Яка сталь найкраща для ножа

Леза ножів завжди працюють у важких умовах. Обумовлено це тим, що в початковий момент різання зусилля різко збільшується від нуля до свого максимального значення, а потім так само стрімко знижується. До того ж, якщо ніж використовується часто, і в швидкому темпі, подібні чергування максимальних навантажень з нульовими призводять до появи в тонкому лезі ножа втомних напруг протилежного знаку: розтягування і стиснення. Стійкість будь-якої стали в такій обстановці — мінімальна.

Так як же вибрати сталь для клинка ножа?

Особливість експлуатації лез ножів

Для забезпечення своєї довговічності, клинок ножа повинен відповідати ряду вимог, багато з яких суперечать одне одному:

  1. Володіти високою твердістю, причому в досить широкому діапазоні температур: від -300З до +1000С. Останнє значення пов’язано не з тим, що ножем намагаються розрізати розпечений матеріал — хоча і це буває — але і з тим, що в процесі різання через опір розрізається ніж нагрівається силами механічного тертя.
  2. мати підвищену стійкість від поздовжнього вигину, особливо, якщо клинок вузький і досить довгий.
  3. сприяти мінімальної деформації леза під час його використання.
  4. Міцність ножа повинна бути найбільшою, оскільки інакше лезо швидко тупиться.
  5. Матеріал повинен сприяти легкої заточування леза, з мінімальними Порі металу і при найменшій трудомісткості процесу.
  6. мати підвищену пружність, що стане на заваді зламу ножа при критичних навантаженнях і зробить його користування безпечним для оточуючих.

У повному вигляді такі вимоги виконати неможливо, тому виробники розглянутого інструмента йдуть на розумний компроміс, і поєднують такі умови, які б сприяли максимальної функціональності і працездатності ножа для конкретних умов його застосування.

Стали, застосовувані для виробництва ножів

Гаряча різання — випадок, досить екзотичний, тому в подальшому будемо розглядати стали, поріг експлуатаційної стійкості яких не перевищує 2000С.

Немає сенсу використовувати для виготовлення ножів конструкційні стали, процентний вміст вуглецю і карбідів заліза в яких недостатньо для того, щоб гарантувати прийнятну довговічність леза ножа. Залишаються інструментальні стали, і ряд спеціальних, які за сукупністю своїх характеристик також можуть бути зараховані до прийнятних для виготовлення ножів.

До таких сталей відносяться:

  1. Вуглецеві нелегіровані інструментальні стали, що поставляються згідно з вимогами ГОСТ 1435.
  2. Середньолеговані інструментальні стали зниженою теплостойкости поставляються по ГОСТ 5950.
  3. Спеціальні підшипникові стали з підвищеним вмістом хрому, виробництво яких ведеться згідно ГОСТ 801.
  4. Високовуглецеві стали з підвищеним вмістом кремнію і марганцю, які формально належать до конструкційних, однак фактично ними вже не є, а входять в групу рессорно-пружинних сталей (ГОСТ 14959).

Практично до всіх перерахованих вище сталей є їх зарубіжні аналоги.

Ножі з сталей, які не ввійшли до наведеного вище переліку, виготовляти не рекомендується: їх поєднання твердість — міцність — пластичність будуть низькими, навіть за умови їх гарту на максимально можливу твердість.

Особливості технології кування ножових клинків

Кування клинків вважається найдавнішою операцією пластичної обробки металів і сплавів. суть процесу полягає в тому, щоб не тільки відтягнути і загострити з одного боку лезо, але і забезпечити в результаті виконання ковальських переходів найбільш сприятливі макро- і мікроструктуру металу.

Вихідною заготівлею для ножа служить сталева смуга, причому краще гарячекатана: вихідний метал виходить більш високопластичний, і легше піддається подальшій куванні. Окалина же легко збивається ударами молота, і негативного впливу на проковку не робить.

Спочатку смугу поділяють на штучні заготовки, довжина яких визначається розрахунковим шляхом, і залежить від необхідних робочих характеристик самого ножа. Чим міцніше повинен бути клинок, тим довше заготівля. Для оброблення можна використовувати будь-які технічні рішення — різати метал на пилах, рубати ковальськими сокирами, або використовувати різання на кривошипних ножицях. механічна різка пов’язана з підвищеною витратою металу (практично, в залежності від конструкції пив, відходи складають 2 … 8%). Крім того, в зоні різу відбувається природний отжиг, що супроводжується зниженням міцності стали, і це треба враховувати при виборі наступних переходів кування.

Рубка ковальським інструментом не змінює вихідні характеристики стали, але не відрізняється особливою точністю. Крім того, при рубці (особливо нагрітої заготовки) відбувається її деформація, що змушує перед власне куванням вводити перехід правки заготовки.

