Сталь D2 (Д2) — для ножей: плюсы и минусы, характеристики

От качества термообработки и состава сплава у ножевых лезвий зависит устойчивость к ржавчине, затупливанию, механическим повреждениям. При выборе лучшей стали для ножа учитывается назначение изделия: для использования на кухне или в походных условиях играет роль отличающаяся комбинация характеристик.

Сталь для ножа должна быть твёрдой (55 ед.), прочной и устойчивой к процессам коррозии.

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.

Состав и добавки

Куски высокоуглеродистой стали 1095 и стали 15n20 с большим количеством никеля.
Сталь представляет собой сплав железа с углеродом. От последнего элемента зависит жесткость материала.

Различают следующие типы стали:

• низкоуглеродистая;
• среднеуглеродистая;
• высокоуглеродистая.

Ножи из нелегированной стали (без добавок) обладают гибкостью, но подвержены коррозии, неустойчивы к повреждениям. Для усовершенствования характеристик металла в сплав добавляют примеси. В таблице представлен список используемых добавок (кратко приведены разъяснения их функций).

Сера и фосфор относятся к технологическим примесям. Первый элемент снижает твердость и прочность металла, в качественных сплавах процентное содержание не превышает 0,065. Фосфор повышает хрупкость стали. Данный элемент присутствует во всех сплавах, но максимальный уровень вещества в сплаве составляет 0,045%.

Термическая обработка

Сталь D2 производится методом электрошлаковой переплавки (ESR), при котором расплав металла пропускается через специальный флюс. Во время процесса из расплава максимально удаляются вредные примеси серы и фосфора, за счет чего повышается качество металла.

Для получения необходимых прочностных характеристик для ножей сталь D2 подвергают дальнейшей термической обработке. Во время закалки важно обеспечить равномерный нагрев всей массы металла, для чего достаточно небольшой выдержки. Нагрев производится в окислительной среде, из-за чего происходит частичное обезуглероживание поверхностного слоя. Он снимается при окончательной обработке.

Первичная твердость металла достигается закалкой при 1000-1010 градусах с выдержкой в течение 5-7 минут. Температурный диапазон отпуска – 175-200 градусов. При таком режиме обеспечивается максимальная твердость режущей кромки – 61-62 HRC.

Для изготовления ножей, предназначенных для определенных динамических нагрузок, несколько меняется режим закаливания стали:

• закалка – при температуре 1020-1040 градусов;
• отпуск – 310-340 градусов в течение двух часов.

Конечная механическая обработка изделий заключается в шлифовании и заточке резца.

Условия термомеханической обработки

Сталь такого типа требует закалки, придающей ей большую прочность. Чтобы закалить сплав, не предназначенный для изготовления клинков, применяется окислительная атмосфера. Создание клинков из стали D2 требует иной технологии.

Термическая обработка стали D2

Для производства режущих лезвий и деталей, рассчитанных на динамические нагрузки, необходимы другие время и температура воздействия. Наиболее распространена обработка стали на первичную твердость, включающая низкий отпуск и закалку в масле, под струей воздуха или в горячих средах.

Чтобы добиться однородности в структуре клинка, обеспечивают равномерное нагревание при закалке. Отсутствие окисления при подобной обработке предотвращает обезуглероживание, что способствует сохранению прочности и приобретению изделием большей остроты.

Нагрев происходит при температуре +690…+850°С. Через несколько минут или секунд сплав охлаждают, легируют ванадием и молибденом, способствующим закаливаемости.

В производстве используют метод электрошлаковой переплавки. Расплавленный металл пропускается через слой шлака, в процессе очищаясь от вредных примесей, в т. ч. от серы с фосфором.

После обработки с последующим накаливанием сталь остужается и подвергается окончательной механической обработке в виде шлифования и заточки клинка.

Лучшие зарубежные марки стали

У разных марок стали отличаются рабочие характеристики, все виды имеют плюсы и минусы.

D2

Это немецкая марка инструментальной стали высокого качества, характеризующаяся однородностью структуры после закалки. Одна из самых востребованных в мире.

Изделия из немецкой стали D2 для ножа отличаются однородностью структуры.

Преимущества:

• удержание заточки;
• качество реза;
• стойкость к коррозии и деформации.

Сталь D2 относится к высокоуглеродистому виду. Разработана для создания режущих зубьев, используется в изготовлении охотничьих ножей.

Содержит большое количество хрома (до 14%). Подвергается закалке (55-69 HRC). При низкой стоимости обладает твердостью, но сложно затачивается.

Для продления срока эксплуатации лезвие рекомендуется протирать после контакта с водой.

CPM S35VN

Марка американской компании относится к классу премиум, характеризуется твердостью, износостойкостью. Расшифровка аббревиатуры CPM — это название технологии Crucible Particle Metallurgy.

Сплав получают порошковым методом, предусматривающим следующие действия:

1. Жидкий расплав охлаждают азотом, он кристаллизуется, превращается в порошок.
2. Сухое вещество подвергают высоким температурам и давлению, чтобы порошок спекся.
3. На сплав воздействуют прессом для получения готового продукта.

Прочность обеспечивается равномерно расположенными в порошке карбидами хрома, ниобия и ванадия.

Ножи из американской стали CPM S35VN хорошо сохраняют заточку, но не устойчивы к перегибам.

Марка S35VN представляет собой улучшенный вариант S30V (в состав сплава внесен ниобий, а в производстве используется порошок мелкой структуры).

Комбинация легированных элементов позволила улучшить характеристики стали без потери прочности, т. е.:

1. Благодаря мелкозернистой структуре материала изделие долго сохраняет заточку, меньше выкрашивается в сравнении с предшествующей маркой.
2. Лезвие выдерживает ударную нагрузку.
3. Сталь менее чувствительна к гниению.
4. Сплав характеризуется пластичностью.

К недостаткам марки относятся сложность в заточке и высокая себестоимость. Такие лезвия не предназначены для рубки твердых поверхностей, не устойчивы к перегибам (твердость полотна составляет от 58 до 62 ед. по шкале Роквелла).

440C

Считается классикой ножевой стали в Европе и Америке, содержит повышенное количество хрома и углерода.

Ножи из стали 440C очень и не ржавеют.

Основные характеристики:

• твердость составляет 59 HRC;
• выдерживает сгибы, скручивания (может использоваться при резке твердых плотных продуктов);
• относится к нержавеющему типу (подходит для аквалангистов и рыбаков);
• удерживает заточку;
• легко поддается правке.

Из стали 440C изготавливаются классические и складные модели ножей. Изделия требуют регулярного ухода. Из-за отсутствия в сплаве ванадия лезвия не обладают износоустойчивостью. В сравнении с изделиями премиум-класса чувствительны к воздействию солей и кислот.

Elmax

Сталь шведской марки изготавливается по порошковой технологии. Является высокоуглеродистой, высоколегированной. Используется для изготовления ножей высокой ценовой категории. Отличается хорошей режущей способностью.

Изделия из шведской высокоуглеродистой стали Elmax получаются очень прочные и устойчивые к коррозии.

К преимуществам относятся:

• прокаливаемость (58-62 по шкале Роквелла);
• пластичность;
• ударопрочность;
• износостойкость;
• устойчивость к коррозии.

При высокой твердости сталь хорошо поддается заточке. Для поддержания антикоррозионных свойств необходима регулярная шлифовка и полировка клинка.

М390

Разработанная австрийским металлургическим концерном марка M390 является одной из лучших. Характеризуется устойчивостью к гниению. Задумывалась в качестве материала для медицинских инструментов, поэтому особое внимание при разработке уделялось способности удерживать заточку.

Лезвия сохраняют остроту кромки до 6 месяцев. Сплав обладает низкой разницей между предельной текучестью и прочностью на разрыв. Материал не разрушается при взаимодействии с большинством видов щелочей и кислот.

Главным достоинством является твердость на уровне от 60 до 62 HRC. При таком показателе возможна шлифовка полотна до зеркального блеска. Для заточки требуется наличие настольного станка.

ZDP 189

Марка ZDP 189 принадлежит японской корпорации. Эта сверхвысокоуглеродистая инструментальная сталь, обладающая твердостью до 69 HRC, содержит высокий процент хрома. Разработана на основе порошковых технологий.

Выделяется режущими качествами, используется для изготовления ограниченных серий клинков. Из-за хрупкости подходит не для всех форм лезвий (например, не рекомендуется для вогнутых спусков). Полотно чувствительно к воздействию ударов. Лезвие хорошо поддается полировке.

VG-10

Co и Mo делает VG-10 вязкой и твердой.
Легированная кобальтом и молибденом японская марка VG-10 отличается остротой режущей кромки, твердостью, устойчивостью к ударной нагрузке, антикоррозионными свойствами.

Часто используется в качестве центрального слоя полотна, чтобы обеспечить клинку устойчивость к ржавчине, повысить режущие свойства.

Содержание в составе сплава кобальта делает сталь вязкой и твердой. Режущая кромка сохраняется даже при твердости 60-62 HRC. Качество материала поддерживается особым методом термической обработки, который производитель держит в секрете.

CPM S30V

Порошковая американская марка CPM S30V содержит от 13 до 18% хрома, обладает прочностью, устойчивостью к ржавчине. Сплав содержит карбиды ванадия и хрома, на режущей кромке присутствуют участки сверхвысокой твердости.

Материал сочетает в себе ударную вязкость и износостойкость, отличается устойчивостью на излом. Лезвия имеют твердость до 58-61 HRC, при этом легко поддаются правке.

AUS-8

Сталь AUS 8 часто используется для изготовления кухонных ножей различного размера.
Сталь AUS-8 японского производства имеет высокие рабочие характеристики. Благодаря наличию в сплаве молибдена и никеля обеспечивается сопротивление к коррозии.

В процессе выплавки и закалки не используются дорогостоящие технологии, поэтому металл имеет низкую себестоимость.

Лезвия из данного материала не требуют специального ухода, сочетают в себе твердость и упругость, легко поддаются заточке.

Лучшие отечественные виды стали

Маркировка из двух цифр и буквы «Х» обозначает процентное содержание (в сотых долях) углерода и хрома (первая цифра — углерод, вторая — хром). Фактические показатели могут незначительно колебаться. Можно выделить топ-5 лучших ножевых сталей отечественных производителей.

50х14МФ

Универсальная сталь 50х14МФ, с которой начиналось оружейное производство. Используется в изготовлении ножей, медицинского инструмента. Сплав устойчив к химической и влажной среде. Твердость может составлять до 57-58 HRC.

Лезвия долго держат заточку, устойчивы к ударным нагрузкам, с легкостью правятся в домашних условиях.

Сталь 50х14МФ является универсальной и подходит как для ковки ножей и топоров, так и для изготовления медицинского оборудования.

40Х12

Это мягкая высоколегированная сталь, использующаяся в производстве недорогих ножей, сувенирных клинков. Плохо поддается закалке, поэтому полотна легко гнутся, а режущая кромка почти не удерживает заточку.

Преимуществом является устойчивость к коррозии. Твердость материала составляет 51 или 52 HRC.

Х12МФ

Изначально разрабатывалась для использования в машиностроительной отрасли. Марка широко применяется в изготовлении ножей. В сплав входит вторичное сырье, что снижает стоимость производства.

Сталь Х12МФ не требует сложного ухода, относится к группе коррозионно-стойких материалов, отличается податливостью при обработке. Режущая кромка обладает устойчивостью к износу. Острота лезвия сохраняется долгое время. Твердость может достигать 64 HRC.

К недостаткам относятся: чувствительность к изгибам и кислотной среде, необходимость специального оборудования для заточки, тусклый вид полотна.

95Х18

Часто используется для изготовления клинков. Материал отличается устойчивостью к коррозии, прочностью, не изнашивается долгое время. Преимуществом является простота заточки лезвия, недостатком — средняя агрессивность реза. Закаливается до 58 HRC.

Подробнее в статье: «Характеристика стали для ножей 95х18«

65Х13

Относится к недорогим маркам. Имеет устойчивость к ржавчине благодаря содержанию хрома. Твердость составляет от 56 до 59 ед. по шкале Роквелла. Полотно устойчиво к ударам, деформации. Достоинством также является легкость в эксплуатации и заточке.

К недостаткам относится высокая скорость истирания.

Подробнее в статье: «Характеристика стали марки 65X13«.

Из истории создания сплава

Сталь D2 – относительно недавно появившийся сплав. Его разработали чуть более полувека назад в США с использованием метода электрошлаковой переплавки, что позволило повысить качество полученного сплава. С его помощью из состава удаляются фосфор и сера, которые, по мнению разработчиков, являются наиболее вредными. Их повышенное содержание нередко приводит к браку и снижению качества стали.

В Америке сплав использовали для изготовления промышленного режущего инструмента и ножей.

Позднее в Японии, Швеции и Германии были разработаны похожие по составу сплавы, которые по своим свойствам не уступают первоначальному образцу, а по некоторым параметрам и превосходят его. Характеристики стали Д2 и аналогичных, разработанных в других странах, различаются незначительно, в основном – в процентном содержании углерода.

Российским аналогом D2 является сталь Х12МФ. Состав сплавов похож; различия свойств зависят лишь от используемых в сплавах пропорций компонентов и особенностей термической обработки.

В настоящее время сплав используют для производства ножей и клинков холодного оружия.

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.

Цена

Ножи из стали D2 выпускают как отечественные, так и зарубежные производители. Изделия отличаются невысокой стоимостью. Связано это с тем, что все компоненты, которые используются для производства стали этой марки, доступны и дешевые. Средняя цена за нож составляет 2500 рублей. Благодаря невысокой цене и отличным характеристикам ножи из стали D2 пользуются популярностью у покупателей, особенно у охотников и туристов.

Источники

• https://VashNozh.ru/stal/d2
• https://svarkaipayka.ru/material/stal/tehnicheskie-harakteristiki-legirovannoy-stali-d2.html
• https://damask-steel.ru/page/d2-plyusy-i-minusy-harakteristiki-otzyvy/
• https://www.nozhikov.ru/blogs/stati/stal-d2-kak-material-dlya-izgotovleniya-klinkovogo-oruzhiya
• https://kavkazsuvenir.ru/blog/stal-d2-dlya-nozhey
• https://posuda-gid.ru/nozhi/stal/35-d2-plyusy-i-minusy
• https://knifehacker.ru/stal-d2/
• https://top-nozhej.ru/bez-rubriki/stal-d2-dlja-nozhej-harakteristiki-pljusy-i-minusy/

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.