Сталь d2 твердость по роквеллу

Обновлено: 12.05.2024

Твёрдость — свойство стали (или другого сплава) оказывать сопротивление сдавливанию более твёрдым телом, например, быстрорежущей сталью или победитом.

Что это такое?

Твёрдость стали – одна из важнейших величин (показателей), имеющих основное значение для её использования при разных условиях. Это значит, что стальной сплав, не обладающий минимально необходимой при выполнении определённых задач твёрдостью, быстро выходит из строя в режиме частой и длительной нагрузки.

Например, гвоздь, будучи изготовленным из железа, в котором почти нет углерода, нельзя было бы вбить даже в деревяшку. Он тут же затупился и согнулся бы. Чтобы избежать подобных ситуаций, в сталь вводят важнейший компонент – углерод. Твёрдость стали по шкале Роквелла должна достигать как минимум 36 единиц, только тогда стальной состав можно будет с большим успехом применить, например, в качестве конструкционного материала.

Но если такое свойство не обеспечивается в полной мере, то железо подлежит переплавке. Чистое железо, не обладающее достаточной твёрдостью, присущей стали, можно встретить только в лабораториях.

Виды шкал по методу измерения

Твёрдость стали как характеристика влияет на конкретное её применение. Она определяется как частное от деления величин нагрузки и площади поверхности друг на друга. Однако различают поверхностную, объёмную и проекционную твёрдость. Поверхностная определяется величиной давления, которую выдерживает заготовка. Проекционная – деление значения силовой нагрузки к площади проекции области давления. Объёмная – та же величина, поделённая на конкретный объём испытуемой зоны.

Макротвёрдость – воздействие от 2 Н до 3 кН силы для внедрения давящего тела в сдавливаемое на глубину в 200 нанометров. Микротвёрдость – сила менее 2 ньютона на ту же глубину. Нанотвёрдость – внедрение тела с любой силой воздействия на глубину менее 200 нм.

По Бринеллю

Суть метода определения твёрдости по Бринеллю сводится к диаметру отпечатка, который оставляется шариком из твёрдого сплава, вжимаемым в испытуемую поверхность. Величина твёрдости в этом случае равна отношению усилия, прилагаемого к шарику, к площади оставленного на поверхности следа испытательной нагрузки. Площадь отпечатка при этом равна площади части поверхности шарика. Значение твёрдости по Бринеллю равно килограммам силового воздействия на квадратный миллиметр. Встречающееся обозначение HB (что значит «твёрдость Бринелля») указывает на неиспользование испытательных шариков для определения искомой величины.

По Роквеллу

Метод Роквелла, по своей сути, напоминает испытание вдавления алмазного конуса в тестируемый материал. Размерность – конкретные единицы, включая производные – не задана. Несмотря на существования нескольких шкал по Роквеллу, используют лишь две из них – A (до 100 единиц) и B (до 130 по HRC). Твёрдость алмаза – максимальная, аналогов у данного материала в природе, да и при промышленном их получении, не существует. Для сравнения, эльбор имеет всего лишь 90, а не 100 единиц твёрдости.

По Моосу

Метод определения твёрдости по шкале Мооса основан на сравнении с эталонами 10 минеральных веществ – от талька до алмаза. К примеру, если испытуемая деталь процарапывается апатитом, но не поддаётся флюориту, то его твёрдость оказалась в диапазоне 4-5 единиц. Но абсолютная твёрдость колеблется от 1 до 1600 единиц.

По Виккерсу

Метод Виккерса несколько отличается от своего предыдущего аналога. Вдавливание осуществляется не конусом, а пирамидкой, из того же алмаза. Единицы измерения – как и в случае метода Бринелля.

По Шору

В отличие от метода Роквелла и иных аналогов вместо алмазного острия применяют закалённую иглу под действием настраиваемой пружины. Область применения – в основном для полимерных, а не стальных составов. Шкала в основном представлена вариантами A – для мягких пластиков, и D – для твёрдых. Для вычисления твёрдости стали определяют не глубину проникновения, а высоту отскакивания иглы или специального бойка.

Другие

Метод Кузнецова–Герберта– Ребиндера состоит в следующем: величина твёрдости вычисляется по времени затухания колебания маятника, опёртого об исследуемый образец.

Метод Польди (двойного отпечатка шарика) заключается в следующем: твёрдость измеряют путём сопоставления с твёрдостью образцовой заготовки и эталонной детали. Последовательно вдавливают шарик в тот и другой образцы.

Метод Бухгольца применяют в основном для выяснения значения твёрдости лака или краски, слой которой успел полностью высохнуть и затвердеть. Для проверки может использоваться любое остриё.

Метод Янка рассчитан для определения твёрдости древесных изделий и заготовок. Предусматривает использование статики и динамики для вычисления значения твёрдости.

Во всех случаях применяются приборы-твердомеры. Покрытие или поверхность основного материала предусматривает разрушение или сохранение поверхностного слоя. Ни один из вышеописанных методов не является истиной в последней инстанции – данные способы применяются в качестве приближённого, оценочного суждения о значениях твёрдости материала той или иной разновидности.

Для одних и тех же сортов стали величины могут существенно отличаться, а диапазоны величин для разных марок стали одного и того же рода – располагаться так, что любые зависимости окажутся в виде отчётливых кривых на графике. А также твёрдость меняется при разных внешних температуре и давлении.

Твёрдость сталей разных марок

Чем твёрже сталь, тем больше в ней должно содержаться углерода. Это задаёт то значение твёрдости, которое превысить не удастся, сколько данную марку сплава ни пытаться перезакалить. Для Ст20 твёрдость по шкале Роквелла в среднем равна 38 единиц, для Ст60 – 63. Повышение твёрдости промежуточных сортов стали начиная от наиболее низкоуглеродистой приближённо линейное. Наибольшей популярностью пользуются сорта стали 3, 30, 20, 53, 20Х, 55, 45, 35, 65Г, 12ХФ, 30Х, 25, 38ХА, при этом легирующие добавки управляют не столько параметром твёрдости, сколько иными – ударной вязкостью, упругостью, стойкостью к коррозии. Например, хромистые стали типа 20Х, 12Х, 30Х, 38ХА – несколько более устойчивы к ржавлению, чем простые их собратья без данной добавки. Никель, к примеру, повышает прокаливаемость. В целом же тенденция к повышению твёрдости прослеживается следующим образом: у Ст3 она не превышает 35 единиц по всё той же шкале Роквелла, у Ст30 в состоянии поставки – уже 44, у проката Ст35 – 47, Ст40 – 53, Ст45 – 57, Ст50 – 59, Ст55 – 61. Стали с содержанием углерода менее 0,3% по массе не поддаются закаливанию – из них изготавливают проволоку и гвозди.

Однако у некоторых высоколегированных и среднелегированных сталей твёрдость по Роквеллу может колебаться в значительных пределах (в режиме закалки и отпускания): 20Х – 55… 63, 65Г – 45… 47, Х12МФ – 61… 64, 30Х – 48… 54, 38ХА – 60… 61,5. Здесь, опять же, отслеживается аналогичная закономерность: чем больше углерода в сплаве, тем выше твёрдость. Однако вместе с ней растёт и способность крошиться при прикладывании к острию значительной силы при разрезании – с увеличением количества углерода по массе состава.

Для сравнения, твёрдость чугуна, содержание угля в котором превышает 2,14% по массе, преодолевает сама себя как явление: хрупкость чугуна настолько велика, что многие чугунные изделия растрескиваются от удара молотка, чего не происходит со стальными.

Как проверить в домашних условиях?

Общеизвестно, что сталь не царапается большинством цветных металлов. Можно попробовать поцарапать заготовкой стеклянную бутылку или осколок от листового оконного стекла, однако такой метод окажется весьма приближённым.

Проверка твёрдости в домашних условиях достигается попыткой высверлить сломанным, но подточенным заново сверлом из быстрорежущей стали. Если сталь при этом затупится, то твёрдость сплава явно превышает 64 единицы по Роквеллу. Сверлить эксклюзивные приборы, например, дорогостоящие ножи, вряд ли кто возьмётся, но просверлить отверстие в обычной детали, которая после подобного испытания вряд ли потеряет исходную функциональность, можно.

Если сталь легко процарапывается осколком бутылочного или оконного стекла, то перед вами, скорее всего, подделка. Быстрорежущую сталь особой твёрдости нелегко процарапать стеклом. А вот твёрдость победита, к примеру, такова, что победитовое сверло не царапается стеклом – скорее оно само его с лёгкостью процарапает.

