Сталь 440
В производстве инструментов домашнего обихода и труда существует потребность в прочных материалах, способных выдержать повышенные нагрузки. Одним из таких плодов индустриального развития стала сталь 440.
По своей природе этот материал был специально разработан для ножей и других режущих изделий. Давайте более подробно рассмотрим свойства данного материала.
Характеристики стали марки 440
Как известно, сталями называют сплав химического железа с углеродом. Началась их общая история много столетий назад. Методом проб и ошибок, предки смогли определить, что концентрация углерода (в качестве которого некоторое время применялся древесный уголь) напрямую влияет на прочностные характеристики конечного продукта.
Но зачем такие премудрости? Все дело в том, что углероду удавалось стабилизировать кристаллическую решетку металла, придавая ему прочности. Платой за это становится понижение пластичности и гибкости. Немного поправить ситуацию стало возможно благодаря специфическим присадкам, а, если быть точнее, то химическим добавкам (рисунок 1).
По своей природе в соединении со сплавами они могут улучшить одни качества, ухудшив другие. Сплавы ‒ тонкая наука, требующая грамотного распределения компонентов. Также играет роль и процесс выплавки слитка, температура и способ охлаждения (резкие перепады температуры после выплавки способны «убить» материал). В качестве легирующих компонентов могут выступать неметаллические элементы, вроде марганца или силикона.
Под каждую задачу существует свой сплав, к примеру, режущие инструменты с температурной отдачей по металлу свыше 200 градусов изготавливают из жаропрочной, предназначенной конкретно под выдержку высоких температур без потерь в режущей способности. Такими являются Р6М5К5 и Р18. Добавление вольфрама, хрома и кобальта в смесь способно усилить прочностные характеристики, понизить уязвимость к износу и коррозии.
Но для повседневного использования сгодится и сталь 440, с характеристиками, специально подведенными под использование в режущих инструментах широкого спектра действия. Характеристики марки стали 440 ‒ оптимальны для изготовления домашних ножей, походных клинков, а также специфического снаряжения вроде ледорубов.
Химический состав
Поскольку область применения 440-вой достаточно незатейлива, состав ее специально подогнан именно под режущие нужды населения. Бесспорно, этот материал, как и ряд других, можно применять в строительстве, сооружении армированных конструкций (рисунок 2).
Давайте рассмотрим саму суть кристаллической решетки, а именно состав стали 440:
- Существует три типа этого материала, от низкоуглеродистой до высокоуглеродистой.
- Тип 440А предполагает концентрацию углерода в диапазоне от 0.65% до 0.75%, что соответствует простой конструкционной. Гибкий и пластичный.
- Тип 440В ‒ уже более жесткий, в этом сплаве углерод составляет 0.75% долей в пределах до 0.95%.
- Следующий, тип 440С, с высоким содержанием углерода от 0.95 до 1.2%, краткое описание марки стали 440С ‒ хрупкая, но прочная.
Правильная расшифровка названий марок стали 440А/В/С всего лишь показывает повышение уровня концентрации углерода. От английской А (наименьшее содержание) до английской С (наивысшее содержание).
Это основные отличия, последующие элементы содержатся в равных долях:
- Молибден ‒ 0.75%;
- Хром ‒ 16% (до 18%);
- Марганец ‒ 1%;
- Кремний ‒ 1%;
- Сера ‒ 0.03%;
- Фосфор ‒ 0.04%.
Учтите, что некоторые элементы, как то фосфор, представляют собой не что иное, как производственные примеси.
Прочностные характеристики
Все типы металлов и сплавов обладают одной сложной характеристикой ‒ динамической деформацией. Под воздействием определенных условий, материал может показывать себя с разных сторон. Влажность способствует окислению. Кислотная среда подвергает кристаллическую решетку нагрузкам, понижая прочность. Температурные перегрузки и вовсе приводят к расширению и сужению. Такая роскошь недопустима в производстве, однако, бытовые варианты не столь требовательны.
Заточка стали 440 держится хорошо, ведь в основном она не склонна к деформации под воздействием нагрузок. Затачивать ее можно как алмазным кругом, так и на обыкновенном точильном камне. Для походного применения рекомендуется угол наклона кромки в 30 градусов, для более бытового применения подойдет 20 градусов (рисунок 3).
