Изготовленная американцами в прошлом веке, инструментальная сталь сегодня активно используется для производства ножей. Несмотря на высокое качество, сталь d2 для ножей, плюсы и минусы которой оказывают значительное влияние на ее свойства, состоит из большого количества компонентов. Их правильное соотношение придает металлу уникальные качества, которые нашли применение в производстве высококачественных ножей.
Преимущества
Многие эксперты относят д2 к материалу премиум-класса. Благодаря высокому содержанию хрома и углерода, сталь отличается повышенной устойчивостью к коррозии, не деформируется при больших нагрузках. Твердость готовой стали составляет HRC 55-69 единиц. Ножи, выполненные из д2, отличаются великолепными режущими свойствами. Они сохраняют первоначальную заточку длительное время. Эксперты считают, что d2, обладая неплохими антикоррозионными свойствами, не может на 100% считаться настоящей нержавейкой.
Многочисленные испытания помогли ученым определить несколько важных свойств металла, которые незаменимы в производстве ножей:
- высокая механическая прочность;
- острая режущая кромка;
- 100% защита от коррозии;
- повышенная износоустойчивость;
- поддается полировке – лезвие ножа всегда имеет зеркальную поверхность;
- простая заточка.
Высокое качество сплава позволяет ему участвовать в производстве важных деталей в пищевой промышленности.
Недостатки
При всех своих достоинствах, сталь отличается несколькими отрицательными характеристиками. Они влияют на эффективность будущего изделия. Основными недостатками считаются ниже приведенные факторы:
- Для изготовления стали применяется метод плавки ESR. Расплавленный металл пропускают через небольшой слой шлака. В нем остается «стальной мусор», который удаляют. Таким образом, из стали исключаются сера и фосфор. В России подобная технология получила название электрошлаковой переплавки.
- Длительный контакт с агрессивными средами вызывает появление ржавчины на лезвии ножа.
- «Полунержавейка» требует постоянного ухода. Изделия должны тщательно вытираться. Недопустимо их длительное нахождение во влажной среде.
- Клинок боится боковых нагрузок. Его нельзя использовать в качестве зубила или гвоздодера.
- Очень сложно заточить нож в бытовых условиях. Необходимо специальное промышленное оборудование.
- Невозможно выполнить финишную полировку.
- Прочность других видов стали аналогичного класса намного выше.
Для каких ножей подходит
Уже много лет ножи, изготовленные из стали д2, остаются популярными и востребованными во многих странах мира. Высокие качества стали d2 с ее плюсами и минусами, дали возможность использовать этот металл для создания различных режущих инструментов в таких отраслях, как:
- металлообработка;
- автомобилестроение;
- производство бритвенных лезвий.
Клинок никогда не крошится, не заминается. Нож свободно разрубает гвозди, причем режущая кромка остается целой и сохраняет рабочие параметры.
Длительный контакт с водой вызывает появление коррозии. Такой нож нельзя использовать в домашних условиях. Лезвие начинает покрываться ржавчиной.
Охотничьи
Для настоящего охотника очень важно иметь хороший нож. Он должен свободно выдерживать огромные нагрузки, помогать в проведении сложной длительной работы: разделка туши, ее ошкуривание. Металл охотничьего ножа должен отличаться твердостью и высокой прочностью. Для клинка подходит легированная и углеродистая сталь.
От химического состава металла зависит несколько важнейших качеств оружия охотника:
- лезвие должно длительное время оставаться острым;
- не бояться механических нагрузок;
- отличаться высокими режущими характеристиками;
- свободно переносить скачки температуры, сохраняя свои первоначальные свойства.
Клинки, изготовленные из легированной или углеродистой стали, подвергаются коррозии. Чтобы увеличить срок их эксплуатации, лезвие проходит специальную обработку. После мытья его тщательно вытирают, сухую поверхность смазывают тонким слоем промышленного масла. Ножи, изготовленные из инструментальной легированной стали, намного реже подвергаются образованию коррозионных пятен. Их можно использовать для работы при высокой влажности.
Туристические
Ножи для туристов изготавливают из инструментальной стали с высоким содержанием углерода и хрома. На заводах Японии и США для производства туристических ножей используют сталь д2. Она считается лучшей в мире для производства клинков. Этот материал отличается повышенной коррозионной стойкостью, способностью долго сохранять острую режущую кромку. Твердость металла после термообработки достигает HRC 60-62 единицы.
Так как в д2 содержание хрома немного ниже, чем в настоящей нержавеющей стали, профессионалы советуют тщательно вытирать клинки после работы, стараться не оставлять нож в местах с повышенным содержанием влаги.
Бытовые
Из д2 редко изготавливают ножи для бытовых целей, ведь в процессе производства приходится менять конструкцию инструмента. Ярким примером такого изделия может служить лезвие, изготовленное на основе узбекского острого ножа пчак. Созданием таких приспособлений занимается компания «Русский булат». Чтобы получить высококачественную продукцию, применяется специально разработанная технология.
Нож сделан таким образом, что его не нужно точить, а только немного подправлять. В результате сохраняется толщина режущей кромки. Она обычно не превышает 0,1 мм. В восточных странах такой клинок считают универсальным приспособлением. Он свободно режет барана, его можно использовать, как боевое оружие.
В последние годы отечественная промышленность освоила выпуск специальных кухонных ножей из стали д2. Особой популярностью пользуются клинки «Овощной» и «Универсальный». Высокоуглеродистая, полунержавеющая сталь d2, твердостью 61-62 единицы, позволяет выполнять на кухне любые операции. К сожалению, стоимость таких изделий очень высока (6000 -7000 рублей).
Химический состав и обработка
Универсальная, высокопрочная сталь D2 относится к углеродистым легированным материалам, в состав которых входит хром и углерод. После термообработки твердость сплава достигает HRC 60-62. Укрепление металла выполняется после отжига. В его состав входят добавки ванадия и молибдена. Д2 обладает несколькими положительными качествами:
- повышенная абразивная износостойкость;
- высокий коэффициент прочности;
- отличные свойства затвердения;
- стабильные значения при закалке;
- высокая устойчивость во время отпуска.
В состав металла входят различные компоненты, придающие сплаву определенные свойства:
- углерод (1,4-1,6%), повышающий прочность и твердость изделия;
- хром (11,.0-13,0%), который способствует улучшению закаливания стали, повышает износостойкость, улучшает антикоррозийные свойства;
- молибден (0,8-1,2%) – твердоплавкое вещество, предотвращает ломкость ножа, снижает его хрупкость, изделие получается жестким, устойчивым к повышенным температурам;
- ванадий (0,9-1,1%) – металл, который отличается высокой твердостью, он повышает упругость клинка, его присутствие усиливает действие хрома, лезвие становится инертным к влиянию агрессивных химических веществ;
- кремний (0,6%) – повышает прочность материала, сталь приобретает высокую износоустойчивость;
- марганец (0,6%), который используется при выплавке стали, увеличивает твердость металла, что позволяет использовать данный материал для изготовления не только ножей, но даже рельс;
- фосфор (0,03%), содержание которого в сплаве считается технологической примесью, увеличивающей хрупкость изделия, его количество в любой стали не должно превышать 0,025-0,045%;
- сера (0,03%) – это вещество, аналогичное фосфору, считается вредной технологической примесью, высокое содержание элемента значительно ухудшает физические и механические свойства стали.
При изготовлении сплава стараются максимально уменьшить в нем содержание серы, так как она становится причиной ухудшения качества металла. Теряется пластичность, снижается коэффициент ударной вязкости, ухудшается коррозионная стойкость, уменьшается сопротивление истиранию. В составе стали не должно содержаться более 0,035-0,06% вредной технологической примеси.
Высокую износостойкость металлу придают карбиды, содержащиеся в микроструктуре. Благодаря их большому количеству, повышается прочность при контакте материала с абразивными составами. Поэтому полунержавеющую сталь D2 уже много лет используют для изготовления разного вида ножей, которые должны быть устойчивы к истиранию.
Безусловно, металлургическая промышленность выпускает и другие сплавы, у которых коэффициент вязкости, а также устойчивость к износу намного выше. Вместе с тем в д2 идеально сочетаются производительность и вязкость. Это позволяет придавать изделиям разнообразную форму, соответственно, расширяет спектр применения.
Для производства стали используют технологию электрошлаковой переплавки (ESR). Эта методика позволяет повысить химическую однородность карбидов. В результате улучшаются механические свойства материала, снижается его «усталость».
Из-за большого количества хрома (12%), после закалки повышаются коррозионные свойства. Сталь d2 получила название «полунержавеющей», так как для полноценной нержавейки требуется, чтобы в состав сплава входило не менее 13% хрома. Российским аналогом американского металла считается сталь Х12МФ. Для изготовления ножей североамериканские производители используют только д2.
Технология термической обработки состоит из нескольких обязательных процессов. Нарушение общей последовательности ведет к получению некачественного материала. Для изготовления ножей необходимо соблюдать следующую технологию термообработки:
- ковка;
- отжиг;
- формообразующая обработка;
- повторный отжиг;
- правка искривлений;
- закалка;
- отпуск;
Отжигом называется медленное охлаждение сильно раскаленной детали. В результате происходят характерные изменения в структуре, влияющие на свойства стали:
- меняется форма кристаллической решетки;
- исчезают внутренние напряжения;
- уменьшается зернистость;
- улучшаются механические свойства.
Под закалкой понимается последующее охлаждение раскаленного металла. Этот процесс позволяет повысить твердость ножа, сделать его намного прочнее, повысить износоустойчивость. Нагрев под закалку может происходить в окислительной атмосфере или соляных ваннах.
После закалки сталь нагревают до 850 градусов. Выполняют охлаждение на воздухе или в масляной ванне. Если для охлаждения используют соляную, тогда чтобы не произошло обезуглероживания поверхности ножа, ее раскисляют два раза в день. Для этого применяют:
- древесный уголь;
- бурую соль;
- борную кислоту.
Уголь засыпается в специальный стакан, стенки которого имеют большое количество отверстий. Стакан опускается в ванну с большой осторожностью. При его соприкосновении с жидкостью вспыхивает сильное пламя, постепенно затухающее через некоторое время. Такая операция требует внимательности и соблюдения техники безопасности.
Термообработка ножей позволяет улучшить пластичность лезвия, снять внутреннее напряжение, стабилизировать кристаллическую решетку. Чтобы улучшить свойства ножа, японские мастера, прежде чем проводить финальную шлифовку, проводят старение. Нож нагревают до температуры 110-200 градусов, выдерживают несколько часов, затем остужают.
Операция повторяется примерно 10 раз. В результате клинок приобретает точную геометрическую форму и улучшенную структуру. Только после этого нож отправляют на полировку. Процедура старения редко выполняется для короткого оружия, ее используют при изготовлении мечей.
Стали, легированные ванадием и молибденом, после закалки часто обрабатывают холодом при температуре минус 20 градусов. Иногда для этого используют жидкий азот. Такой операции можно подвергать редкие легированные стали, типа Elmax, д2, K340.
