Самая прочная сталь в мире

Обновлено: 03.05.2024

Самая прочная сталь обретает свою твёрдость благодаря легирующим добавкам. Достаточно мизерной доли хрома, вольфрама или другого металла и свойства сплава значительно повысятся. Предлагаем для ознакомления топ-рейтинг самых прочных металлов в мире, способных сделать детали износостойкими.

Обзор топа самых высокопрочных металлов на Земле

Самые прочные металлы на планете Земля встречаются довольно редко. Большинство из них стоят значительно дороже золота. Эксперты Zuzako составили рейтинг износостойких металлов. Всего их 10.

А что из этого предпочтете Вы?

Иридий

Иридий не только самый прочный металл на планете Земля, он имеет наибольший удельный вес. В чистом виде иридий практически не существует, попадается в соединениях с осмием. Металл без преувеличения можно называть космическим, поскольку он содержится в метеоритах в больших количествах.

Существует гипотеза, что иридия в земной коре значительно больше. Просто он под собственной тяжестью постепенно погружается в менее плотные слои, опускаясь к ядру земли.

плотность 22.65 г/см 3 ;
цвет серебристо-белый;
температура плавления 2 466 ⁰C;
кипит при 4 428 ⁰C;
высокая коррозионная устойчивость;
устойчив к воздействию кислот, щелочей и других химических веществ;
не поддаётся механической обработке.

Иридий добавляют в другие металлы, чтобы придать им устойчивости к воздействию химически активных веществ. Используют при изготовлении термоизмерительных приборов, электрооборудования, медицинского инструмента.

Рутений

Высокопрочный металл относится к платиновой группе, несмотря на свою твёрдость, содержится в мышечных тканях всех живых существ. В переводе с древнего языка рутений означает Россия.

Тяжёлый металл открыл в 1844 году профессор Карл Клаус в лабораториях Казанского университета. Добывал он его из платиновой руды, привезённой с Урала. Сейчас металл получают из отходов, образующихся при очистке платины и разложении ядерных веществ.

плотность 12.4 г/см 3 ;
плавится при 2 334 ⁰C;
температура кипения 4 077 ⁰C;
химически инертный.

При добавлении рутения золото приобретает чёрный цвет. Металл используется как добавка к сплавам при изготовлении деталей для космической отрасли, медицины, электроники.

Тантал

Тантал уступает лидерам по твёрдости, но при этом лидирует в показателях прочности.

плотность 16.6 г/см 3 ;
температура плавления 3 017 ⁰;
кипит при температуре 5 458⁰C;
пластичный;
стойкий к коррозии;
активный газопоглотитель.

Тантал легко штампуется, поддаётся механической обработке.

В природе хром встречается в основном в виде окислов и других соединений красивого цвета – от жёлтого до красного. Чистый металл бело-голубоватый.

плотность 7.2 г/см 3 ;
температура плавления 1 856.9 ⁰C;
кипит при 2 671.9 ⁰C;
ярко выражены магнитные свойства;
высокая прочность.

Хром не реагирует с кислотами и щелочами, не подвергается охрупчиванию под воздействием водорода. Любое стальное изделие становится прочнее, если в сплав добавлен хром.

Бериллий

Металл бериллий серого цвета имеет серебристый оттенок. При контакте с воздухом покрывается оксидной плёнкой и становится матовым.

высокая твёрдость;
лёгкий, плотность 1.85 г/см 3 ;
температура плавления 1 278 ⁰C;
кипит при температуре 2 970 ⁰C;
высокая теплопроводность;
низкое электрическое сопротивление.

Бериллий используют как легирующий металл при производстве сталей со специальными свойствами.

Бериллий в чистом виде очень токсичен. Отравиться можно и некоторыми его соединениями.

Осмий

Осмий – металл платиновой группы. Его позиция в таблице Менделеева под номером 76. По плотности конкурирует с иридием. Он относится к платиноидам.

плотность 22.59 г/см 3 ;
температура плавления 3 033 ⁰C;
закипает при температуре 5 012 ⁰C;
твёрдый;
хрупкий.

При нагревании сильнее проявляет химическую активность, вступает в реакцию со многими веществами. Реагирует только с расплавленными щелочами и в присутствии окислителей.

