своей основе очень условно.
Для производства нержавеющей стали, производители вводят ряд добавок, основной из которых является хром. В результате окислении при контакте с содержащимся в воздухе кислородом на поверхности стали образуется тоненькая, но очень плотная пленочка его окислов, которая оберегает глубинные слои стали как защитное покрытие. Добавка хрома увеличивает твердость и износоустойчивость стали, одновременно уменьшая ее упругость и ударную вязкость.
Кобальт в малой концентрации увеличивает твердость и позволяет «вернуть» часть ударной вязкости, утраченной в результате добавки хрома.
Марганец раскисляет сталь в процессе плавления и препятствует появлению вредных окислов, «вклинивающихся» между кристаллами стали и снижающих ее механические свойства. Чуть большее его содержание может привести к бесконтрольному увеличению хрупкости стали.
Добавка твердых металлов — вольфрама и молибдена — позволяет увеличить твердость, упругость и износоустойчивость стали, даже без особого уменьшения ее ударной вязкости. Но очень сильно затрудняет обработку стали резанием, что значительно увеличивает себестоимость продукции.
Никель увеличивает коррозионную устойчивость стали и ее твердость, уменьшает ударную вязкость и упругость, но очень сильно ограничивает ковкость стали.
Ванадий в малых концентрациях увеличивает твердость и износоустойчивость. Обратная сторона медали — уменьшение ударной вязкости - к сожалению, проявляется и тут.
Главные качества стали зависят не только от грамотного подбора металлургами этих добавок, но в огромной степени от термической обработки. Термическая обработка — это нагрев и последующее охлаждением стали по строго определенному температурному режиму. В результате в нужном направлении изменяется структура стали, которая и определяет ее механические свойства. Одна и таже марка стали проходит термообработку на разных заводах по разному.
Итак, марки сталей.
Сталь 420. Самая распостранёная и дешевая марка стали - вариант для изделий сувенирного класса. Низкое содержание углерода не позволяет закалить их до твердости, при которой клинок держал бы заточку хотя бы на минимально приличном уровне. Эти стали легко обрабатываются штамповкой и резанием, поэтому они очень популярны у производителей безымянных (no-name) ножей, о которых известно только то, что находятся где-то далеко-далеко на Востоке. Если на клинке безымянного ножа написано только stainless steel можно быть на 100% уверенным, что это сталь 420.
Сталь 420НС (high carbon) с повышенным до при мерно 0.6% содержанием углерода набирает популярность среди американских изготовителей, вытесняя понемногу сталь 440А из производства фирменных ножей с нижних (всмысле цены) полок. Если вам нужен нож для плавания и ныряния в очень соленой воде, то эта сталь как раз демонстрирует наивысшую коррозионную устойчивость среди ножевых сталей.
Нижний уровень стали для фирменного ножа для серьезной работы представляют уже упомянутая американская сталь 440А, японская AUS-6, шведская Sandvik 12С27. Эти стали имеют очень похожие свойства, и в реальных условиях рядовой пользователь не отличит их одну от другой. Клинки из этих сталей легко точатся (правда, так же легко тупятся). Из-за высокой вязкости при перегрузке острие или лезвие, как правило, сгибается, но очень редко ломается, исключение может составлять явно перекаленный клинок.
AUS-8 (япония), европейско-американская 440В , китайская 8Crl3MoV - стали с несколько большим содержанием углерода (0.7-0,9%). Представляют собой разумный компромисс между стоимостью самого материала и его обработки с одной стороны и потребительскими свойствами с другой. Приятным искючением из правил являются ножи 8Crl3MoV, изготовленные SPYDERCO в линейке Byrd, и представляют собой отличное соотношение цена — потребительские свойства.
Следующую группу сталей содержащих 0,9-1,2% углерода я бы назвал «крутыми». Клинки, изготовленные из японской ATS-34, американских 154СМ и BG-42, европейско-американской 440С, итальянской N690Co, австрийской Bonier N695 и им подобных, отлично держат заточку и проявляют исключительные режущие способности. Как всегда, имеется и оборотная сторона медали. Хрупкость, оборотная сторона твердости, может проявиться в виде глубоких щербин на лезвии, особенно при не слишком разумном использовании ножа, например для рубки.
Руководствуясь сталеснобизмом, не надо, однако, забывать, что абсолютное большинство сталей этой группы изначально разработано совсем не для производства клинков. Например BG-42 — это подшипниковая сталь, для которой наиболее желательное свойство — износостойкость, и не в виде тонюсенькой защитной пленочки на самой режущей кромке лезвия. ATS-34 и 154СМ это стали, из которых изготавливаются лопатки газовых турбин и их основные преимущества — сохранение механической прочности и противодействие термической эрозии при высоких температурах — не имеют особого значения в клинке ножа. Американские D2, А2 и М2 — это да, это стали режущие, даже более того — быстрорежущие! Только дело в том, что изготовленные из нее высокоскоростные резцы заточены под значительно более тупым углом, чем лезвия ножей. А способность сохранять режущие свойства при высоких температурах пользователю ножа совершенно не пригодится.
Исключение в этой группе составляет японская сталь VG-10, специально разработанная именно для производства клинков ножей. Кстати сказать, из всех «крутых» сталей, с которыми мне пришлось иметь дело, как раз она лучше всего себя зарекомендовала. Именно в смысле оптимального соотношения между твердостью и вязкостью, удерживанием заточки и простотой ее выполнения, коррозионной стойкостью и режущими свойствами.
Исключение в этой группе составляет японская сталь VG-10, специально разработанная именно для производства клинков ножей. Кстати сказать, из всех «крутых» сталей, с которыми мне пришлось иметь дело, как раз она лучше всего себя зарекомендовала. Именно в смысле оптимального соотношения между твердостью и вязкостью, удерживанием заточки и простотой ее выполнения, коррозионной стойкостью и режущими свойствами.
Из сталей этой группы изготавливают, как правило, клинки серийного производства, стоящие 100-200 долларов. Если сам по себе исходный материал может оказаться в 2—3 раза дороже, чем «минимальная» сталь, то его последующая обработка может стоить в 20—30 раз больше. Клинки из «крутых» сталей, как правило, вырезают из листов лазером, строгают и фрезеруют твердосплавными резцами, шлифуют не иначе как с использованием алмазного абразивного инструмента. Точат, кстати, тоже на алмазных абразивах. Эти самые стали охотно используют изготовители штучных ножей — если уж «охотиться» на сталеснобов, то по полной программе!
Взбираясь на еще более высокие в смысле цены полки, окажемся уже в компании исключительно изощренных сталеснобов и предназначенных для них сталей. Кстати, тоже далеко не всегда разработанных именно для производства клинков, но очень продвинутых, экзотических, просто чудесных! Полученные с помощью сверхсовременных порошковых технологий материалы как, например, CFM-S60V. содержащая 2,3% углерода. ZDP-189 (3% углерода) или CPM-15V (аж 3,4% углерода!), даже язык не поворачивается назвать сталями, так как это противоречило бы классическому определению. Особенно изощренна в них американская металлургическая корпорация Crucible, СРМ это сокращение от Crucible Powder Metallurgy. Ну что же, технологии меняются, определения, видимо, тоже должны. Это дело терминологии, а как с реальными потребительскими свойствами? А никак... Единственным реально ощутимым последствием приобретения клинка из сверхстали окажется то, что абсолютное большинство даже очень сильно интересующихся ножами любителей не сумеют хорошо его наточить, когда клинок затупится. А затупится он намного быстрее, чем большинство любителей ножей ожидает, возбуждаясь сталеснобизмом и особенно ценой ножа — можете мне поверить. Более того, абсолютное большинство «специалистов», которые предложат Вам наточить Ваш нож за деньги — тоже не сумеют этого сделать, можете мне поверить еще раз. И то, в самом лучшим случае, потому что в худшем попросту запорят дорогой клинок...
А в смысле режущих способностей — будьте реалистами. Стального троса таким суперклинком и так не перережете и железной цепи не перерубите это случается только в фильмах и даже не в science fiction, а в fantasy. Хотите иметь такой — пожалуйста. У меня тоже есть в коллекции несколько сверхножей, и мне очень приятно их иметь и показывать восхищенным гостям «скромненько» так намекая, что «вот этот стоит 300 долларов, а этот 400» — совершенно этого не скрываю. Но не ожидайте, пожалуйста, что сверхдорогой нож сам выполнит вашу работу за вас! Это точно так же как с кофе — хороший отличается от посредственного вкусом, а очень хороший от хорошего — рекламой...
Несколько практических советов, которые могут пригодиться при выборе ножа:
• Если вам предлагают «дешевый, но хороший» нож, выглядящий «совсем как фирменный», на клинке которого не обозначена марка стали, а о изготовителе известно только то, что находится он «очень-очень далеко на Западе» (читай — на Дальнем Востоке) - обойдите его далеко стороной! Это безнадежное бадевье, клинок штампованный из стали 420 и не подвергнутый наипримитивнейшей термообработке даже в символическом значении. Такой клинок хорошо будет резать только пальцы пользователя, особенно когда подведет «дешевый, но хороший» замок и «дешевый, но хороший» клинок сложится на пальцы.
• Если вы собираетесь в далекое и длительное путешествие по необжитым пространствам (горы, тайга, пустыня, джунгли и т.п.), то выберите нож с клинком из «умеренной» стали (например, AUS-8 ). Точить такой клинок в полевых условиях намного легче, а случайно сломать или глубоко выщербить - труднее. Если вам все-таки очень хочется иметь клинок «покруче», то ограничьте свой выбор сталью 440С (но только от хорошо известного изготовителя) или VG-10. Придерживайтесь того же правила, если у вас проявляются склонности к головотяпству и использованию ножа в нехарактерной для него роли, например для рубки. Помните — каждый клинок можно подточить, но только пока он пребывает в одном куске, а его лезвие не выщерблено варварским образом!
• Выберите клинок из «умеренной» стали, если вы покупаете большой или очень большой нож — рано или поздно вы что-нибудь им рубанете.
• Выберите клинок из «крутой» стали типа ATS-34, BG-42, 154СМ и им подобных, если основным вашим требованием является очень хорошее удерживание заточки при спокойном, «без хамства и насилия» резании. Например, при разделке туши охотничьей добычи. Жесткая, перемешанная с песком и засохшей грязью шерсть на брюхе лося или кабана мгновенно затупит клинок из «умеренной», а тем более минимальной стали. А несколько раз подтачивать нож при разделке одной туши — это уже продвинутый мазохизм!
• Избегайте инструментальных быстрорежущих сталей, таких как А2 или М2 (или других с содержанием хрома менее 13-14%), если собираетесь плавать и нырять со своим ножом. Или вообще подвергать его воздействию высокой влажности, особенно пота. Да, эти стали отлично режут, но ржавеют еще лучше! В тропических джунглях и/ или вблизи морской или океанской воды с таким ножом будет больше хлопот чем толку от его использования.
• Не гонитесь за наивысшей твердостью клинка. Чтобы клинок нормально резал то, что можно и нужно резать ножом, и при этом прилично держал заточку, твердости около 57 HRC вполне достаточно. Преувеличенная твердость, например выше 60 HRC, совершенно не обязательно означает лучше удерживание заточки, но наверняка — трудности с заточкой и большую хрупкость клинка, особенно в районе тонкого лезвия и острия. Тем более, что несколько лет назад на рынке явно обозначилась тенденция к завышению твердости в каталожных данных в целях, понятно, маркетинговых. В свое время даже солидная и серьезная фирма BENCHMADE допустила такие не слишком честные по отношению к потребителю «приемчики». Обратите внимание на то, что в последнее время некоторые серьезные изготовители, например SPYDERCO или SOG вообще перестали подавать в каталогах своих изделий твердость закалки клинков. Просто для того, чтобы избежать идиотского соревнования -кто тверже?
• Хвалитесь на здоровье дорогими клинками из «сверхсталей» перед своими знакомыми, экспериментируйте дома с резкой оберточной бумаги или пеньковой веревки, перебирайте свою коллекцию для улучшения настроения, но не берите с собой «сверхнож» в путешествие! Вам очень захочется повеситься или утопиться (потому что зарезаться будет уже нечем) если его потеряете или сломаете. Не говоря уж о «некоторых» трудностях с заточкой «сверхклинка» в полевых условиях...
Использованные материалы:
Митин С.
ProРез (№4 2008)
