За углеродку замолвите слово…

размещено в: Статьи | 0

Современный человек привык оценивать ножевую сталь в первую очередь по одному критерию – ржавеет или нет? И, как правило, доказывает состоятельность этого суждения с позиций вполне логичных. Аргументы сводятся к такому аспекту эксплуатации ножа как «не нужно ухаживать за клинком» — порезал продукты на кухне, оставил нож немытым; либо засунул в раковину с кучей мокрой посуды на денек-другой, а ножу хоть бы что. Или разделал на охоте добычу, не протирая ножа, сунул его в сырые от дождя ножны, и пускай там полежит с недельку, ничего с ним не случится… Справедливости ради стоит отметить, что в таких условиях эксплуатации, на удивление своему беспечному хозяину, начнет ржаветь даже, как казалось бы, «нержавеющая» сталь.

 

Так всё-таки, откуда взялось столь повально распространенное мнение, что нож должен быть сделан только из нержавеющей стали? Ведь всю свою историю вплоть до двадцатого века человечество не имело возможности изготавливать инструменты из нержавейки, но при этом всё-таки как-то выжило. Можно попытаться объяснить стремление пользоваться нержавеющими сталями с точки зрения технологического прогресса, дескать, зачем нужна морально устаревшая углеродистая сталь, когда есть современная нержавеющая, которая априори лучше? Да, действительно лучше, если говорить о коррозионной устойчивости.

 

Нестареющая классика
Нестареющая классика

Но как насчет других качеств ножа? Таких как прочность, режущие свойства, соотношение вложение/результат. Как объяснить тот факт, что и по сей день все северные народы, в том числе финны, используют в быту преимущественно ножи из углеродистых сталей? И ведь даже боевые и утилитарные американские, а так же некоторые европейские ножи до сих пор производятся из углеродок. Вообще в той же американской ножевой культуре, исторически более развитой, чем советская, углеродистая сталь до сих пор очень ценится.

 

Старые добрые углеродки применяются везде, начиная с простого рабочего ножа, и заканчивая ножами-произведениями кузнечного, слесарного и ювелирного искусства. В высокотехнологичной Японии углеродистая сталь вообще пребывает в абсолютном почёте, из неё делают подавляющее большинство ножей, и даже кухонных. А вершина кузнечно-оружейного мастерства — катана, и вообще всевозможные длинномерные оружия во всем мире: мечи, сабли, шпаги, а так же рубящие орудия: топоры, тесаки, до сих пор делают только из углеродок, несмотря на огромное количество доступных высоколегированных сталей, к которым и относятся так называемые нержавейки.

 

Так почему же столь привычную нам нержавейку не используют там, где предполагаются большие силовые и ударные нагрузки? Что такое вообще нержавеющая сталь? Попробуем разобраться. При этом следует отметить, что разговор пойдет только о сталях, пригодных для изготовления ножей и холодного оружия, то есть способных формировать определенные структуры в процессе термообработки.

 

Часть 1. Нержавейка.

 

Клинок из нержавеющей стали
Клинок из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь – это условное название коррозионно-устойчивых сталей, применяемое в обиходе. Химически устойчивость к коррозии обусловлена наличием в составе стали хрома. По металлургическим понятиям считается, что коррозионно-устойчивой является сталь с содержанием хрома от 13% и более. Однако же, в реальных условиях как всегда всё относительно. На устойчивость к коррозии влияет не только процент хрома, но и количество углерода и некоторых других элементов, а так же форма их взаимосвязи между собой. Чем больше углерода и карбидообразующих элементов в стали (ванадий, молибден, вольфрам), тем она менее устойчива к коррозии. Например, сталь 65Х13 превосходит в коррозионной устойчивости сталь 95Х18, несмотря на обратную разницу в содержании хрома. Или пример из высоколегированных «полунержавеек»: сталь 40Х10С2М, чаще известная как ЭИ-107, имеет в составе лишь 10% хрома, и она несколько более коррозионно-устойчива, чем сталь Х12МФ, в которой 12% хрома, но 1,5% углерода. Кстати последняя, в зависимости от способа закалки, может быть весьма устойчива к ржавлению, а может и наоборот, вести себя почти как углеродистая сталь, покрываясь патиной, и даже подвергаясь точечной коррозии (питтингу).

 

Поэтому еще одним важнейшим фактором, влияющим на абсолютно все свойства стали, включая коррозионную устойчивость, является термообработка. Таким образом, одна и та же высоколегированная сталь, закаленная по разным технологическим режимам, может ржаветь или не ржаветь в одинаковых условиях эксплуатации. Это связано с тем, что хром в составе стали может переходить в другое структурное состояние, переставая защищать сталь от коррозии, но зато прибавляя ей другие свойства, в частности, износоустойчивость, что применительно к ножу и его режущим свойствам играет весьма положительную роль.

 

Помимо всего вышесказанного, на «ржавучесть» влияет наличие вредных примесей в составе стали, а так же их количество.

 

Часть 2. Химическая чистота.

 

Чистота стали от примесей, ухудшающих её свойства – одна из наиболее важных проблем металлургии. Дело в том, что сырьё, из которого производят сталь, не является идеальным само по себе. В процессе получения стали, её всегда старались очистить от содержания таких неметаллических примесей, как сера, фосфор, кислород, водород, а так же от продуктов реакции с кислородом во время нагрева стали.

 

Булатная сталь и железная руда
Булатная сталь и железная руда

В разные времена и в разных странах это осуществляли по-разному. На ближнем востоке и в Индии варили знаменитый булат – достаточно чистую тигельную сталь, изделия из которой превосходили аналогичные, но сделанные из более грязной или недостаточно науглероженной тигельной стали, либо кричного железа, и уж тем более из бронзы. Булатом являлась лучшая на своё время сталь, в которой был технологически обусловленный минимум вредных примесей и максимум углерода, что и отображалось наличием характерного узора на поверхности отшлифованного и протравленного клинка. Но это обширная тема для отдельного обзора, поэтому останавливаться на этом здесь не будем.

 

В Японии некоторые клинки закапывали в землю на несколько лет, в течении которых на сталь воздействовал процесс естественной коррозии, которая шла преимущественно с участием всё тех же вредных элементов, в результате чего последние частично удалялись.

 

Златоустовская рафинированная сталь времен Павла Аносова
Златоустовская рафинированная сталь времен Павла Аносова

Основной же эффективной, но и самой трудоёмкой технологией было рафинирование — многократная перековка и кузнечная сварка стали «самой на себя», то есть когда сталь проковывалась, складывалась вдвое, присыпалась флюсом, снова проковывалась и так далее, в процессе чего сталь очищалась и приобретала лучшие свойства. При этом она, условно говоря, становилась слоёной, по аналогии с тем, что сегодня принято называть «дамасской сталью», но только слои эти были из одной и той же стали, а не из разных по составу, да и цели преследовались иные, вовсе не декоративные, а для улучшения химической чистоты, и как следствие, свойств. Именно по такой технологии многократной перековки и кузнечной сварки литой стали в Златоусте во времена Аносова, а так же несколько позднее, производились лучшие сабельные клинки, составляющие на сегодня экспозицию Златоустовского краеведческого музея, под названием «булатных».

 

Современная металлургия имеет в своем арсенале уже давно отработанные технологии, которые позволяют получать сталь такой химической чистоты, какая и не снилась древнему кузнецу. То есть сравнивая, на первый взгляд, простую углеродистую сталь типа конструкционной стали 40, пружинно-рессорной 65Г или инструментальной У8, с их историческими аналогами, а точнее говоря, прародительницами, из которых когда-то люди делали все свои инструменты и оружие, то, говоря о химической чистоте, можно сделать вывод, что по меркам былых времен, даже перечисленные выше стали являются самыми что ни наесть булатными.

 

В простой современной стали содержание серы и фосфора находится в пределах 0,04%, что по металлургической классификации именуется как «сталь обыкновенного качества». Однако же, в старину такая степень чистоты была достижима только в лучших образцах булатных сталей, технологией получения которых владели очень немногие мастера-кузнецы. Что говорить о современных «особовысококачественных сталях», где содержание серы и фосфора значится не более 0,015%, не говоря о том, что присутствие каких-либо других ненужных или случайных элементов в такой стали минимизировано. То есть химическая чистота современной стали обеспечивает ей наилучшие свойства.

 

Это справедливо не только для высоколегированных, а значит и нержавеющих, но и для углеродистых сталей, многие из которых, кстати говоря, тоже являются легированными, хотя и не в такой степени, чтобы сопротивляться коррозии в любой агрессивной среде. Такие стали называются низколегированными. К слову, в металлургии стали нет принципа «чем больше – тем лучше». Всё имеет свой определенный предел, а так же «золотую середину». Поэтому суждение, что чем более сталь легирована, тем она лучше всех остальных – ошибочно. Как всегда, всё зависит от конкретных условий и поставленных задач.

 

Часть 3. Влияние лигатуры на свойства стали.

 

Легирование стали определенными элементами, в определенных количествах, позволяет соответственно получить определенные свойства. В частности, как мы уже знаем, содержание хрома в количестве 13% и выше обеспечивает стали коррозионную устойчивость. Но одновременно с этим, такое количество хрома делает сталь более хрупкой. Исходя из графика зависимости ударной вязкости стали от процентного содержания хрома, при его увеличении до 2% ударная вязкость стали повышается, но при дальнейшем увеличении содержания хрома характеристики резко снижается. Именно это и характерно для сталей с высоким содержанием хрома, то есть для нержавеек. Пример же низколегированной хромистой стали — подшипниковая сталь ШХ-15. Содержание 1,5% хрома в составе этой стали увеличивает её прочность, но самое главное – обеспечивает улучшенную прокаливаемость, то есть способность крупной детали принимать закалку на необходимую и достаточную глубину металла. Это свойство стали не столько актуально для клинка, сколько для подшипника, но зато такое легирование  позволяет получать более стабильные результаты термообработки и обеспечивает изделию повышенную прочность и износоустойчивость, относительно изделия из нелегированной стали со схожим содержанием углерода – У10, из которой обычно изготавливают напильники.

 

Нож из углеродистой стали У8А
Нож из углеродистой стали У8А

В целом, практически все стали являются в той или иной степени легированными, за исключением семейства сталей У7-У16, которые являются углеродистыми в чистом виде. Кстати говоря, отсутствие какой-либо лигатуры делает именно эти инструментальные стали очень чувствительными к соблюдению правильной технологии термообработки. Их труднее обработать на необходимую структуру, так как они имеют очень узкий диапазон закалочных температур, требуют определенной и достаточно высокой скорости охлаждения, а так же имеют склонность к поводкам при закалке, что в целом подразумевает наличие высокого уровня квалификации у термиста.

 

В подавляющем большинстве других углеродистых инструментальных сталей, так же пригодных к изготовлению ножей, присутствует та или иная доля легирующих элементов, цель внедрения которых в первую очередь – улучшение стабильности и качества термообработки, и как следствие, улучшение полезных механических характеристик. Например: сталь 9ХС – 0,85-0,95% углерода;  1-1,2% хрома; 1,2-1,6% кремния. Сталь ХВГ – 0,9-1% углерода; 1,2-1,6% вольфрама; 0,8-1,1% марганца.

 

Дисковая фреза из быстрорежущей стали
Дисковая фреза из быстрорежущей стали

Если же увеличивать содержание некоторых легирующих элементов до определенного предела, то можно получать особые свойства. Так называемые быстрорежущие стали, которые, кстати совсем не устойчивы к коррозии, не смотря на наличие хрома в составе (в пределах 5%), обладают способностью сохранять заданную структуру, а значит твердость и прочность, при очень высоких температурах нагрева, вплоть до 650°С. При том, что обычная низколегированная инструментальная сталь разупрочняется уже при нагреве выше 200°С. Такие удивительные свойства быстрорежущих сталей достигаются легированием вольфрамом, молибденом, кобальтом, ванадием. Наличие в структуре этих сталей огромного количества карбидов позволяет с успехом использовать быстрорезы в изготовлении высококлассных ножей.

 

Штамповые стали, так же близкие к быстрорежущим по структуре, такие как Х12МФ, Х6ВФ, 6Х6В3МФС, применяют для изготовления штампов для формовки металлов «на холодную». Обладают высокой твердостью, износоустойчивостью, прочностью. При должной термообработке являются одними из лучших ножевых сталей. По составу относятся к высоколегированным сталям, но не являются нержавеющими, хотя и демонстрируют некоторую устойчивость к окислению.

 

Кованая вилка советских времен
Кованая вилка советских времен

Примером же классических нержавеющих сталей являются 30Х13, 40Х13, 65Х13 и их аналоги. Это теплостойкие стали, близкие по свойствам к инструментальным – обладают достаточной твердостью и прочностью. Основное достоинство – высокая коррозионная устойчивость. Стали с содержанием углерода 0,2-0,4% в основном применяются для изготовления ширпотребных ножей, ложек, вилок, поварешек, кастрюль. Стали с углеродом 0,5-0,7% применяются для изготовления подавляющего большинства современных массово-производимых ножей различного ценового диапазона и качества. Относительно углеродистых и низколегированных сталей, недостатки этой группы — меньшая ударная вязкость, повышенная хладноломкость (то есть хрупкость при пониженных температурах эксплуатации), меньшая твердость. Тем не менее, у ответственного производителя, при проведении грамотной термообработки и реализации правильной геометрии клинка, из данной группы сталей получаются достойнейшие рабочие ножи.

 

Часть 4. Аспекты эксплуатации.

 

По отзывам многих пользователей ножей, углеродистые и низколегированные стали превосходят классические нержавеющие по подавляющему большинству рабочих качеств, а именно: дольше сохраняют остроту режущей кромки, легче поддаются правке и заточке, в силу большей прочности позволяют создавать и использовать нож с более тонким сведением режущей кромки, что значительно улучшает режущие свойства. Само ощущение реза у ножа из углеродистой стали отличается от ощущений при работе какой-либо нержавейкой.

 

Замечено, что углеродка режет как-то по-особому, с характером, что вполне объяснимо с точки зрения структуры стали. Существует даже такое суждение, что чем более нержавеющая сталь, тем она хуже режет. И по большому счету это вполне верно, хотя и не без исключений, в виде некоторых современных марок сталей. Но при этом не стоит забывать, что сама по себе та или иная марка совсем не гарантирует высоких рабочих свойств ножа, так как заложенный хим. составом потенциал стали может быть раскрыт только проведением достойной технологии термообработки. Это во многом объясняет тот факт, что два ножа из одной и той же марки стали, но от двух разных производителей, могут демонстрировать диаметрально противоположные режущие и прочностные качества.

 

Характерные следы на клинке ножа из углеродки
Характерные следы на клинке ножа из углеродки

Камнем преткновения в теме эксплуатации по-прежнему остается вопрос ухода за ножом. Вопреки распространенному мнению, что клинок из углеродки сильно ржавеет, опыт показывает, что простые действия, такие как споласкивание ножа после резки продуктов и протирание его насухо, позволяют сохранить клинок без появления ржавчины. Лучшим способом сохранить клинок от ржавления во время длительных вылазок на природу, во время охоты, рыбалки, походов, когда нож постоянно используется в условиях сырости – иногда протирать клин вазелиновым маслом, тонким слоем, с помощью любой ветоши или салфетки. Это наилучшее средство для ухода за клинком, потому что полностью предохраняет сталь от коррозии, совершенно безвредно для организма, так как предназначено даже для приема внутрь, стоит копейки и продается в любой аптеке.

 

В процессе эксплуатации ножа из углеродистой стали на кухне, клинок покрывается тонким слоем сизой патины, которая способствует предохранению металла от непосредственной коррозии. Так же, характерной особенностью пользования углеродистого ножа, является присутствие легкого запаха от самой стали, особенно при нарезке продуктов, представляющих собой кислую среду. Возникновение запаха связано с тем, что на поверхности стали в таких условиях протекают окислительные реакции, результатом которых, в том числе и является патина на поверхности клинка. Если говорить о самом запахе и его личном восприятии, то отношение разных людей к нему так же совершенно разное, от неприятия, до восхищения, в общем всё в соответствии с поговоркой про вкус, цвет и товарищей. Так же замечено, что ножи из разных углеродистых сталей пахнут немного по-разному, то есть играет роль состав конкретной стали.

 

Углеродистые ножи из разных эпох
Углеродистые ножи из разных эпох

Выбор ножа из углеродки должен основываться на сравнении плюсов и минусов этой группы сталей. Возвращаясь к вопросу об уходе, стоит напомнить, что существует такое понятие как культура пользования инструментом, и в частности ножом, которая, впрочем, бывает совершенно разная у отдельных людей, обществ, и даже целых народов. Собственное же понимание характеристик, требуемых от ножа в тех или иных условиях, к человеку обычно приходит только с личным опытом, который, в свою очередь, и составляет культуру пользования, да и отношение ко многим вещам в целом.

 

В окончании лишь хочется заметить, что нож в первую очередь всё-таки должен резать, и при этом не только хорошо, но и долго, а сполоснуть-протереть его после использования, как правило, не составляет труда. Куда сложнее пытаться заточить вечно тупой и грязный нож. Но зато, видимо, не ржавый…

 

Симонов Кирилл

 


Понравилось? Поделись с друзьями ;-)