Выбор ножа: взгляд металлурга

13 июля 2001 в 00:00, просмотров: 378

Выбор ножа на прилавке магазина представляет весьма мучительную задачу для покупателя. Радость приходит с пониманием назначения ножа, его технических и служебных характеристик. Что им будут делать: нарезать тонкими ломтиками деликатесы, строгать палку, вскрывать консервы, копать ямку в земле или свежевать кабана? Будут им пользоваться в сухих домашних, или же в полевых условиях? Какую следует выбрать марку стали, форму рукоятки и клинка, остроту лезвия, способность сохранять заточку? Невозможно создать универсальный нож, отвечающий всем требованиям, однако определить и реализовать максимальное сочетание полезных качеств желательно.

Выберем два определяющих качества: режущую способность и коррозионную стойкость ножа. В настоящее время основная масса ножей производится из нержавеющих мартенситных сталей, которые должны обеспечивать эти качества. Однако и в этом вопросе не все так просто.

Структура стали готового ножа состоит из мартенсита и карбидов, которые являются высокотвердыми продуктами закалки. Режущая способность нержавеющих сталей возрастает с ростом содержания в них углерода (см. Рис.А — кривая стойкости). Испытания проводили при разрезании картонных полос. Аналогично меняется износостойкость сталей при испытании по абразиву. Оба явления в основном объясняются возрастающим количеством карбидов, вкрапленных в мартенсит. Поэтому естественным было использование сталей с высоким содержанием углерода, которые имеют и большее количество карбидов.

Однако в нержавеющих сталях при содержании около 1% углерода присутствуют и так называемые первичные карбиды, которые выделяются из жидкого расплава металла при затвердевании. Первичные карбиды отличаются хрупкостью, большим (до 60 мкм) размером. Они подвергаются выкрашиванию и разрушению при изготовлении проката и собственно ножа, даже при резании ножом, особенно в коррозионных средах. В этом смысле и другие хрупкие включения являются опасными. Величина износа кромки лезвия при наличии хрупких включений определяется максимальным размером включения (Рис.Б). Иными словами, чем больше включение, тем больше износ, и наоборот. При резании кости величина выкрашивания режущей кромки составляет 41 мкм при размере включения 45 мкм и 1,5 мкм при размере включения 2,5 мкм, соответственно. К сожалению, размер карбидов возрастает с ростом содержания углерода в стали (рис А, линия карбида). Устойчивыми к выкрашиванию являются карбиды величиной менее 10-15 мкм. Этому условию полностью удовлетворяют стали с 0,4% углерода, т.е. типа 40Х13, отчасти с 0,5% углерода, т.е. типа 50Х14МФ. Специальные приемы металлургической технологии, освоенные отечественной промышленностью, позволяют повысить этот предел до 0,65% углерода, т.е. стали типа 65Х13. При содержании углерода 0,9-1,2%, т.е. в сталях типа 100Х13М, 95Х18 и 110Х18М, размер карбидов остается неизменно большим.

Таким образом, можно полагать, что толщина (острота) режущей кромки должна быть согласована с размером карбидных и других хрупких включений в стали. Иными словами, для ножа с острой «бритвенной» заточкой целесообразно использовать стали с 0,4-0,65% углерода, для ножа, где острота не важна или даже мешает резанию, — с 0,9-1% углерода. Рекомендации ряда иностранных фирм по использованию сталей для ножей в целом согласуются с таким объяснением. Отметим, что технология изготовления ножей усложняется с ростом содержания углерода в стали. Приходится использовать ковку и обработку холодом. Цена ножей возрастает.

В результате коррозии лезвие покрывается пятнами и точками, кромка тупится, объекты резания смешиваются с продуктами ржавления. По этим причинам и перешли от углеродистых к нержавеющим сталям. Однако из общего содержания хрома в стали только та его часть, которая находится в мартенсите, влияет на коррозию. Остальная часть хрома связана с углеродом в карбиды, что полезно для режущих свойств и бесполезно с точки зрения коррозионной стойкости.

Расчеты и эксперименты, проведенные в Институте черной металлургии (ЦНИИчермет им. И.П.Бардина, Москва), показали, что стали 40Х13 и 95Х18, в зависимости от содержания хрома и углерода в пределах ГОСТ 5632-72, имеют составы, склонные к коррозии. На практике это может привести к нестабильности коррозионного поведения стали даже в тех случаях, когда строго соблюдена технология изготовления ножа. Стали, легированные молибденом, такие как 50Х14МФ и 90Х18МФ, являются устойчивыми к коррозии во всем диапазоне их химического состава. Видимо, этим объясняется широкое использование аналогов этих сталей за рубежом (маркировка ФРГ — 1.4116, маркировка США — 440В, 440С) для изготовления высококачественных ножей. Расчет показывает, что термической обработкой можно существенно улучшить режущие и коррозионные свойства мартенситных сталей. Авторы предлагают консультационную помощь и сотрудничество в этом направлении.

Таким образом, выбирая нож для туризма, охоты или рыбной ловли, целесообразно также ознакомиться с его техническими и служебными характеристиками. Солидные фирмы-производители, как правило, снабжают свою продукцию подобными данными, содержащимся в инструкции по эксплуатации.

Представленная информация рассчитана как на потребителей, так и на организации, изготавливающие ножи широкого ассортимента и желающие улучшить товарные качества изделий.



Партнеры