Журнал Прорез - Что это за сталь?

Подавляющее большинство серийно производимых ножей сегодня имеет клинки из нержавеющейстали. Остановлюсь специально на очень распространенном в западной литературе разделении сталей на углеродистыеи нержавеющие(carbon steel or stainlss steel). Каждое деление чего бы то ни было на какие бы то ни было группы в самой своей основе очень условно. То, о котором идет речь, не исключение. Тем более, что в добавок в нем есть нечто довольно-таки нелогичное: нержавеющая сталь ведь тоже углеродистая, иначе не была бы сталью… Тем не менее, в дальнейшим буду придерживаться этих не совсем правильных определений, хотя бы для того, чтобы не пользоваться коряво звучащими терминами типа «не нержавеющая сталь» или «ржавеющая сталь».

Чтобы сделать сталь нержавеющей, в сплав надо добавить, как минимум, 12 % хрома.Тогда в результате окисления 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. Высокое содержание хрома затрудняет ковку стали, кованые клинки из нержавеющей стали — очень большая редкость. Мастеров, умеющих ковать нержавеющую сталь, можно буквально пересчитать по пальцам.

На одним хромом дело в большинстве случаев не ограничивается, современная нержавеющая (и не только) сталь как правило содержит так называемые легирующие присадки, которые должны улучшить ее свойства по сравнению с простой углеродистой, состоящей только из железа и углерода. Приведу очень упрощенную характеристику действия этих добавок, которая наверняка покажется наивной с точки зрения инженера-металлурга. Но ведь мы, в конце концов, не собираемся разрабатывать новые рецептуры стали. Кобальтв малой концентрации увеличивает твердость и позволяет «вернуть» часть ударной вязкости, утраченной в результате добавки хрома. Как видно из таблицы, он применяется в производстве ножей довольно-таки редко, скорее всего из-за высокой стоимости. Марганецраскисляет 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. Медьредко добавляют в сталь целенаправленно. Ее присутствие может немножко увеличить коррозионную устойчивость, но может и значительно затруднить термическую обработку стали. Как правило, содержится ее в стали только такое количество, от которого не удалось избавиться в процессе выплавки. Добавка твердых металлов — вольфрамаи 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. Содержание около 1 % этих присадок помогает сохранить механические свойства стали при высоких температурах и делает ее самозакаливающейся. Это означает, что нагретая даже до температуры малинового каления сталь, охлаждаясь на воздухе натуральным образом, не отпускается и не теряет своей твердости, а значит и режущих свойств. Очень ценное свойство для производства высокоскоростных резцов и лопаток газовых турбин, но совершенно бесполезное при производстве ножей. Ну, разве что, кто-то собирается использовать нож в качестве кочерги и мешать им раскаленные угли в печи или костре… Никельувеличивает коррозионную устойчивость стали и ее твердость, уменьшает ударную вязкость и упругость, но очень сильно ограничивает ковкость стали. Ванадийв малых концентрациях увеличивает твердость и износоустойчивость. Обратная сторона медали — уменьшение ударной вязкости — к сожалению, проявляется и тут. Сера, фосфор, кремний— это хрестоматийно вредоносные примеси стали. Их содержание в стали не приносит абсолютно никакой пользы вопреки приводимым иногда в каталогах утверждениям изготовителей. Именно их отсутствие, лучше всего полное, свидетельствует о чистоте и высоком качестве стали. Почему тогда они все-таки присутствуют в некоторых сталях? Да просто потому, что в процессе ее выплавки и очистки не удалось от них избавиться! Во времена моей молодости изготовители попросту замалчивали их присутствие, но теперь времена изменились, и лазерный спектрограф можно найти в лаборатории металловедения любого технического ВУЗа. Поэтому, если скрыть их присутствие не возможно, значит надо придумать ему какое-то положительное объяснение — мол, что-то они там улучшают. Неискушенный пользователь и так этого не проверит…

Конечно, как уже предупреждал, все это очень упрощенная схема действия легирующих присадок. Тем более что механические свойства готового изделия зависят не только от состава и марки стали, но в огромной степени от ее термической обработки. Термическая обработка — это настоящая «изюминка» в процессе изготовления ножа и именно от нее зависит, будет ли готовый клинок удачным или нет, хоть и изготовленный из той же самой стали.

В очень упрощенной, опять же, форме термическая обработка складывается из двух основных процессов. Закалка— это нагревание стали до высокой температуры (конкретные значения зависят от марки стали и желаемого результата) и быстрое охлаждение, как правило, в жидкости — в чистой воде, в воде с различными добавками, например, мыла, или в минеральном масле. В процессе закалки образуется определенная кристаллическая структура твердых соединений железа с углеродом — карбидов. В результате закалки сталь набирает твердость, износоустойчивость, упругость, до известного предела — механическую прочность. Одновременно теряет ударную вязкость и коррозионную устойчивость. Отпуск— это нагревание закаленного изделия до температуры, которая ниже чем температура закалки, и последующее медленное охлаждение, чаще всего строго контролируемое охлаждение прямо в печи. Кристаллическая структура при этом поддается некоторому «упорядочению» снимающему излишние внутренние напряжения и увеличивающему ее устойчивость. В результате теряется часть твердости, но зато возвращается значительная часть утраченной ударной вязкости, механические свойства изделия становятся более сбалансированными.

Учебник технологии металлов, конечно, расскажет о термической обработке стали куда более подробно и профессионально. Только и это будет общая, теоретическая информация. А вот как именно провести эти процессы — это уже секрет каждого мастера. Детали и особенности термической обработки шлифуются экспериментально, годами, сотнями проб и глубоким исследованием их результатов. Мастера термообработки очень неохотно делятся своими знаниями и опытом с кем бы то ни было, даже за большие деньги. Очень характерная история случилась в одной фирме, с которой я давно и успешно сотрудничаю, не привожу названия, поскольку рассказываю о типичной неудаче. Хотели начать производство ножей с клинками из модной в свое время на западном рынке подшипниковой стали BG-42 и предложили довольно-таки крупную сумму специалисту, известному мастерской термообработкой этой стали, за подробное описание технологического процесса. Мастер ответил коротко: «Сделайте партию клинков, и я вам их обработаю». Это и понятно. Если бы поступил иначе — просто зарезал и съел бы курицу, которая несет золотые яйца. Сталь ведь общедоступна, нож тоже может сделать каждый, кто имеет в распоряжении соответствующее оборудование. А вот секреты оптимальной термообработки знают не многие, а это как раз самое главное!