Химический состав

По химическому составу D2 относится к высокоуглеродистым легированным сталям, а если более точно — режущим. Первоначально она и была разработана для изготовления режущих зубьев на базе высокоуглеродистого металла с содержанием 1,4-1,6 % углерода.

Основные легирующие элементы, придающие такие качества как красноломкость (металл ломается, при t выше 725 C, когда принимает красный цвет) износостойкость это — ванадий и молибден, содержание которых составляет:

• V-0,9-1,1 % ;
• Mo- 0,8-1,2 %.  

Из-за того, что они очень тугоплавки и получить их обычным методом не получается возможным эти вещества вводятся в расплав в виде мелкодисперсных порошков. Попадая в жидкую сталь, элементы образуют прочнейшие карбидные соединения (VC) и (WC) , разрушая карбид железа (FeC) и карбид хрома (CR23C6). Это обеспечивает высокую прочность при высоких температурах и хорошую способность к закаливанию стали.

Молибден увеличивает прокаливаемость стали на большую глубину и равномерному распределению внутренних напряжений, возникающих при закалке. Ванадий, в свою очередь, предотвращает хрупкость и ломкость клинка.     

Хром — единственный элемент, который придает сплаву стойкость к химической коррозии. Но так как для полной защиты необходимо минимальное содержание хрома 13 %, а в стали D2 находится только 11 %, то она относится к слабо ржавеющим. Кроме этого высокое содержание углерода способствует образованию достаточно большого количества карбида хрома, который влияет на межкристаллическую коррозию при реагировании с кислотами.

Содержание углерода — это показатель очень высокой прочности, которая присуща гораздо в большей степени, чем таким сталям, как кордовая или канатная. При грамотной термообработке поверхность принимает твердость 61 единицу по Роквеллу, когда как 55-58 ед. это более чем достаточно.

В обязательном порядке присаживаются кремний и марганец в соотношении 1:1 и количестве 0,60 %. Кремний оказывает упрочняющее границы зерен действие. Являясь не карбидообразующим элементом и одновременно тугоплавким, кристаллизующимся одним из первых, кремний выталкивает углерод к границам зерен, тем самым, придавая им большую прочность.

Марганец, как правило, присаживается в соотношении 1:1,1 и выше, но в этом случае выдерживается 1:1. Он стабилизирует структуру металла, как в аустенитном состоянии, так и отпущенном мартенсите. Он хоть и повышает твердость стали, но без ущерба ее вязкости.    

Вредная примесь фосфор снижена до предела 0,04 %, сера до 0,03 %. Это не самые минимальные пределы их содержания, но при повышении этого содержания они способны негативно влиять на нее, а в этом диапазоне они не оказывают негативного действия. 

Термомеханическая обработка 

Сталь D2 относится к режущим. Такие марки подвергаются закалке для придания максимально большой прочности (57 ед. по Роквеллу в отожженном состоянии, после закалки и отпуска 61 ед.). Основная масса стали, подвергающаяся закалке нагревается в окислительной атмосфере, но для ножей используется не совсем обычная технология из-за перепада толщины между кромкой и основной толщины ножа. Т. е. важно обеспечить равномерный нагрев и получение однородной структуры по всему телу лезвия: и в кромке и в обухе. При всем этом избежать коробления металла.

Нагрев под закалку в окислительной атмосфере приводит к частичному обезуглероживанию верхних слоев, которые снимают окончательной обработкой. Но заготовки ножей подвергаются закалке в точных размерах, так как после термической обработки сталь становится очень прочной и поэтому окончательная механическая обработка, которая к ней применяется — это шлифование и заточка резца.

Нагрев проводят в соляных ваннах температурой 850-630 ºC. Для прогрева всей толщины заготовки достаточно выдержки несколько секунд или минут, после чего металл охлаждают на воздухе. Для того чтобы за считанные секунды матрица нагрелась и перешла в аустенитное состояние, сталь легируют молибденом и ванадием, которые не только увеличивают износостойкость ножа, но так же увеличивают прокаливаемость. 

Почему выбирают D2

Выбирая стали для ножей, их более 15 марок различных по хим составу и свойствам, руководствуются в первую очередь физико-химическими показателями, от которых зависят основные свойства клинка. Это могут быть метательные ножи, тогда для них важна пластичность, чтобы они выдерживали динамические удары, гнулись, но в этом случае клинка не хватит для освеживания туши без нескольких правок. А вот клинки, которые держат долго заточку, не предназначены для метания, открывания бутылок и забивания гвоздей.

Второй критерий выбора массовое производство и окончательная стоимость изделия. Например, бытовые ножи должны быть коррозионностойкими, держать заточку, но не обязательно долго, но самое важное быть недорогими. Поэтому использовать очень дорогую сталь для производства бытовых изделий накладно, даже если попытаться снижать стоимость за счет массового производства.

Коррозионностокость — третий фактор, видимо не самый главный, когда речь заходит о способности держать заточку. Именно сталь марки D2 отодвигает это условие на второй план, так как она при длительном воздействии воды поддается коррозии, пусть и не активно.

Сталь D2 оптимально подходит как по физико-химическим свойствам, так и по стоимости. При правильном хранении (исключается постоянный контакт с водой, любой — с кислотами) ножи прослужат очень долго. А их стоимость составляет в диапазоне 15-35 у. е.

Рейтинг: 5/5 – 2 голосов

prompriem.ru

Сталь D2: характеристики и виды

Инструментальная сталь D2 характеристики имеет очень хорошие, несмотря на то что полностью нержавеющей её назвать нельзя. В ней недостаточное количество хрома для того, чтобы не подвергаться ржавчине, нужно минимум четырнадцать процентов. Однако сталь D2 характеристики свои оправдывает весьма неплохими (сравнительно с конкурентами) антикоррозийными свойствами. Она гораздо твёрже их и потому отлично держит заточку. По характеристике сталь D2 значительно менее жёсткая, заточить нож из неё трудно, для этой цели обязательно понадобится специальный мастер.

Выбор

Выбирая карманный нож, всегда обращают внимание прежде всего на тип стали, которая используется для производства клинка. Именно от её качества зависит использование. Характеристики стали D2 показывают, что нож из такого материала в использовании будет хорош. Ведь что такое сталь? Просто сплав, где соседствуют железо, углерод и легирующие добавки, улучшающие её основные свойства. Именно добавки, термообработка и прокатка и отличают в производстве изделий разные стали. Всего существует пять основных характеристик. Отзывы о стали D2 говорят, что всем пяти не соответствует ни она, ни какая-либо другая сталь.

1. Твёрдость, сопротивление при воздействии. Деформация металла измеряется согласно методу Роквелла (неразрушающая проверка твёрдости).

2. Жёсткость и устойчивость к повреждениям (сколам и трещинам). Нужно знать, что чем сталь твёрже, тем меньшей жёсткостью она обладает. Характеристики стали D2 отзывы описывают именно так – очень твёрдая, а жёсткость недостаточная.

3. Износоустойчивость к адгезионному и абразивному воздействию. Здесь сталь для ножа D2 характеристики получает самые лучшие, потому что чем сталь твёрже, тем более износоустойчива. Но это свойство и от химического состава тоже зависит. Характеристики твердости стали D2 под стать характеристикам износоустойчивости, поскольку в её составе достаточно карбида вольфрама.

4. Коррозийная стойкость и устойчивость против ржавчины, которая от соли и влаги появляется почти всегда. Характеристики стали для ножа D2 в этом пункте не слишком восторженные.

5. Устойчивость краёв изделия от “завалов”, то есть как долго клинок такой стали при использовании будет острым. Здесь характеристики марки стали D2 отличные.

Компромиссы

Даже в самой лучшей стали совместить невозможно все высочайшие показатели этих характеристик. Самые лучшие сплавы стали для ножей получаются только при использовании компромисса, то есть баланса, когда твёрдость правильно сочетается с жёсткостью. Характеристики марки стали D2 говорят о том, что здесь достигнут хороший баланс. Можно выполнить исключительно твёрдый клинок, однако он станет хрупким, даже при падении может разбиться на куски. А если поступить наоборот и добиться наибольшей жёсткости клинка, он будет гибок, но заточка на нём будет уходить почти сразу. По характеристикам лезвия стали D2 она очень долго находилась вне конкуренции, поскольку износоустойчивость такой стали чрезвычайно высока.

Самые знаменитые бренды, изготавливающие клинки, именно ее использовали в своей работе. Коррозии такая марка поддаётся очень слабо, меньше, чем остальные углеродные. Заточку держит очень долго, а это одно из главных преимуществ таких изделий. Однако уже довольно давно появились аналоги, способные бороться за первенство. Например, High Carbon или 20НС, гораздо более углеродистая разновидность представленной на фото стали D2. Характеристики у них очень похожи: повышенное содержание хрома и углерода, прекрасные режущие свойства, высокая стойкость кромки клинка. Сегодня производители многих стран широко используют такой вариант стали для производства ножей – в меру прочных, долго хранящих заточку (кроме того, переточить и заточить их гораздо легче), а коррозийная стойкость у них просто превосходна.

Сравнительные характеристики

Виды стали D2 отзывы получают не только из страны-производителя – США, поскольку такой сплав используется не только для ножей, из него изготавливаются даже высокоскоростные резцы. Коррозийная устойчивость не стопроцентная, однако другие углеродистые стали этот сплав превосходит и по данному показателю. В составе помимо железа 1,50 % углерода, 0,60 % марганца, 0, 60 % кремния, 12 % хрома, 1,00 % молибдена, 1,10 % ванадия, 0,30 % никеля. Прочность этой стали очень высока. В характеристиках свойства стали D2 описываются так: диапазон твёрдости для производства ножевых клинков определён в пределах 57-61 HRc, острота режущей кромки сохраняется очень долго. Такая сталь используется довольно широко ведущими компаниями, специализирующимися на выпуске клинков. Это Pohl Force, BENCHMADE, BROUS BLADES и многие другие. Тем не менее, есть и аналоги стали D2. Виды их выпускаются в России (сталь Х12МФ) и Германии (сталь X155CrVMo12-1).

Для сравнения рассмотрим другой сплав американского производства – такую же высокопрочную, износостойкую инструментальную порошковую сталь, которую выпускает металлургическая компания Crucible Materials Corporation. Из неё получится не менее хороший клинок для ножа. Сталь D2 характеристики имеет прекрасные, но сталь CPM 3V – ничуть не хуже. Она предназначена для изготовления инструмента, максимально устойчивого к чипингу (когда сталь крошится) и излому. И у CPM 3V ничуть не меньшая износоустойчивость режущей кромки. Состав этой стали несколько изменил пропорции: углерода здесь 0,80 %, а хрома – всего 7,50. Молибдена – 1,30 %, ванадия – 2,60 %, кремния – 0,90 %, марганца – 0,40 %. Такой сплав превосходит по ударной вязкости не только характеристики стали для ножа D2. Отзывы говорят, что высококлассные сплавы А2, CPM M4, Cru-Wear тоже уступают в этом качестве стали CPM 3V. Кроме того, она лучше держит рубящие и силовые нагрузки. Это одна из самых вязких и механически прочных сталей с великолепным балансом прочности, износостойкости и твёрдости. И аналогов у неё нет.

Отзывы о стали D2, характеристики

Ножи из высокоуглеродистой стали D2 наиболее популярны, а сама данная сталь на сегодняшний день является одной из самых востребованных. Большинство производителей считают её по совокупности свойств лучшей для изготовления клинков. Как уже было сказано (а в отзывах это упоминает практически каждый), двенадцать процентов хрома не делают эту сталь полностью нержавеющей, однако ни одна из других таких же высокоуглеродистых по стойкости к коррозии с D2 не сравнится. Также лучше других она держит заточку, у неё высокая ударная вязкость. Если закалка была проведена правильно, такой нож верой и правдой послужит своему владельцу.

Клинок практически не ржавеет, но сухой тряпкой его время от времени протирать рекомендуется, а также и во влажных местах не оставлять. Используют D2 в автомобилестроении, из неё делают острейшие бритвы и даже лопатки реактивных турбин. Чаще всего такая сталь идёт на металлообрабатывающие инструменты. Она прочна и окончательной полировке не поддаётся. Ведущие мастера по изготовлению клинков используют сталь D2. Это Bob Dozier (Боб Дозье), Tomoyuki Nemoto (Томоюки Немото), Suzuki Yoshiro (Судзуки Ёсиро), Kiku Matsuda (Кику Матсуда) и американская William Henry Studio. Многие известные компании Японии и США изготавливают ножи из высокоуглеродистой хромистой инструментальной штамповой стали D2.

Свойства

Сталь D2 используется для клинков, которые применяются в охотничьем снаряжении и туристическом, такие ножи любят хозяйки у себя на кухне, а также производятся ножи EDC (повседневное использование), даже топоры и мачете. Эта марка стали обладает такими свойствами, которые удовлетворят любую надобность, поскольку материал режущей части таких изделий при правильной обработке получается выше всяких похвал. На высоте буквально все свойства: вязкость, упругость, устойчивость к появлению ржавчины. Клинок стали D2 прекрасно держит заточку, он твёрдый и приспособлен к доводке острой кромки. Сталь эта настолько хороша, что популярной быть не перестаёт, несмотря на некоторые сложности при обработке её и совсем не низкую стоимость.

Абсолютно все положительные свойства объединить в себе не может ни одна сталь. Но D2 максимально к этому приближена. Углеродистые стали имеют мелкозернистую структуру, а потому D2 не так трудно затачивать, но к коррозии такая сталь не слишком устойчива. В составе D2 – почти полный объём хрома, какой полагается иметь стали нержавеющей, а потому она значительно отличается от других видов углеродистых сталей в лучшую сторону. Превосходят её в этом плане только клинки, изготовленные методом порошковой металлургии, которые коррозии подвержены ещё меньше и ещё лучше сохраняют свои режущие свойства. Но у них свои особенности: доводке режущая кромка поддаётся с трудом. Потому и сам процесс обработки порошковой стали трудоёмок и значительно дороже.

Углеродистые стали

Сталь, из которой можно производить разнообразные ножи, обычно разделяют на две группы. Углеродистые, судя по названию, содержат углерод, и его должно быть не меньше 0,5 %, поскольку сталь для ножей обязательно должна хорошо переносить закалку. Но если углерода будет более 1,7 %, ковке такой сплав поддаваться уже не будет. Почти во всех углеродистых сталях нет других составных элементов сплава: молибдена, ванадия, хрома, марганца и тому подобных. Потому в термической обработке они очень просты, и это главное их свойство. Диапазон нагрева может быть очень широк, и практически любые ошибки мастера можно в процессе ковки-закалки исправить. Ещё одно свойство углеродистой стали заключается в том, что её легко обрабатывать в незакалённом состоянии – можно сколько угодно пилить, сверлить, шлифовать и многое ещё. Её легко заточить до исключительно острого состояния.

Но есть у сталей углеродистых и некоторые недостатки. Основной из них – невысокая антикоррозийная устойчивость. Умелые мастера сводят до минимума эту погрешность, полируя изделие до зеркального блеска. Такой стали нужен постоянный и тщательный уход: после каждого случая эксплуатации клинок очищается от посторонних продуктов (от грязи в том числе), а затем слегка смазывается маслом. Однако нужно заметить, что даже самое внимательное отношение к клинку не предотвратит изменений. На поверхности лезвия образуется серый налёт и пятнышки, если оно контактирует с какими-либо кислотами. Это могут быть любые фрукты и многие овощи, например томаты. Также плохо влияют на углеродистую сталь жирные кислоты. При соприкосновении с ними сплав меняет цвет, становится тусклым. Даже мясо жареное лучше таким ножом не резать. Но стали D2 это всё не грозит, во всяком случае, далеко не в той мере. Сплав этот богат: содержит много хрома и все остальные компоненты по списку.

Легированные стали

Инструментальные легированные стали – идеальный материал для изготовления клинков. В характеристиках у них – масса положительных свойств: если хрома – более 14 %, они устойчивы к коррозии, хорошо сохраняют режущие свойства и достаточно тверды. Легирующие добавки могут быть разными в зависимости от целей, от предназначения будущего ножа. Здесь нужно отдельно сказать о сталях, изготовленных методом ПМ (порошковая металлургия). Они гораздо более износоустойчивы сравнительно со стандартом, прекрасно закаливаются, сохраняя хорошую вязкость. Все эти три свойства являются основными, и именно их желают добиться при изготовлении ножевой стали. Легированные стали в приоритете использования в ножевом производстве. Технология ПМ (когда применяются технологии порошковой металлургии) довольно дорогостоящая. Технологический процесс проходит с распылением составных элементов в расплавленном состоянии в среде инертного газа или в вакууме, далее тестообразная смесь спрессовывается под давлением и при большой температуре.

Таким образом удаётся соединить элементы сплава в единый состав. А если просто расплавить и в высокой концентрации попробовать их перемешать, это вряд ли получится достаточно эффективно. Как соль не растворится в перенасыщенном растворе. А в стали порошкообразный метод даёт многие преимущества. Твёрдые карбиды превращаются в мельчайшие практически одинаковые шарики, сталь получает мелкозернистую структуру, а потому превосходно полируется. Вязкость такой стали очень высока, а также отличное сопротивление на разрыв. Изготовленные с помощью порошковой металлургии клинки снабжены гораздо большим пределом прочности на излом лезвия. Ни одна обычная марка стали не может в этом качестве с таким сплавом сравниться. Кроме того, эти сплавы можно подвергнуть любой степени закалки, значит, можно получить очень тонкое лезвие. Производство трудоёмкое, сталь ПМ дороже, чем просто литая, но по качеству не в пример лучше.

Легирующие элементы

Износоустойчивость и вязкость этой марки стали значительно затрудняют обработку её, абразивные ленты и инструменты изнашиваются гораздо быстрее, что тоже сказывается на себестоимости изделия из суперстали ПМ. Но огромное значение имеют и добавленные в состав легирующие элементы. Железо можно закалить только в том случае, если соединить его с углеродом. Количество его может быть разным, это зависит от той марки стали, которую нужно получить. Кроме углерода, присутствие которого обязательно, хорошая сталь может иметь целый ряд добавленных элементов, которые облагородят её и коренным образом изменят её свойства.

Углерод придаёт стали жёсткость и совместно с железом образует карбиды – это очень твёрдые металло-углеродистые соединения. Хром, как уже было сказано, придаст данному сплаву стойкость к коррозии. Если этого элемента в составе будет более 13 %, сталь получится нержавеющей. Но это не вся польза, принесённая добавлением хрома. С его присутствием сталь обретает износоустойчивость и твёрдость. Марганец содействует образованию в материале клинка зернистой структуры, что значительно повышает прочность изделия, особо это касается инструментов. Кремний тоже сопутствует приданию крепости стали, используется при ковке. Ванадий (а также тантал, молибден, никель, вольфрам, кобальт) повышает жёсткость и износоустойчивость.

Популярные марки стали

Превосходное сочетание твёрдости и стойкости к коррозии демонстрируют изделия из современной хромистой стали 440С, из всей группы сталей этой марки она наиболее часто используется для производства клинков самых лучших в мире складных ножей, поскольку является самой твёрдой. В её составе помимо железа 1,10 % углерода, целых 17 % хрома, по 1 % кремния и марганца, 0,75 % молибдена, 0,04 % фосфора и 0,03 % серы. Этот состав придаёт режущей кромке хорошую стойкость, она долго не затупляется и довольно легко поддаётся заточке. Долгое время сталь 440С была стандартом качества именно для ножей, считалась наиболее сбалансированной по свойствам. Распространённость в мире у неё очень велика, репутация позитивная. Однако из 440-й группы эта сталь самая дорогостоящая. Аналоги существуют в Японии (AUS-10), во Франции (Z100CD17), в Германии (X102CrMo17), в Австрии (N690) и в России (95Х18).

Мартенситная высоколегированная порошковая нержавеющая сталь Duratech CV20 (CPM 20CV) выпускается металлургической компанией Crucible Industries LLC (США). В составе ее – увеличенный объём карбидов ванадия, поэтому по износостойкости у неё довольно мало соперников. Большим содержанием хрома обеспечивается стойкость к коррозии. Кстати, в этой марке стали самое большое содержание хрома в современных сталях. Углерода – 1,90%, хрома – целых 20%, молибдена – 1%, ванадия – 4%, вольфрама – 0,60%. Сталь CPM 20CV, закалённая в 58 HRc, считается наиболее сбалансированной по стойкости к износу и коррозии, а также и по прочности. Она в этом превосходит хорошо известные своим качеством стали 440C, CPM Rex M4, CPM 9V и многие другие. Распределение карбидов в процессе изготовления более тонкое и равномерное, поэтому улучшается вязкость, проще становится заточка и обработка. Закалка при 61-63 HRc, когда изготавливаются лезвия, повышает стойкость к нагрузкам. Сталь CPM 20CV используют для производства не только серийных, но и топовых, авторских ножей. Очень популярна эта марка в России. Аналоги существуют только в США (CPM S90V) и в Австрии (М390).

Сравнение с D2

Премиум-сталь CPM S90V (420V) – нержавеющая мартенситная порошковая сталь с исключительной износостойкостью за счёт добавления определённого количества углерода и ванадия. Выпускает её металлургическая компания Crucible Industries LLC (США). Особо высокое содержание ванадия в этой стали образует твёрдые ванадиевые карбиды, а не карбиды хрома, а потому режущий клинок обладает самой высокой износостойкостью, особенно если сравнивать с подобными инструментальными сталями D2 и 440С.

В составе также наличествует свободный хром, что придаёт клинку антикоррозийность гораздо более высокую, чем имеют стали D2 и 440С. D2 включает только 12 % хрома, а CPM S90V – 14 %. Кроме того, в ней целых 9 % ванадия! Углерода – 2,30 %, молибдена – 1 %. Более легирующих добавок нет. Правда, с заточкой такого клинка придётся повозиться, со сталью CPM S90V гораздо сложнее работать, чем с 440С или D2. Серийные ножи из неё делают довольно редко, в основном, это авторские и эксклюзивные работы. Аналоги есть в США (CPM S60V) и в Австрии (N690).

fb.ru