При растворении в кислоте и воде выделяет резкий неприятный запах, раздражающий горло – тетраоксид осмия.

Рений

Металл высокой плотности встречается в недрах в чистом виде и как примесь молибдена. Рений стойкий к окислению, слабо окисляется при воздействии агрессивных веществ.

плотность 21.02 г/см 3 ;
температура плавления 3 186 ⁰C;
закипает при температуре 5 596 ⁰C;
жаростойкий;
пластичный;
прочный.

Существование и качества рения вычислил Менделеев в 1871 году. В чистом виде вещество получили в 1925.

Вольфрам

В земной коре вольфрама достаточно много, но в чистом виде он не встречается, в основном трехокись и оксиды с другими металлами. Он является самым тугоплавким металлом и уступает первенство только углероду (алмазу).

плотность 19.25 г/см 3 ;
температура плавления 3 422 ⁰C;
закипает при температуре 5 555 ⁰C;
химически стойкий;
пластичный.

Вольфрам поддаётся обработке давлением, его легко вытянуть в тонкую нить.

Обычный, необогащенный уран в чистом виде слаборадиоактивен, применяется в разных отраслях промышленности.

плотность 19.05 г/см 3 ;
температура плавления 1 132.3 ⁰C;
закипает при температуре 3 744.8 ⁰C;
обладает парамагнитными свойствами;
пластичный;
имеет высокий коэффициент прочности на излом.

Уран добавляют в различные материалы для придания им прочности, гибкости.

Титан

Титан сочетает в себе такие качества, как прочность и малый вес. Его давно используют в промышленности, особенно в северных районах. От других прочных металлов его отличает высокий показатель хладостойкости. Чем ниже температура, тем он прочнее.

плотность 4.54 г/см 3 ;
температура плавления 1 670 ⁰C;
закипает при температуре 3 287 ⁰C;
химически не активен;
стойкий к коррозии.

По распространённости в земной коре и воде титан занимает 10-е место.

Какой металлический сплав самый прочный в мире: справка редакции Zuzako

Самый прочный металлический сплав на земле сделан учёными искусственно. Они соединили на атомном уровне далеко не самые твёрдые металлы: платину и золото. В результате получился материал, который практически не стирается.

Есть понятное для всех сравнение, демонстрирующее, что полученный сплав лучший. Если ехать по асфальтовой дороге вокруг экватора на шинах из этого сплава, то они сотрутся только после того, как машина 500 раз «обогнёт» земной шар.

Износостойкий сплав дорогой. Его производство по стоимости конкурирует с ценой металлов, из которых его делают.

Самый твёрдый сплав, полученный из соединений титана и золота, разрабатывался с целью создания из него протезов. Материал не окисляется и не вызывает отторжения тканей.

Друзья, вам понравился рейтинг самых твёрдых металлов, составленный нашими экспертами? О чём ещё вы хотели бы узнать на страницах нашего сайта?

10 самых тяжелых металлов в мире по плотности

Мы все любим металлы. Машины, велосипеды, кухонная техника, банки для напитков и множество других вещей - все они состоят из металла. Металл - краеугольный камень нашей жизни. Но иногда он бывает очень тяжелым.

Когда мы говорим о тяжести того или иного метала, то обычно имеем в виде его плотность, то есть соотношение массы к занимаемому объёму.

Еще одним способом измерения «веса» металлов является их относительная атомная масса. Самыми тяжелыми металлами по относительной атомной массе являются плутоний и уран.

Если вы хотите узнать, какой металл самый тяжелый, если рассматривать его плотность, то мы рады вам помочь. Вот топ-10 самых тяжелых металлов на Земле с указанием их плотности на кубический см.

10. Тантал - 16,67 г/см³

Десятую строчку в рейтинге занимает синевато-серый, очень твердый металл со сверхвысокой температурой плавления. Несмотря на свою твердость он пластичен, как золото.

Тантал является важным компонентом во многих современных технологиях. В частности, он используется для производства конденсаторов, которые применяются в компьютерной технике и мобильных телефонах.

9. Уран - 19,05 г/см³

Это самый тяжелый элемент на Земле, если учитывать его атомную массу - 238,0289 г/моль. В чистом виде уран представляет собой серебристо-коричневый тяжелый металл, который почти вдвое плотнее свинца.

Как и плутоний, уран служит необходимым компонентом для создания ядерного оружия.

8. Вольфрам - 19,29 г/см³

Считается одним из самых плотных элементов в мире. В дополнение к своим исключительным свойствам (высокая теплопроводность и электропроводность, очень высокая стойкость к воздействию кислот и истиранию) вольфрам также отличается тремя уникальными свойствами:

После углерода он имеет самую высокую температуру плавления - плюс 3422 ° C. А его температура кипения - плюс 5555 ° C, эта температура примерно сопоставима с температурой поверхности Солнца.

Сопровождает оловянные руды, однако препятствует выплавке олова, переводя его в пену шлаков. За это и получил свое название, которое в переводе с немецкого означает «волчьи сливки».
Вольфрам имеет самый низкий коэффициент линейного расширения при нагревании из всех металлов.

7. Золото - 19,29 г/см³

С давних времен люди покупают, продают и даже убивают за этот драгоценный металл. Да что люди, целые страны занимаются скупкой золота. Лидером государств с самыми крупными запасами золота на данный момент является Америка. И вряд ли наступит пора, когда в золоте не будет нужды.

Говорят, что деньги не растут на деревьях, но золото - растет! Небольшое количество золота можно найти в листьях эвкалипта, если тот находится на золотоносной почве.

6. Плутоний - 19,80 г/см³

Шестой самый тяжелый металл в мире - один из самых нужных компонентов для ядерных держав мира. А еще он - настоящий хамелеон в мире элементов. Плутоний демонстрирует красочное состояние окисления в водных растворах, при этом их цвет варьируется от светло-фиолетового и шоколадного до светло-оранжевого и зеленого. Цвет зависит от степени окисления плутония и солей кислот.

5. Нептуний - 20,47 г/см³

Этот металл с серебристым блеском, названный в честь планеты Нептун, был открыт химиком Эдвином Макмилланом и геохимиком Филиппом Абельсоном в 1940 году. Он используется для получения шестого номера в нашем списке, плутония.

4. Рений - 21,01 г/см³

Слово «Рений» происходит от латинского Rhenus, что означает «Рейн». Нетрудно догадаться, что этот металл был обнаружен в Германии. Честь его открытия принадлежит немецким химикам Иде и Вальтеру Ноддакам. Это последний из открытых элементов, у которого есть стабильный изотоп.

Из-за очень высокой температуры плавления рений (в виде сплавов с молибденом, вольфрамом и другими металлами) применяется для создания компонентов ракетной техники и авиации.

3. Платина - 21,40 г/см³

Один из самых драгоценных металлов в этом списке (кроме Осмия и Калифорния-252) используется в самых разных областях - от ювелирного дела до химической промышленности и космической техники. В России лидером по добыче платинового металла является ГМК «Норильский никель». В год в стране добывается около 25 тонн платины.

2. Осмий - 22,61 г/см³

Хрупкий и при этом крайне твердый металл редко используется в чистом виде. В основном его смешивают с другими плотными металлами, такими как платина, для создания очень сложного и дорогого хирургического оборудования.

Название «осмий» происходит от древнегреческого слова «запах». При растворении щелочного сплава осмиридия в жидкости появляется резкое амбре, похожее на запах хлора или подгнившей редьки.

И осмий и иридий (первое место рейтинга) весят примерно в два раза больше свинца (11,34 г/см³).

1. Иридий - 22,65 г/см³ – самый тяжелый металл

Этот металл с полным правом может претендовать на звание элемента с наибольшей плотностью. Однако споры о том, какой же металл тяжелее - иридий или осмий, все-таки ведутся. А все дело в том, что любая примесь может снизить плотность этих металлов, а их получение в чистом виде - очень тяжелая задача.

Теоретическая расчетная плотность иридия составляет 22,65 г/см³. Он почти втрое тяжелее, чем железо (7,8 г/см³). И почти вдвое тяжелее, чем самый тяжелый жидкий металл - ртуть (13,6 г/см³).

Как и осмий, иридий был открыт английским химиком Смитсоном Теннантом в начале 19 века. Любопытно, что Теннант нашел иридий вовсе не целенаправленно, а случайно. Он был обнаружен в примеси, оставшейся после растворения платины.

Иридий в основном используется в качестве отвердителя платиновых сплавов для оборудования, которое должно выдерживать высокие температуры. Он перерабатывается из платиновой руды и является побочным продуктом при добыче никеля.

Название «иридий» переводится с древнегреческого как «радуга». Это объясняется наличием в металле солей разнообразной окраски.

Самый тяжелый металл в периодической таблице Менделеева очень редко встречается в земных веществах. Поэтому его высокая концентрация в образцах породы - маркер их метеоритного происхождения. За год во всем мире добывают около 10 тысяч килограмм иридия. Крупнейший его поставщик - Южная Африка.

Самые прочные металлы в мире: топ-10

Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.

Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие - настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.

А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:

Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.

10. Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.

9. Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

8. Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения - ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

7. Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь - это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

6. Титан

Титан - это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

5. Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия - третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

4. Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

3. Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

2. Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

1. Вольфрам

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых - Хуана Хосе и Фаусто д'Эльхуяра - к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности - для изготовления ракетных сопел.

Таблица предела прочности металлов

Металл	Обозначение	Предел прочности, МПа
Свинец	Pb	18
Олово	Sn	20
Кадмий	Cd	62
Алюминий	Al	80
Бериллий	Be	140
Магний	Mg	170
Медь	Cu	220
Кобальт	Co	240
Железо	Fe	250
Ниобий	Nb	340
Никель	Ni	400
Титан	Ti	600
Молибден	Mo	700
Цирконий	Zr	950
Вольфрам	W	1200

Сплавы против металлов

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава - тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

Особенности высокопрочных сталей

Знание особенностей высокопрочных сталей — в том числе и того, какая из них самая прочная, — очень полезно для заказчиков металлургической продукции. Внимание придется уделить конкретным маркам и расшифровке их маркировки. Также актуальными темами будут применение таких металлов и ГОСТ на них, состав и свойства сталей конкретного типа, их сварка.

Общее описание

Начать следует с определения того, что же, собственно, следует считать высокопрочными сталями. В России под таким термином подразумевают сплав железа с углеродом, который способен переносить более или менее длительное время нагрузку 1800—2000 МПа и выше. Помимо этого показателя, очень важен и другой момент — хорошая устойчивость к хрупкому разрушению. Дополнительно требуется контролировать пластичность и вязкость. Только при четком соблюдении всех этих моментов металлургии производители могут заявить, что они действительно делают высокопрочный металл.

Марки

Среди упрочненных сплавов популярностью пользуется низкоотпущенная сталь со средним легированием. В ней содержится от 0,25 до 0,4% углерода. Специалисты научились значительно повышать в таких сплавах вязкость и пластичность. Их состав включает:

Популярная марка 30ХГСА выпускается согласно различным ГОСТ — сообразно форме исполнения. Так, сортовой прокат должен соответствовать стандарту 4543 от 1971 года. Калиброванные прутки делают по ГОСТ 8559-75. А для полос применяют ГОСТ 103-2006, и это еще не полный перечень. Необходимая прочность поддерживается за счет старения мартенсита.

Такие мартенситно-стареющие стали имеют привлекательные технологические свойства. После закаливания они будут весьма пластичны и хорошо обрабатываемы режущим инструментом. Вырабатывают эти металлы в индукционных печах либо электрошлаковой плавкой. Мартенситно-стареющие стали имеют иногда высокую коррозионную устойчивость. Рассмотреть их состав уместно на примере маркировки 03Х9К14Н6М3Д.

В нее входят:

Также стоит обратить внимание на ПНП-стали, делящиеся на две подгруппы. Одна имеет полностью аустенитную структуру — и называется еще трип-сталями. В таком виде сплавов создается высокая концентрация никеля и прочих стабилизирующих аустенит компонентов. Это существенно удорожает продукцию. Свариваемость ПНП-металла ограничена, обработать его механически также будет весьма трудно.

Многофазные марки стали содержат аустенит, обогащаемый углеродом. В процессе деформации или при активном механическом воздействии он будет преобразовываться в мартенсит. Концентрация углерода составляет 0,2%. Доля марганца достигает 1,5%.

Подобные стали, наряду с высокой прочностью, имеют еще одно хорошее свойство — они легко деформируются, что позволяет получать конструкции со сложной геометрией.

Говоря про другие марки, надо упомянуть еще 20Х2Г2СНВМ. При концентрации углерода 0,18—0,25% она содержит также:

Среди трип-сталей выделяется 30Х9Н8М4Г2С. Это метастабильный аустенитный сплав. В его состав входят:

2% марганца и кремния.

Применение

Особо стойкие марки стали применяют не только для болтов и других крепежей. Тот же сплав 30ХГСА используют, чтобы делать:

прочие улучшаемые части, эксплуатируемые при температуре до 200 градусов;

сварные конструкции, применяемые для ответственных работ;

прочие изделия, рассчитанные на знакопеременные нагрузки.

Марка 35ХГСА после грамотного отпуска прочнее предыдущего сплава. Такой материал подойдет для получения:

сварных сложных деталей;

прочих изделий, рассчитываемых на особые нагрузки.

Примечательна сталь ЭИ643. Она подходит для дисков и валов. Из нее делают шестеренки редукторов и различные крепежи. Ее, наряду с 30ХГСА и ВЛ-1, используют даже в авиационной промышленности. Мартенситно-стареющая сталь представлена еще и сплавом Н18К9М5Т; здесь аналогами будут:

Мартенситно-стареющий металл может работать при охлаждении до — 196 градусов и при нагреве до 400 градусов. Допускается его эксплуатация в среде со слабой химической агрессивностью. Такие вещества имеют превосходную эрозионную стойкость. Хорошими примерами являются:

Такие металлы применяют, чтобы делать:

резервуары, рассчитанные на высокое давление;

зубчатые передачи различных моторов;

двигательные валы на вертолетах.

Сварка

Высокопрочные стали варят по особой технологии. Среднеуглеродистый легированный металл относительно вязок и пластичен. Рессорная сталь с легирующими компонентами варится при условии непременной предварительной термической обработки. В ходе самой работы требуется обеспечить подогрев. Но и после окончания сварки придется заниматься термообработкой.

Средние по содержанию углерода сплавы отличаются хорошей прокаливаемостью. Прогрев свариваемых изделий не понижает скорости падения температуры. Это приводит к ускоренному росту зерен. Вывод прост: варить подобный металл следует без заблаговременного подогрева.

Однако могут использоваться специализированные методики: блочная, каскадная сварка, работа на укороченных участках.

Иногда используются специальные приспособления, подогревающие шов. Это позволяет поддержать его дольше при заданной температуре. Чтобы перегреть сталь, исключая возникновение мартенситной структуры, могут применять отжигающие валики. Концентрация углерода в создаваемом шве должна составлять максимум 0,15%. Иначе обстоят дела при сварке на умеренно легируемых глубоко прокаленных сталях особой прочности.

Это требует подбора сварочных материалов, позволяющих формировать швы с повышенной деформационной способностью. Такое свойство должно достигаться при ограниченном насыщении ванны водородом. Недопустимо применение электродов с органическими покрытиями. В шве должно содержаться максимум:

1,5% хрома и марганца;

0,5% кремния и ванадия;

Среднеуглеродистый металл варят под аргоновой защитой. При этом используют неплавкий электрод. Присадочное вещество подбирают сообразно применяемому газу.

Улучшить работу помогает использование активирующего флюса. Он позволит отказаться от разделки кромок.

Какая сталь самая прочная в мире?

Наивысшую прочность имеет нитинол. Такая сталь известна также как SM-100. Изначально ее создавали для использования в ракетах в США. Этот металл весьма прочен и отличается жесткостью. Сегодня SM-100 применяют широко и для изготовления ножей.

Какими бывают стали для ножей и какие самые лучшие?

Клинки современных режущих инструментов самого разного назначения на сегодняшний день изготавливаются из стальных заготовок. При этом важно учитывать, какими бывают стали для качественных ножей.

Имея информацию о ключевых характеристиках разных видов материала, позволяющую проводить объективное сравнение, можно определить, какая сталь будет лучше. И речь в данном случае будет идти как об удельном весе, так и о твердости, а также коррозийной стойкости.

Особенности и характеристики

Механические технологические и свойства ножевой стали того или иного вида определяются наличием и долей легирующих элементов в ее составе. Анализируя ключевые особенности и характеристики таких материалов, стоит выделить следующие важные моменты.

Устойчивость к температурным колебаниям в широком диапазоне: от -30 до +100 градусов.
Прочность и упругость. Здесь важно помнить, что наиболее важными характеристиками в контексте эксплуатации рассматриваемых изделий являются минимальная деформация, а также устойчивость к продольным прогибам.
Восприимчивость к коррозии.
Твердость. Данный параметр, как известно, измеряется по шкале Роквелла и обозначается HRC (в европейских странах применяется аббревиатура RC). В ситуации с ножами оптимальными принято считать показатели не ниже 55 единиц. Однако стоит заметить, что между твердостью и устойчивостью материала к сколам существует обратная зависимость.
Способность долго держать заточку. Не секрет, что чем тверже сталь, тем дольше лезвие ножа будет оставаться достаточно острым.

Помимо всего перечисленного, следует уделить внимание такому моменту, как легкость заточки клинка. Конечно же, более мягкий материал будет легче обрабатывать. Однако в такой ситуации лезвие будет держать заточку совсем недолго.

Здесь важна та самая золотая середина. Стоит заметить, что однозначного ответа на вопрос, как сталь самая лучшая, не существует. Характеристики изделия должны соответствовать поставленным перед ним задачам в рамках эксплуатации.

Обзор видов

Любая сталь – это в первую очередь сплав железа с углеродом. Содержание последнего определяет жесткость и прочие характеристики материала. С учетом данного параметра ножевые стали делят на низко-, средне- и высокоуглеродистые. И здесь важно отметить, что клинки, выполненные из сплавов, не имеющих добавок, то есть из нелегированных, имеют следующие особенности:

хорошая гибкость;
чувствительность к коррозии;
низкая устойчивость к механическим повреждениям.

Чтобы максимально повысить эксплуатационные характеристики изделий, используют различные примеси. Именно эти элементы и будут определять ключевые параметры как самой стали, так и ножей, сделанных из нее.

Отдельно следует сказать о порошковой стали, клинки из которой, как правило, обходятся дороже многих других. Здесь качество изделий напрямую определяется распределением и размером формирующихся в процессе изготовления карбидов. Применение данной технологии позволяет получать высокотехнологичный сплав, а также повышать концентрацию легированных составляющих и, соответственно, улучшать эксплуатационные характеристики ножей.

На сегодня из порошковой стали делают большинство современных моделей армейских и охотничьих клинков. Стоит заметить, что такие лезвия острее аналогов, выполненных из цельнометаллических заготовок. А также к явным преимуществам можно отнести максимальную устойчивость к температурным колебаниям и деформации. Не менее важный момент – длительность сохранения остроты режущей кромки даже в сложных условиях эксплуатации изделий.

Следующий интересный вид ножевой стали – это дамаск, твердость которого составляет в среднем 60 HRC. К особенностям материала и конкурентным преимуществам также стоит причислить прочность и остроту кромки и хорошее удержание режущих свойств. Но главной отличительной чертой этой крепкой стали является уникальный узор, наличие которого обусловлено технологией изготовления. Но на фоне всех перечисленных плюсов необходимо выделить один важный минус. Дамаск в отличие от нержавеющих марок не характеризуется устойчивостью к коррозии, и поэтому требует особо ухода.

Помимо всего перечисленного, в топ-10 прочных ножевых сталей входит алмазная. Ее главное достоинство – это максимальная стойкость к износу. Исходя из этой особенности материал широко применяется при изготовлении не только ножей, но также резцов и сверл. В советское время из алмазной стали делали инструменты, предназначенные для обработки алмазов.

Рейтинг самых лучших марок

На данный момент во всем мире производителями описываемой продукции используется более чем широкий перечень ножевых сталей. При этом многие из них имеют богатейшую историю. Так, к примеру, сплав Р6М5 был создан в эпоху британской промышленной революции. До этого вполне хватало инструментов для работы с древесиной и цветными металлами.

Однако развитие технологий требовало средств для обработки более твердых материалов. В подобных условиях режущие и прочие инструменты, выполненные из обычных марок стали, быстро изнашивались и выходили из строя, особенно при выполнении работ на высоких скоростях. В поисках решения проблем учеными в 1858 году был создан упомянутый сплав, одним из элементов которого являлся вольфрам.

Еще одна интересная марка стали – это производимая в Поднебесной 3Cr13. Сплав, относящийся к категории мартенситных, характеризуется повышенной коррозийной стойкостью. Эту сталь изначально разрабатывали для машиностроительной отрасли, но при этом она широко и успешно используется для производства ножей бюджетного и среднего ценовых сегментов. Помимо этого, из 3Cr13 делают довольно качественные клинки топоров. К основным характеристикам материала относится легкость заточки. Средних механических характеристик позволяет добиться закалка до 57 единиц по шкале Роквелла.

А также в КНР выпускают легированную сталь марки 7Cr17MoV, ближайшим аналогом которой можно назвать американскую 440А, а также ряд других «нержавеек» этой категории. Еще одна популярная китайская сталь, относящаяся к бюджетному сегменту, – 8Cr13MoV. По составу этот материал во многом похож на AUS-8, и при доступной стоимости имеет неплохие эксплуатационные характеристики в контексте изготовления ножей.

Зарубежные

В данном случае речь пойдет о более чем широком ассортименте ножевых сталей. Естественно каждая из марок имеет неоспоримые плюсы и не менее значимые недостатки. Одна из распространенных во всем мире ножевых сталей – это немецкий инструментальный сплав D2. Характеризуется однородной структурой в результате закалки.

В США производят сталь CPM S35VN, относящуюся к премиальному сегменту. Этот материал отличается от конкурентов твердостью и высокой износостойкостью. Кстати, здесь CPM – аббревиатура, относящаяся к технологии изготовления, которая расшифровывается как Crucible Particle Metallurgy. Эту сталь получают порошковым методом, что определяет ее ключевые характеристики.

А также стоит уделить внимание следующим популярным маркам ножевой стали импортного производства.

N690 – сплав, выпускаемый на производственных мощностях Böhler в Германии, Австрии и Российской Федерации. Речь в данном случае идет о мартенситной стали, в составе которой присутствует кобальт.

S390 – порошковая, быстрорежущая марка шведского бренда Böhler-Uddeholm. Стоит заметить, что отечественными производителями эта марка используется в ножевом производстве сравнительно недавно. Сплав относится к премиум-сегменту и характеризуется повышенной твердостью, а также сложностью обработки (термической и механической).

К340 – еще один образец продукции совместного шведско-австрийского производителя. Это универсальный материал, получаемый методом электрошлаковой переплавки. В результате создается продукт с минимальным присутствием примесей в составе. Еще один важный момент заключается в равномерном распределении карбидов.

М390 – сталь, разработанная австрийскими металлургами, характеризующаяся высокой устойчивостью к воздействиям агрессивной среды. Изначально создавалась в качестве исходного материала для медицинских инструментов. Клинки ножей, выполненных из М390, способны сохранять остроту режущей кромки до 6 месяцев.

ZDP-189 – японская марка инструментальной стали с твердостью до 69 единиц по Роквеллу. Одна из ключевых особенностей заключается в высокой концентрации хрома. С учетом хрупкости используется для изготовления не всех видов ножевых полотен.

AUS-8 – это еще один продукт, созданный японскими специалистами. Сталь имеет хорошие эксплуатационные характеристики. Сопротивление коррозии обусловлено присутствием в составе сплава никеля и молибдена. Металл выгодно отличается от конкурентов сравнительно низкой себестоимостью.

Помимо всех перечисленных марок, стоит уделить внимание ножевой стали Elmax, получаемой по порошковой технологии. Применяется для изготовления клинков премиум-класса. Высокоуглеродистый и высоколегированный сплав характеризуется пластичностью, коррозионной устойчивостью, высокой ударопрочностью, а также износостойкость.