Чтобы убедиться, что перед вами стальное сверло, а не победитовое, можно попробовать им просверлить глиняный кирпич или гранитный камень. Если при этом оно быстро затупится, то вы столкнулись с обычным сверлом из стали (оно сверлит лишь дерево).

Быстрорежущее сверло можно проверить на качество, просверлив им стальную деталь. Верно и обратное: заострённым обломком старого быстрорежущего сверла, который был подточен вручную, на напильнике или наждачке, высверливают заготовку с той стороны и в том участке, чьё повреждение не влияет на качество работы детали (например, это некритичная комплектующая вроде части стальной рамы). В этом случае проверяется качество закалки, нормализации, отжига или отпуска. Данный приём позволяет проверить, насколько нарушена технология термообработки отдельных деталей устройства, выдержит ли оно заявленный уровень ударно-вибрационной нагрузки.

Кроме механических способов проверки, присутствуют и термические. Например, инструментальная сталь, из которой изготовлен нож, нагревается до температуры закалки, указанной в инструкции к закаливанию конкретной массы стали. Далее инструмент охлаждается в масле. Затем его нагревают до температуры отпуска – и вновь охлаждают. В описании к определённой марке стали указано, что сталь приобретает определённый оттенок при нагреве – нагревать её нужно, пока она не приобретёт данный оттенок, затем вновь охладить. После отпуска исчезнут все усталостные напряжения, и стальной сплав обретёт ту твёрдость, что указана в его описании.

Если оказалось, что твёрдость далека от ожидаемой, значит, вы столкнулись с подделкой, закалить и отпустить изделие, как это наблюдалось бы с заявленной маркой стали, не удастся. Такие изделия годятся лишь для переплавки в качестве металлолома.

Как повысить?

Повышению твёрдости через закаливание и отпускание не подлежат сорта низкоуглеродистой стали. Даже когда изначально кажется, что масло, прижигаемое к поверхности закаливаемой заготовки, превратится в уголь и этим обогатит процентное содержание углерода, то на самом деле это не так. Сталь должна обладать более чем тремя промилле углерода (по массе), только тогда возможно немного повысить её твёрдость в домашних условиях. Дополнительному закаливанию и отпусканию подвергаются все быстрорежущие составы, относящиеся к инструментальным сталям, а также нержавейки начиная с серии Ст-31Х14.

Перед закаливанием рекомендуется выполнить отжиг. Температура отжига, как правило, ниже, чем во время закалки, но заметно выше, чем при отпускании. Например, сталь У12А обладает твёрдостью 64 по шкале Роквелла. Закаливают при 800 по Цельсию – вначале раскалённый инструмент ненадолго (на доли секунды) опускают в воду, затем – несколько раз на это же время – в масло. Сталь эта раскаляется до светло-красного, для чего достаточно применить большой костёр, к примеру, в шашлычнице или печке из огнеупорного кирпича, либо в самодельной муфельной печи. Причём работать эта печь вполне может от спирали, залитой в огнеупорную глину или даже помещённой в керамику. Но в качестве источника нагрева допустимо и использование паяльной лампы – например, газосварки, переведённой из турборежима в режим обычного горения пропана или метана. О том, что раскаливание инструмента происходит штатно, свидетельствует покраснение металла.

Однако, превысив температуру до 1300 и более градусов, велик риск перегреть сплав, из которого изготовлен прокаливаемый инструмент – сталь делается почти белой и окончательно теряет твёрдость.

Характеристики стали D2 - плюсы и минусы для ножей

В Росси достаточно высокая собственная база разработок по металлургии во всех отраслях и направлениях. Но не смотря на существующий марочник, включающий более 5000 тысяч названий, приживается аналог с зарубежным названием. Это происходит зачастую от того, что название марки ассоциируется с каким-либо известным изделием, определяющим точные свойства, так например характеристики стали D2 указывают на назначение этой марки для изготовления охотничьих, туристических, реже бытовых ножей.

Технические особенности стали D2

Марка D2 — это американская маркировка, которая используется и у нас, указывая на точное использование. Существующий Российский аналог — сталь Х12МФ. Как по химическому составу, так и механическим свойствам эти марки схожи. Существует лишь разница в диапазоне используемых компонентов. Но больше свойства зависят от термической отработки.

В своей стране эта марка получила большую известность, ее используют многие компании для своих изделий: режущего инструмента для оборудования, ножей. Востребована она благодаря:

низкой стоимости;
хорошей обрабатываемости;
стойкостью заточки;
высокими характеристиками реза;
коррозионной стойкостью;
однородности структуры после закалки.

Сталь d2 для ножей

Прежде чем охарактеризовать эту сталь с промышленной точки зрения, рассмотрим особенности охотничьих ножей. Почему именно эта сталь востребована при их производстве, и для каких именно ножей она применяется.

Такое сочетание как охотничий нож у профессионалов вызывает интерес, в то время как человек не заинтересованный пропустит это мимо. Дело в том, что ножи носят особый статус. У них своя форма, наличие деталей, конструкция каждый элемент которых имеет свое значение и определение.

Для охотничьего ножа первое правило — клинок должен долго держать хорошую заточку. Считается нормальным, если ее хватает на разделку одной большой туши, например кабана, лося или оленя. Форма такого ножа обязана иметь упор для устойчивости. — Все эти свойства и плюсы обеспечивает сталь D2 при невысокой стоимости.

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:

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.

Особенности стали D2

Среди широкого разнообразия сталей, использующихся для производства высококачественных ножей, в значительной степени выделяется сплав D2 — многофункциональный, прочный и надежный материал, пользующийся высокой популярностью по всему миру. Перед тем как приобретать изделия из данной стали, необходимо ознакомиться с ее особенностями и рекомендациями по уходу.

Состав и расшифровка

От химического состава стали D2 напрямую зависит качество и композиционные характеристики готовых изделий. Данный материал является углеродистым сплавом с высоким содержанием углерода и незначительным количеством хромированного вещества.

Легирующие химические элементы, используемые в производственном процессе стали.

Марганец. В основном отвечает за номинальную прочность изделия.
Хром. Позволяет добиться высокой устойчивости к коррозийным процессам.
Молибден. Предотвращает нежелательную ломкость ножа, увеличивает композиционные и термические характеристики готового изделия.
Ванадий. Придает стали высокую упругость и защищает ее от химически-агрессивных сред.
Кремний. Добавляется в изделие для повышения устойчивости к внешнему окислению.

Помимо вышеперечисленных химических элементов, в сплаве наблюдается незначительное содержание серы — от 0,035% до 0,070%. Данная физико-химическая особенность позволила добиться высокой прочности изделия и хорошей ударной вязкости.

В композитной и высокотехнологической стали также содержится незначительное количество фосфора — приблизительно 0,025-0,050%. Превышение данного показателя в иных сплавах приводит к повышенной хрупкости готового изделия.

Из-за тугой плавки химических элементов для производства готовых изделий из сплава обычно используется метод мелкодисперсных порошков. Данный производственный процесс позволяет создавать высокопрочные соединения между карбидами железа и хрома, что напрямую влияет на устойчивость к высоким температурам. Хром является единственным химическим элементом, который отвечает за стойкость металла к коррозийным процессам.

Высокое процентное соотношение углеродных соединений влияет на образование карбидных молекул, что дополнительно защищает внешнюю структуру ножа от кислотных сред.

Использование марганца и кремния при производстве готовых изделий отличается количественным соотношением 1: 1. Данная особенность позволяет добиться эффективной кристаллизации химических элементов при сплавке.

Некоторые конкурирующие марки, выпускающие ножи из аналогичных типов сталей D2, используют дополнительные композитные материалы и химические соединения. В основном речь идет о популярных немецких и швейцарских производителях. Несмотря на такую особенность, на практике редко можно обнаружить существенные различия.

Сравнение с другими типами

В большинстве случаев инструментальная сталь формата D2 сравнивается с российским аналогом Х12МФ. Подобная особенность объясняется тем, что данные разновидности максимально схожи между собой — как в функциональном, так и в конструкционном плане.

При этом специалисты не могут точно ответить на вопрос о том, какая сталь лучше. Такие разновидности металла, как 95Х18, AUS-8, K110 и 440C, являются аналогами оригинального сплава, потому на практике не подлежат сравнению.

Единственное, что следует учитывать при выборе стального материала — это стоимость готового изделия.

Плюсы и минусы

Сталь формата D2, часто используемая для производства высокопрочных ножей, характеризуется определенными достоинствами и недостатками, которые необходимо учитывать перед приобретением данных изделий.

Основные положительные свойства материала:

повышенная твердость, из-за чего лезвие не теряет функциональных характеристик даже в случае длительного отсутствия заточки;
отличные антикоррозийные характеристики среди аналогичных сталей углеродистого типа;
возможность получить достаточно острую режущую кромку.

Помимо вышеописанных достоинств, стальной материал отличается хорошей стойкостью основной заточки, однородной структуры после проведения закалки и пониженной стоимостью при производстве тех или иных изделий.

Наиболее существенным недостатком стали D2 является необходимость постоянного ухода для поддержания антикоррозийных свойств. Изделия, изготовленные из данного материала, достаточно плохо переносят боковые механические нагрузки.

Парадоксально, но повышенная прочность изделий не позволяет быстро заточить нож в полевых условиях.

Ножи, изготовленные из данного материала, не могут использоваться для метания и рубки любых органических тканей. Основное предназначение стали — это создание кухонных ножей или узкоспециализированных изделий для охоты.

Также стоит помнить о том, что поверхность современного сплава практически не поддается полноценной полировке лезвия. Данный нюанс не позволяет добиться высоких визуальных характеристик и красивого внешнего вида.

Характеристики и свойства

Сталь D2 — это достаточно высокопрочный материал, который характеризуется твердостью по Роквеллу в районе 63-65 ед. Исходя из технологических особенностей производства, этот показатель может варьироваться в диапазоне 53-70 ед., в зависимости от используемого оборудования.

Высокая прочность стали обусловлена наличием большого количества углеродных соединений, что позволяет выделить данную разновидность металла на фоне канатного и кордового типа. Показатель твердости изделия прямо пропорционален тому, насколько грамотно и правильно выполняется термическая обработка.

Исходя из технологических особенностей и функциональных характеристик, ножи из высокопрочной стали формата D2 условно классифицируются на следующие разновидности:

туристические с дополнительным фиксирующим элементом в виде клинка;
шейные для быстрого и эффективного снятия шкуры с убитого на охоте зверя;
складные, использующиеся в качестве универсальных изделий;
разделочные, которые значительно упрощают разрезание туши убитого животного на отдельные части и процесс рубки костной ткани.

Несмотря на то, что владельцы ножей из данной стали нередко называют ее «нержавеющей наполовину», подобные изделия все же могут ржаветь и покрываться характерными пятнами. Однако подобный процесс происходит только в том случае, когда нож длительно контактирует с жидкостями, кислотой или влагой.

Основным производственным методом плавки для создания ножей из стали D2 является ESR — современный технологический процесс, при котором расплавленный металл проходит через шлаки перед непосредственным формированием изделия. Применение данного способа позволяет избавить сплав от стального мусора — серного и фосфорного вещества, которые снижают функциональные характеристики ножа.

Несмотря на то, что сталь D2 была разработана в 60-х годах XX века для промышленных нужд, она пользуется высокой популярностью среди обычных потребителей. В основном из нее изготавливаются кухонные и охотничьи ножи. Интересно, что данный металл активно применяется «Кику Мацуда» — настоящей легендой в изготовлении ножей.

Сталь D2 зачастую выбирается производителями за счет уникальных физико-химических свойств, от которых напрямую зависит качество готового изделия и функциональные характеристики клинка. Не менее важным производственным критерием является низкая стоимость изготовления и пластичность сплава.

Аналоги

Несмотря на то, что сталь D2 является оригинальной разработкой частных и государственных компаний в США, мировые производители выпускают аналогичные сплавы:

X155CrMo12 — Германия;
SLD — Япония;
SKD-11 — Швеция;
1.2379 — Европа.

Помимо вышеперечисленных аналогов, часто можно встретить маркировку российского производителя высококачественных и прочных ножей Х12МФ. Данные изделия пользуются высокой популярностью в России — как в бытовом, так и в военном или узкоспециализированном применении.

Специалисты рекомендуют присмотреться к немецкому и швейцарскому производству ножей из сплава D2. Компании, находящиеся в данной локализации, выпускают современные и технологические изделия, которые ничем не уступают оригинальной стали.

Обработка

Используемый материал относится к режущим разновидностям. Технологические особенности производства и создание ножей в окислительной среде позволяют частично избавить металлическую конструкцию от углеродных соединений в верхних слоях. Для заготовки также применяется термическая и механическая обработка, включая заточку основного резца и шлифование.

Термообработка и последующий нагрев металла производятся в соляных бассейнах, температура которых достигает диапазона 830-650°C. За счет данной технологической особенности прогрев заготовки может производиться на протяжении 5-10 секунд без потери функциональных качеств изделия.

Далее нож охлаждается на свежем воздухе и легируется при помощи ванадия или молибдена. Использование подобных материалов позволяет добиться высокой износостойкости любого изделия и в значительной степени улучшает качество прокалывания.

Помимо термической обработки конструкции, производственный процесс включает такие методы, как отжиг, закалка, ковка и формообразующая шлифовка. Использование последнего способа позволяет добиться качественной кристаллической структуры ножа, уменьшить механическое воздействие агрессивной среды и снять внутреннее напряжение, наблюдаемое в молекулярном составе сплава.

Качество закалочного процесса зависит от того, какой объем жидкости используется для охлаждения будущего изделия. Большинство производителей используют высокотехнологический регулируемый метод, при помощи которого можно быстро наблюдать за закалкой, менять основные свойства и перемешивать жидкость для выравнивания температурных показателей по всему объему ножа.

Отличительное свойство обработки D2 методом охлаждения — это образование большого количества различных газов, которые в значительной степени затрудняют теплообменные процессы между охлаждающим веществом и самой деталью. Чтобы этого избежать, при создании изделия применяется дополнительный отпуск ранее закаленных элементов.

Применение и уход

Чтобы ножевая поверхность не ржавела и не теряла функциональных характеристик, за ней необходимо правильно ухаживать. Одним из наиболее важных правил по уходу является хранение готового изделия. Нож не рекомендуется оставлять в так называемых закрытых условиях без доступа к воздуху. В данном случае специалисты рекомендуют приобрести специализированные кейсы для хранения.

Отсутствие кислорода негативно сказывается на клинке, что приводит к образованию коррозийных процессов на его внешней стороне.

Нож запрещается долго носить в плотно закрытом чехле, кармане, сигарной коробке и других узконаправленных изделиях. Если сплав часто подвергается испарению от иных композитных элементов или материалов, наблюдается постепенное разъедание его молекулярной структуры.

Помимо вышеописанных рекомендаций, необходимо знать о том, как правильно ухаживать за углеродными изделиями. Для ножей данного типа существуют определенные правила:

своевременно протирать лезвие при помощи ацетона;
после использования наносить на клинок небольшое количество оружейной смазки;
хранить изделие в хорошо проветриваемом месте, желательно с открытым лезвием.

Раз в месяц клинок необходимо чистить при помощи масляной жидкости, которую можно приобрести в любом специализированном магазине. Для шлифовки или полировки рекомендуется использовать сатиновую ткань. Обычные способы для кованого металла не подходят — в противном случае увеличивается шанс образования коррозии.

Типы сталей: Х12МФ и D2 - тверже твердого

Среди сталей используемых производителями ножей, одной из самых тяжелых в обработке и как следствие дающей самые надежные клинки является инструментальная сталь Х12МФ. Именно из этой стали изготавливают самые надежные охотничьи и туристические ножи.

Согласно ГОСТу сталь Х12МФ относится к штамповым инструментальным сталям. Применяется для создания вырубных и просечных штампов, дыропробивных матриц и матриц, имеющих сложную форму.

Главные характеристики этой стали: высокая механическая прочность, износоустойчивость, высокая режущая способность. Вырубные штампы для металла, изготовленные из этой стали не теряет своей остроты даже после вырубки нескольких тысяч заготовок.

Ножевые мастера, которые работают со сталью Х12МФ знают, что она тяжело поддается обработке и требует точного соблюдения процедуры закалки и отпуска.

Именно эти свойства стали Х12МФ по характеристикам приближают ее к булату. Здесь еще раз стоит оговориться и напомнить, что к легендарным особенностям булата относится высокая прочность и надежность, сопоставимая с чугунными сплавами. Но при этом сплав должен позволять изготавливать изделия методом ручной ковки. Ну и конечно, булатная сталь, обработанная в соответствии с правильной технологией, дает соответствующий булатный узор на клинке.

Довольно часто можно прочитать о том, что сталь Х12МФ называют литым булатом. Некоторые недобросовестные производители, изготавливающие ножи из этой стали (да и не только из этой) с помощью травления наносят на клинок узор, имитирующий булатный рисунок и предлагают покупателю такие ножи в качестве ножей из «булата».

Однако стоит обратить внимание на то, что такое сравнение возможно только в случае правильной термической обработки Х12МФ. У тех мастеров, кто профессионально занимается этим вопросом, есть свои секреты. Но те, кому удается выработать правильную технику закалки и отпуска приходят к тому, что на выходе получается клинок по твердости (63-62 HRC) сопоставимый с булатной сталью.

Режущая кромка такого ножа не выкрашивается и не создает заминов. Таким ножом можно разрубать гвозди и металлические уголки, протыкать толстостенные железные бочки. И при этом нож сохраняет целостность режущей кромки и свои рабочие характеристики.

Какая сталь лучше Х12МФ или D2?

В интернете довольно часто возникают споры о том, можно ли сравнивать Х12МФ и американскую инструментальную сталь D2. О сравнении этих сталей не написал разве что ленивый, внесем и мы свою лепту. Кто-то хватил Х12МФ, а кто-то наоборот утверждает, что D2 дает более надежную режущую кромку. Правда, стоит учитывать, большинство таких споров основано на субъективных мнениях авторов, за которым обычно стоит привычное каждому человеку «нравится или не нравится».

Все становится на свои места, если взглянуть на химический состав этих сталей. Эти стали по своему составу являются аналогами. Российский классификатор сталей, также указывает, что зарубежным аналогом стали Х12МФ является сталь D2. Более того, сталь Х12МФ имеет большее в процентном соотношение содержание хрома. Именно этот такой состав, при определенной термической обработке дает высокий показатель твердости (63-62 HRC). Так что когда вы читаете о превосходстве D2 над Х12МФ - знайте, что автор скорее всего руководствуется субъективным и ни чем не подкрепленным мнением.

Приведенные данные позволяют нам говорить о том, что стали D2 и Х12МФ являются аналогами. А по некоторым характеристикам Х12МФ даже превосходит свой зарубежный аналог.

Ради интереса стоит обратить внимание на тот факт, что немногие западные компании изготавливают ножи из стали D2. Эта сталь, так же как и Х12МФ достаточно трудоемка в обработке. Например, компания COLD STEEL выпускает всего одну модель из этой стали Leatherneck. Это тактический нож, разработанный для подразделений морской пехоты США.

В России, где большинство ножей производятся на небольших кузнечных производствах, сталь Х12МФ более популярна и используется для создания надежных охотничьих ножей и ножей для выживания. Основные требования к такому ножу это высокая надежность (сломать нож можно, только если целенаправленно задаться такой целью) и долгое время сохранения остроты режущей кромки. Сталь Х12МФ отлично подходит для создания ножей такого типа.

Характеристики стали марки D2 для ножей

Сталь D2 — высокопрочный, полунержавеющий сплав. Используется для создания ножей среднего класса, доступных по цене. Обладает всеми необходимыми характеристиками для получения изделий высокого качества, которыми можно пользоваться длительное время.

История появления сплава

Сталь марки D2 пластина 250х80х4 мм.
Сплав разработали в Америке в 60-х гг. для промышленных целей (изготовление ножей и режущих инструментов). Сейчас такая сталь производится не только в США. В Японии, Германии и Швеции разработаны сплавы, похожие по составу на D2. Единственное отличие заключается в количестве углерода.

У сплава имеются следующие обозначения:

X155CrMo12 — производится в Германии;
1.2379 — так маркируется D2 согласно Европейской системе обозначения сталей;
SLD — сплав в Японии;
SKD-11 — маркировка D2 в Швеции.

В России также существует аналог — Х12МФ.

Сплав активно применяется в металлообрабатывающей промышленности, автомобилестроении, при производстве лезвий для бритв. Кроме этого, он используется при создании клинков холодного оружия.

Технические особенности стали марки D2

Есть пять характеристик для оценки сплава:

Твердость. Обладает высоким показателем — до 64 HRC по Роквеллу.
Жесткость. Отличается прочностью, но является недостаточно жестким, что приводит к неудобствам при заточке изделий.
Износоустойчивость к абразивному воздействию. Благодаря твердости этот показатель у сплава высокий.
Коррозионная стойкость. Данный вид стали не относится к нержавеющим, поскольку не содержит достаточного количества хрома, но сопротивляется ржавчине. Устойчивость к коррозии оценивается как средняя.
Защита краев от завалов. При эксплуатации лезвие изделия из D2 способно долгое время сохранять свою остроту.

Сплав D2 относится к режущим высокоуглеродистым легированным сталям и имеет следующий состав:

углерод (С) — 1,55%;
марганец (Mn) — 0,35%;
хром (Cr) — 11-13%;
кремний (Si) — 0,45%;
молибден (Мо) — 0,9%;
ванадий (V) — 0,9%;
фосфор (P) — 0,03%;
сера (S) — 0,03%.

С помощью марганца происходит процесс закалки. Элемент не ухудшает вязкость стали, а увеличивает ее прочность и улучшает структуру продукта.

Сплав D2 обладает самой высокой степенью сопротивляемости коррозии среди высокоуглеродистых сталей. При содержании в составе до 13% хрома сплав называют полунержавеющим, но образование ржавчины зависит от контактов изделия с агрессивной средой, способа обработки и иных факторов. Хром увеличивает вязкость, твердость металла, обеспечивает меньшую подверженность износу.

Кремний придает сплаву прочность и упругость.

Молибден способствует облегчению закалки. Он усиливает способность стали прокаливаться, равномерно распределяя внутреннее напряжение, возникающее в процессе. Прибавляет прочности, твердости, повышает сопротивляемость коррозии. Добавляет изделию стойкости к высоким температурам.

Ванадий улучшает закаливаемость, обеспечивает прочность, отсутствие ломкости.

Углерод — основной элемент, как и у большинства сплавов. Придает металлу большую прочность, остроту, повышенную вязкость.

Содержание серы и фосфора, относящихся к вредным примесям, доведено до минимума, и в таком количестве отрицательным воздействием на сплав они не обладают.

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.

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.

Преимущества и недостатки

К достоинствам относятся:

способность долгое время держать заточку;
твердость;
сопротивляемость агрессивной среде;
способность выносить сильные удары.

Изделия долго держат заточку даже при активном использовании. Сталь устойчива к воздействию окружающий среды и не деформируется, переносит даже высокие температуры. Большое содержание углерода делает рез агрессивным. Твердость способствует хорошей сопротивляемости износу, что позволяет использовать клинок для работы с самыми разными, в т. ч. высокопрочными, материалами.

подверженность коррозии;
сложность заточки.

Сплав не содержит достаточно хрома, чтобы быть нержавеющим. Поэтому на поверхности металла могут появляться пятна, особенно после контакта с влажной или кислой средой. Изделия из этой стали следует протирать после контакта с водой или иными жидкостями либо покрыть специальным антикоррозийным материалом.

Сам по себе металл плохо поддается полировке, поэтому поверхность изделий всегда выглядит матовой. В процессе заточки следует помнить о выборе угла: точильный инструмент нужно установить на 25-35°, иначе твердая сталь выкрошится.

У данной разновидности стали большее количество плюсов, чем минусов, отзывы в основном положительные.

Какие ножи делают из стали D2

Ножи из стали D2 обладают наибольшей популярностью: по набору свойств это лучший металл для изготовления клинков. Выплавляют преимущественно охотничьи, туристические ножи, реже — ножи бытового назначения.

Твердость и острота режущей кромки делают возможным использование ножей с бритвенной заточкой (например, «Косуля» или «Тантуха») для разделки туш на охоте.

Клинки из этого сплава полезны и в туристическом походе: с их помощью будет несложно изготовить колышки для палатки или нарезать веток для костра. Нож «Грибник» может использоваться для сбора грибов.

Ножи делятся на:

складные, в т. ч. подарочные;
с фиксированным клинком;
туристические, с обширной областью применения;
шейные, с помощью которых снимается шкура с убитого на охоте зверя;
разделочные, предназначенные для разделки туш.

Кроме этого, сплав применяется для производства кухонных ножей высокого качества.

По свойствам нож D2 часто сравнивается с изделиями из сплава Elmax. И те и другие имеют почти равные параметры: у них одинаковая износостойкость и один и тот же профиль клинка. Но вторые в меньшей степени подвержены коррозии, и им присуща большая агрессивность реза. При этом изделия из D2 в два раза дешевле ножей Elmax.

Читайте также: