Обзор углеродистых и низколегированных сталей — Sarmik.ru магазин ножей — ЖЖ

Основные характеристики

В зависимости от основного своего назначения углеродистые стали делятся на инструментальные и конструкционные, легирующих элементов в их составе практически нет. От обыкновенных стальных сплавов они отличаются еще и тем, что имеют в составе значительно меньше базовых примесей: марганца, магния, кремния. Содержание главного элемента — углерода — варьируется в довольно широких пределах. В составе высокоуглеродистой стали содержится 0,6−2% C, среднеуглеродистой — 0,3−0,6%, низкоуглеродистой — до 0,25%.

Основной элемент определяет свойства и структуру. Во внутренней структуре сплавов с менее чем 0,8% C (сталь доэвтектоидная) — преимущественно перлит и феррит, а при увеличении концентрации главного элемента формируется вторичный цементит.

Представленные стали с преобладанием ферритной структурой высоко пластичны и имеют низкую прочность. Если в структуре преобладает цементит, металл характеризуется высокой прочностью, однако и большой хрупкостью. При повышении содержания C до 0,8−1% растет прочность и твердость, но сильно ухудшается вязкость и пластичность.

Количественное содержание углерода сказывается на технологических характеристиках, в частности, на свариваемости, легкости обработки резанием и давлением.

• Из низкоуглеродистых сталей изготавливают детали и конструкции, не предназначенные для значительных нагрузок.
• Характеристики среднеуглеродистых сталей делают их основным конструкционным материалом, который используется в производстве конструкций и деталей для транспортного и общего машиностроения.
• Высокоуглеродистые сплавы оптимальны для изготовления деталей, которые должны иметь повышенную износостойкость, в производстве измерительного и ударно-штампового инструмента.

Металл, как и иные стальные сплавы, в составе содержат примеси:

• кремний;
• фосфор;
• марганец;
• азот;
• серу;
• водород;
• кислород.

Кремний и марганец — это полезные примеси, которые вводятся в состав на стадии выплавки для раскисления. Фосфор и сера — вредные примеси, ухудшающие качественные характеристики сплава.

Считается, что легирование и углеродистые виды несовместимы, тем не менее с целью улучшения их технологических и физико-механических характеристик может выполняться микролегирование с помощью добавления различных добавок:

• бора;
• титана;
• циркония;
• редкоземельных элементов.

С их помощью не удастся превратить металл в нержавейку, но значительно улучшить свойства получится.

Низкоуглеродистые стали

Много углерода — это сколько и зачем?

Сплав для производства ножа состоит из металла, углерода и некоторых других добавок. В зависимости от содержания углерода выделяют виды стали:

1. Низкоуглеродистая. Это всем знакомая нержавеющая сталь. Доля углерода минимальна – не более 1%. За счет этого материал высокоустойчивый к появлению коррозии, но слишком мягкий – быстро затупляется и требует постоянной правки и заточки. Из-за частых заточек режущая кромка постепенно истирается и нож выходит из строя.
2. Среднеуглеродистая. Такая сталь содержит около 1-1,5% углерода. Лезвие довольно гибкое, но также требуетчастой заточки и быстро теряет геометрию.
3. Высокоуглеродистая. Доля углерода составляет 2% и более. Лезвие отличается чрезвычайной твердостью и максимально долго сохраняет остроту.

Итак, преимущества лезвия из выскоуглеродистой стали неоспоримы. Чем больше в составе углерода – тем более прочным, износостойким и острым получается нож. Но за такие качества клинок «расплачивается» свойственной ему хрупкостью и меньшей стойкостью к появлению коррозии, чем нержавейка. Решить эти проблемы помогает добавление в состав сплава дополнительных компонентов, таких как:

• хром — обеспечивает устойчивость к коррозии;
• молибден — снижает хрупкость металла, повышает вязкость;
• ванадий — придает гибкость, усиливает свойства хрома и защищает от взаимодействия с химическими средами.

• VG-10 (V-Gold №10) — высокоуглеродистая сталь с добавлением молибдена и кобальта. Обладает высокой коррозиестойкостью, сохраняет прочность режущей кромки даже при закалке металла до твердости 60-63 HRС.
• AUS-8. Применяется для производства ножей с коррозиестойким лезвием, закаленным до твердости 57-59 HRC. В состав входят марганец, молибден, хром, никель. Ножи средней ценовой категории.
• AUS-10. Усовершенствованная, по сравнению с AUS-8 марка стали – более твердая, но с сохранением пластичности. Дольше держит заточку, но и стоит дороже.

Сталь по содержанию углерода

• высокоуглеродистая сталь – сталь с содержанием углерода от 0,6 до 2%. Повышенное количество углерода в составе стали повышает прочность и твердость, при этом снижая уровень текучести и пластичности. Однако, если содержание углерода в металле свыше 1%, его прочность начинает снижаться. Именно поэтому сталь, с содержанием углерода в составе более 1% не изготавливают.
• среднеуглеродистая сталь содержит в своем составе от 0,6 до 1,65 % марганца, что позволяет применять данный вид стали при производстве продукции, которая в дальнейшем будет использоваться при высоких нагрузках. Вся сталь данной группы легко поддается ковке. Самое широкое применение среднеуглеродистая сталь нашла в машиностроении. А при производстве рельсов, колес вагонов и их осей применяю марки стали с более высоким содержанием углерода – от 0,4 до 0,6%).
• низкоуглеродистая сталь изготавливается путем холодного проката или в виде отожженных листов и полос. Области применения низкоуглеродистой стали зависят от процентного соотношения содержания углерода в составе металла.

Исходя из этого критерия, сталь может применяться:

• 0,1% углерода – металл применяется при изготовлении проволоки, тонкого листа, корпусов автомобилей, а также тары;
• 0,1 – 0,25% углерода в составе позволяет применять сталь для производства деталей с цементируемым поверхностным слоем. Процесс цементации обеспечивает создание износостойкой поверхности в сочетании с вязкой сердцевиной.
• 0,25% углерода в составе металла позволяет использовать его в штамповке и ковке, производстве бесшовного трубного проката.

Особенности ножей из высокоуглеродистой стали

Высокоуглеродистая сталь явно выигрывает у сплавов с меньшим содержанием углерода по показателям твердости и режущим свойствам. Единственное, в чем она проигрывает – в степени коррозиестойкости. Все дело в высоком содержании углерода – этот компонент вступает в реакцию с влагой, и при длительном контакте может появиться ржавчина. Отчасти этот «недостаток»нейтрализуется добавками о которых мы говорили выше.Избежать потемнения клинка также удастся, обеспечив ножам из «высокоуглеродки» правильный уход:

• мыть вручную сразу после использования;
• вытирать насухо;
• хранить отдельно от других приборов;
• при длительном хранении лезвие смазывать специальными маслами и заворачивать в бумагу.