Материал для ножей должен иметь определенные свойства. Быть достаточно мягким, чтобы заточить, твердым, чтобы при резании не затупился. Не ржаветь, противостоять перепадам температуры, достаточно безопасным для пищевой промышленности. Необходимые качества достигаются составом и обработкой. Популярный сплав для производства ножей нержавеющий 40Х13. Он применяется в быту, промышленности, у рыболовов, охотников. Эта сталь отличается от других — невысокой стоимостью и легкостью в обслуживании. Качество материала зависит от страны производителя, чистоты сплава.
Характеристики стали
Сталь — мартенситного класса, предназначена для деталей, работающих при температурном диапазоне до 450 градусов, а также в коррозионных средах. Относится к группе Х13. Отсутствие никеля уменьшает образование карбидов, что способствует стабильности механических свойств. Количественный состав дополнительных легирующих элементов одинаков по группе. Это позволяет иметь ряд механических и химических свойств в результате применения технологии термообработки:
- Коррозионная устойчивость.
- Жаропрочность.
- Жаростойкость.
- Износостойкость.
Стойкость к коррозии обеспечивает содержание мартенсита, карбидов и остаточного аустенита в закаленном состоянии микроструктуры. Отличается повышенной устойчивостью к вибрации и знакопеременным нагрузкам, которые возникают у изделий, работающих до температуры выше 300 градусов Цельсия.
Для материала такого класса получить сочетание прочности и твердости — не просто. Чем выше твердость, тем более хрупкие становятся детали, а при нагрузках на удар они будут склонны к образованию трещин.
Термическую обработку применяют в зависимости от условий работы изделия. Для валов и осей, работающих в условиях механического и коррозионного износа во влажной среде, применяют нормализацию с выдержкой и высоким отпуском. Для изделий, подвергающихся ударным нагрузкам при эксплуатации, применяют ступенчатую закалку с высоким отпуском, количество циклов зависит от требуемой твердости поверхности.
Показатель твердости поверхности для ножа 40-60 HRC. Рабочий диапазон 52-58 HRC. Сталь 40Х13 трудно поддается закалке. Но можно добиться 57 HRC. Состояние поставки обеспечивает твердость проката до 229 HB.
Хорошо подвергается горячей деформации — ковке при режиме медленного нагрева и охлаждения. Холодная деформация ограничена.
Сплав выпускается в горячекатаном виде. Бывает листовой, фасонный, сортовой прокат, калиброванный пруток, полоса, лента, проволока.
Будем знакомы — Марки стали для ножей!
Чтобы удобнее и проще было понимать, с каким сплавом имеют дело, предложили обозначать набор химических и механических составляющих, характеризующих сталь, марками стали для ножей. В зависимости от страны происхождения, они имеют свою маркировку и характеристики. Познакомимся с популярными нержавеющими марками сталей, зарубежного и отечественного производства:
|
Россия также относится к государствам, которые производят высоколегированную и углеродистую сталь хорошего качества. Большинство украинских производителей режущего инструмента, используют сплавы, исключительно отечественного производства.
Аналоги стали и область применения
4Х13 — старое название. Существуют зарубежные аналоги, отличающиеся чистотой сплава, отсутствием или наличием примесей.
Зарубежные аналоги разных поставщиков: американские AISI420, японские SUS420J2, французские X40Cr14, английские 420S45, итальянские X40Cr14, испанские F.3404, китайские 4C13, польские 4h23, чешские 17024. Все аналоги имеют похожие характеристики.
Область применения:
- Мерительный инструмент.
- Режущий инструмент.
- Предметы домашнего обихода.
- Медицинские инструменты.
- Валы.
- Пружины.
- Подшипники.
- Мерительные приспособления для ковочного производства.
- Детали компрессорных установок.
- Режущие ножи аппаратов для горячей штамповки.
Недостатки использования
К недостаткам деталей, изготовленных из 40Х13 можно отнести:
- Неустойчивость к агрессивным средам.
- Плохая свариваемость деталей.
- Для достижения необходимого показателя твердости необходимо применять многоступенчатую закалку с отпуском.
- Не использовать на твердой поверхности.
- Не рекомендовано хранить в сырых условиях, деталь подвергается точечной коррозии.
Появление коррозионных точек, из-за неправильного хранения, уберет повторная заточка, что относят к недостаткам и преимуществам стали.
Применение
Раньше этот материал использовался для изготовления советских и недорогих кухонных ножей. К сожалению, из-за своей низкой стоимости они отличались сравнительно плохим качеством (из-за заводов-изготовителей ножей, а не стали), но для обычных бытовых и кухонных целей подходили отлично. Таким ножом с лёгкостью можно было разделывать курицу, другие мясные блюда, но самый главный плюс — безопасность для здоровья. Никакого риска заразиться какой-нибудь химической болезнью, используя сталь 40×13, просто не существует.
Отдельная сфера применения — авиамоделирование. В самолётостроении нельзя, чтобы материал, из которого изготавливаются важные составляющие части, сильно электрифицировался и подвергался различной коррозии, ведь на кону человеческие жизни. Конструкторы не стали бы использовать низкокачественную сталь, поэтому данный факт станет ещё одним плюсом. Но самый частый способ употребления — изготовление различных составляющих деталей. Высокая прочность и возможность использования в механизмах, работающих на износ, делают материал главным составляющим.
Стоит заметить, что медицинские скальпели изготавливаются именно из вышеуказанного сплава, что подтверждает информацию про безопасность для человеческого организма. Ещё из этой стали производят различные технические приспособления: подшипники, пружины, элементы для измерительных систем, детали компрессора и многие необходимые в повседневной жизни вещи.
Одним из главных минусов является тот факт, что использовать эту сталь для сварки категорически нельзя. При резком изменении температуры она теряет многие свои свойства, начинает ржаветь, разрушается кристаллическая решётка.
Как изготовить нож из стали 40Х13
Технология изготовления ножа из стали 40Х13 такая же, как для других марок сталей. Если делать свой первый клинок, то сталь 40Х13 нужна, чтобы освоить технологический процесс.
Заготовка должна быть откована, желательно заданной конфигурации. Процесс ковки упрочняет структуру, что хорошо скажется на свойствах режущей части.
На поковку наносится шаблон будущего лезвия, вырезается по контуру. Резка производится только в отпущенном состоянии заготовки, с одновременным охлаждением. Нельзя допускать перегрева при резании.
Предварительно обрабатываются и затачиваются кромки, плоскость до нужных размеров, сверлятся отверстия в рукоятке для установки крепления штифтов. Производится термообработка (закалка, отпуск) для придания твердости и пластичности.
Заготовка шлифуется с обязательным охлаждением. Перегрев отпустит сталь, уменьшит прочность. Полируется до блеска.
Изготовленная деревянная ручка устанавливается на штифтах. Ее клеят на эпоксидный клей, шлифуют до гладкости, чтобы хорошо сидела в руке, обрабатывают маслом. Масло защищает от влажности, придает деревянной ручке красивый вид. Окончательная шлифовка режущей кромки лезвия. Удобный и практичный нож готов.
Углеродистые стальные сплавы
Аналогом российской стали Х12МФ является марка D-2, которая, содержит примерно 12% хрома, что недостаточно для того, чтобы эффективно справляться с коррозией. Однако из всех углеродистых сталей этот сплав является наиболее коррозионностойким. Хоть D-2 и наименее прочная среди сталей с высоким содержанием углерода, она все же хорошо держит заточку
Отечественная марка 95Х5ГМ или A-2, используемая для производства боевых ножей, тверже предыдущей, но уступает в износостойкости. Кроме того, при изготовлении изделий из нее не представляется возможным производить дополнительную закалку и отпуск, поскольку она «самозакаливается» на воздухе. Эту сталь применяют в частности Chris Reeve и Phil Hartsfield.
У8 – замечательно подходит для ковки больших ножей, с повышенными требованиями к прочности. Может эксплуатироваться только в условиях, при которых не возникает нагрев кромки. Содержание углерода – 0,78-0,83%, хрома – не более 0,2%. Низкое содержание хрома обусловливает слабую коррозионную устойчивость. Твердость в пределах 61-63HRC. При правильной осадке можно получить твердость до 67HRC. Ее аналогом является сталь 1095.
Российскими аналогами стали 50 и 60 являются стали 1060 и 1050, которые чаще применяются при производстве мечей. Марки стали, начинающиеся с 10 (1095, 1084, 1070, 1060 и пр.) с уменьшением углерода, количество которого соответствует последним цифрам (95,84…) становятся менее прочными, хуже держат заточку и более вязкие.
