How good is cpm s35vn knife steel?

Каким критериям должна отвечать сталь

У различных видов стали отличаются технологические и механические свойства, обусловленные присутствием в сплаве легирующих элементов.

Материал для изготовления ножей оценивается по следующим критериям:

  1. Устойчивость к широкому диапазону температур (-30…+100°C).
  2. Чувствительность к коррозии.
  3. Прочность, упругость. При эксплуатации изделия важна минимальная деформация металла, устойчивость от продольного прогиба.
  4. Твердость. Показатель обозначается аббревиатурой HRC (в Европе – RC), оценивается по шкале Роквелла. Для ножей оптимальным считается показатель выше 55 ед. При увеличении твердости уменьшается устойчивость к сколам.
  5. Удержание заточки. Чем тверже материал, тем реже лезвие тупится.

Еще один критерий – легкость заточки лезвия. Чем мягче материал, тем легче его затачивать (при этом сталь быстрее тупится). Поэтому важен баланс между твердостью и прочностью.

Не существует однозначного ответа на вопрос, какая сталь самая лучшая. Приоритетные характеристики должны обеспечивать функциональность ножа для выполнения поставленных задач.

Corrosion Resistance

Corrosion resistance refers to a steel’s capability to resist and prevent corrosion such as rusting which is caused by external factors namely humidity, salt, and moisture. It is crucial that we keep in mind that higher resistance to corrosion comes at the expense of the overall edge performance of that particular steel.

A corrosion resistance test performed on S35VN and S45VN revealed that S35VN did fairly well in the corrosion testing, almost as well as S45VN which was specifically designed to have better corrosion resistance with an increased Chromium content. Below is a table showing ratings of S35Vn vs. Elmax vs. S45VN vs. M390 vs. Vanax.

Steel Corrosion Resistance Rating
S35VN 7.8
Elmax 7.8
S45VN 8.4
M390 9.1
Vanax 10

Низкоуглеродистые стали

50 ХГА (аналог 5160) – марка, пользующаяся большим спросом в кузнечном деле, в частности при изготовлении крупных клинков, с повышенными требованиями к прочности. Для облегчения закаливаемости в этот сплав добавлен хром, количество которого, однако не настолько высокое, чтобы придавать антикоррозионные свойства. Углерода в этой марке содержится примерно 0,6%.

Российская сталь ШХ15 (52100 по американским стандартам) относится к маркам, которые больше подходят для производства охотничьих ножей. Уступает в прочности предыдущей марке, но при этом превосходит ее в способности держать заточку.

В кустарном производстве применяют, как правило, более «трудоемкие» марки. Это могут быть рессорно-пружинные конструкционные стали типа 65Г (аналог – американская сталь 770). Литера «Г» подразумевает наличие марганца в сплаве. Температура ковки от 760 °С до 1250 °С. При содержании марганца свыше 1% данная марка склонна к отпускной хрупкости. Охлаждение производится на воздухе. Популярна в силу своей дешевизны.

Toughness

A tough and durable steel blade resists chipping and complete failure when subjected and underwent impact, beating, twisting, and torsion. Tough steel blades are ideal and best suited for camping and hard-use, like cutting through pesky ropes and handling wood. 

Whereas standard and low-level steel would chip, premium steel blades will be able to sustain themselves for intense batoning sessions, slide through steel strapping, and staples.

A renowned knifemaker Michael Drinkwine heat-treated and machined a set of S35VN specimens for toughness specification; each condition was tested with the three examplesYou can see similar behavior examples, you and then averaged. We will follow his experiment to determine the toughness.

If you look at the trend of hardness vs. toughness, the results seem somewhat flat, with a slight peak around 61c. This does not precisely settle with our logic that tells that lower hardness means improved toughness: 

However, when we analyze the trends of toughness, we can see why the toughness ended up going flat. Firstly, increasing austenitizing temperature leads to both increased hardness and toughness. You can see similar behavior with the S45VN where a refinement in the carbide structure was noted to be the reason.

One particular specimen was tempered at 500 Fahrenheit, which led to subsequent reduction hardness and toughness, which is possible due to tempered martensite embrittlement. 

Tempered martensite embrittlement refers to the phenomenon where some steels with low alloy content are tempered in the range of 260 and 340 C (500-644 F), which results in decreased ductility and increased brittleness.

Although, it could be possible that the 500 F tempering did not help in improving toughness relative to the 400 F, and statistical differences in toughness testing might have resulted in a slightly lower value.

From the graphs, we can deduce that austenitizing in the upper end led to a higher toughness. Tempering within the range of 300-400 F leads to the best properties depending on the desired hardness.

Note: Lower tempering leads to a higher amount of hardness.

Характеристики

Твердость

Твердость ст. 35 определяется по трем показателям:

  1. По шкале Роквелла — 35–45 единиц.
  2. По Бринеллю:
    • HB 10-1 = 163 МПа (лист стали после термообработки);
    • HB 10-1 = 187 МПа (металлопродукция после отжига или высокого отпуска);
    • HB 10-1 = 229 МПа (металлопродукция нагартованная);
    • HB 10-1 = 207 МПа (металлопродукция без термообработки).
  3. В состоянии плавки — HB 10-1 = 163 МПа.

Плотность

Сталь 35 имеет низкую плотность, которой вполне достаточно для выполнения промышленных задач. Этот параметр зависит от температуры воздействия.

Плотность стали 35 варьируется в пределах от 7 549 кг/см3 (900 ºC) до 7 826 кг/см3 (20 ºC).

Марка

Маркировка стали 35 указывает на то, что материал не относится к категории коррозионностойких. Это связано с тем, что в сплаве содержится малое количество ферромагнитных материалов. Поэтому под влиянием воды на поверхности стали возможно образование ржавчины.

При помощи марки стали также можно узнать способ раскисления металла. Отсутствие специальных обозначений указывает на спокойный тип раскисления, при котором кислород удаляется из сплава полностью.

Химсостав

Сталь 35 состоит из следующих веществ:

  1. Железо (Fe) — 97,0 %. В чистом виде железо имеет очень низкую прочность, но в сочетании с углеродом позволяет получить очень прочный сплав.
  2. Марганец (Mn) — 0,5–0,8 %. При помощи марганца из стального сплава удаляются вредные примеси серы. Кроме того, элемент увеличивает пластичность и свариваемость стали, а также снижает риск образования трещин во время термообработки.
  3. Углерод (C) — 0,32–0,4 %. Углерод позволяет повысить прочность и твердость стали, а также снизить ее пластичность и свариваемость.
  4. Никель (Ni) — 0,25 %. Он повышает прочность и пластичность стали, увеличивает ее прокаливаемость.
  5. Хром (Cr) — 0,25 %. Этот элемент повышает жаропрочность стали и ее закаливаемость, а также уберегает материал от абразивного износа.
  6. Медь (Cu) — 0,25 %. Вещество увеличивает антикоррозионные свойства стали.
  7. Кремний (Si) — 0,17–0,37 %. Он является сильным раскислителем, благодаря чему повышается пластичность стали и не снижается ее прочность.
  8. Сера (S) и фосфор (P) — 0,04 % и 0,035 % соответственно. Эти вещества имеют большие размеры молекул. Поэтому, встраиваясь в кристаллическую сетку стали, эти соединения снижают устойчивость сплава и снижают его прочность.
  9. Мышьяк (As) — 0,08 %. Он повышает предел прочности и предел упругости стали.

Ударная вязкость


Ударная вязкость стали 35 будет изменяться в зависимости от температуры обработки при нормализации сплава

  • –60 ºС — 12 кДж\м2;
  • –50 ºС — 14 кДж\м2;
  • –30 ºС — 45 кДж\м2;
  • –20 ºС — 47 кДж\м2;
  • +20 ºС — 63 кДж\м2.

Температура эксплуатации

Механические свойства стали не изменяются при температуре от – 40 до +450 ºС. В этом температурном диапазоне материал сохраняет все свои характеристики и может использоваться без потери качества.

Эксплуатация стали 35 при более высокой температуре не производится, так как материал становится более пластичным и теряет свою твердость.

Механические свойства

Сталь 30ХГСА имеет очень высокие пластичные свойства (относительное удлинение 530 % и сужение 20 %) и повышенный предел выносливости (до 402 МПа). Благодаря этому марку стали 35 применяют для создания деталей, которые требуют высокой пластичности в процессе производства, а также заготовок, устойчивых к удару.

Свариваемость

Для сварки данной марки стали доступны три технологии:

  • ручная дуговая сварка;
  • аргонодуговая сварка под флюсом и газовой защитой;
  • электрошлаковая сварка.

Справка. При проведении точечной контактной сварки нагрев и последующая термообработка стали 35 не требуется.

Характеризуем сталь

Прежде всего, выясним, что такое «сталь». На уроках химии, нам говорили, что сталь относится к твёрдым растворам, именуемым сплавами. Основной составляющей является железо (Fe), содержание которого начинается от 45 % и углерод (С). Остальные составляющие играют роль примесей. К основным характеристикам ножевой стали относят следующие показатели:

    1. Прочность (Hardness; её предел определяют при растяжении стали) — свойство сплава, определяющее степень стойкости к образованию дефектов и разрушений; определяет уровень пластичности.
    2. Плотность — или удельный вес; отношение веса стали к объёму, который она занимает (г/см.куб), практически не изменяется под действием температур; хорошие показатели варьируют от 7,65 до 7,85.
    3. Твёрдость (Toughness) — возможность сплава сопротивляться нагрузкам извне, оставляя свою форму неизменной; измеряется в ножах по шкале Роквэлла (HRc или Rc): от 20 до 67 HRc; хороший показатель в пределах 52-62 HRc.
    4. Вязкость — мера сопротивления стали образованию трещин, сколов, изломов под действием удара или напряжения.
    5. Износоустойчивость — уровень возможности стали для ножей не изнашиваться при его эксплуатации, под действием твёрдых тел, сохраняя вес и форму при трении; различают такие типы износа:
      • адгезивный — контакт гладкой стали с гладким телом;
      • абразивный — контакт гладкой стали с шероховатым телом (песок, порошок, глина и т.д.).
    6. Стойкость к коррозии — уровень сопротивления к внешним воздушным и жидким реагентам; высокая степень антикоррозийности, как правило, заставляет жертвовать другими свойствами ножа.
    7. Упругость — степень восстановления формы сплава, после действия нагрузок; противоположна пластичности.
    8. Степень удерживания заточки

Самую высокую степень резки, прочности и упругости имеет нож из дамасской стали высших сортов. На втором месте стоит булатная сталь.Помимо этих показателей, возможности стали определяют не менее важные процессы при её обработке:

1.

  • закаливание — бывает разной степени и влияет на прочность;
  • термообработка — определяет мягкость, способность к затуплению, если клинок недокалён, степень ломкости (высокая, если лезвие перекалили).

Основная задача при изготовлении сплава — найти оптимальное сочетание между показателями прочности и твёрдости, прочности и износостойкости и так далее. Чем сталь твёрже, тем хуже у неё прочность, а чем она пластичнее, тем хуже она держит заточку. Поэтому, прежде чем сказать, какая ножевая сталь лучше, мы ещё раз повторимся — всё зависит от прямого назначения ножа.

Свойства порошковой стали

Процесс изготовления порошковой стали сводится к основным этапам: производство и смешивание порошков, уплотнение и спекание. У производителей могут отличаться особенности технологического процесса.

Ножи из такой стали стоят дороже. Качество готового изделия зависит от размера и распределения образующихся карбидов. Использование методики позволяет производителям получать высокотехнологичный сплав, увеличивать количество легированных элементов, повышать характеристики материала.

По порошковой технологии изготавливается большинство армейских и охотничьих ножей, т.к. в данных случаях необходима повышенная прочность в сочетании с антикоррозионными свойствами.

Лезвия из порошковой стали острее в сравнении с прототипами из цельного металла. Выдерживают перепады температур, устойчивы к деформации, поддаются шлифовке. Режущая кромка долго сохраняет остроту.

В домашних условиях порошковая сталь требует аккуратной заточки.

Характеристика

Известная многим марка стали AISI 420 – это аустенитно-мартенситный сплав, разработанный американскими технологами. В цифрах и буквах, используемых в названии, зашифрованы основные данные об этом металле:

  • AISI – это аббревиатура «Американский Институт Стали и Сплавов», который как раз и разработал данную систему маркировок;
  • трёхзначное число обозначает принадлежность к сталям, устойчивым к коррозиям, где первая цифра 4 определяет отношение к хромоникелемолибденовым сплавам;
  • 20 – это место металла в специальной таблице.

Сталь марки 420 – это один из самых дешёвых материалов, применяемых в ножевом производстве. Из-за своего специфического химического состава она плохо поддаётся закалке, вследствие чего является довольно мягким материалом и плохо держит заточку. Зато этот металл обладает отличной коррозионной стойкостью и доступной стоимостью, благодаря чему он активно применяется для изготовления практически всех импортных ножей, которые имеются на отечественном рынке.

Сталь марки 420 одна из самых дешёвых.

Патенты на производство AISI 420 имеют большое количество стран. Состав всех производимых сталей одинаков, как и технологический процесс. Но обработку и закалку уже готовых изделий в зависимости от места изготовления проводят по-разному.

Именно 420-ую применяют для выпуска практически всех китайских ножей, из-за чего она и приобрела свою дурную славу.

Обычно в восточном исполнении подобные режущие инструменты имеют довольно низкое качество, а их свойства подходят только для создания кухонных моделей. Всё это не означает, что нужно списывать весь «восток», смешивая их изделия с грязью. Так, в Тайване изготавливают хорошие ножи для подводной охоты, а любое японское изделие будет отвечать самым высоким стандартам.

Качество подобной продукции в европейском исполнении на порядок выше, но всё равно находится в бюджетном сегменте. Нож, выпущенный в Испании, практически такой же мягкий, как и китайский, а вот выпущенный Германией, Австрией и Швейцарией имеет более высокую твёрдость и аккуратное исполнение.

Сталь 420 имеет свои преимущества.

Если говорить об американском качестве, то режущие инструменты из 420-ой, производимые United Cuttrely, – это в основном сувенирные модели, а производимые фирмами Back и SOG – довольно неплохие изделия, имеющие твёрдость 57 HRC, хорошую упругость и небольшой вес.

Данные примеры подтверждают одну простую истину: ключевую роль в создании качественных ножей играет не сам металл, а обработка и закалка конечного изделия, которые и позволяют добиться всех необходимых параметров.

Следует отметить черту, которая характерна для всех клинков из 420-ой серии вне зависимости от места изготовления – все они из-за свойств металла довольно массивные, тяжёлые и несколько неудобные при резе.

К тому же если соберётесь покупать ножи из стали 420, необходимо знать следующее: они далеко не всегда маркируются соответственным образом. В случае если на клинке нет никаких надписей или написано Stainless Steel, Stainless, Rostfrei, Super-steel, Inox, что фактически переводится как «нержавейка», скорее всего, он изготовлен именно из этого сплава.

Как и любой другой материал, сталь 420 имеет свои преимущества, которые будут выгодны при определённых условиях, и недостатки, что непосредственно повлияет на её применение.

Плюсы

Среди положительных свойств следует выделить прекрасную антикоррозионную стойкость – главный плюс, немаловажную роль играет и дешевизна материала. Термообработка проводится с применением азота, что позволяет добиться твёрдости 53 HRC, неплохой гибкости и режущих свойств.

При хорошей криогенной обработке и закалке уже готового изделия можно добиться большей упругости и прочности и довести характеристики до уровня более дорогих сплавов, но стоит учитывать, что это скажется на стоимости. Даже после сложных обработок такой инструмент будет иметь уровень потребительских свойств в пределах бюджетного сегмента.

Минусы

Основной минус этой марки – она с трудом поддаётся закалке, что не позволяет достичь большего показателя твёрдости. В итоге получается довольно мягкий сплав, имеющий низкое содержание углерода. В связи с этим характерной чертой является плохая устойчивость к внешним повреждениям и механическим нагрузкам.

По этой же причине сталь плохо держит заточку: ножи постоянно приходится подтачивать. Но это не мешает зарубежным мастерам работать с металлом и изготавливать изделия, пользующиеся большим спросом. Несколько увеличить срок эксплуатации позволит тщательный и постоянный уход.

Сталь 420 с трудом поддаётся закалке.

Какую сталь лучше выбрать

При выборе кухонного ножа или охотничьего клинка принимается во внимание качество материала, репутация производителя

Для кухонных ножей

Для использования на кухне нож должен обладать прочностью. Важный параметр – качество реза. Лезвия должны легко затачиваться, но не требовать частой правки.

Лучшие кухонные ножи соответствуют следующим параметрам:

  • устойчивы к ржавчине;
  • не крошатся;
  • имеют однородное полотно без разводов, пузырей.

Еще одним параметром является отсутствие на режущей кромке неровностей.


Кухонный нож из стали 65Х13 с содержанием хрома.

В России наиболее часто для кухонных ножей используются упомянутые марки:

  • 65Х13;
  • 40Х12;
  • 95Х18;
  • 50Х14МФ.

Из иностранных марок имеет высокий рейтинг сталь 440C. Для кухонных ножей рекомендуются японские стали AUS10 и ATS34, а также американская марка 154 CM (США). Сталь 420 часто используется зарубежными производителями, но отдавать предпочтение следует изготовителям из США, Швейцарии, Австрии, Германии.

Испанские ножи из 420 стали отличаются мягкостью. В европейских вариантах часто встречается массивное лезвие, что затрудняет аккуратную нарезку продуктов.

Для охотничьих ножей

Туристические и охотничьи клинки должны быть изготовлены из долговечного материала.


Примеры ножей из стали 95Х18.

Часто используются марки:

  • 420 (недорогие модели);
  • 440A, B, C;
  • AUS 4-10;
  • Elmax;
  • 95Х18;
  • H1 (американская хромоникелевая сталь).

Лезвие должно отличаться режущими характеристиками, долго оставаться острым, обладать прочностью, не крошиться. Для охотничьего ножа не подходят сплавы с твердостью ниже 55 и выше 60 ед. по шкале Роквелла. В первом случае полотна будут быстро терять остроту, во втором – трудно правиться. Материал с более высоким показателем твердости может ломаться.

Характеристики стали S35VN

S35VN относится к классу мартенситов. Это модифицированная версия CPMS30V. Её ударная вязкость превосходит аналогичный параметр своей предшественницы. Из-за более простой обработки и полировки она считается лучше, чем CPMS30V.

Порошковая металлургия появилась в Швеции на рубеже 60-70-х годов ушедшего столетия. Благодаря этому методу появилась возможность добавлять к сплаву больше легирующих компонентов без снижения прочностных характеристик и обрабатываемости.

Данную марку изготавливают, используя технологию аморфных металлических сплавов. Ценителям качественных клинков для ножей этот метод известен как СРМ. С помощью Crucible Particle Metallurgy производят сталь высокого качества со стабильными характеристиками.

Отличие порошковой стали от обычной заключается в том, что расплавленный материал с помощью специальной насадки пропускается через жидкий азот. Это приводит к затвердеванию. Причём происходит это в виде небольших частиц. В полученном порошке равномерно располагаются карбиды. Их можно сравнить с булыжниками, которые можно встретить на дороге: они служат для повышения износостойкости.

Порошок просеивают и помещают в вакуум. Всё содержимое спивают при высокой температуре и высоком давлении. Это нужно для того, чтобы материал стал однородным. Название процесса — горячее изостатическое прессование. Следующий этап — обработка давлением.

Полученная сталь является быстрорежущей, с мельчайшими частицами карбидов, распределённых в основной массе. Прокатывают в дальнейшем обычным способом.

Плюсы

Сплав полюбился любителям ножей за его хорошие свойства. Отмечаются следующие положительные моменты:

  1. Повышенная твёрдость без потери прочности. Это свойство присутствует благодаря тому, что в сплаве содержатся карбиды, ниобия, ванадия и хрома.
  2. Клинки хорошо держат заточку и мало выкрашиваются. Это связано с тем, что металл имеет мелкозернистое строение.
  3. Сплав имеет хорошую пластичность, благодаря добавкам ниобия, что позволяет легко затачивать лезвия.
  4. Высокая коррозионная стойкость, которую придаёт хром, имеющийся в любой нержавейке. Присутствие молибдена также повышает устойчивость к коррозии.
  5. Повышенная износостойкость и устойчивость к ударным нагрузкам, благодаря присутствию компонентов ванадия.

Минусы

У любой медали есть обратная сторона, которая слегка умаляет достоинства S35VN. Недостатки заключаются в следующем:

  1. Высокая себестоимость производства влияет на стоимость сплава.
  2. Выкрашивание режущей кромки при резке абразивных материалов
  3. Сложность заточки из-за высокой твёрдости. Чтобы заточить нож, нужны определённые навыки и хороший инструмент.
  4. Низкое сопротивление к изгибам. Это проблема всех твёрдых марок.
  5. Плохая способность для рубки твёрдых материалов. В сравнении со сталью S30V она выше. Но в походных условиях ножи из S35VN всё-таки применять не рекомендуется.


Складной нож Kizer Hunter small (сталь CPM-S35VN).

Состав стали

Здесь мы рассмотрим основные элементы, входящие в состав металла, из которого делаются клинки. Ниже представлены компоненты, входящие в состав большинства легированных сталей, по мере убывания частоты их использования:

  • Железо. Основа, образующая любой сплав, который впоследствии назовут сталью. Его содержание в составе стали для ножей может достигать 99,6 %.
  • Углерод. По сути, обычный уголь. Именно он задает ее основные характеристики: способность принимать закалку, кристаллизоваться в твердое вещество, способное выдерживать нагрузки. Минимальный процент содержания углерода для получения такой способности — 0,4 %. Максимальный процент содержания углерода в составе традиционных сталей — 2,13 %.
  • Хром. В легированных сталях представляет собой первый и самый основной дополнительный элемент. Именно благодаря ему сталь приобретает сопротивляемость коррозии, почему и начинает порой называться «нержавеющей». Даже малое содержание хрома (до 1,5 %) в составе углеродистых сталей позволяет металлу не ржаветь вглубь. В целом же для приобретения свойств «нержавеющей» сталь должна иметь в своем составе не менее 13 % хрома, и чем больше углерода в составе металла, тем больший процент хрома нужен, чтобы обеспечить устойчивость к коррозии.
  • Кремний. В процентном содержании около 1-1,5 % повышает прочность стали, не влияя на упругость и вязкость, но в больших количествах усиливает хрупкость, и делает материал неподходящим для изготовления клинков.
  • Марганец. Полезный элемент в составе, при содержании которого в количестве более 1 % в сплаве повышается как твердость, так и износостойкость, и даже стойкость к ударным нагрузкам.
  • Ванадий. Улучшает практически все полезные свойства стали, делая ее более твердой, прочной и плотной. В некоторых дорогих порошковых сталях для ножей содержание ванадия может доходить до 10 %, что обеспечивает им беспрецедентные характеристики по сохранению остроты и прочности клинков.
  • Молибден. Улучшает пластичные свойства стали, а также делает ее менее чувствительной к нагреву.
  • Вольфрам. В природе относится к самым твердым металлам. Его содержание в составе стали добавляет ей твердости. Вольфрам образует сверхтвердые карбиды в ее составе, а также делает сталь нечувствительной к потере закалки при нагреве. Однако этот элемент редкий и довольно дорогой, и сталей с его содержанием немного.
  • Никель. Дорогой и редкий металл, повышающий как сопротивляемость коррозии, так и общую прочность стали. Используется редко.
  • Кобальт. Довольно полезный элемент для ножевых сталей. Он несколько повышает жаропрочность стали, но главное, увеличивает стойкость к ударным нагрузкам, что всегда полезно для клинков.

Список источников

  • xlom.ru
  • vashnozh.com
  • italy-expert.ru
  • knifeup.com
Оцените статью
Охотничий портал
Добавить комментарий