Что такое твердость клинка

Нержавеющие стали

Нержавеющие стали (самые популярные в настоящее время) являются самыми универсальными. Из них можно изготовить нож почти любого назначения. Основное их отличие от других сталей — способность успешно сопротивляться коррозии (ржавчине). Для этого, обычно, в состав стали вводится легирующая добавка — хром (Cr). Содержание хрома от тринадцати процентов и выше дает материалу невосприимчивость к ржавчине. Тут надо понимать, что при неблагоприятных условиях (в соленой воде, например) может подвергаться коррозии и нержавеющая сталь. Абсолютно нержавеющих ножевых сталей не бывает, но все же в обычных бытовых условиях эти стали коррозии практически не подвержены. Так какие же конкретно эти марки сталей?

Недорогие нержавеющие стали

  • российские 40Х13, 65Х13, ЭП-107 и пр.;
  • европейские 1.4116, 12C27 и пр.;
  • японские SUS420J2, AUS-4, AUS-6 и пр.;
  • американские 420, 425, 420HC и пр.;
  • китайские 4Cr13MoV, 5Cr13MoV и пр.

Как правило, из этих сталей изготавливаются недорогие кухонные и универсальные ножи. Ножи из таких сталей хорошо сопротивляются коррозии, но заточку держат неважно. Термообработать (закалить) их получается до твердости 50-54 HRC, что крайне недостаточно. Приличный нож должен иметь твердость режущей кромки (РК) не менее 55 HRC. К приятному исключению можно отнести шведскую марку 12C27, японскую AUS-6 и американскую 420HC. У ножей из трех перечисленных сталей устойчивость режущей кромки хорошая. Закаливаются такие ножи до твердости примерно 55-58 HRC, это вполне достаточно для большинства работ на кухне и работ в турпоходе или на рыбалке.

Средние по стоимости нержавеющие стали

  • российские 95Х18, 110Х18 и пр.;
  • европейские 1.4125, 14C28N, N690 и пр.;
  • японские AUS-8, AUS-10, VG-1 и пр.;
  • американские 440A, 440B, 440С и пр.;
  • китайские 7Cr13MoV, 8Cr13MoV, 9Cr13MoV и пр.

Из таких сталей получаются, как правило, ножи недорогие, но очень хорошие. Прекрасно закаливаются до твердости 57-59 HRC (иногда и выше). Особо хочется выделить современную австрийско-шведскую марку N690. Эта сталь очень стабильна. Хорошо термообрабатывается. Многие производители в мире переходят на нее. В том числе, и у нас в России, т.к. наши нержавеющие стали капризны и не всегда стабильны.

Предлагем прояснить вопрос: «Что такое нож недорогой, а что такое средний и, наконец, дорогой?». Так исторически сложилось в последние 15-20 лет, что центром увлечения ножевой тематикой и законодателем мод являются Соединенные Штаты. Поэтому и стоимость ножей принято измерять в долларах США. Итак:

  • недорогой нож стоит до 100 долларов;

  • средний нож от 100 до 300 долларов;

  • дорогой нож от 300 долларов и выше.

То есть, нож за 400 руб. и нож за 4000 руб. считаются дешевыми. А ножи за 30 000 руб. и за 300 000 руб. оба будут дорогими. Может тут есть сильное упрощение, но так сложилось…

Дорогие нержавеющие стали:

  • российская ЭП-766;
  • европейские Elmax, M390 и др.;
  • японские VG-10, ATS-34, R-2, ZDP-189 и пр.;
  • американские 154CM, CPM S30V, CPM S35VN и пр.

Такие стали используются для изготовления авторских ножей, ножей — предметов роскоши. Как правило, ножи из таких сталей совсем недешевые. Выделить из общего списка хочется:

  • российскую сталь ЭП-766 (95Х13М3К3Б2Ф) — все же приятно, что у нас не разучились работать!
  • американскую 154CM – изначально сталь разрабатывалась для лопастей газовых турбин.
  • японскую VG-10 – просто и надежно, проверено временем!
  • австрийско-шведскую Elmax – до недавнего времени эта сталь была «последним словом» в производстве ножей.
  • австрийско-шведскую M390 – наверно самую современную, но немного переоцененную на пике моды.

Клинки из таких сталей обычно имеют твердость от 58 до 61 HRC.

Инструментальные стали

А теперь поговорим о ножах из инструментальных сталей. Что это такое и зачем нужны.

Инструментальными легированными сталями обычно называют стали с высоким содержанием углерода (от 0,8 до 1,6 %) и заметным процентом легирующих добавок (от 2,5 %). Такие стали гораздо лучше большинства нержавеющих сталей «держат» режущую кромку. Их, как правило, закаливают от 60 до 64 HRC. Но нужно помнить, что такие стали не являются нержавеющими, а значит требуют ухода.

Условно можно разделить инструментальные ножевые стали на две группы.

Стали — аналоги американской D2

  • российская Х12МФ;
  • европейские 1.2379, K110, Z160 и пр.;
  • китайская Cr12MoV.

Как правило, эти стали используются для производства разделочных и шкуросъемных ножей, а также для ножей универсальных и рабочих. Иногда из таких сталей делают и клинки для складных карманных ножей. Данные стали содержат в своем составе высокое количество углерода (1,5-1,6%), а высоким называется содержание свыше 1,0%. Обладают такие ножи отличными режущими свойствами, прекрасно держат режущую кромку, но склонны немного ржаветь. Хотелось бы заметить, что сталь D2 выпускается только в США. Если «D2» написано на клинке ножа, произведенного в России или Китае, то там, конечно, никакая не D2, а ее местный аналог. Хорошей заменой D2 является австрийско-шведская K110, очень популярная сталь, ничем не уступает американской, но достать ее проще и стоит она дешевле.

Так называемые «восьмипроцентные» стали

  • американская CPM S3V;
  • австрийско-шведские K340 и Vanadis 10.

Называют их «восьмипроцентными», т.к. они имеют в своем составе примерно 8,0 % хрома. Ржавеют такие стали сильнее, чем D2, но намного превосходят D2 в прочности (но D2 превосходит их в износостойкости режущей кромки). Лучше всего из таких сталей делать длинноклинковое рубящее оружие. То есть для небольших «ловких» ножей хорош D2, а для ножей с длинным клинком (от 150-250 мм) лучше CPM S3V или K340.

Твёрдость по Бринеллю: методика и оборудование

Метод определения твёрдости по Бринеллю (НВ) заключается в вдавливании стального закалённого шарика.

9900a128ef95d885842bed2dae819e59.jpgУсловия измерения твёрдости стандартизированы ГОСТ 9012, и распространяются на сталь, чугун, цветные металлы и сплавы, при этом температура испытания должна находиться в пределах 20±100С. Метод Бринелля также относится к статическим.

Определяя НВ, полагают, что твёрдость испытуемой детали будет зависеть от площади отпечатка. В некоторых приборах в комплект рабочего индентора входит также шарик из вольфрамокобальтового твёрдого сплава, в связи с чем практический диапазон измеряемой твёрдости увеличивается.

Стандартом определены  следующие начальные условия для оценки твёрдости по методу Бринелля:

  • Нагрузка на поверхность должна находиться в пределах 12,25…29420 Н;
  • Размерный ряд стальных шариков – 1,0…10 мм;
  • Длительность нагружения 10…15 с.
  • Диапазон отпечатков на образце не должен выходить за пределы (0,2…0,7) D, где D – диаметр шарика.

Измерение твёрдости производится с применением отечественных твердомеров Бринелля типа ТШ (Твёрдость Шариком), а также более современными приборами типа БТБ. С целью измерения величины НВ в полевых условиях, либо непосредственно у машины/конструкции выпускаются переносные твердомеры типа ТШП. Для измерения размеров полученного отпечатка необходим также специальный отсчётный микроскоп МПБ-2, что делает сам процесс определения твёрдости  менее мобильным.

3f4f06f7a22d89dd5fe53c73c6e19d08.jpgИзмерение твёрдости на твердомере БТБ происходит так:

  • Изделие устанавливают на измерительный стол и фиксируют по упору.
  • На приводе набирается требуемое значение нагрузки и через шпиндель прикладывают её к образцу.
  • После выдержки под давлением рабочая головка с индентором возвращается в исходное положение, а на экране перед рабочей головкой стрелочный индикатор показывает величину диаметра отпечатка.
  • Само значение НВ устанавливается по отсчётным таблицам на станине твердомера. Для смены рабочей нагрузки предназначен комплект переустанавливаемых штырей.

Переносные твердомеры Бринелля при помощи струбцины прикрепляются к требуемому месту на детали, а нагрузка создаётся поворотом рукоятки, снабжённой упорной резьбой.

Практический диапазон измерения твёрдости НВ составляет от 8 до 450 НВ. Это соответствует основной массе марок сталей и сплавов, применяемых для производства металлоконструкций. При превышении верхнего предела точность метода Бринелля падает, поскольку происходит деформация самого индентора. Шарики из твёрдого сплава не рекомендуется применять, если ожидаемое значение твёрдости по Бринеллю будет находиться в диапазоне 350…450 НВ.

Методом Бринелля можно оценивать и твёрдость деталей в горячем состоянии – это положительная особенность способа. К числу недостатков следует отнести невозможность определения твёрдости на кромках и краях образцов, а также у деталей с малой толщиной.

Твердость по шкале Роквелла

Существует несколько способов определения твердости металлов, но наиболее востребованным для категории кухонных ножей считается метод Роквелла. Авторы этого способа – американцы Стенли и Хью Роквеллы, запатентовали технологию в 1914 году. В дальнейшем усовершенствованием своего твердомера занимался только Стенли Роквелл. 

Согласно данному методу, показатель твердости обозначается HRC, где HR — Hard Rocwel (твердость по Роквеллу) и С – маркировка шкалы твердости стали (всего их 11). По шкале Роквелла твердость может составлять 27-70 единиц. Чем выше показатель, тем тверже лезвие.

В процессе измерения твердости на заготовку, закрепленную на твердомере, оказывают предварительную, а затем основную нагрузку. Результаты фиксируются и затем специалист проводит необходимые расчеты для определения HR (высчитывают разницу между основной и предварительной нагрузкой).

002.jpg

Твёрдость по Роквеллу: методика и оборудование

Число твёрдости по Роквеллу (НR)  — условная величина, которая зависит от глубины вдавливания в образец стального шарика, либо алмазного конуса.

4ed2277076e8448d2936ca3aed692672.jpgУсловия проведения испытания  регламентированы ГОСТ 9013, и включают в себя:

  • Предварительное нагружение изделия, в ходе которого ликвидируется влияние всех поверхностных факторов: шероховатости, температуры, скорости внедрения индентора и др.;
  • Нагружение основным усилием, при котором и выполняется отсчёт.
  • Снятие загрузки.

В отличие от предыдущих методов, твёрдость по Роквеллу принимается по одной из трёх шкал:

  • Шкалы А (обозначение твёрдости НRA, в качестве индентора используется алмазный конус), которая используется для весьма твёрдых высокоуглеродистых легированных инструментальных сталей и твёрдых сплавов. Диапазон измерений 60…80 HRA;
  • Шкалы В (обозначение твёрдости НRВ, в качестве индентора используется стальной закалённый шарик), которая используется для сталей средней твёрдости и сплавов цветных металлов. Диапазон измерений 35…100 HRВ;
  • Шкалы С (обозначение твёрдости НRС, в качестве индентора используется алмазный конус), которая испольуется для сталей средней твёрдости. Диапазон измерений 20…90 HRС.

Кроме того, для специфических условий измерения твёрдости (например, для холоднокатаных тонколистовых сталей) применяется группа методов СуперРоквелл (шкалы HRN и HRT).

Как и в предыдущем случае, твердомеры Роквелла — типа ТК (Твёрдость Конусом) могут быть стационарными и переносными. Стационарные твердомеры управляются электромеханическим или гидравлическим приводом. Замеры твёрдости по Роквеллу отличаются большей сложностью, что обуславливается необходимостью задать сначала первичную, а затем — вторичную скорость  перемещения индентора.

В отличие от индентора на приборе Виккерса, в твердомерах Роквелла алмазный наконечник имеет форму конуса, поэтому точность измерения размеров отпечатка здесь несколько хуже.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий