Что такое порошковая сталь

Порошковые стали для клинков

В последнее время оружейниками и мастерами ножевого дела был отмечен заметный рост интереса именно к группе порошковых сталей или, как их еще называют, «порошки».  Что собственно и не удивительно, ведь именно они в настоящее время прочно укрепились на позициях лидеров среди материалов для стали. 

Возможно, причина такого интереса в том, что данный тип стали и ее разновидностей неоднократно устанавливал мировые рекорды, как по способности удерживать режущую кромку,  так и по показателям устойчивости к разнообразным физическим нагрузкам. Кроме этого, данный вид стали стал пользоваться популярностью среди производителей ножей, как среднего, так и высокого класса.

Технология изготовления порошковой стали

Большая часть сталей, из которых в настоящее время производят почти 90% клинков, представленных на прилавках магазинов, при упрощенном рассмотрении имеют практически одинаковую структуру, в большинстве своем состоящую из мартенсита и карбидов. Также сюда могут добавлять остаточный аустенит, неметаллические включения и т.д.

При этом не секрет, что использование карбидов в ножевой стали обусловлено тем, что сами по себе карбиды более твердые и хрупкие, чем мартенситная матрица, но при этом они заметно увеличивают износостойкость стали и ухудшают (сверх некоторого предела) механические характеристики. Особенно сильно ухудшения коснулись показателей прочности и вязкости. Кроме этого общая степень уменьшения «прочностных» свойств напрямую зависит от параметров карбидной фазы.

Особенно от ее количества, типа, размера самих карбидов и их скоплений и равномерности их распределения в общей структуре.

Стоит отметить и тот факт, что хорошо выраженная карбидная неоднородность (именно этим термином пользуются для характеристики «качества» карбидной фазы и ее распределения) создает проблемы при шлифовке метала, а также увеличивает вероятность появления поводков и трещин.

При этом мастерам ножевого дела, хорошо известно, что стали, содержащие большое количество крупных и неравномерно распределенных карбидов, намного хуже поддаются горячей деформации, и, начиная с некоторой степени карбидной неоднородности, материал практически полностью перестает деформироваться в обычных условиях.

Исходя из вышеперечисленных аспектов при создании ножа мастера, получается, попадают в своеобразный  замкнутый круг – для повышения показателей стойкости им нужно увеличивать количество карбидной фазы, но в то же время с целью сохранения нужных показателей механических характеристик приходиться уменьшать ее количество и улучшать распределение.

В связи с тем, что количество и тип карбидной фазы напрямую зависят от состава стали, основу которого составляет показатель содержания углерода и количества и типа легирующих элементов, то в «классических» марках ножевой стали существует некоторый предел по легированию при достижении которого сталь еще обладает минимально допустимыми механическими и технологическими свойствами.

А соответственно, существует и предел стойкостных характеристик.

Все ЗА и ПРОТИВ порошковых сталей

Что кроется за столь необычным названием «порошковая сталь» мы рассмотрели в первой части данной статьи, сейчас же стоит подвести итоги и попытаться кратко отписать все положительные и отрицательные стороны порошковых сталей.

К преимуществам порошковым сталей можно отнести:

• 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).

При довольно внушительном списке плюсов, как и все в этом мире, порошковая сталь также обладает и некоторыми недостатками:

• 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.

Необходимо понимать, что порошковый передел — это не палочка выручалочка. Он решает одну задачу —  борьбу с карбидной неоднородностью. Наиболее целесообразно получение этим методом высоколегированных сталей (например, быстрорежущих или коррозионно-стойких), где улучшение стойкости, механических и технологических свойств компенсирует повышение стоимости.

На сегодняшний день клинки почти 90% ножевых изделий различных брендов изготавливаются из порошковой стали.

Далее рассмотрим порошковые нержавеющие стали

1. СРМ 154  Порошковая версия стали 154CM (ATS 34) и практически полный аналог стали RWL-34. От “простой” 154 отличается лучшей механикой (выше прочность и вязкость) и несколько лучшей шлифуемостью. Одна из самых популярных сталей на ножах среднего класса. Потенциал этой стали раскрывается при ТО на вторичную твердость (62-63 HRc), чего, к сожалению большинство производителей не делает из за технологической сложности и худшей коррозионной стойкости.

2. CPM S30V  Фактически стала неким “золотым стандартом” для серийных и авторских ножей среднего и высокого класса.

К сожалению, большинство производителей обрабатывают ее на твердость 58-60 HRc (в расчете на неквалифицированного пользователя, да и из технологических соображений), при которой она демонстрирует среднюю стойкость РК и агрессивность реза.

Потенциал этой стали полностью раскрывается при ТО на твердость 61-62HRc, при которой она демонстрирует стойкость РК примерно на 50% выше чем при 59 HRc.

3. CPM S35VN  Рестайлинговая версия “тридцадки”. Особеннностью данной стали является легирование ниобием, что становится модной тенденцией и обеспечивает несколько лучшую механику. По ощущениям сталь полностью соответствует CPM S30V и находится с ней в одной нише.

4. CPM S90V На сей момент ветеран модельного ряда, но не уступающий своих позиций. Сталь содержит первичные карбиды ванадия, что несколько ограничивает механику, но теоретически обладает высокой износостойкостью. На практике ее в заметной степени ограничивает максимально достижимая твердость (часто 59-60 HRc) при которой стойкость РК не превосходит S30V при 62 HRc.

5. CPM S125 Еще больше ванадия, еще выше износостойкость и хуже механика. Впрочем, при нормальной эксплуатации сталь ничем не отличается от других. Эта сталь периодически используется некоторыми фирмами и мастерами, часто с обработкой на низкую твердость, что лишает затею смысла.

6. CPM S110V Лидер модельного ряда. Карбидный монстр, сочетающий огромное количество твердых карбидов с высокой твердостью (до HRc 64). Особенностью легирования является очень большое количество ниобия (на мой взгляд, излишне большое, в структуре стали присутствует эвтектика NbC) и добавка кобальта, увеличивающая вторичную твердость.

Несмотря на высокую твердость и большое количество карбидной фазы сталь обладает хорошими мех. характеристиками. Стойкость РК – на уровне лидеров, из “нержавеек” может только Vanax 75 поспорит. Казалось бы все хорошо. Ан не совсем. Особенностью данной стали является весьма неагрессивный рез. То есть он неплох для “обычного” ножа, но от изделия (и стали) премиум класса ждут совершенно иного.

Проблема частично решается тонкой геометрией и особой заточкой, но именно это пока мешает назвать 110 своей любимой нержавейкой.

Пожалуй, стоит вспомнить и CPM S60 (CPM 440V), с которой все начиналось. Сталь больше не выпускается, но, иногда, еще встречается на рынке. Недостаточная твердость на большинстве изделий не позволяют реализовать потенциал этой стали. В настоящее время лучше предпочесть S30-S35 или S90.

Источник: https://knife-mag.ru/publ/stati_o_nojah/poroshkovye_stali_dlja_klinkov/1-1-0-116

Порошковые стали премиум класса

Выбирая охотничий, кухонный, туристический или любой другой нож, в первую очередь нужно обращать внимание на марку стали, из которой изготовлен клинок. Именно тип металла определяет эксплуатационные свойства ножа, удобство его применения, скорость и остроту реза, долговечность.

 Всем известно, что сталь представляет собой сплав железа, углерода и специальных легирующих включений, которые улучшают основные характеристики материла клинка:

• твердость;
• жесткость;
• коррозионную устойчивость;
• стойкость к абразивному и адгезионному износу;
• способность долго сохранять остроту заточки.

Столетиями человек безуспешно пытался добиться оптимального баланса всех этих качеств в одном типе стали.

