Изготовление ножей

Русские ножевые стали

Так как для изготовления клинков наиболее часто применяют инструментальные (в том числе и корозионностойкие) и близкие к ним подшипниковые и рессорно-пружинные стали, попробую остановиться на них поподробнее. При этом буду придерживаться классификации, принятой для инструментальных сталей (для сталей другого целевого назначения буду делать комментарии)

1. Углеродистые стали.

Стали типа наших У7-У16 и буржуйской 1095. Сюда же можно отнести легированные марганцем стали (в том числе и любимую многими 65Г). Весьма популярны, но, на мой взгляд, недостатков намного больше, чем плюсов. В первую очередь, хотя это многих удивит, низкая прочность и ударная вязкость (без ковки и/или термоциклической обработки). Во вторых, как это опять же не удивительно, сложность ТО - в первую очередь узкий интервал закалочных температур (особенно, для доэвтектоидных и эвтектоидных сталей) - стоит чуть перегреть - пиши пропало. В третьих - низкая износостойкость, несмотря на высокие достижимые значения получаемой твердости. Низкая закаливаемость и прокаливаемость, высокая деформация при закалке. Низкая стабильность свойств. Ржавеют опять же.. Все вышесказанное не относится к ножам Мастеров - в их исполнении углеродка может быть очень неплоха.

А теперь попробую поподробнее.

Инструментальные углеродистые стали в соответствии с ГОСТ 1435–90 маркируют буквой «У» и числом, указывающим среднее содержание углерода в десятых долях процента. Для изготовления инструмента применяют качественные стали марок У7–У13 и высококачественные стали марок У7А–У13А, а так же стали, легированные марганцем. 

По структуре стали подразделяются на эвтектоидные (У7-У8) и заэвтектоидные (У9-У16) По механическим свойствам и назначению углеродистые стали подразделяются на:

Стали повышенной вязкости (У7–У9) для изготовления инструмента с высокой режущей способностью, подвергающегося ударным нагрузкам (зубила, кернеры и т. д.). К этой же группе можно отнести рессорно-пружинные стали типа 60-75Г. 

Стали высокой твердости (У10–У13) для изготовления режущего инструмента, не подвергающегося ударным нагрузкам (напильники, шаберы и т. д.). Сталь У16 применяется в основном для изготовления износостойких втулок.

Твердость окончательно термически обработанного инструмента из углеродистых сталей обычно лежит в интервале 57–63 HRCЭ, а прочность при изгибе составляет  1800–2700 МПа. Стали требуют аккуратного шлифования из за возможности образования прижогов и мягких пятен. После шлифования желателен низкий отпуск.

Свойства углеродистых сталей могут быть заметно улучшены термоциклической и термомеханической обработкой. В некоторых случаях будет уместной зонная закалка. Перспективных сталей в этой группе не предвидится.

2.Легированные стали

В данном пункте будут рассмотрены только низко - и среднелегированные стали. Эти стали подразделяются на стали неглубокой и глубокой прокаливаемости. По назначению – инструментальные и подшипниковые (сталь ШХ4 близка к стали Х, ШХ15 – к стали Х1).

Из наиболее популярных хочется отметить

Х (ШХ4) Х1 (ШХ15) 9ХФ (90ХФМ) 11ХФ (11Х) 13Х ХВГ (ХСВГ, ХСВГФ) В2Ф и ХВ4Ф (ХВ5)

Из перспективных сталей – возможно, стали типа ХВ4Ф, при замене в структуре стали карбида вольфрама на карбид ванадия или ниобия.

3. Полутеплостойкие стали. 

Как правило, высокоуглеродистые стали, легированные хромом, молибденом, ванадием, иногда вольфрамом. В этой группе рассмотрим только стали, обычно обрабатываемые на первичную твердость. Некоторые стали этого типа производятся по порошковой технологии. По назначению – как правило штамповые стали. На мой взгляд, это одна из наиболее интересных групп для изготовления клинков. Традиционно их делят по износостойкости на стали повышенной и высокой износостойкости. Кроме того, они традиционно делятся на 2 группы - 6%Cr и 12%Cr

6% Cr - типичные представители 85Х6НФТ и Х6ВФ (близки к буржуйской А2)- хорошее сочетание прочности, износостойкости и ударной вязкости. Еще лучшим комплексом свойств обладают высокованадиевые стали типа Х6Ф4М (близка к буржуйской А7) 

12% Cr - ну, самый типичный представитель - Х12МФ (D2). Износостойкость примерно в 2 раза выше, чем у Х6ВФ, ударная вязкость в 2 раза меньше (можно заметно повысить ТЦО). Х12Ф1 - примерно посередине между Х12МФ и Х6ВФ.

Есть высокоуглеродистые стали типа Х12 и Х12ВМ (Х12В, Х12ВМФ) - износостойкость несколько выше чем у Х12МФ, прочность и вязкость - заметно ниже.

Есть высокованадиевые стали типа Х12Ф4М - износостойкость выше чем у высокоуглеродистых сталей при прочности и вязкости, сопоставимых с Х12МФ. 

Отдельную группу составляют  стали типа  Х3Ф8, Х3Ф12 или Х1М2Ф12

Из наиболее перспективных  - Х6Ф4М  и Х12Ф4М (Х12Ф3М, Х12МФ4). Эти стали, особенно Х6Ф4М, могут быть интересны и для любителей булата. Вполне возможно, будут интересны азотсодержащие стали этого типа.

4. Быстрорежущие стали.

Как правило, стали, легированные хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием.  Наиболее распространенные марки:

Р18 Р12 Р9 Р6М5 (10Р6М5, Р6АМ5) Р6М5Ф3 (Р6М5Ф4) Р2М8 (11Р2М8) Р8М3 Р12Ф3 Р14Ф4 Р9Ф5 Р6М4К5 11Р2М8К5 (11Р2М8К8) 11Р3АМ3Ф2

И еще около 100 марок.

Исторически наиболее популярна Р6М5 (М2). При правильной ТО сталь с неплохим комплексом свойств. Но, все же, уступает высокованадиевым сталям предыдущей группы. В последнее время на эксклюзивных моделях появляются и другие выстрорезы, как правило высокованадиевые порошковые. Интегральное мнение - стали весьма неплохи, но тот же (и даже более высокий) уровень свойств можно получить на сталях попроще и с более простой ТО. Кстати, по ТО - для использования для клинков ножей большинство быстрорезов можно обрабатывать на первичную твердость - в результате - как правило, несколько ниже твердость, больше остаточного аустенита, и несколько (иногда в 2 раза) больше ударная вязкость. В случае обработки на вторичную твердость рекомендуют несколько (на 10-40С) понизить температуру закалки. Возможно, будет иметь смысл оставить некоторое количество аустенита (например, снизить температуру 3 го отпуска до 400-450 градусов.) Снизив температуру первого отпуска до 400-450 градусов и заметно увеличив его длительность можно получить лучшее распределение карбидов, и, следовательно, прочность и вязкость. Некоторые резервы есть в комплексном модифицировании (B + Zr + Nb + РЗМ) и применении методов порошковой металлугии. 

Из новых интересных марок – молибденовые стили типа 11М5Ф, 11М7ФЮС, безвольфрамовые стали типа 65Х6М3Ф3БС (ЭП973), 65Х6М2Ф3Б (ЭП972), 9Х6Ф2АРСТГ (ЭК15), 95Х6М3Ф3СТ, ш (ЭК80), 9Х4М3Ф2АГСТ (ЭК42). 

Отдельную группу составляют стали с интерметаллидным или  карбидным и интерметаллидным упрочнением – о них дальше.
5. Стали с высоким сопротивлением пластической деформации.

Как правило это стали обрабатываемые на вторичную твердость (подобно быстрорезам). Основное применение - инструмент для холодной деформации, теплостойкие подшипники, детали топливной аппаратуры.  Типичные представители -

6Х6В3МФС, 6Х4М2ФС, 8Х4В2МФС2, 11Х4В2МФ3С2. 

Некоторые из них (особенно 6Х6В3МФС и 6Х4М2ФС) могут быть весьма интересны для изготовления ножей, ориентированных на рубку. 

К этому  же классу могут быть отнесены некоторые стали, которые могут применятся как быстрорежущие, но в основном применяются как стали с высоким сопротивлением пластической деформации, например:

17Х5В3МФ5С2 МП, Р0М2СФ10 МП (CPM 10V),  17М6Ф5Б (МП).

6. Коррозионностойкие стали (они же нержавеющие).

Тут нам есть мало чего предложить...

95Х18 (440В) Х18МФ (110Х18М (ШД) 440С) Х13М (Х14М) 65Х13 (420J), 50Х14МФ,  90Х18МФ... Есть еще правда ЭП766 (95Х13М3К3Б2Ф). 

7. Мартенситно-стареющие инструментальные стали.

По назначению – быстрорежущие, штамповые и с высоким сопротивлением пластической деформации. Для клинков могут применятся и некоторые конструкционные мартенситно-стареющие стали, в певую очередь нержавеющие высокопрочные и сверхпрочные. Из наиболее типичных представителей - ЭП853 (03Х11Н10М2Т2). До сих пор ни в России (у нас только Скрылев), ни в мире нет заметного интереса к этой ОЧЕНЬ интересной группе сталей...При том, что некоторые из них обладают уникальными характеристиками. Недостатки - высокая стоимость, малая доступность, сложная ТО, низкая (очень относительно) стойкость по абразивным материалам. 

Из наиболее интересных и перспективных сталей - сплавы типа ЭК3 (Н7К13М17Т) и стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением типа УИ155. 

Приблизительная таблица соответствия сталей: