Порошковые стали
Про порошковые стали ходит множество заблуждений. Даже от некоторых специалистов приходится слышать совершенно некорректные высказывания относительно свойств и востребованности порошковых сталей, что уж говорить о простых пользователях, которым совершенно неинтересна вся эта металлургия, им нужен хороший нож, а порошковый стоит дороже. Так за что же приходится платить?
Для начала немного теории. Попробую сформулировать предельно понятным языком.
Современная сталь представляет собой сплав карбидов (соединений металла с углеродом) и матрицы. Карбиды гораздо более прочны, чем матрица (2500 HV против 800 HV). Прочность же средне-и высокоабразивных материалов, которые мы режем (канат, шкура и т.д.) составляет около 1000 HV. Из этого следует, что если перед нами стоит задача резать такие материалы — нам надо выбрать нож с высокой карбидной фазой, так как относительно мягкая матрица способна резать только мягкие материалы (кухонный нож).
Если карбидной фазы мало – абразив стачивает мягкую матрицу. Чтобы этого не происходило – нам нужно увеличить размер карбида,чтобы именно он взаимодействовал с абразивом.. Хорошо, начинаем вводить легирующие добавки, служащие именно этой цели.
Представим карбид в матрице как зуб в десне. Он существенно тверже абразива, абразив не сможет его сточить. Казалось бы, почему тогда тупится нож? А потому что зуб, испытывая постоянные нагрузки, начинает просто выламываться из матрицы. То есть виды затупления при низкой и высокой карбидных фазах разные. Но нам, как пользователю, это неинтересно, как именно тупится нож, нам надо, чтобы он не тупился.
То есть заколдованный круг, мало карбидов – нож быстро тупится, больше крупных карбидов – нож опять таки быстро тупится, механические свойства невелики. Увеличение твердости матрицы ничего не даст – она станет хрупкой. Решение нашли в том, чтобы сделать размер карбида не очень большим, тогда карбидов в матрице будет много, и выламывание части их не приведет к затуплению ножа. Но сделать обычным образом это невозможно, потому что размер карбида зависит от скорости кристаллизации. Чтобы уменьшить размер карбида – надо увеличить скорость кристаллизации. И современные технологии традиционного литья достигли своего предела – карбид меньшего размера сделать не удавалось.
И вот тут на сцене появляется порошковая технология. Порошковый передел в самом простом понимании – это та же сталь, которую:
— Распыляют в инертном газе
— Взвесь подают на кристаллизатор.
-Полученные микрослитки прессуют при сверхвысоких давлениях, и затем спекают.
Суть в том, при при распылении получаются микрослитки стали очень малого размера, которые уже можно быстро охладить (кристаллизовать). В итоге получаем очень высокую карбидную фазу, очень равномерно распределенную, что существенно повышает механические свойства (прочность).
Именно поэтому порошок всегда прочнее моностали равной с ней твердости – именно из за равномерности. Также порошок дает очень приятный бонус – при порошковом переделе удается увеличить количество легирующих добавок. Например, мы помним из школьного курса, что углерода в стали чисто физически не может быть более 2% — она превращается в хрупкий чугун. А вот при порошком переделе количество углерода может довести до 4%, что влияет на образование карбидной фазы.
Подведем итоги. Порошковый передел успешно решает проблему неоднородности распределения легирующих элементов в расплаве, также позволяя получить более качественный состав легирования. Это напрямую, и очень существенно, влияет на режущие свойства стали.
Ну и для наглядности — несколько интересных таблиц — сравнение прочности и износостойкости моносталей и порошков.
edge retention – аналог прочности, сопротивление заминам режущей кромки
wear resistance – износостойкость
working hardness – рабочая твердость
Corrosion resistance – коррозионная стойкость
Toughness – ударная вязкость
CPM- это условное название порошкового передела
Несколько слов можно сказать и об ударной вязкости порошковых сталей (тем, кто боится, что у него нож сломается при рубке кости)
Сталь………..Твердость……..Коэффициент ударной вязкости (еще один вид прочности, отвечает именно за динамические нагрузки, которые возникают при рубке)
.
Порошки
CPM-15V……@Rc60……….10
Углеродки
M2…………..@Rc62………20
А ведь вся Ворсма из нее делала и делает ножи