 Слишком жесткий клинок, который отменно справляется с динамическими нагрузками и нагрузками на изгиб, может быстро затупиться. А твердый нож, сохраняющий острый рез в любых условиях, нередко трескается от сильного бокового удара или падения. Даже многослойные дамасские и булатные стали, которые устойчивы к любым физическим воздействиям, имеют свою ярко выраженную химическую слабость и при недостаточном уходе становятся «жертвой» коррозии.

Лишь совсем недавно все неудачи прямого поиска оптимальной ножевой стали, были с лихвой компенсированы случайными открытиями в рамках порошковой металлургии.

История порошковой стали

Порошковая металлургия, для которой характерно вакуумная прессовка и спекание изделий под давлением, была призвана на смену механической обработке металла, как более дешевая альтернатива производства продукции массового потребления.

Самым известным достижением этой отрасли можно считать создание удачной вариации сплава алюминия с кремнием, который нам известен, как силумин. Силумин не боится коррозии, пластичен, легок, а по механической прочности уступает стали лишь несколько пунктов.  Сейчас практически в каждом доме можно встретить силуминувые изделия, начиная трубопроводной арматурой и смесителями, заканчивая – посудой.

Карбида кремния (карборунд) является одним из самых эффективных абразивов. Еще первобытные люди, даже не подозревая о существовании химии и физики, по достоинству оценили абразивно-режущие свойства кремния и именно из него изготавливали самые первые, хотя и хрупкие, но очень острые ножи.  

С тех давних времен прошли миллионы лет, клинки теперь изготавливаются из лучших видов стали, но по принципу реза мало чем отличаются от первобытных ножей палеолита.

Именно наличие в металле карбидообразующих элементов (вольфрама, молибдена, хрома, кобальта, ванадия) повышают механические свойства ножа, обеспечивают острый рез и позволяют долго держать заточку.

С другой стороны, карбидные соединения остаются хрупкими, а их избыток, слишком крупный размер зерен или неравномерное распределение в структуре металле становятся причиной того, что клинок теряет общую прочность, вязкость, становиться подвержен сколам и трещинам, не выдерживает значительных нагрузок на изгиб.

Вполне логично, что успех силумина, в котором удалось равномерно распределить молекулы алюминия, карбиды кремния и неметаллические включения, послужил мощным стимулом применения порошковой технологии для создания уникального типа стали.

И совсем скоро первые порошковые стали с близким к идеальному распределением карбидов, стали применяться для изготовления ножевых изделий с улучшенными физико-механическими свойствами.

Классы порошковой стали

Процесс изготовления стали «порошка» довольно емкий и высокотехнологичный. Чтобы подготовить состав порошкового сплава сначала проводиться его оптимизация с целью удаления излишка нерастворимых карбидных соединений. Затем следует этап микролегирования сплава при помощи карбидообразователей с их дальнейшей пластической деформации для уменьшения размера зерен и более равномерного распределения в структуре металла.

После того как сплав готов, он распыляется на микрочастицы, закладывается в вакуумную пресс-форму и обрабатывается высоким давлением. Сформированная заготовка поддается высокотемпературному спеканию при одновременном воздействии давлением в несколько сотен атмосфер.

В зависимости от особенностей технологии, типа, количества и удельного веса легирующих добавок изготавливают порошковую сталь четырех классов качества:

• низкий класс;
• средний класс;
• «Хай энд»;
• премиум.

Наиболее качественные, неприхотливые, прочные и износостойкие клинки изготавливаются из порошковой стали премиум класса.

Где купить высококачественные ножи из порошковой стали

Интернет-магазин «НожиЭкспресс» предлагает выгодно купить ножи из порошковой стали премиум класса Elmax и Bohler М390 (охотничьи, туристические, кухонные) с доставкой по России и СНГ. Наша сертифицированная продукция полностью соответствует требованиям ГОСТ Р 51644-2000 (разделочные и шкуросъемные ножи) и не относиться к разряду холодного оружия.

Ножи из порошковой стали Bohler М390

Австрийская компания Bohler (Белер) является мировым лидером  в производстве инструментальных, специальных и порошковых сталей. В ее ассортименте представлены десятки марок сплавов, среди которых своими исключительными эксплуатационными свойствами выделяется порошковая сталь M390.

По мнению большинства иностранных и отечественных специалистов сталь М390 является одним из лучших материалом для изготовления высококачественных ножей. Такие клинки хорошо шлифуются и обладают высокой коррозионной устойчивостью благодаря значительному содержанию хрома (20%).  

Нож «Большой коготь» с каплевидным клинком дроп-пойнт и рукоятью из карельской березы и черного граба

Также в состав сплава входит 0,6% вольфрама, 1% молибдена и 4% ванадия, которые формируют карбиды высокой и очень высокой твердости, придающие клинку отменную прочность и абразивную износоустойчивость без снижения характеристик жесткости.

Нож «Якут» с острием клип-пойнт и деревянной рукоятью с подпальцевыми выемками

Порошковая сталь Bohler M390 довольно сложно и долго затачивается, но при этом изумительно держит остроту реза даже в условиях постоянной «жесткой» эксплуатации.

Универсальный нож «Енот» с прямым клинком типа «финка», S-образной гардой и разборной рукоятью

На сегодняшний день клинки из австрийской порошковой стали Bohler можно заслуженно отнести к «золотому стандарту» ножестроения. Одним из немногих конкурентов, способных соответствовать сплаву M390 является порошковая сталь Elmex.

Ножи из порошковой стали Elmax

Инструментальная порошковая сталь Elmax, разработанная шведкой компанией Uddenholm, является предшественником сплава Bohler M390 и также обладает исключительными механико-физическими и эксплуатационными свойствами.

Нож «Найденыш» с коротким клинком по мотивам легендарных финских ножей «Puukko»

Порошковая сталь премиум класса Elmex относится к нержавеющим сплавам, благодаря содержанию почти 18% легирующих добавок хрома. Отменная прочность, формоустойчивость и  сверхстойкость режущей кромки достигается добавлением в структуру стали 3% ванадия, 1% молибдена и 0,1% вольфрама.

Нож «Сибиряк» с узким долом у обуха и копьеобразным острием

Сниженное содержание вольфрама несколько ухудшает баланс стойкости режущей кромки, но при этом обеспечивает легкость заточки.

Нож «Бекас» с клинком типа clip-point («боуи») и рукоятью их карельской березы

Нержавеющая сталь Elmax является одним из наиболее востребованных материалов для ножей высокого качества, отлично шлифуется и обладает полным спектром механических свойств, необходимых долговечному, надежному и всегда острому ножу.

Источник: https://express-knife.ru/blog/poroshkovye-stali-premium-klassa

Характеристики стали elmax

Среди металлических сплавов, предназначенных для изготовления ножей, особняком выделяется марка стали elmax. Это запатентованное название материала определённого состава, получаемого методом порошковой металлургии.

Первоначально сталь зарегистрированной торговой марки elmax изготавливалась в Швеции компанией UDDEHOLM AG (Uddenholm Corporation).

Сегодня, с учётом распространения франчайзинга и популярности порошковой технологии, не исключено лицензионное производство в других странах.

Что такое порошковая металлургия

Два куска металла при нагреве и одновременном сдавливании деформируются и сближаются настолько, что атомы их поверхностных слоёв начинают взаимодействовать друг с другом. При определённых режимах граница между ними исчезает и два отдельных куска становятся одним целым.

Если вместо крупных кусков взять мелкий металлический порошок и сжать его при высокой температуре, отдельные частички спекутся с образованием одного массива. В зависимости от формы ёмкости, в которой происходит сжатие, можно получить полуфабрикат или готовую деталь.

Преимущества порошковых сталей

В традиционном процессе производства сталей (мартеновский, конвертерный и т.д.) происходит охлаждение и затвердевание расплава определённого состава. Кристаллизация сопровождается образованием зёрен металла, размер и структура которых зависят от режима изменения температуры.

Обычно, чтобы получить заданные свойства стали, необходимо тщательно контролировать временно-температурный режим или проводить окончательную термообработку готовой детали.

Только тщательное соблюдение всех тонкостей позволяет гарантировать нужное распределение цементитных и интерметаллидных включений.

Порошковая сталь elmax избавлена от этого недостатка, т.к. объёмное распределение включенных компонентов заранее задаётся размером частиц металлического порошка. Рост кристаллов и интерметаллидов ограничен «порошинками». Выпадающие соединения одной величины и равномерно распределены по массе материала.

Состав и свойства 

Марка elmax является высокоуглеродистой, высоколегированной.

В её состав входит в следующих количествах (в процентах):

• углерод — 1,72,
• хром – 17,8,
• ванадий – 2,99,
• молибден – 0,99,
• кремний – 0,8,
• марганец — 0.27,
• никель – 0,15,
• вольфрам – 0,11.

По приведённым данным можно сделать вывод, что сталь elmax обладает высокой прокаливаемостью, коррозионной стойкостью, износостойкостью, отличными режущими свойствами.

Благодаря порошковому происхождению, у неё равномерно распределённое мелкое зерно, исключён чрезмерный рост интерметаллидных включений. Поэтому elmax обладает хорошей пластичностью, не боится ударов.

Механические и химические свойства стали elmax

Изделия из elmax закаливаются до твёрдости 58-62 по шкале Роквелла. При этом они обладают ударной вязкостью и эластичностью.

Высокий процент хрома придаёт отличную сопротивляемость коррозии. Следует иметь в виду, что для достижения высоких антикоррозионных показателей детали из стали elmax следует тщательно шлифовать или полировать. В противном случае возможно образование окислов вдоль границ зерна.

Применение стали elmax

Плюсы и минусы

Марка elmax широко известна, как ножевая. Клинки из неё обладают прекрасной режущей способностью, сопротивлением коррозии, износостойким лезвием. По отзывам оно отлично затачивается, что странно учитывая высокую твёрдость.

Клинки из сталей выплавляемых традиционными методами с похожим химическим составом и характеристиками прочности порядка 60 единиц по Роквеллу не рекомендуют использовать в качестве походных или охотничьих ножей. Вдали от цивилизации, пользуясь только наждачным бруском восстановить заточку лезвия крайне затруднительно. Видимо свою роль играет керамическое происхождение.

Другим минусом elmax является очень высокая стоимость.

Третий порок – возможность коррозии поверхности с проникновением внутрь зерна – можно предотвратить периодической полировкой поверхности клинка.

Хотя сталь марки elmax считается ножевой, ограничивать её использование только изготовлением клинков крайне неразумно. Прекрасные прочностные, тепловые и антикоррозийные свойства находят применение в ответственных деталях, работающих в условиях высоких температур и агрессивных сред. Это лопатки турбин, втулки подшипников и т. д.

Аналоги elmax 

В заключение статьи приведём сведения об аналогах elmax steel – порошковых сталях аналогичных по составу и эксплуатационным характеристикам шведской торговой марке.

Среди сплавов, получаемых порошковой металлургией близким химическим составом (1,5-2% углерода и 14-20% хрома) и твёрдостью около HRC60 обладают следующие марки: CPM 20CV (Duratech CV20), CPM S90V (420V), М390, CTS-XHP и другие.

Не стоит ожидать полного сходства аналогов с elmax т. к. каждая фирма держит точный состав и технологию получения в секрете, а если они опубликованы, значит защищены патентом от копирования конкурентами.

Тем не менее усилиями инженеров-разработчиков достигнутые результаты достаточно близки и можно без особых потерь заменять одну марку на другую из перечня сталей подобный elmax.

Источник: https://prompriem.ru/stati/elmax.html

Быстрорежущая порошковая сталь

Технология порошковой металлургии получила широкое распространение в середине двадцатого века. Она позволяет выпускать самую разную по своей конструкции (назначению) продукцию, отличающуюся прочностью, стойкостью к деформации и термическому воздействию.

С течением времени методы порошковой металлургии совершенствовались, они объединили в себе основные способы производства изделий из металлических порошков, а также их композиций.

Технологический процесс создания инструментов с использованием порошка быстрорежущей стали был разработан ещё в 60-х года прошлого века, но уже в 70-е годы такие изделия начали появляться в свободной продаже и прекрасно зарекомендовали себя.

Это объяснялось тем, что технология порошковой металлургии обеспечила возможность создания металлических изделий с заранее заданными свойствами и особенностями характеристик, которых невозможно добиться традиционными способами твёрдого литья.

Изделия из быстрорежущей порошковой стали отличаются износостойкостью. В сравнении с твёрдосплавными режущими инструментами они более эффективны при выполнении операций снятия большого припуска в условиях прерывистого резания, также их успешно применяют для обработки, связанной со значительными нагрузками и циклическими температурными перепадами. Изделия из быстрорежущей порошковой стали экономичны, демонстрируют высокую производительность.

Основная характеристика производства изделий из быстрорежущей порошковой стали

Производство изделий включает в себя несколько технологических процессов, а именно:

• приготовление смеси (смешение компонентов в зависимости от требуемых характеристик);
• формование;
• спекание;
• калибрование и дополнительные операции: пропитка смазочными материалами, оказание химического (механического, термического) воздействия.

На первом этапе тщательно смешиваются карбиды тугоплавких металлов, таких как ванадий и молибден, а также порошки стальной основы. Карбиды обеспечивают характерные свойства износостойкости. Они равномерно распределяются в приготовленной порошковой смеси, получаемые из неё инструменты успешно заменяют твёрдосплавные аналогичные изделия.

Исключительно точное соблюдение пропорций компонентов и требований технологических процессов обеспечивает успешность производства. Например, превышение концентрации карбидов приводит к образованию их характерных скоплений, которые пагубно отражаются на показателях прочности готового изделия и являются местами зарождения трещин. Такие карбидные скопления могут формировать участки диаметром до нескольких десятков миллиметров.

Формование изделия выполняется путём прессования. Порошковую массу распределяют в полости специальной формы, а затем под высоким давлением формируют, придавая заготовке необходимые форму и размер.

Спекание позволяет не только сохранить однородность структуры материала, но и увеличить его усадку и плотность, улучшить контакт зёрен. Формование изделий из быстрорежущей порошковой стали выполняется с применением некоторых приёмов плавления, обладающих своими особенностями.

Неправильно выполненная процедура приводит к окислению металлов и образованию в порошковой массе неоднородностей, которые в дальнейшем значительно снижают прочность готового изделия.

Чтобы избежать реакции окисления этап спекания выполняют в условиях восстановительной среды, зачастую используя для этого атмосферу нейтральных газов аргона и азота. Также используется вакуумная среда, заполнение атмосферы водородом и окисью углерода. Этот технологический процесс также называют горячее изостатическое прессование. По его окончании заготовка становиться монолитной, а составляющий её порошковый материал — однородным.

Чтобы изделие точно соответствовало размерам его калибруют, повышая таким образом его прочность и улучшая качественные характеристики поверхности. В случае необходимости готовое изделие поддаётся разным способам механической доработки, в частности шлифованию, пропитыванию техническими смазками, а также химическому и термическому воздействию.

Особенности шлифования изделий из быстрорежущей порошковой стали

Готовое изделие из быстрорежущей порошковой стали в большинстве случаев поддают механической обработке путём шлифования. Эффективность такой процедуры зависит от соотношения компонентов смеси и содержания в ней карбидов молибдена (ванадия). Карбидные элементы обладают высокими показателями твёрдости, а в сравнении с оксидом алюминия, который используют для изготовления шлифовальных кругов, они более стойко переносят механическое воздействие.

При шлифовании изделий из обычной порошковой стали шлифовальные круги быстро изнашиваются, а механическая обработка представляет собою наиболее трудоёмкий процесс, занимая много времени.

В то же время в изделиях, изготовленных из быстрорежущей порошковой стали, карбиды распределены в структуре материала равномерно и однородно, что значительно повышает производительность механической обработки.

Для шлифования изделий из быстрорежущей порошковой стали не требуется длительных временных затрат.

Преимущества и недостатки быстрорежущей порошковой стали

Основными преимуществами быстрорежущей порошковой стали являются износостойкость и прочность. Это связано с равномерным распределением карбидов молибдена (ванадия) в структуре материала готового изделия, что делает его более стойким к механическому и термическому воздействию. При выполнении операций по механической обработке, соединённой с ударом, а также при удалении большого припуска, не существует лучше инструмента, чем изготовленный именно из такого порошкового материала.

Обычная порошковая сталь содержит в структуре своего материала около 2% карбидов высокой твёрдости, а для изделия из быстрорежущей порошковой стали этот показатель составляет уже более 6%. При этом содержание карбидов со средними свойствами твёрдости в обоих изделиях колеблется в районе 8% от общей использованной в производстве порошковой массы.

Однако, изделия из быстрорежущей порошковой стали обладают и недостатком — высокой себестоимостью: затраты на проведение спекания в условиях восстановительной среды, а также необходимость использования качественных и чистых составов порошков металлов. Однако такие повышенные затраты в полном объёме компенсируются лёгкостью обработки и меньшей трудоёмкостью калибровки.

Основные сравнительные характеристики твёрдосплавных изделий и изготовленных из быстрорежущей порошковой стали

Для изделий, изготовленных из быстрорежущей порошковой стали, существует только один конкурент — это твёрдосплавная продукция. Она также отличается высокими показателями износостойкости, но при этом обладает и высокой хрупкостью. Инструменты из твёрдых сплавов редко используются для обработки с ударом и удаления больших припусков, для этих целей они неэффективны.

Инструменты, изготовленные из быстрорежущей порошковой стали, благодаря своей прочности, наиболее эффективны для обработки с ударом. Также они наилучшим образом демонстрируют свои свойства при выполнении операций нарезания резьбы и фрезеровании.

При изготовлении изделий из твёрдых сплавов не требуется использования инновационных технологий, так как процесс выпуска твёрдосплавной продукции достаточно прост. В то же время выпуск продукции из быстрорежущей порошковой стали включает в себя электрошлаковую переплавку — процедуру очистки порошковой смеси от вредных примесей. Это не только улучшает качество самого материала изготовления, но и увеличивает сопротивление готового изделия эффекту раскрашивания.

Для продукции из быстрорежущей порошковой стали характерна наибольшая концентрация карбидов металлов, обеспечивающих износостойкость изделия. Этого удалось добиться благодаря высокому показателю равномерности распределения компонентов в составе готовой смеси. Твёрдосплавные инструменты таким свойством не обладают. Для примера, общая концентрация карбидов в составе быстрорежущей порошковой стали составляет 14%, а в твёрдом сплаве — около 4%.

К сожалению, некоторые недобросовестные производители инструментов из быстрорежущей порошковой стали в целях экономии значительно уменьшают концентрацию карбидов, не используют технологию электрошлакового переплава. В связи с этим основные преимущества порошкового изделия перед твёрдым сплавом остаются для потребителя незаметны. Для того, чтобы использовать инструменты наиболее эффективно следует приобретать качественные инструменты у проверенных производителей и поставщиков.

Технология порошковой металлургии изменила представление о возможностях быстрорежущей порошковой стали.

Применение базовых приёмов формования смеси наряду с её очисткой от примесей позволило изготавливать инструменты высокого качества, обладающие высокими показателями коэффициента полезного действия при минимальных затратах энергии и расхода материала.

Возможность моделирования особых свойств и характеристик готового изделия поставила быстрорежущую порошковую сталь значительно выше изделий из твёрдого сплава.

Перейти к списку статей >>

Источник: https://metalloobrabotka-zakazat.ru/article/bystrorezhushhaya-poroshkovaya-stal/

Порошковая сталь для ножей: характеристики, плюсы и минусы

В конце 60-х годов прошлого столетия порошковый способ изготовления получил широкое распространение в нашей стране и за рубежом. В настоящее время, это передовая отрасль промышленности, позволяющая создавать уникальные сплавы с неповторимыми свойствами, применяя современные высокоэффективные технологии.

Это приносит существенную экономию сырья и снижает материальные затраты, за счет использования в качестве основы отходов металлургического производства: обрезков, стружки, окалины, проволоки, которые больше не используются нигде.

Особенности порошковых технологий

Порошкообразные стали относятся к углеродистым легирующим нержавеющим. Они имеют различный состав, но объединяет их большой процент углерода (С), как одного из главных элементов, добавляющих прочность, и хрома (Cr), возглавляющего перечень легирующих компонентов.

Технологический процесс изготовления порошковых сталей имеет свои плюсы и минусы. К преимуществам относятся следующие свойства:

• за счет применения сырья малого размера происходит почти идеальное распределение карбидов в структуре, что повышает стойкость сплава;
• возможность регулирования фазы добавления карбидов значительно улучшает механические характеристики;
• порошковые сплавы прекрасно поддаются обработке: ковке и шлифовке;
• закалка повышает твердость, теплостойкость, антикоррозийные свойства;
• производственный процесс является безотходным.

К недостаткам порошковой технологии относят:

• большое количество неметаллических вкраплений в готовом слитке-заготовке;
• высокую стоимость.

Другие недостатки относятся к особенностям технологии, разбираться в тонкостях которой предпочитают специалисты. Обычному человеку, не связанному непосредственно с производством, их перечисление ни о чем не скажет.

Где используются стали

Структура порошковых сплавов подтвердила свои положительные технические характеристики, поэтому их относят к быстрорежущим и широко используют при производстве инструментов, предназначенных для обработки металлов резанием. Включение в состав повышенного количества легирующих компонентов позволяет обеспечить необходимые свойства, получаемые в ходе технологического процесса.

Отличный материал для производства ножей

Мастера-ножевики также по достоинству оценили высокие характеристики и свойства сталей с порошковым покрытием и используют их для изготовления клинков для холодного оружия и ножей различного назначения. Им пришлись по душе возможности сплавов, позволяющих делать 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 преимущества премиум и среднего класса видов порошковых сталей, специалисты изготавливают качественный прочный и долговечный режущий инструмент. В интернет-магазине КавказСувенир Али Аскерова можно приобрести отличные ножи из порошковой стали с удобными рукоятями из ценных пород древесины и чехлами из натуральной кожи.

Как изготавливают клинок

Чтобы получить острое и прочное лезвие ножа, сталь проходит несколько процедур. После того как металлический порошок подготовлен, его распыляют. В результате получают микрослитки, состоящие из отдельных частиц металла. Полученные «заготовки» дополнительно обрабатываются только в случае, если в этом возникает необходимость.

Затем их переносят в вакуумную пресс-форму, где производится прессование под высоким давлением, после чего проводится процедура, которая называется спеканием. Она происходит при значительном повышении температуры и давлении, повышенном до нескольких сотен атмосфер. На этом процесс изготовления завершается, а мастера готовят рукоять для него и, если это предусмотрено, украшают клинок орнаментом.

Порошковая сталь Elmax – одна из самых популярных

Для изготовления ножей используются различные сплавы. Среди наиболее востребованных – порошковая сталь Elmax, относящаяся к премиум классу. Она используется для производства кухонных, разделочных ножей.

Лучшие свойства Elmax

Ножи из порошковой стали имеют высокие технические характеристики. Они отличаются прекрасной режущей способностью, износостойкостью и хорошей сопротивляемостью коррозии. Из нее получаются отличные клинки, прочные, удобные в использовании, которые не боятся ударов.

Они обладают высокой ударной вязкостью, которая повышает сопротивляемость динамичным (ударным) нагрузкам и разрушению изделия. Для них характерна эластичность, сохраняющая свойства материала при механическом воздействии. Охотничьи ножи из стали Elmax можно приобрести в интернет-магазине КавказСувенир.

Особенности заточки

Несмотря на многочисленные достоинства стали, специалисты указывают на некоторые сложности пользования готовым изделием. В частности, порошковые ножи, изготовленные из таких сплавов, заточить будет не так-то просто. Для этого его лучше отдать специалистам, потому что лезвие довольно твердое, а неумелая заточка может привести к выкрашиванию и появлению неровностей, микросколов.

Качественный нож – отличный подарок

Будучи довольно дорогими, порошковые стали часто используются для изготовления подарочных и коллекционных ножей, а также сувенирного холодного оружия. Однако это не значит, что приобрести их можно только для коллекции.  

Высокая сопротивляемость коррозии позволяет отнести изделия из таких сплавов к нержавеющим, что дает возможность выпускать ножи для охоты, рыбалки, туризма, работы на кухне.

Широкий выбор ножей из нержавеющей стали разных марок различного предназначения представлен в каталоге интернет-магазина КавказСувенир Али Аскерова.

Режущий инструмент из порошковой стали прослужит долго и станет надежным помощником его владельцу.

Вас может заинтересовать

Источник: https://kavkazsuvenir.ru/blog/poroshkovaya-stal-dlya-nozhej-harakteristiki-plyusy-i-minusy

Порошковая сталь для ножей

› Сталь

01.12.2019

Сейчас всё чаще можно встретить в описании ножей термин «порошковая сталь». В данной статье мы расскажем, что же это за новый материал, будет ли нож из него крепче и долговечнее привычной нам стали. Для этого потребуется изучить саму технологию процесса изготовления и историю возникновения этого сплава.

История

Первыми, кто её изготовил, были индусы. Они ещё в конце VII века до нашей эры сделали железную колонну именно из порошковой стали. Она была весом почти 6 тонн и длиной около 7 метров. Что самое интересное, эта колонна отлично сохранилась до наших дней! Однако широко использовать данную технологию начали только в 60х годах XX века. В США пытались повысить твёрдость путём введения легирующих добавок.

Состав и свойства ножа из порошковой стали

Для ножей из порошковой стали используются разных виды сплавов. От того, какие металлы в составе, будут зависеть характеристики каждого конкретного ножа.

Виды добавок:

Металл	Свойства
Молибден	Молибден делает нож крепким и устойчивым к нагреванию. Бренды ножей из Японии обычно содержат до 8% молибдена. Это одна из причин, почему японские клинки славятся высоким качеством.
Хром	Влияет на стойкость к износу и твёрдость, но снижает прочность. Такие ножи имеют стойкость к коррозии, не требуют частой заточки.Сталь, содержащая 13% и более хрома, называют нержавеющей. Однако она также требует ухода.
Ванадий	Влияет на стойкость к износу и твёрдость, однако снижает прочность.
Молибден	Влияет на стойкость к износу и твёрдость. Делает сплав более вязкой и прочной.
Никель	Влияет на износостойкость и твёрдость.
Кремний	Влияет на износостойкость и твёрдость.
Вольфрам	Увеличивает твёрдость, но снижает прочность.
Марганец	Делает ножи прочнее, жёстче, повышает износостойкость стали. Делают структуру сплава зернистой. Почти все сплавы для ножей его содержат.
Никель	Делает сплав более вязким, твёрдым, наделяет антикоррозийными свойствами. Например, AUS-6, AUS-8, L-6.
Кремний	Способствует крепости ножа.

Для того чтобы глубже погрузиться в данную тему, нам потребуется разобраться в составе современной стали.

Итак, в настоящее время большинство сталей (по ТО) имеют структуру:

Схема структуры большинства сталей.

мартенсит + карбиды (+ остаточный аустенит + неметаллические включения и т.д.).

Рассмотрим каждые 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.

Порошковая сталь для ножей плюсы и минусы

У порошковой стали есть не только существенные плюсы, но и некоторые минусы. Рассмотрим их:

1. Дорогое производство. Для создания порошковой стали требуется более сложное и дорогое оборудование. На обычных станках невозможно повторить всю многоступенчатую технологию.
2. Высокая цена готовых изделий. Она, в свою очередь, вытекает из стоимости производства.
3. Трудность в заточке. За счёт того, что на выходе получается очень крепкий металл, снять верхний слой с него становится сложно. Обычная заточка для ножей вряд ли справится с такой задачей.

Плюсов больше:

1. Гибкость.
2. Прочность.
3. Точность.
4. Долговечность. Их гибкость, прочность, точность и долговечность превосходят во много раз обычную сталь.
5. Экологичность. Производство таких ножей безотходное, лишних остатков металла нет.

Виды порошковых сплавов для изготовления ножей

Исходя из предназначения ножа, выбирают соответствующую сталь.

Существует 4 класса порошковой стали: премиум, хай энд, средний и низкий класс.

Предлагаем подробнее остановиться на двух классах.

Премиум класс

Вид	Описание
CPM S30V	Этот сплав производят в США. Сейчас из него производят дорогие премиальные ножи. В основном это охотничьи ножи, которые обладают повышенной износостойкостью, в то же время, лезвия хорошо затачиваются.
M390	Это один из самых современных сплавов. В его составе есть хром и ванадий. Этот вид сплавов премиум класса не ржавеет, крайне износостойкий, плохо поддаётся коррозии.
CPM S35VN	Этот сплав содержит ниобий и усовершенствованный мелкодисперсный порошок. Он создан на основе S30V. Такая сталь очень прочная и хорошо затачивается.
Elmax	Очень популярный сплав из Европы. В его составе есть молибден, ванадий, хром. Нож из этого сплава хорошо точится и противостоит коррозии.
ZDP-189	Японский сплав, который обладает высокой твёрдостью и высокой пластичностью. Лезвия из этой стали можно легко полировать, и они очень хорошо режут.

Хай энд

Теперь рассмотрим разновидности металлов из порошковой стали класса «хай энд». С английского «high-end» переводится, как «высший класс». Ножи данной категории считаются лучшими среди не премиальной категории. В качестве охотничьего такое изделие немного уступает ножам класса «премиум», однако для неискушённых владельцев, такая сталь станет отличным приобретением.

1. Производства США, противостоит коррозии и хорошо затачивается. Он очень схож с CPM S35VN, но характеристики немного скромнее.
2. ATS-34. Сплав производства Японии, похожий свойствами на 154CM. Он часто применяется для профессиональных ножей. Очень хорошо затачивается, обладает антикоррозийными свойствами.
3. D-2. В этой стали малое содержание хрома. Из-за этого она ржавеет, однако данный сплав более твёрдый и износостойкий, чем аналоги 154CM и ATS-34.
4. VG-10. Японский сплав, который содержит ванадий и хром. Благодаря этому он прочнее 154CM, ATS-34 и D-2. Главный его минус – требуется частая заточка.

Складной Нож 8CR18MOVblade из стали Хай энд.

Механические и химические свойства стали Elmax

Рассмотрев взаимосвязь состава и характеристик можно выделить сплав Elmax.

Он содержит молибден, ванадий, хром.

