На этом этапе определенное количество готового сыпучего материала, поступающего в прессующий инструмент, уплотняется. Ему придается перфорация, форма и калибровка для последующего спекания.
Порошковая сталь — что это такое и ее плюсы и минусы для ножей
Первыми, кто начал производить стальной порошок, были индусы. В конце VII века до нашей эры они изготовили железный столб из порошковой стали. Он весил почти 6 тонн и был около 7 метров в длину. Самое интересное, что этот столб прекрасно сохранился до наших дней! Однако эта технология не использовалась в больших масштабах до 60-х годов XX века. В США были предприняты попытки увеличить твердость путем добавления сплавов.
Что такое порошковая металлургия
Когда два куска металла нагреваются и сжимаются вместе, они деформируются и сближаются настолько, что атомы в их поверхностных слоях начинают взаимодействовать друг с другом. При определенных условиях граница между ними исчезает, и два отдельных куска становятся единым целым.
Если вместо крупных кусков взять мелкий металлический порошок и спрессовать его при высокой температуре, отдельные частицы свариваются в единую массу. В зависимости от формы емкости, в которой происходит сжатие, может получиться незаконченная или законченная деталь.
Виды порошковых сплавов для изготовления ножей
Различные виды стального порошка используются в производстве различных типов ножей, которые делятся на четыре категории: высококачественные, высококачественные, среднего качества и низкокачественные. В зависимости от качества стали материал используется для различных типов конструкций. Рассмотрим подробнее две высшие категории порошкового материала — сплавы премиум и высшего класса.
Премиум класс
CPM S30V — обладает повышенной износостойкостью и отлично подходит для заточки лезвий. Эта сталь — американский сплав, используемый исключительно в элитных ножах, особенно охотничьих, так как считается прочным и долговечным порошковым сплавом.
M390 — это современный сплав нержавеющей стали с уникальными антикоррозийными и противоизносными свойствами, включающий хром и ванадий. Эта сталь легко затачивается и долгое время не требует повторной заточки. Многие эксперты считают M390 лучшим на сегодняшний день сплавом для изготовления высококачественных ножей.
CPM S35VN — это дальнейшее развитие сплава S30V с добавлением ниобия и улучшенного мелкозернистого порошка. Эта марка стали обладает отличной затачиваемостью и повышенной прочностью.
Elmax — популярный европейский сплав, содержащий молибден, ванадий и хром. Из него можно изготавливать легко затачиваемые лезвия с высокими антикоррозийными свойствами.
ZDP-189 — инновационный сплав из Японии, обладающий высокой твердостью и сравнительно высокой пластичностью. Лезвия из этой стали обладают отличными режущими свойствами и легко полируются.
Хай энд
154CM — американский твердый сплав, обладающий отличными свойствами, такими как хорошая острота лезвия и коррозионная стойкость. Эта марка стали похожа на CPM S35VN, но не такая качественная.
ATS-34 — японский аналог 154CM. Этот сплав очень популярен для изготовления профессионального холодного оружия. Он отлично затачивается и устойчив к ржавчине и другим видам коррозии.
D-2 — эта марка стали может ржаветь, поскольку содержит очень мало хрома. В то же время клинки из этого сплава износостойкие и, прежде всего, более твердые, чем их аналоги из 154CM и ATS-34.
VG-10 — это высококачественный аналог вышеупомянутых сплавов, который также содержит ванадий и хром для улучшения эксплуатационных свойств. Сталь VG-10 используется в Японии для часто затачиваемых клинков. Материал считается твердым, но недостаточно прочным для использования в охотничьих ножах.
Самые популярные порошковые сплавы
Сплавы с порошковым покрытием производятся по всему миру. Они отличаются высочайшим качеством и нетребовательностью в уходе по сравнению с другими сталями. Они известны своей долговечностью, твердостью, коррозионной стойкостью и другими положительными свойствами. Давайте рассмотрим самые популярные виды сплавов:
История
Первыми, кто начал производить стальной порошок, были индусы. В конце VII века до нашей эры они изготовили железный столб из порошковой стали. Он весил почти 6 тонн и был около 7 метров в длину. Самое интересное, что этот столб прекрасно сохранился до наших дней! Однако эта технология не использовалась в больших масштабах до 60-х годов XX века. В США были предприняты попытки увеличить твердость путем добавления сплавов.
Состав и свойства ножа из порошковой стали
Для изготовления ножей из стального порошка используются различные виды сплавов. Свойства каждого ножа зависят от того, какие металлы используются.
| Металл | Свойства |
| Молибден |
Это влияет на износостойкость и твердость, но снижает прочность. Такие ножи устойчивы к коррозии и не нуждаются в частой заточке.
Сталь, содержащая 13% и более хрома, называется нержавеющей. Однако она также нуждается в уходе.
Это влияет на износостойкость и твердость, но снижает прочность.
Чтобы решить этот вопрос, необходимо понять состав современной стали.
Например, большинство сталей сегодня (согласно ТУ) имеют структуру:
+ карбиды (+ сохранившийся аустенит + неметаллические включения и т.д.).
Рассмотрим каждую из этих частиц:
- карбиды твёрдые, но хорошо ломаются. Они крупнее других частиц и поэтому плохо распределяются между ними. Из-за этого может страдать прочность изделия;
- мартенсит легче и прочнее, чем карбид, но более тягучие, чем карбиды.
Технология изготовления порошковой стали
Сколько карбидов присутствует и как хорошо они распределены, определяет прочность готового ножа. Большое количество мартенсита приводит к большей гибкости и меньшей твердости.
Карбиды представляют собой крупные частицы и распределены неравномерно.
Поэтому качество этих сталей трудно определить заранее. Их бывает трудно шлифовать, гнуть и ломать.
Для достижения высокой прочности необходимо улучшить распределение частиц.
Как этого можно достичь? Технология производства довольно сложна:
Она заключается в том, чтобы сделать карбид как можно меньше, распыляя сталь в виде порошка, где микрочастицы напоминают стержни. Это позволяет им быстрее охлаждаться (т.е. кристаллизоваться).
- Далее идёт обработка и прессовка под высоким давлением.
- Далее идёт сплавление твердофазное и двухфазное. В сплав возможно добавлять самые различные добавки. Это позволит улучшить необходимые показатели.
- Полученная из порошка сталь на выходе получается прочнее обычной (даже при одинаковой твёрдости).
Где используются стали
Структура порошковых сплавов подтвердила свои положительные технические свойства, поэтому они относятся к категории быстрорежущих сплавов и широко используются в производстве инструментов для резки металлов. Добавляя большее количество компонентов сплава, можно добиться требуемых свойств в ходе технологического процесса.
Отличный материал для производства ножей
Производители ножей также ценят высокие характеристики и свойства сталей с порошковым покрытием и используют их для производства клинков для холодного оружия и ножей различного назначения. Они ценят способность сплавов производить отличные клинки:
- они прекрасно «держат» режущую кромку и долго сохраняют остроту заточки;
- устойчивы к разнообразным механическим нагрузкам;
- отличаются повышенной твердостью;
- обладают коррозионной устойчивостью;
- демонстрируют прекрасную стойкость к абразивному и адгезионному износу.
Используя порошково-полимерные стали высшего и среднего класса, специалисты производят высококачественные, прочные и долговечные режущие инструменты. В интернет-магазине Али Аскерова «КавказСувенир» вы можете приобрести замечательные ножи из стали с порошковым напылением с удобными рукоятками из ценных пород дерева и ножнами из натуральной кожи.
Как изготавливают клинок
Чтобы получить острое и прочное лезвие ножа, сталь проходит несколько процессов. После того как металлический порошок подготовлен, его напыляют. В результате получаются микролезвия, состоящие из отдельных частиц металла. Полученные «заготовки» подвергаются дальнейшей обработке только при необходимости.
Затем их помещают в вакуумную форму, где они прессуются под высоким давлением, после чего происходит процесс, называемый интерингом. Этот процесс происходит при значительном повышении температуры и давления до нескольких сотен атмосфер. На этом процесс изготовления завершается, и мастера готовят рукоятку и, при необходимости, украшают лезвие орнаментом.
Порошковая сталь Elmax – одна из самых популярных
Для изготовления ножей используются различные сплавы. Среди самых популярных — Elmax, порошковая сталь высочайшего качества. Она используется для изготовления кухонных и разделочных ножей.
Лучшие свойства Elmax
Ножи из порошковой стали обладают высокими техническими свойствами. Они обладают отличной режущей способностью, износостойкостью и хорошей коррозионной стойкостью. Лезвия прочны, легко обрабатываются и не ломаются.
Они обладают высокой ударопрочностью, что повышает устойчивость к динамическим (ударным) нагрузкам и повреждению продуктов. Для них характерна эластичность, которая сохраняет свойства материала при механическом воздействии. Охотничьи ножи из стали Elmax можно приобрести в интернет-магазине «КавказСувенир».
Особенности заточки
Несмотря на многочисленные преимущества стали, специалисты отмечают некоторые сложности в использовании конечного продукта. В частности, порошковые ножи из таких сплавов нелегко затачивать. Для этого лучше отдать его специалистам, так как лезвие достаточно твердое, а неспециализированная заточка может привести к расслоению и появлению неровностей, микротрещин.
Поскольку порошковые стали достаточно дороги, их часто используют для изготовления подарочных и коллекционных ножей, острого памятного оружия. Однако это не означает, что их можно приобретать только для коллекционных целей.
Высокая коррозионная стойкость позволяет отнести изделия из этих сплавов к нержавеющей стали, что дает возможность изготавливать ножи для охоты, рыбалки, туризма и кухонных работ.
В каталоге интернет-магазина «КавказСувенир» Али Аскерова представлен широкий ассортимент ножей из нержавеющей стали различных марок для разных целей.
Режущие инструменты из порошковой стали служат долго и становятся надежным помощником для своего владельца.
Рейтинг ТОП-10 лучших порошковых сталей для ножей
Порошковые стали для ножей являются хорошим примером практического применения современных металлургических разработок. Сплавы, полученные таким способом, сравнимы со сплавами, полученными «традиционной» плавкой, и обладают гораздо лучшими свойствами как в синтетических тестах, так и на практике. Чтобы сделать правильный выбор и купить нож из порошковой стали, наиболее подходящий для реальной работы, необходимо изучить варианты, представленные на рынке
Главной особенностью порошковой стали является метод ее производства, который, в силу особенностей технологического процесса, не только обусловил такое название рассматриваемого класса сплавов, но и значительно улучшил его рабочие параметры. В общих чертах это означает, что расплав, содержащий необходимое количество выбранных элементов, вводится в специальную охлаждающую среду на основе жидкого азота.
Образовавшийся в результате резкого охлаждения металлический порошок собирается и засыпается в специальные формы, после чего масса спекается при повышенном давлении и температуре, а полученные детали отправляются на дальнейшую обработку (прокатку, ковку).
Описанный процесс делает сталь более однородной с точки зрения распределения элементов, что позволяет производителю совершенствовать детали. На практике это означает, что порошковая сталь, произведенная для влажной среды, более устойчива к коррозии, чем соответствующая обычная сталь. А материал, рассчитанный на максимальную твердость, будет превосходить свой обычный аналог, демонстрируя при этом лучшую пластичность.
На что обратить внимание при выборе
Прежде чем мы перейдем к списку лучших сталей порошковой металлургии для ножей, важно знать, что, несмотря на улучшенные характеристики, эти сплавы не лишены своих особенностей. Технология порошковой металлургии не является панацеей, поэтому ножи могут и будут ржаветь при неправильном уходе, их сложнее точить из-за более высокой твердости и общей стойкости к истиранию. Любой нож нуждается в регулярной заточке, и нож из порошковой стали не является исключением. В остальном при выборе порошковой стали действуют те же правила, что и для обычного ножа — вы должны четко представлять себе задачи, для которых будет использоваться нож, и в соответствии с этим подбирать рабочие параметры стали.
Ниже представлен выбор порошковых сталей, хотя этот список не является отсортированным. Каждый из вариантов в равной степени заслуживает внимания и подходит для определенных ситуаций.
Böhler M390
Эта сталь вполне может считаться образцовой в своем классе благодаря превосходному сочетанию положительных рабочих параметров и почти полному отсутствию отрицательных свойств. Австрийские специалисты по стали создали сплав, который прекрасно справляется с широким диапазоном нагрузок и настолько распространен, что понятен как массовым производителям, так и частным мастерам.
Благодаря высокому содержанию углерода (1~1,9%), сталь способна закаляться в пределах 63-65 точек по Роквеллу. Благодаря содержанию хрома (20%), марганца, молибдена, вольфрама и других легирующих элементов, нож успешно противостоит как абразивным нагрузкам на режущую кромку, так и боковым усилиям на клинок в целом. Сталь обладает хорошей устойчивостью к ржавчине. Единственным недостатком сплава является его сравнительно высокая цена, но это касается всех представителей данного класса.
CPM 20CV
Этот вариант порошкового сплава можно считать полным аналогом вышеупомянутой стали, с той лишь разницей, что он был разработан американскими металлургами Crucible Industries. Слово «аналог» здесь следует понимать буквально, так как данные образцы имеют практически идентичный состав и, следовательно, их рабочие параметры схожи вплоть до точки смешивания. Даже знаток ножей вряд ли смог бы отличить эти стали в слепом тесте, поэтому в зависимости от личных симпатий к производителю и вашего умственного кругозора вы можете приобрести оба варианта
VANADIS 10
Эта сталь, которая также была разработана австрийскими производителями стали из группы Böhler, имеет отличные параметры для своих целей. Содержание углерода в стали составляет 2,9%, что выражается в отличных показателях твердости. Сталь закалена в среднем до 65 точек по Роквеллу, выдерживая разумную боковую нагрузку. Особенностью стали VANADIS 10 является высокое содержание ванадия (~Особенностью сплава VANADIS 10 является высокое содержание ванадия (10%), который добавляется для повышения твердости и тупости стали.
CPM S90V
Продукция Crucible Industries отличается высоким качеством и сбалансированными эксплуатационными характеристиками. Сталь обладает превосходной коррозионной стойкостью благодаря содержанию хрома и ванадия в ее составе. Последний вступает в реакцию с углеродом, образуя карбид ванадия, который еще больше повышает устойчивость стали к окислению даже в химически агрессивных средах, что позволяет использовать этот нож на длительной рыбалке или в качестве простого походного инструмента.
Как заточить нож из порошковой стали
Несмотря на улучшенные свойства тупости по сравнению с обычными сталями, порошковые стали все равно необходимо затачивать. Здесь есть своя особенность: поскольку эти стали закалены до высоких значений, а их механические свойства направлены на устойчивость к абразивным нагрузкам, для заточки ножей необходимо использовать соответствующие расходные материалы и оборудование.
В зависимости от фактической твердости затачиваемой стали и ее структуры для заточки можно использовать шлифовальные камни из карбида кремния или алмазы. Карбид кремния наиболее эффективен на высокоуглеродистых сплавах, но можно обрабатывать и порошковые стали.
Алмазные резцы хорошо подходят для всего вышеперечисленного, но из-за своей агрессивной природы они могут создавать микропилы на режущей кромке на последних стадиях процесса заточки. Чтобы избежать этого, лучше всего использовать натуральные камни с высокой зернистостью для тонкой доводки. Важно помнить, что при заточке порошковых сталей всегда стоит использовать абразив.
Спасибо за внимание! Эта статья была написана специалистами компании Semina Forge. Мы делаем качественные ножи вручную.
Технология изготовления порошковой стали
Большинство сталей, используемых для изготовления почти 90% клинков, представленных сегодня на полках магазинов, в упрощенном состоянии имеют практически одинаковую структуру, состоящую в основном из мартенсита и карбида. Также могут быть добавлены остаточный аустенит и неметаллические включения. Не секрет, что карбиды используются в ножевой стали потому, что сами карбиды более твердые и хрупкие, чем мартенситная матрица, но они также значительно повышают износостойкость стали и ухудшают (за определенным пределом) ее механические свойства. Это ухудшение особенно выражено в отношении прочности и вязкости. Кроме того, общая степень снижения прочностных свойств напрямую зависит от параметров карбидной фазы. Особенно это касается количества, типа и размера самих карбидов и их скоплений, а также равномерности их распределения в общей структуре.
Стоит также отметить, что выраженная неоднородность карбидов (именно этот термин используется для описания «качества» карбидной фазы и ее распределения) вызывает проблемы при шлифовке металла и повышает риск образования надрезов и трещин. Однако производители ножей знают, что стали, содержащие большое количество крупных и неравномерно распределенных карбидов, гораздо менее деформируемы при нагреве, и что выше определенного уровня карбидной неоднородности материал практически невозможно деформировать в нормальных условиях.
Из-за вышеупомянутых аспектов мастера при изготовлении ножей попадают в своего рода порочный круг: для повышения прочности приходится увеличивать количество карбидной фазы, но в то же время для получения желаемых механических свойств приходится уменьшать ее количество и улучшать ее распределение. Поскольку количество и тип карбидной фазы напрямую зависят от состава стали, который основан на показателе содержания углерода и количестве и типе легирующих элементов, «классические» марки ножевой стали имеют определенные пределы легирования, при которых сталь все еще имеет минимум приемлемых механических и технологических свойств. Соответственно, существует и предел прочностных свойств.
Все ЗА и ПРОТИВ порошковых сталей
В первой части статьи мы рассмотрели, что скрывается за необычным названием «порошковая сталь». Теперь стоит обобщить и кратко расписать все положительные и отрицательные стороны порошковой стали.
К преимуществам порошковой стали относятся:
- Гибкость . Ведь за счет небольших размеров и максимально близкого к идеальному распределения карбидов, в данной разновидности стали можно весьма сильно повысить степень легирования, что приведет к росту ее стойкостных свойств.
- Механика . По тем же причинам при разумном подходе к ограничению количества карбидной фазы, можно добиться заметного улучшения механических характеристик.
- Шлифовка . Из-за того, что в составе порошковой стали имеются мелкие, равномерно распределенные карбиды они гораздо лучше поддаются шлифовке и ковке.
- Закалка . Во время процесса закалки порошковая сталь получает более насыщенный твердый раствор, более мелкое и равномерное зерно. В результате чего отмечается повышение показателей ее твердости, теплостойкости, механических свойств и коррозионной стойкости.
- Изготовление . Порошковая технология позволяет достаточно легко получать высокоазотистые стали методами твердофазного азотирования.
- Применение . Порошковые стали легко могут применяться для создания материалов методами механического легирования (карбидостали, керметы, ДУО стали).
Имея довольно внушительный список преимуществ, порошковая сталь, как и все в этом мире, имеет и некоторые недостатки:
- Порошковый передел расширяет, но не отменяет пределов по легированию. Например, если такая сталь не имеет в своей структуре эвтектических карбидов, то ее порошковый передел не имеет смысла и чаще всего приводит к некоторому ухудшению свойств.
- Стали порошкового передела содержат в себе большее количество неметаллических включений, правда, в последнее время, благодаря усилиям ученых с этим фактором уже успешно борются.
- Стали порошкового передела заметно дороже. Кроме того, для их успешного производства требуется дорогостоящее специальное оборудование, также существуют ограничения на максимальный размер заготовок.
Вы должны знать, что порошковая сталь — это не волшебная пуля. Она решает только одну проблему: борьбу с неоднородностью карбида. Этот процесс больше подходит для производства сталей с высоким содержанием сплавов (например, быстрорежущих или коррозионно-стойких сталей), где улучшение прочностных, механических и технологических свойств перевешивает увеличение стоимости.
Сегодня почти 90% всех лезвий ножей различных марок изготавливаются из стального порошка.
Далее рассмотрим порошковые нержавеющие стали
1. порошковая версия стали 154СМ (ATS 34) и практически полный аналог RWL-34. отличается от «обычной» 154 лучшими механическими свойствами (более высокой прочностью и износостойкостью) и несколько лучшей шлифуемостью. Это одна из самых популярных сталей для ножей среднего ценового диапазона. Потенциал этой стали раскрывается при закалке карбидом вольфрама (62-63 HRc), что, к сожалению, большинство производителей не делают из-за технической сложности и меньшей коррозионной стойкости.
2. CPM S30V действительно стала золотым стандартом для производственных и дизайнерских ножей среднего и высокого качества. К сожалению, большинство производителей обрабатывают ее до твердости 5 8-60 HRc (для неподготовленного пользователя и по технологическим причинам), при которой она имеет среднюю прочность РК и агрессивность реза. Полностью потенциал стали реализуется при твердости 61-62 HRc. В этом случае ее сопротивление резанию примерно на 50% выше, чем при 59 HRc.
3) CPM S35VN Пересмотренная версия стали 30, особенностью этой стали является легирование ниобием, который становится все более модным и обеспечивает несколько лучшие механические свойства. Эта сталь выглядит точно так же, как CPM S30V, и находится в том же положении, что и CPM S30V.
4 CPM S90V Ветеран серии, но не уступает ей. Сталь содержит первичные карбиды ванадия, что несколько ограничивает механические свойства, но теоретически обеспечивает высокую износостойкость. На практике она существенно ограничена максимально достижимой твердостью (часто 59-60 HRc), при которой стойкость RC не превышает стойкость S30V при 62 HRc.
5) CPM S125 Больше ванадия, еще более высокая износостойкость и худшие технические свойства. Однако эта сталь ничем не отличается при обычном использовании. Эта сталь изредка используется некоторыми компаниями и мастерами, часто в операциях обработки с низкой твердостью, которые не имеют смысла.
6. CPM S110V Высший класс. Твердосплавный монстр, сочетающий в себе огромное количество твердых карбидов с высокой твердостью (до HRc 64). Особенностью легирования является очень высокое содержание ниобия (на мой взгляд, слишком высокое, в структуре стали присутствует эвтектический NbC) и добавление кобальта, который повышает вторичную твердость. Несмотря на высокую твердость и большую долю карбидных фаз, сталь обладает хорошими механическими свойствами. Стойкость к РК находится в диапазоне лучших показателей, среди «нержавеющих сталей» на это может претендовать только Vanax 75. Казалось бы, все в порядке. Но это не так. Особенность этой стали в том, что она режет не очень агрессивно. То есть, для «обычного» ножа это неплохо, но от продукта (и стали) премиум-класса ожидается обратное. Проблема частично решается тонкой геометрией и специальной заточкой, но именно это не позволяет назвать «110» любимой нержавеющей сталью.
Возможно, вам стоит вспомнить CPM S60 (CPM 440V), с которой все началось. Эта сталь больше не производится, но ее все еще можно иногда встретить в продаже. Из-за отсутствия твердости в большинстве изделий, потенциал этой стали не может быть использован. В настоящее время предпочтение отдается сталям S30-S35 или S90.