У каждого типа стали 440 твердость по Роквеллу разная:
- Тип А. Самый мягкий, его показатели находятся в пределе 55-57 по Роквеллу.
- Тип В. Усредненный. 57-59 по Роквеллу.
- Тип С. Прочный. 58-60 по Роквеллу.
Предел прочности на разрыв стали 440С зависит от температуры отпуска, на 204 градусах это 2030 мПа. Повышение температуры при отпуске негативно сказывается на результирующей прочности.
Следует отметить, что гибкость изменяется от С, достигая своего пика в А. К примеру, если воткнуть нож с маркой С в скальный промежуток и попытаться на нем подтянутся, он с большой долей вероятности может обломиться. В то время как изделие из марки А будет склонно к загибаниям в подобных ситуациях. Тип В находится в оптимальном участке между этих двух показателей.
Эта марка обрабатывается двумя способами:
- Закалка: перегревание свыше критичной стойкости, последующее резкое охлаждение. Повышает хрупкость, но усиливает прочность.
- Отпуск: нагрев ниже критической точки (обычно начиная от 204 градусов) с последующим медленным охлаждением. Позволяет повысить гибкость материала без значительного снижения прочности.
Свариваемость
Потребность сварить два куска металла между собой возникает отнюдь не редко. Однако все три типа ножевой стали 440 обладают плохими показателями в данной области. Проблема определяется словом «трудносвариваемая» и в эксплуатации рекомендуется не экспериментировать с этим показателем (рисунок 4).
Если риск оправдан, то сварить разновидность все же можно путем предварительного нагрева и применения специфических присадок. Также потребуется снизить сине- и красноломкость шва и около шовной зоны. Целесообразно подобное только в рамках починки треснувших участков при невозможности замены детали. В противном же случае, следует заменить все устройство.
Назначение легирующих компонентов
Для того чтобы изготовить нержавеющую сталь 440 типа, необходимо легировать железо с помощью дополнительных элементов. Легирование ‒ оно же добавление полезных примесей ‒ необходимо для повышения качеств материала: большей гибкости или большей твердости.
Листовая нержавеющая сталь 440 делается на основе:
- Хрома ‒ хромирование, как средство от ржавления даже при повышенной влажности, повышение прочности в несколько раз.
- Марганца и Кремния ‒ предотвращение окисления во время плавления под температурами более 1600 градусов, удержание предельной планки твердости материала.
- Молибдена ‒ закаливание материала, повышение износостойкости, способствование качественному прокаливанию и закалке без трещин.
- Серы и Фосфора ‒ добавление полезных примесей.
Аналоги
Среди близких по свойствам к стали 440 с ее характеристиками можно выделить японские марки AUS6, AUS8 и AUS10. Их используют чаще всего на территории Тайваня для изготовления недорогих ножей. Реже подвиды AUS используются европейскими и американскими компаниями для производства кованых клинков. Аналоги практически не отличаются по составу и, соответственно, техническим характеристикам (рисунок 5).
Однако пользователи AUS чаще отмечают, что клинки могут покрывать незначительным налетом ржавчины. Также основным отличием становится твердость стали 440 по Роквеллу, ‒ аналоги содержат меньше хрома в составе, что приводит к ослаблению износостойкости. Впрочем, у меньшего содержания хрома есть и обратная сторона ‒ AUS более гибкая.
Применение для ножей
Для изготовления ножа 440 сталь, характеристики которой превосходят параметры большинства аналогов, является идеальной основой. Произведенные на ее основе клинки и инструменты отличаются долговечностью, не затираются и не царапаются, обладают максимальной прочностью (рисунок 6).
Где применяется сталь 440: в производстве хирургических инструментов и машинных деталей, штифтов, подшипников и даже насосов. Особое внимание уделяется походным, туристическим охотничьим клинкам. Для большинства качественных ножей складного типа, которые можно приобрести в туристических магазинах или военторгах, 440 марка также является основой.
Более детальные характеристики стали 440 приведены в видео.