Благодаря этому лезвие хорошо затачивается и долго не поддаётся коррозии. Эта сталь очень чистая, так как в ней нет фосфора и серы, которая ухудшает качество сплава.

Хром составляет 17,8%, углерод — 1,72%, поэтому Elmax относится к высокоуглеродистым. Легирующие элементы это:

• ванадий, он повышает твёрдость и прочность;
• кремний позволяет сохранить вязкость;
• молибден увеличивает упругость и помогает противостоять коррозии и сопротивляемость окислению при высоких температурах;
• никель делает ножи пластичнее, также противодействует коррозии;
• вольфрам делает изделия менее хрупкими;
• магний также улучшает характеристики изделия.

Ножи из сплава Elmax замечательно подходят для кухни, взаимодействие с влагой не ухудшает их свойств.

Нож Узбек-3 (порошковая сталь ELMAX).

Как делают ножи из порошковой стали

Процесс изготовления ножей из порошковой стали включает несколько этапов:

1. Материал распыляется в порошок на мельчайшие слитки.
2. Если необходимо, сплав обрабатывается специальным образом.
3. Порошок из металла помещается в вакуумную пресс-форму.
4. Происходит прессовка под высоким давлением.
5. Далее производится твердофазное или двухфазное спекание приз воздействии высокой температуры и давления.

Далее создаётся рукоять, сам клинок может быть украшен.

Как заточить нож из порошковой стали

Один из минусов порошковой стали – это, несомненно, сложность её заточки. На обычной кухне заточить нож, не допустив неровностей и мельчайших сколов очень сложно. Для этого необходимо специальное оборудование. Самый простой путь – обратиться в мастерскую, которая на этом специализируется.

Удобство и простота применения

Удобство и простота – это самые сильные стороны ножей из порошковой стали. Они очень острые, долго не тупятся.

Их отличные свойства позволяют использовать их даже на охоте, рыбалке и в специализированном армейском снаряжении.

Дешёвые аналоги Elmax

Без сомнений, Elmax – лучших выбор, особенно для кухни. Однако есть его более дешёвые аналоги. Это сплавы Beta-ti Alloy, Blue Paper Super. Для их производства используется порошковая сталь более низкого качества. Если бюджет ограничен, то такие сплавы также станут неплохим вариантом.

Итак, мы можем сделать вывод, что порошковая сталь превосходит по своим характеристикам обычную. Однако сложность её изготовления влечёт за собой высокую цену, которую она, впрочем, оправдывает.

Лучший выбор сплава для ножа из порошковой стали – это Elmax. Если же бюджет ограничен, то можно остановиться на более дешёвых аналогах, которые могут использоваться даже на кухне.

Порошковая сталь для ножей Ссылка на основную публикацию

Источник: https://VashNozh.ru/stal/poroshkovaya-stal-dlya-nozhej

Ножи из порошковой стали Elmax

Любой человек, интересующийся ножами, хотя бы раз слышал об исключительно положительных свойствах порошковых сталей и ножей, из нее изготовленных. И с учетом банального незнания в подобное очень легко поверить.

Стоит вспомнить, как несколько веков назад молва приписывала клинкам из дамасской стали поразительную прочность, бритвенную остроту и еще целый ряд качеств, которые на самом деле оказались изрядно преувеличены.

Дабы не допустить подобного, давайте кратко, но достаточно информативно изучим, что же такое порошковая металлургия, рассмотрим по крайней мере один, но весьма показательный пример произведенной таким методом стали, а также узнаем, так ли хорош нож из порошковой стали.

Порошковая сталь

Что же это такое? Как и обещалось выше, мы лишь вкратце опишем основные этапы изготовления порошкового сплава, дабы вам стала понятна основная суть этого процесса в целом.

Как можно понять из названия, технология предполагает использование в качестве сырья различных порошков. В частности, в ход идут порошки сталей, в том числе и высоколегированной, карбидов, а также химических элементов, которые призваны стать легирующими.

Порошки помещают в форму и перемешивают до тех пор, пока все элементы равномерно не распространятся. Однако для изготовления именно ножевой стали производители могут себе позволить не равномерное, а зонное распространение различных компонентов. К примеру, наружный слой стальной заготовки может быть чуть более насыщен хромом, чем остальная ее часть, что заметно повысит коррозионную стойкость изделия.

Далее форму прессуют и спекают в печах без доступа к кислороду. На этом этапе разрозненные песчинки превращаются в единый материал.

Сталь Elmax

Выше изображен обещанный пример продукта порошковой металлургии. И, как нам кажется, на эту роль прекрасно подходит Elmax — одна из наиболее распространенных порошковых сталей. Поэтому, дабы примерно понять, на какие чудеса способен нож из “порошка”, будет достаточно изучить характеристики стали Elmax.

Главным фактором, влияющим на характеристики любой стали, а значит и ножа, изготовленного из нее, является лигатура. Именно химические элементы в составе стали наделяют ее определенными свойствами, будь то прочность, стойкость к коррозии, ударная вязкость, стойкость режущей кромки и так далее.

Для стали Elmax характерен следующий состав:

• 1,7 % углерода, что позволяет относить сталь к классу высокоуглеродистых и придает ей повышенную твердость и прочность.
• 18 % хрома, что дает исключительную стойкость к коррозии и повышает прочность стали, равно как и ударную вязкость с эластичностью.
• 3 % ванадия, который улучшает структуру стали, делая ее плотнее и придавая ей твердость и прочность.
• 1 % молибдена, что незначительно повышает стойкость к появлению коррозии, а также прочностные характеристики, включая эластичность.
• 0,3 % марганца, который тоже положительно влияет на прочность стали, ее износостойкость и твердость, при этом не уменьшая пластичности.

Рабочие параметры

Для тех, кто хочет лично, собственными руками изготовить нож из стали Elmax, важно знать, как это делать правильно. Поэтому мы считаем своим долгом помочь вам в этом.

Сталь прежде всего нужно отжечь. Делается это при температуре в 960 °C в течении двух часов, после чего, понижая температуру на 20 °C в час, доводят ее до 850 °C и, продержав на этой температуре 10 часов, медленно вместе с печью остужают еще на сто градусов. И все это с защитой от окисления.

Ковочный коридор, увы, не известен, однако сталь ковать в целом не нужно, ведь продается она в полосах. Закалка осуществляется при температуре в 1080 °C с последующим охлаждением в масле до упора. Отпускается сталь при 180 °С в течение 90 минут. Рабочая твердость ножа — примерно 61 единица по Роквеллу.

Плюсы и минусы

Давайте начнем с приятного:

• Ножи из Elmax не склонны к коррозии, причем практически полностью.
• Клинок из этой стали получается весьма стойким к боковым нагрузкам и изгибу.
• Порошковая сталь обладает практически идеальной внутренней структурой.
• Абсолютная очистка от вредных примесей.
• Поразительная стойкость кромки и относительная легкость заточки при условии использования хороших заточных камней.
• Сталь хорошо шлифуется и даже полируется без проявления рисунка. Возможно добиться абсолютно зеркальной поверхности.

Из минусов:

• Недоступность стали. Порошковые стали редко применяются для изготовления различных деталей и инструментов, а такие как Elmax, практически полностью используются только для изготовления ножей.
• Стоимость. Сталь весьма высока, так что купить ее даже малым оптом будет стоить вам немалой суммы денег. Остается надеяться на многочисленные интернет-магазины, где есть возможность приобрести полосу стали по цене от 3-4 тысяч, учитывая налоги, доставку и прочее. Но стоит опасаться банальных подделок.
• Трудности. Технология отжига предполагает защиту от окисления, чего трудно добиться без профессионального оборудования, которое не всем по карману.

Подводя итог, можно сделать вывод, что сталь Elmax оправданно признана одной из лучших ножевых сталей на сегодняшний день. Если вы давно думали брать нож из этого материала, самое время решиться. Он прослужит вам долго и верно.

Источник: https://FB.ru/article/396605/noji-iz-poroshkovoy-stali-elmax

К преимуществам порошковым сталей можно отнести:

1. 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.
2. Механика.

   По тем же причинам при разумном подходе к ограничению количества карбидной фазы, можно добиться заметного улучшения механических характеристик.

3. Шлифовка. Из-за того, что в составе порошковой стали имеются мелкие, равномерно распределенные карбиды они гораздо лучше поддаются шлифовке и ковке.
4. 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.

5. Изготовление.

   Порошковая технология позволяет достаточно легко получать высокоазотистые стали методами твердофазного азотирования.

6. Применение. Порошковые стали легко могут применяться для создания материалов методами механического легирования (карбидостали, керметы, ДУО стали).

При довольно внушительном списке плюсов, как и все в этом мире, порошковая сталь также обладает и некоторыми недостатками:

1. 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.

2. Стали порошкового передела содержат в себе большее количество неметаллических включений, правда, в последнее время, благодаря усилиям ученых с этим фактором уже успешно борются.
3. Стали порошкового передела заметно дороже.

   Кроме того, для их успешного производства требуется дорогостоящее специальное оборудование, также существуют ограничения на максимальный размер заготовок.

Необходимо понимать, что порошковый передел — это не палочка выручалочка. Он решает одну задачу — борьбу с карбидной неоднородностью.

Наиболее целесообразно получение этим методом высоколегированных сталей (например, быстрорежущих или коррозионно-стойких), где улучшение стойкости, механических и технологических свойств компенсирует повышение стоимости. Это учитывают и при изготовлении складных ножей Kershaw.

На сегодняшний день клинки почти 90% ножевых изделий различных брендов изготавливаются из порошковой стали.

Следите за обновлением и подписывайтесь на новости интернет-магазина в социальных сетях:

Читать также:

1Особенности ножей

1История ножа и его устройство

1Авторские ножи

1Философия ножевого производства

1Узорчатые стали булат и дамаск

Источник: https://ostrie-torg.ru/poroshkovye-stali-dlja-klinkov

Порошковые стали. Вчера, сегодня, завтра

Вот уже несколько лет наблюдая за дискуссиями, проводимыми среди мастеров ножевого дела о выборе стали для ножа, замечаю, что больше половины тем посвящены обсуждению порошковых сталей. Собственно, интерес к этой группе материалов понятен, поскольку именно «порошки» сейчас прочно оккупировали «ножевой Олимп».

Именно им принадлежит большинство «рекордов» как по способности удерживать режущую кромку (РК), так и по устойчивости к различным нагрузкам. И именно из порошковых сталей производится заметное количество ножей среднего и высокого классов.

Вместе с тем вокруг «порошков» витает много легенд, хватает преувеличений достоинств и непонимания недостатков.

Поэтому давно назрела необходимость рассказать о самой технологии «порошковый передел», структуре и свойствах порошковых сталей, о перспективах развития этого класса материалов. Что я сейчас и попытаюсь сделать.

Давайте рассмотрим саму технологию, но сначала начнём издалека

Большинство сталей, используемых для производства клинков, после термообработки (ТО) имеют структуру: мартенсит + карбиды (+ остаточный аустенит + неметаллические включения и т.д.).

Карбиды, более твёрдые и хрупкие, чем мартенситная матрица, увеличивают износостойкость стали и ухудшают (сверх некоторого предела) механические характеристики, особенно прочность и вязкость.

Степень снижения прочностных свойств зависит от количества карбидной фазы, её типа, размера карбидов и их скоплений и равномерности распределения карбидов в структуре. Например, для стали Р18 при переходе от балла 12 к баллу 78 по неоднородности прочность падает примерно вдвое, а вязкость втрое.

Крупные, неравномерно распределённые карбиды не только снижают механические характеристики стали, но и появляется заметная анизотропия этих характеристик, т.е. неравномерность свойств в зависимости от направления. Для клинков ситуация ещё более усугубляется самое неблагоприятное направление (трансверсальное, т.е. перпендикулярно полосе клинка) ещё и совпадает с направлением наименьшей конструктивной прочности.

Кроме того, выраженная карбидная неоднородность (именно этим термином характеризуется «качество» карбидной фазы и её распределения, измеряется в баллах к.н.) создаёт проблемы при шлифовании, увеличивает склонность к поводкам и трещинам.

Стали с большим количеством крупных и неравномерно распределённых карбидов хуже поддаются горячей деформации, и, начиная с некоторой степени к.н., материал перестаёт деформироваться в обычных условиях.

Такая сталь приобретает при ТО неоднородную структуру, а сами результаты ТО становятся менее предсказуемыми.

В результате получается замкнутый круг чтобы повысить стойкость, нужно увеличивать количество карбидной фазы, а чтобы сохранить приемлемые механические характеристики уменьшать и улучшать распределение.

Так как количество и тип карбидной фазы зависят от состава стали (в основном от содержания углерода и количества и типа легирующих элементов), то в сталях классического передела существует некоторый предел по легированию (и соответственно содержанию карбидной фазы), при котором сталь ещё обладает минимально допустимыми механическими и технологическими свойствами. А соответственно существует и предел стойкостных характеристик.

Теперь, думаю, стоит перечислить типы карбидов (по происхождению и составу) и отметить степень их отрицательного влияния на свойства стали.

Рассмотрим процесс кристаллизации слитка (сильно упрощённо)

Итак, если идти сверху вниз по температурной шкале, то при охлаждении расплава последовательно выделяются:

• Первичные карбиды они выделяются непосредственно из расплава. Как правило, это карбиды и карбонитриды элементов 4-й и 5-й групп, наиболее часто встречаются карбиды ванадия при содержании последнего в стали выше 67%;
• Эвтектические карбиды входят в состав эвтектики и выделяются при застывании последних порций жидкости. Из-за своего большого размера (до 50 мкм) и морфологии (эвтектика «обволакивает» дендриты и первичные зёрна, образуя сетку) именно эвтектические карбиды наиболее сильно влияют на прочностные и технологические свойства стали. Эвтектические карбиды в основном представлены карбидами на базе хрома и вольфрама (молибдена). В высокованадиевых сталях может присутствовать эвтектика на базе карбида ванадия (более «тонкого» строения);
• Вторичные карбиды выделяются из аустенита при охлаждении. Имеют малые размеры и весьма равномерное распределение. В определённых условиях могут образовывать грубые скопления, ухудшая карбидную неоднородность;
• Третичные карбиды выделяются из мартенсита. Имеют субмикронные размеры.

Как правило, с увеличением количества карбидной фазы растут размеры карбидов и ухудшается их распределение.

Таким образом, мы видим, что для того чтобы при большом количестве карбидной фазы сохранить приемлемые прочностные и технологические свойства, необходимо уменьшить размер карбидов и сделать их распределение более равномерным.

И главным образом следует «бороться» с эвтектическими карбидами как самыми «вредными». А это непросто. Практически все быстрорежущие и подавляющее большинство коррозионно-стойких и штамповых сталей относятся к ледебуритному классу, т.е. имеют в структуре эвтектические карбиды.

Из наиболее распространённых марок можно назвать Р18, Р6М5, Х12МФ, 95Х18 и т.д.

Как же быть? Есть несколько путей решения проблемы

1. Оптимизация состава стали. При этом уменьшается количество эвтектических карбидов, а необходимая износостойкость достигается за счёт карбидов других типов. Типичный пример такого решения многие высокованадиевые стали.
2. Микролегирование. Многие элементы делают эвтектическую сетку более «тонкой», улучшают распределение эвтектических карбидов и несколько уменьшают их размеры.

   Как правило, это сильные карбидообразователи, элементы 2й группы и РЗМ.

3. Высокоинтенсивная пластическая деформация. При увеличении степени деформации карбиды частично дробятся, и улучшается их распределение (особенно при использовании специальных приёмов деформации).
4. Увеличение скорости кристаллизации.

Именно последний принцип, доведённый почти до абсолюта, и лежит в основе технологии порошковой металлургии. Как можно увеличить скорость охлаждения? Элементарно уменьшить размеры слитка. При размере слитка порядка 150 мкм (типичная «порошинка») скорость охлаждения достигает 104105 К/с, при таких скоростях и размерах эвтектика получается очень «тонкой», а размер карбидов не превышает 23 мкм.

Как это реализуется практически? В несколько стадий, последовательное выполнение которых называется порошковым переделом.

1. Расплав с составом, соответствующим составу стали, распыляют различными способами (могут использоваться воздух, азот, инертные газы, вода, углеводороды и т.д.). Частички распылённого металла кристаллизуются. При этом каждая «порошинка» представляет собой микрослиток. На выходе получается металлический порошок.
2. Если есть необходимость, порошок подвергают дополнительной обработке (удалению неметаллических включений, твердофазному азотированию и т.д.).
3. Далее порошок насыпают в контейнер из пластичного материала, вакуумируют и заваривают.
4. Контейнер подвергают прессованию при высоких давлениях (несколько сотен/тысяч атмосфер при обычной температуре). (Опционально.)
5. Проводят твердофазное или двухфазное (в присутствии некоторого количества жидкой фазы) спекание при высоких Т (1150-1300 °С) и давлениях (десятки/сотни атмосфер).

Собственно, на этом различия порошкового и стандартного методов получения сталей заканчиваются. Заготовки из порошковых сталей подвергают горячей деформации и т.д. (рис. 1).

Технология была разработана в середине 1960-х годов в Швеции (в СССР порошковую технологию некоторое время называли «Шведским процессом»). Порошковые стали начали широко применяться с начала 1970-х годов. В настоящее время за рубежом порошковым переделом производится значительное количество марок сталей, в основном высоколегированных. В СССР центром порошковой металлургии была УССР, и после распада Союза почти все предприятия оказались на Украине.

Преимущества порошковой технологии

1. За счёт мелких размеров и близкого к идеальному распределения карбидов в порошковых сталях:
   • Можно заметно увеличить степень легирования (соответственно «впихнуть» в сталь больше карбидной фазы) и тем самым повысить стойкостные свойства стали (рис. 2);
   • При разумном ограничении количества карбидной фазы достигаются лучшие механические характеристики;
   • Порошковые стали гораздо лучше шлифуются (иногда на порядок) и куются;
   • При закалке стали получается более насыщенный твёрдый раствор, более мелкое и равномерное зерно, что способствует некоторому повышению твёрдости, теплостойкости, механических свойств и коррозионной стойкости.
2. Порошковая технология позволяет достаточно легко получать высокоазотистые стали методами твердофазного азотирования (например стали Vancron 40/50 и Vanax 35/75).
3. Порошки могут применяться для создания материалов методами механического легирования (карбидостали, керметы, ДУО стали).

Недостатки порошковой технологии

Источник: https://www.knife.ru/reviews/spravka/poroshkovye-stali-vchera-segodnya-zavtra/

Ножи из порошковой стали

Современные технологии позволяют создавать уникальные лезвия для ножей, которые имеют высококачественные свойства и могут эксплуатироваться в различных условиях. Так например сегодня большую популярность приобрела порошковая сталь, как отличный материал для изготовления ножей. Специалисты утверждают, что на сегодняшний день порошковые стали имеют наилучшее качество среди других материалов. Рынок представляет ножи из этого материала исключительно высокого и среднего качества.

Процесс изготовления ножа из порошковой стали

Современные порошковые сплавы для изготовления лезвий имеют в своем составе в достаточной степени карбиды и неметаллические включения, структура же зерен по фазовуму переходу следующую: мартенситы, аустенит.

Карбиды разного типа являются твердыми и при этом хрупкими материалами, которые увеличивают износостойкость сплава, но при этом ухудшают её механические характеристики, например общую прочность и вязкость стали. Если данный элемент распределен неравномерно, то может возникнуть анизотропия различных характеристик лезвия, общий внешний вид ножа приобретает неоднородность и его структура становится непредсказуемой.

Для того чтобы этого не произошло, в порошковой металлургии используются следующие технологии:

1. Оптимизация сплава – промышленное уменьшение количества эвтектических видов карбидов;
2. Микролегирование – добавление в сплав сильных карбидообразователей либо элементов РЗМ и второй группы во время производства стали;
3. Пластическая деформация – при помощи дробления карбидов улучшается и их распределение по составу;
4. Увеличение качества и скорости кристаллизации порошковой стали.

После того как состав порошкового сплава готов для производства заготовки лезвия, приступают к изготовлению самого ножа. Этот процесс происходит в несколько этапов:

1. Сплав распыляется, при этом получается металлический порошок, каждая частица которого является микроскопическим слитком;
2. Порошковый металл подвергается обработке, если в этом есть необходимость;
3. После этого металлический порошок засыпается в вакуумную пресс-форму из пластичных материалов;
4. Производится прессование контейнера под высоким давлением;
5. Далее делается твердофазное и двухфазное спекание под высокой температурой и давлением несколько сотен атмосфер.

Таким образом, изготовление ножа окончено. Далее компания производитель создает рукоятку и украшает лезвие в соответствии с запрашиваемыми требованиями.

Особенности заточки ножей из порошковой стали

Главной сложностью после приобретения ножа из порошкового сплава становится его заточка. Конечно же это можно сделать, но зачастую только в специализированных мастерских, потому что лезвие такого ножа довольно твердое и спекается из отдельных структур, поэтому неправильное распределение усилий на лезвие ножа при заточке вызывает выкрашивание лезвия ножа в больших масштабах, чем у аналогичных ножей из стали, произведенной штамповкой или ковкой.

В связи с этим при заточке ножа из порошков в домашних условиях, появляется опасность возникновения неровностей на его лезвии и микроскопические сколы в следствии выбора неверной технологии и приспособлений для заточки.

Преимущества перед другими материалами

Технологии производства позволяют создавать уникальные лезвия из порошков, которые обладают разнообразными преимуществами перед обычными ножами. Вот список основных достоинств этого уникального материала:

1. Есть возможность увеличения качественного распределения карбидов, что повышает износостойкость, антикоррозийность и общие механические характеристики материала;
2. Шлифовка гораздо легче, чем такая же обработка обычной стали;
3. Порошковое производство стали позволяет получить высокотехнологичный азотистый сплав, который тверже большинства аналогов;
4. Лезвия намного острее, чем прототипы ножей из других металлов;

Недостатки сплава

Конечно же главным недостатком этого вида сплава является огромная цена изделий сделанных из порошка. Это связанно с высокотехнологичным производством и сложностью заточки лезвия.

Но существуют и другие недостатки данного сплава, например высокое содержание инородных частиц и неметаллических включений в стали этого типа, которые могут попасть при фазе формовки изделия.

Еще одним недостатком считается большие трудности и аккуратность при заточки в домашних условиях, это приводит к тому, что ножи этого типа нужно эксплуатировать аккуратно. Но эти недостатки перекрываются достоинствами ножей из порошковой стали, в особенности их необычайной остротой и высокой износостойкостью, а главное антикоррозийными свойствами.

Источник: http://www.m-deer.ru/instrumenty/ruch-instr/nozhi-iz-poroshkovoj-stali.html