Что содержит в себе сталь ножа и как ее правильно «готовить»?

О том, чем отличается кусок железа от первоклассной стали боевого ножа

В мире любителей стальных клинков, идут постоянные споры о плюсах той или иной стали. При этом, многие участники дисскусии понятия не имеют о плюсах и минусах той или иной стали, а также о плюсах и минусах тех или иных компонентов, которые добавляются в сталь для улучшения ее характеристик. Для внесения ясности в споры о плюсах и минусах той или иной стали, пробежимся по компонентам и присадкам, которые добавляют в ножевую сталь, чтобы придать ей конкурентоспособный вид. Читайте достоинства и недостатки и решайте сами, какая сталь подходит под ваши нужды. Но для начала, перед обсуждением, поговорим о свойствах стали.

Положительные свойства стали

Начнем с такого свойства как твердость. Твердость — это свойство материала к противодействию проникновения в него посторонних тел. Имеется пара вариантов измерения такого свойства как твердость метала. Для этого используется так называемая шкала твердости по Роквел. В метал с запрограммированным усилием вдавливают алмаз в форме пирамидки определенной формы. Значение глубины оставшегося отпечатка измеряется по шкале Рокуэлла , где единица измерения это твердость материала (HRC). Механическая прочность - это способность противодействиям нагрузкам внешнего характера, при наименьшей деформации. Проще говоря, это прочность ножа. Прочность, измеряется силой нагрузки, которой способен противостоять метал ножа. Упругость — это свойство материала, которое позволяет получать первозданную форму после того, как на него прекращается действие нагрузки. Приведем в пример проволоку. Более упругая, после попытки ее изогнуть, попытается принять свою первоначальную форму, а более пластичная, сохранит тот вид, в который была изогнута. Еще существует коррозионная устойчивость, то есть способность противодействовать коррозии. Устойчивость к износу определяет как тяжело от метала откалываются микрочастички при воздействии силы трения. То есть, к примеру, имеются 2 разных ножа, оба начинают (для эксперимента) резать канат, и тот который при этом меньше стерся или затупился, более устойчив к износу. Вязкость — качество стали, которое позволяет противостоять ударным нагрузкам. То есть представьте себе топор, который используется для рубки леса. Каждый удар о ствол дерева, это та самая ударная нагрузка, которой должен противостоять топор, не получая при этом повреждений и трещин.

Теперь ответим на главный вопрос: что такое сталь?

Сталь это сплав железа с двух процентной примесью углерода. Этот самый углерод, которого в стали содержится всего - ничего, и придает ей твердость. Обычное железо - это просто легкий метал, который обладает довольно слабыми характеристиками для использования в резке, рубке и т.д. При этом углерод дает стали такое положительное качество, как закалка. То есть при термической обработке, сталь становиться прочной, более твердой, упругой и износоустойчивой, улучшается ее механическая прочность. Но при этом, сталь утрачивает вязкость и получается более хрупкой. Сталь с превышенным процентом углерода по итогам термообработки получается более износоустойчивой и твердой. Но следует заметить, что прямой взаимосвязи между процентом содержания углерода и прочностью стали не существует. При превышении уровня углерода в стали, она начинает терять свои положительные свойства. Кроме того, при повышении уровня углерода, сталь теряет коррозионную устойчивость. Почему так происходит? При уровне содержания углерода, больше чем два процента, химическое соединение углерода с железом выделяется в виде таких больших кристаллов, что сталь растрачивает основную часть своих положительных качеств. Из стали, проще говоря, получается чугун. Итак, сколько же должно содержаться углерода в стали клинка, чтобы иметь положительные качества? Ответ: при закаливании до твердости около 55–57 HRC достаточно 0,6–0,8 % углерода. Следует отметить, что под положительными качествами в приведенном примере, имеется ввиду положительные качества для ножа, который нужен для резки более-менее мягких предметов. Для рубящего оружия, типа мечи, топоры, сабели, такие параметры не подходят и рассматривать мы их не будем, так как основное направление интернет - магазина LuckyKnaif ножи, его и будем придерживаться.

От теории к практике

Теперь давайте перейдем к практике. Как стало понятно из приведенной выше теории, нож можно сделать из любой стали, но каковы будут качества данного ножа, остается вопросом. Следует отметить, что более - менее сносный нож можно изготовить и из пружинной стали. Сталь 5160 используется в автопромышленности, к примеру для изготовления авторессор. В советские годы из такой стали, мастера - кустарщики делали вполне приличные ножи, которые не ломались, не гнулись и обладали хорошей устойчивостью к износу. При этом, такие ножи легко точились и долго держали заточку. Правда, у этих клинков была Ахилесова пята - коррозия. Ржавели эти ножи как последняя консервная банка. При этом многие умельцы умудрялись защищать клинок воронением и это помогало (пока ножом не начинали резать маринованные баклажаны. Воронение не выносит окисления). Многие просто усердно обслуживали свои ножи – чистили и смазывали клинки. Только вот не спасало это те ножи от ржавления. Почему? Да потому что смазка стиралась, а высокая температура, влажность воздуха, контакт с соленым потом или водой изъедали лезвия ножа до непотребного вида за несколько недель (при активном пользовании ножом). Вот именно поэтому в настоящее время встречается так мало ножей содержание углерода в стали которых, не выходит за рамки. Если вы приобретаете нож, и продавец утверждает, что сталь имеет высокий уровень углерода, а клинок обработан специальным покрытием, не верьте. Либо вас обманывают, либо такой нож хорош лишь за стеклом, в коллекцию, но для жизни он не применим - заржавеет. Основная масса ножей, которые производятся на конвейере, обладают лезвиями из нержавеющей стали. В зарубежной литературе сталь делят на нержавеющую и на сталь с повышенным уровнем углерода. Естественно данное деление условно, так как и в нержавеющей стали имеется углерод, но чтобы не употреблять слово "ржавеющая", будем придерживаться этих понятий. Чтобы произвести нержавеющую сталь, в ее сплав следует добавить минимум двенадцать процентов хрома. В итоге окисления при непосредственном контакте с кислородом (содержащемся в воздухе) на поверхности обсуждаемой нами стали появляется тонкая, но весьма плотная пленка, которая служит стали защитным покрытием от коррозии. Добавление хрома делает лучше износоустойчивость и твердость стали, в то же время, делая меньше ее вязкость и упругость. Чувствуете минусы? Большое содержание хрома делает ковку стали затруднительной, кованые клинки выполненные из нержавеющей стали это весьма большая редкость. Специалистов, обладающих умением ковать нержавеющую сталь, не так много.

Какие химические элементы, кроме хрома и углерода добавляют в сталь?

Хромом, в основном, дело не заканчивается, сегодняшняя нержавеющая сталь, в основе своей, также имеет и иные добавки, которые делают лучше ее качества если сравнивать нержавеющую сталь с углеродистой (то есть без содержания хрома, а лишь из углерода и железа). Итак, пройдемся по этим присадкам - добавкам. Медь - при выплавке стали применяют редко. Дело в том, что медь может чуть - чуть увеличить коррозионную устойчивость, но в то же время сделать более трудной термическую обработку. В основном, меди в стали имеется столько, сколько не удалось выплавить в процессе ее создания. Молибден и вольфрам (твердые металлы) - придают стали упругость и твердость, делают ее более износоустойчивой, при этом не уменьшая ее вязкость. Но при всех положительных качествах, добавление моибдена и вольфрама делает сложной обработку стали путем резания, что делает себестоимость продукции больше в разы. Примерно 1 % данных добавок оказывает помощь в сохранении механических свойств стали при высоких температурах и делая ее самозакаливающейся. Это значит, что доведенная до белого каления сталь, охлаждаясь обычным образом на воздухе, не утрачивает своих режущих свойств и твердости. Это бесценное свойство для изготовления режущих элементов горячей промышленности, но ненужное при изготовлении ножей, так как нож, при использовании, не предназначен для помешивания углей в костре или выжигания рун на спинах пленных. Кобальт - в малом количестве делает твердость стали лучше и дает возможность «вернуть» относительную часть вязкости, потерянной после добавления хрома. Кобальт используется в изготовлении стали для ножей, довольно редко, ввиду высокой цены. Ванадий - в небольших концентрациях делает больше показатель устойчивости к износу и твердости, но снижает вязкость. Никель - делает сталь более коррозийноустойчивой и твердой, но делает меньше ее упругость и вязкость. При этом падает показатель ковкости стали. Фосфор, сера, кремний — это классически вредные примеси для стали. Их нахождение в стали не имеет никакой пользы, хоть многие изготовители в своих каталогах и утверждают обратное. Отсутствие этих присадок наоборот указывает на чистоту стали, обратите на это внимание. Отчего же в таком случае многие производители подмешивают фосфор, серу и кремний в свою сталь? Ответ прост, при изготовлении стали производителю не удалось выплавить эти вредные, бесполезные примеси. Раньше их содержание скрывалось, а в век высоких технологий, когда любой подкованный студент ВУЗа, при обладании определенной лазерной аппаратуры, с легкостью определит состав стали, умалчивать о таком стало правилом плохого тона подрывающим репутацию, и потому производитель решил данный недостаток перевести в достоинство.

О термической обработки ножевой стали

Механические свойства клинка зависят не только от процента содержания углерода, или тех или иных присадок. Немаловажную роль при выплавке стали играет термическая обработка. Термическая обработка — это искусство, которое применяется при изготовлении ножа и именно от нее будет зависеть качество клинка. Термическая обработка состоит из 2 процедур: закалка и отпуск. Закалка — это этап на котором клинок раскаливается на огне, затем быстро остужается. Остуживание происходит в чистой воде, воде с мылом, минеральном масле. При закалке появляется твердая кристаллическая структура. Как результат, сталь становиться тверже, делается более упругой и износоустойчивой. При этом, сталь утрачивает устойчивость к коррозии и ударную вязкость. Отпуск — это раскаливание уже закаленного продукта до температуры, которая ниже чем температура при которой сталь закаливалась, и последующее постепенное ее охлаждение. В итоге сталь теряет часть твердости, но зато возвращает большую часть утраченной ударной вязкости, и более сбалансированные механические качества. Рассказать о термической обработке, это одно дело, а вот грамотно ее провести, это уже дело рук мастеров, которые держат свои секреты в тайне. Искусство термической обработки появляется путем многочисленных экспериментов. Сотни проб и ошибок свершаются, прежде чем на свет появляется сталь "правильная по форме и глубокая по содержанию". Специалисты термообработки чрезвычайно неохотно допускают посторонних взглянуть на процесс своей работы. Многие думают, что купив оборудование и сталь, можно сделать такой нож, который захочешь, но не все так просто как кажется на первый взгляд и будем надеяться это вам уже стало ясно из нашего материала.