Отечественные

На сегодня в топ-5 можно выделить следующие марки ножевой стали, выпускаемые российскими компаниями-производителями.

100Х13М – была разработана еще в Советском Союзе, а именно: 1 января 1981 года. Зарубежным аналогом является сталь AISI-154CM. Создавалась специально в качестве исходного материала для изготовления скальпелей и ампутационных хирургических инструментов. Главные достоинства – хороший рез, удержание заточки, гипоаллергенность, повышенная устойчивость к коррозии и воздействию агрессивной среды.

110Х18МШД – сплав, который по праву можно назвать легендарным, поскольку ножи, изготовленные из него, прошли всевозможные испытания в самых разных условиях. Клинки хорошо и долго держат заточку, не ржавеют, а также не требуют особенного ухода. Твердость этой ножевой стали варьируется в диапазоне от 58 до 62 единиц по шкале Роквелла. И здесь важно заметить, что даже при максимальных показателях отсутствует склонность материала к утрате прочности и крошению.

50х14МФ – сплав, относящийся к разряду универсальных, с которого, по имеющимся данным, в свое время начиналось оружейное производство. На сегодня данная сталь используется для изготовления ножей и высококачественного медицинского инструмента. Материал отличается повышенной устойчивостью к воздействиям влаги и химической среды, и при этом имеет твердость в пределах 57-58 единиц по шкале Роквелла.

40Х12 – достаточно мягкая и при этом высоколегированная сталь. Является сырьем для производства недорогих ножей, а также сувенирных изделий. Сплав плохо закаливается, и поэтому клинки, выполненные из него, легко гнутся. Еще один важный минус – это плохое удержание остроты режущей кромки. Главный плюс здесь заключается в устойчивости материала к коррозии.

Х12МФ – сплав, который изначально создавался для машиностроительной отрасли, но сейчас он широко применяется в ножевом производстве. Важная особенность заключается в использовании вторичного сырья, которое существенно уменьшает стоимость производственного процесса. Материал характеризуется коррозийной стойкостью, и поэтому изделиям не требуется сложный уход. Важно отметить простоту обработки клинков.

65Х13 – сталь, относящаяся к бюджетной ценовой категории. Присутствие в составе сплава хрома обеспечивает хорошую коррозийную стойкость. Твердость составляет от 56 до 59 HRC. А также стоит выделить повышенную устойчивость клинков к механическим воздействиям. Не менее важными эксплуатационными свойствами являются легкость заточки и простота ухода за изделиями. Существенный минус – быстрое истирание.

Какую сталь выбрать?

Независимо от предназначения ножа, одним из ключевых параметров являются свойства режущего полотна. Именно маркой стали определяются такие важные моменты, как острота и ее удержание, легкость обработки клинка, гибкость, прочность и прочее. Если идет речь о подборе кухонного ножа, то наиболее распространенным вариантом будет углеродистая сталь. Такими изделиями хозяйки успешно пользуются уже очень давно. К основным плюсам здесь стоит отнести:

доступную стоимость;
остроту полотна;
легкость обработки.

В контексте главных недостатков необходимо акцентировать внимание на том, что в процессе эксплуатации такие ножи довольно быстро утрачивают остроту режущей кромки. Не менее важно то, что они подвержены коррозии, а сам металл имеет свойство темнеть.

По мнению специалистов, лучшим решением для кухонного ножа будет сплав, для которого характерно оптимальное соотношение таких ключевых характеристик, как твердость и гибкость. И здесь важно акцентировать внимание на следующих моментах.

Сопротивляемость деформации, а также проникновение в ножевое полотно твердых тел.
Отсутствие склонности к крошению и разрушению в процессе эксплуатации.
Способность клинка сохранять форму при сильном и длительном трении.
Сопротивление выгибанию.
Легкость реза, для совершения которого не требуется прикладывать усилия.

Например, в Соединенных Штатах часто выбор делают в пользу марки 155 СМ, а в Стране восходящего солнца отдают предпочтение стали АТС-35. При этом особое место отводится булату и дамаску. Подобный подход обусловлен прежде всего твердостью этих сплавов.

Но важно помнить, что такие клинки стоят недешево и требуют специального ухода (особенно ножи из дамасской стали).

Читайте также: