Порошковая сталь для ножей: плюсы и минусы

К прочным, износостойким, не подверженным коррозии материалам для изготовления режущего полотна ножей относится порошковая сталь. Острые и прочные лезвия долго сохраняют свои эксплуатационные характеристики. Рассмотрим подробно технологию изготовления разных типов порошковой стали для ножей, их особенности и качественные характеристики.

• История порошковых сталей;
• Химический состав порошковых сталей;
• Технология изготовления;
• Плюсы и минусы порошковых сталей
• Виды порошковых сталей
• Премиум класс;
• Высший класс
• Как выбирать изделия из порошковой стали
• Топ-10 порошковых сталей
• Особенности заточки ножей из порошковых сталей

Экскурс в историю

Свидетельством того, что секреты получения стали путем дробления металлов и смешивания порошкового сырья оказались доступными людям еще в VII веке до н. э., является стальная колонна, оставленная древними индусами. Согласно проведенным исследованиям ученых, сталь делийских колонн была получена ручным способом. Древние металлурги ковали раскаленные куски железной «губки», смешанной с древесным углем.

Углерод сыграл роль восстановителя. В момент спекания частиц железа окислы восстанавливались в металл, инородные вкрапления легко отделялись от железной массы. Благодаря высокой чистоте железа семиметровая колонна массой почти 6 т. сохранилась до нашего времени.

• Порошковый метод получения высокопрочной стали стал широко использоваться лишь в середине прошлого столетия, когда в металлургической промышленности США искали пути повышения твердости стали путем добавления легирующих присадок.

Свойства ножей и состав порошковой стали

Порошковые виды стали получают путем измельчения металлов, которые распыляют в инертном газе, пропускают через кристаллизатор, прессуют и подвергают термообработке. От наличия и соотношения определенных компонентов в составе стали, зависят свойства лезвия:

• Хром. Придает твердость порошковой стали. Изделия не склонны ржаветь и не потребуют частой заточки. Если хрома слишком много, прочность при ударных воздействиях понижена, так как страдает гибкость. Сталь, в составе которой более 13% хрома, называется нержавеющей.
• Молибден. Придает лезвиям прочность, упругость, устойчивость к высоким температурам. Большинство японских компаний по производству ножей используют до 8% молибдена в составе стали.
• Ванадий. Так же, как хром, повышает износостойкость и твердость, но при очень больших количествах ванадия сталь становится хрупкой. Металл добавляют для снижения зернистости и повышения ее плотности.
• Никель. Защищает сталь от коррозии. Улучшает показатели прокаливаемости. Продлевает срок службы ножей.
• Марганец. Добавляют в сплав для повышения прочности и износостойкости лезвий. Большое количество марганца (более 0,6%) придает стали зернистость.
• Кремний. Используется для повышения прочности лезвия при ударных нагрузках.
• Медь. Минимальное количество металла используется для повышения антикоррозийных свойств.

Предельное значение концентрации нежелательных примесей в стальном порошке составляет не более 2%.

Технология изготовления

Производство порошковой стали для ножей включает следующие общетехнологические производственные стадии:

• Заготовку металлических порошков. Используется два метода: физико-механический и химико-металлургический. В первом случае происходит механическое измельчение металлов в твердом в жидких расплавах. Второй вариант реализуется с помощью восстановительного, электролитического или карбонильного способов.
• Процесс подготовки смеси. Включает рекристаллизационный отжиг, сортировку по размеру частиц, непосредственное механическое смешивание сырья в специально предназначенных для этого миксерах.
• Формование. Технологическая стадия уплотнения полученной массы металлического порошка для спекания в специальных печах. Формовку выполняют на прессовом оборудовании. Устройства могут работать на основе пневматического, механического или гидравлического принципов действия.
• Спекание. Последняя, очень важная производственная стадия предусматривает прогревание готовых заготовок до заданных технологами температур, чтобы придать нужные эксплуатационные свойства.

Вспомогательный этап обработки проводится для обеспечения идеальной чистоты поверхности металлических изделий. Может включать в себя механическую или химико-термическую способы обработки. Полученные заготовки обрабатывают только если существует такая необходимость.

• В некоторых производствах используется упрощенный способ высокотемпературного формования, объединяющий стадии спекания и прессования.

Порошковая сталь для ножей: плюсы и минусы

Марка любой порошковой стали для ножей имеет плюсы и минусы. Положительные свойства следующие:

• Ножи получаются острыми, не требуют особых условий в эксплуатации.
• Часто точить такие ножи не требуется.
• Благодаря отличным физико-химическим показателям складные ножи из порошковых сталей подходят для использования в походных условиях, на охоте, рыбалке.
• Ножи отличаются износостойкостью и долговечностью, которая в несколько раз превосходит обычные виды стали.
• Производственный процесс получается экологичным, без металлических отходов благодаря формовке еще на этапе спекания.

Минусы порошковой стали для ножей:

• Технология производства не самая простая и обходится недешево для производителей. Требуются высококвалифицированные специалисты и качественное техническое оснащение.
• Малейшее отклонение от нормы на любом из этапов многоступенчатого производства приводит к существенной потере качеств стали и весь процесс нужно начинать с нуля.
• Цена готовых изделий высокая, поэтому реализация продукции усложнена.
• Очень крепкий металл не поддается обычной заточке. Требуются специальные знания и станки.

В конечном итоге выигрывают производители, которые смогли упростить выпуск изделий из порошковых сплавов либо изготавливают эксклюзивные вещи.

Авторская работа "Морж" сталь S390	Нож туристический Восток сталь М390	Нож Рыбак-3, Elmax, граб
Нож Гладиатор, Elmax, граб	Нож Походный, сталь М390, дюраль, венге	Нож Перо, граб, резьба

Виды порошковых сплавов

Классифицируют 4 большие группы порошковых сплавов:

• низкий класс;
• средний;
• «high-end»;
• премиум-класс.

Рассмотрим чуть подробнее две последние группы.

Премиум

К самому дорогостоящему сегменту продукции, классу премиум, относятся следующие сплавы:

• CPM S30V. Производится в США. Из такого материала обычно делают охотничьи ножи с повышенной износостойкостью. Особенность таких изделий — они хорошо поддаются заточке.
• CPM S35VN. Сплав с включением ниобия создан на основе S30V и обладает такими же преимуществами.
• Elmax. Используется, в основном, европейскими производителями. Ценится за хорошие антикоррозийные свойства.
• M390. Современный тип стали с включением хрома и ванадия. Отличается повышенной защитой от коррозии.
• ZDP-189. Сплав от японских производителей наделен повышенной твердостью и пластичностью. Поверхность клинка отлично полируется.

Хай энд

Продукция из стали класса «high-end» («высший класс») не намного уступают по качеству изделиям «премиум»:

• 154CM. Используется американскими производителями. Марка приближена по характеристикам к CPM S35VN. Из сплава повышенной твердости получаются острые лезвия с высокой коррозионной стойкостью.
• ATS-34. Используется японскими производителями в тех же целях, что и 154CM в США. Из такой стали выпускают профессиональное холодное оружие. Хорошо затачивается, не ржавеет.
• D-2. Износостойкая сталь, но может поржаветь, так как содержит недостаточное для нержавейки количество хрома.
• VG-10. Сплав отличного качества содержит ванадий и хром. Применяется японскими производителями для часто затачиваемых клинков.

На чем акцентировать внимание при выборе изделий из порошковой стали?

Необходимо определиться с задачами, которые будут выполнять ножи. Затем соотнести рабочие характеристики марки стали. Надо учитывать, что изделия из импортного сырья могут быть дороже, чем из отечественного. Но по качеству не обязательно лучше, бывает, что брендовые вещи демонстрируют худшие показатели.

Также надо обратить внимание, из чего сделаны ножны и рукоятки. Экзотическое дерево выглядит красиво и качественно, но стоимость изделия взлетает выше облаков. Современные синтетические композитные материалы в несколько раз дешевле, но по прочности не уступают. Рыбаку или охотнику не важно, из натуральной или искусственной кожи ножны, главное, чтобы они были прочными, удобными и выполняли защитную функцию. На этом можно сэкономить, если нож приобретается не в качестве сувенира.

ТОП-10 порошковых сталей

Bohler M390

Лезвия из стали, созданной специалистами австрийского металлургического концерна, могут выдерживать огромные ударные нагрузки. Bohler M390 выдерживает нагрев до температуры до +800℃. Отличается великолепными характеристиками гибкости и твердости благодаря оптимальному соотношению хрома, марганца, молибдена, вольфрама и остальных присадок. Заточку ножа лучше доверить профессионалам. Из-за повышенного содержания углерода (1,85±0,05%) твердость итогового продукта повышена. Цены на клинки из стали Bohler M390 высокие, нужно остерегаться подделок.

CPM 20CV

СРМ расшифровывается как «Crucible Particle Metallurgy». Сталь выполнена по технологии аморфных металлических сплавов, для которых характерно ровное распределение углерода по поверхности кристаллической решетки. Поэтому лезвия хорошо противостоят ударам и отличаются мощным проникающим резом. Марка редко используется в производстве серийных ножей. Как правило, это изделия custom, то есть под конкретного заказчика или по индивидуальным проектам. Закалка приближена к 63-64 HRC, что сопоставимо с показателями CPM S30V и ZDP-189.

VANADIS 10

Название марки акцентирует внимание на повышенном содержании ванадия, который существенно снижает зернистость стали и повышает износостойкость изделия. Показатели твердости материала достигают 60-65 HRC. На лезвиях не образуется трещин, деформаций, сколов даже если ими резать толстые ветки деревьев. Удержанию кромки способствует углерод (2,9 %). Такие ножи часто используются в кулинарии для разделки мяса. Служат вечно, если не хранятся в условиях постоянной влажности.

CPM S90V

Сталь от лаборатории американского концерна «Crucible Industries» имеет твердость около 58 единиц по Роквеллу. Содержит минимальное включение ненужных примесей, имеет гомогенную структуру. Ценится за хорошую коррозионную стойкость, которые придают сплаву ванадий и хром. Лезвие из категории нержавеек долго удерживает заводскую заточку. После неудачной правки показатели клинка становятся хуже, может появиться излишняя хрупкость. Сверхтвердые карбиды ванадия препятствуют качественной полировке. Чаще всего CPM S90V используется для изготовления авторских клинков.

CTS-XHP

Высокохромистая нержавейка из категории премиум от Carpenter Technology Corporation изготовлена по технологии Micro-Melt. Для пользователя ножа это означает беспрецендентную прочность лезвия, высокое сопротивление износу за счет карбидов на поверхности. Клинок не ржавеет от воды и агрессивных сред благодаря хрому (16.0%). Молибден (0,8%) не дает разрушаться при повышенных температурах. Показатели твердости достигают 64 HRC. Марка применяется для изготовления хирургических скальпелей и дорогих охотничьих ножей. Принадлежность материала к премиум сегменту отражается на высокой цене изделий.

CPM S110V

Нержавеющая инструментальная сталь от американского бренда «CrucibleIndustries» содержит увеличенное количество ванадия (9 %) и ниобия (3%). На практике это дает такие преимущества ножам, как долгое сохранение линии режущей кромки, прочность, сопротивляемость корродированию. Молибден (2,25 %) предотвращает хрупкость изделия. Прочности металлу добавляет марганец, стойкости к закислению — никель. Сплав, помеченный аббревиатурой CPM произведен с помощью технологии тигельной плавки, что обеспечивает материалу однородность и твердость. Клинки из стали S110V обычно принадлежат к категории авторских.

CPM S125V

Сталь с предельно мелким зерном разработана еще в 70-х годах прошлого столетия для стоматологических нужд в лаборатории концерна «Crucible Industries» (США). В настоящее время встретить ножи с такой сталью — большая редкость. Связано это с тем, что для финишной обработки лезвия могут понадобиться алмазные камни. Чтобы не доставлять клиентам неудобств, производители стараются не использовать эту марку в работу даже несмотря на рекордную износостойкость ножей.

Изделия, выполненные по индивидуальному заказу или в лимитированных коллекциях отличаются привлекательным комплексом свойств благодаря следующему распределению компонентов: ванадий 12.0%, углерод 3.3%, хром 14.0%, молибден 2,5%.

ZDP-189

Японская сталь от компании Hitachi Metals содержит большой процент углерода (3%) и хрома (19,0-20,5%). Материал получил показатели твердость при закалке (64-69 HRC) благодаря молибдену (0,9-1,0%). Придает лезвиям упругость и защищает от разрушительного воздействия химически агрессивных средам ванадий (0,25-0,35%). Благодаря кремнию сталь хорошо сопротивляется механическим нагрузкам. Такие клинки служат владельцам десятки лет при условии целевой эксплуатации.

CPM 10V

Высокоуглеродистая штамповая сталь от «Crucible Industries» (США) изготавливается по технологии металлических твердых сплавов с аморфной структурой. Углерод (2.45%) гарантирует прочность и твердость, хром (5.25%) не дает ржаветь. Сталь CPM 10V считается высокованадиевой. Химический элемент V 9.75% отвечает за упругость и усиливает свойства хрома. Из-за того, что данная марка одна из самых трудношлифуемых, в серийных ножах применяется редко, в основном, кастомными мастерами.

ELMAX

Первыми изготавливал сталь этой марки шведский концерн UDDEHOLM AG. Сегодня производство стали ELMAX налажено во многих странах мира. Популярность объясняется тем, что сталь хорошо поддается финальной обработке, не меняет геометрию при высоких ударных нагрузках. Содержание углерода составляет 1,72%, хрома 18,0%. Благодаря прочной плотной микроструктуре даже при сильно остром угле заточки лезвие Элмакс долгое время не потеряет начальных свойств. Но надо учитывать, что заточка стали твердости 60 HRC потребует навыка и профессиональных точильных инструментов. Поэтому для походных условий такие ножи мало подходят.

Особенности заточки лезвий из порошковой стали

На домашней кухне качественно заточить дорогостоящий инструмент из порошковой стали, без повреждения лезвия практически невозможно. Делают это на особом оборудовании. Для достижения максимальной коррозионной устойчивости лезвий после заточки их необходимо тщательно шлифовать, затем полировать мелким абразивом. Самый правильный путь восстановить режущие свойства ножа — отдать его в руки мастеров, которые работают в сервисе, специализирующимся на заточке ножей из порошковых сталей.

Сложность заточки ножей из порошковой стали — это минус, с которым приходится мириться. Ведь инструмент обладает превосходными эксплуатационными характеристиками. Они прочные, долговечные, красивые, великолепно справляются со своими функциями. Именно порошковое происхождение позволяет сделать структуру металла идеальной. Когда мелкое зерно распределено равномерно, сплав стойко выносит удары и демонстрирует хорошую пластичность. Лучшая порошковая сталь для ножа — эта та, которая подходит под целевое использование изделия. Ножи из порошковой стали в среднем выдерживают в 2,5 раза больше резов, чем ножи из непорошковых сталей. Но и стоит такой нож почти в 2 раза дороже. Затраты оправданы, так как прослужит инструмент не один год.