Різка на прес-ножицях — найбільш сучасний спосіб отримання заготовок ножів. Точність різання і конфігурація кінцевого вироби цілком придатні для виготовлення високоякісних клинків. Крім того, різка зрушенням — найпродуктивніший варіант для отримання заготовок під ножі.

Для ножів особливо важливо забезпечити дрібнозернисту структуру в стали. Для цього проводиться багаторазова проковка, причому з кожним наступним ударом молота зерно стає все більш дрібним, що підвищує однорідність властивостей металу по всій довжині клинка. Таким чином досягають оптимальних характеристик твердість — міцність — пластичність стали клинка ножа. На рісунде справа зображена структура металу. У лівій частині малюнка грубозерниста, в правій — дрібнозернистий.

З підвищенням процентного вмісту в сталі вуглецю і легуючих елементів число проходів кування збільшується. Після проковки слід відтяжка країв заготовки, і калібрування гострої частини леза клинка. Її ведуть при вже кілька подост матеріалі, через що зусилля дещо зростає, але зате одночасно збільшується і точність течії металу.

Термічна обробка ножів

Саме на цьому етапі клинку повідомляються ті фізико-механічні характеристики, які важливі для експлуатаційної довговічності ножа. Серед найбільш часто зустрічаються дефектів ножів наступні:

  • Крихке викришування різальної крайки;
  • утворення тріщин;
  • Пластичний вигин леза;
  • Недостатня твердість (затуплення або зминання).

Відповідно до цього підбирається режим термічної обробки. При цьому враховується також і матеріал ножа.

Далі розглядаються нюанси термообробки ножів з сталей всіх груп, перерахованих раніше.

Ножі з нелегованих інструментальних сталей

Ножі з нелегованих інструментальних сталей. найчастіше застосовують стали марок для ножів У7, У8А, У9. Кування таких заготовок проводиться в температурному діапазоні 11000З … 8500З (Тут, і далі перша цифра відповідає температурі початку технологічної операції, а друга — температурі її завершення).

При порушенні температурного режиму в стали утворюються тріщини, як зовнішні, так і внутрішні.

загартування таких сталей виробляють з температур 780 … 8500З, причому з метою зниження окіслообразованія застосовують сольові ванни з розплавами солей BCl2, MgF2 і NaCl. Це знижує пружну деформацію клинка, і практично не впливає на залишкову міцність леза. Після гарту проводять відпустку клинка від температур 150 … 2000З на твердість HRC 63 … 65.

Готовий ніж з таких сталей матиме найменшу собівартість виробництва, а й мінімальну стійкість, крім того, ножі з нелегованих сталей не відрізняються високою стійкістю від корозії. Позитивна особливість — відмінна гнучкість клинка — дозволяє виготовляти з таких сталей досить довгі леза (при співвідношенні довжини до товщини 1000: 1 і навіть більше).

Ножі з середньолегованих сталей зниженою теплостойкости

Ножі з середньолегованих сталей зниженою теплостойкости. Для виготовлення частіше приймають стали марок для клинка ножа типу 4хС, 9ХС, ХВГ, Х6ВФ, 6Х3ФС і їм подібні. Наявність хрому обумовлює підвищену твердість готового виробу в поєднанні з підвищеним межею плинності, який, до того ж, мало залежить від температури на ріжучої кромці ножа. Крім того, клинки, виготовлені з таких сталей, відрізняються підвищеною розмірної точністю, на значення якої не впливає режим термічної обробки.

Нагрівання під ковку заготовок з таких сталей виробляють в досить вузькому діапазоні температур: від 1100 … 11200З до 750 … 7800З, що обумовлюється інтервалом аустенітних перетворень в даних сталях, з одного боку, і впливом легуючих елементів — з іншого. Більш жорсткими є й вимоги до технології самої загартування: Її ведуть при 830 … 8500З на кінцеву твердість 63 … 65 HRC. Але така твердість для леза клинка неприйнятна, оскільки різко знижується його пружність, тому далі обов’язково проводиться відпустку при 170 … 2000З. В якості закалочной середовища використовують масло; швидкість охолодження клинка при цьому дещо знижується, що убезпечить виріб від зайвої крихкості при подальшому використанні.  Подібна технологія застосовується і при виготовленні ножів з шарікоподшипникових сталей типу ШХ6, ШХ9 або ШХ15.

Ножі з рессорно-пружинних сталей

Ножі з рессорно-пружинних сталей типу 70ХФ, 60С2 або нелегованих сталей марок 75, 80 відрізняються високими пружними показниками, що визначається високим відсотком вуглецю і легуючих елементів, що сприяють підвищенню твердості — кремнію і марганцю. При високих показниках твердості (від 54 … 58 НRC) такі стали характеризуються підвищеними пружними властивостями. це досягається загартуванням із середнім (400 … 5000С) відпусткою.

Однак ножі, виготовлені з сталей перерахованих марок, не рекомендується застосовувати при підвищених температурах понад 2000С, через схильність до знеміцнення.

Ссылка на основную публикацию