Microcamtest

Лайфстайл портал

Порошковые стали. Вчера, сегодня, завтра

Давайте рассмотрим саму технологию, но сначала начнём издалека

Большинство сталей, используемых для производства клинков, после термообработки (ТО) имеют структуру: мартенсит + карбиды (+ остаточный аустенит + неметаллические включения и т.д.). Карбиды, более твёрдые и хрупкие, чем мартенситная матрица, увеличивают износостойкость стали и ухудшают (сверх некоторого предела) механические характеристики, особенно прочность и вязкость. Степень снижения прочностных свойств зависит от количества карбидной фазы, её типа, размера карбидов и их скоплений и равномерности распределения карбидов в структуре. Например, для стали Р18 при переходе от балла 12 к баллу 78 по неоднородности прочность падает примерно вдвое, а вязкость втрое.

Крупные, неравномерно распределённые карбиды не только снижают механические характеристики стали, но и появляется заметная анизотропия этих характеристик, т.е. неравномерность свойств в зависимости от направления. Для клинков ситуация ещё более усугубляется самое неблагоприятное направление (трансверсальное, т.е. перпендикулярно полосе клинка) ещё и совпадает с направлением наименьшей конструктивной прочности.

Кроме того, выраженная карбидная неоднородность (именно этим термином характеризуется «качество» карбидной фазы и её распределения, измеряется в баллах к.н.) создаёт проблемы при шлифовании, увеличивает склонность к поводкам и трещинам. Стали с большим количеством крупных и неравномерно распределённых карбидов хуже поддаются горячей деформации, и, начиная с некоторой степени к.н., материал перестаёт деформироваться в обычных условиях. Такая сталь приобретает при ТО неоднородную структуру, а сами результаты ТО становятся менее предсказуемыми.

В результате получается замкнутый круг чтобы повысить стойкость, нужно увеличивать количество карбидной фазы, а чтобы сохранить приемлемые механические характеристики уменьшать и улучшать распределение. Так как количество и тип карбидной фазы зависят от состава стали (в основном от содержания углерода и количества и типа легирующих элементов), то в сталях классического передела существует некоторый предел по легированию (и соответственно содержанию карбидной фазы), при котором сталь ещё обладает минимально допустимыми механическими и технологическими свойствами. А соответственно существует и предел стойкостных характеристик.

Теперь, думаю, стоит перечислить типы карбидов (по происхождению и составу) и отметить степень их отрицательного влияния на свойства стали.

Видео

Все ЗА и ПРОТИВ порошковых сталей

Что кроется за столь необычным названием «порошковая сталь» мы рассмотрели в первой части данной статьи, сейчас же стоит подвести итоги и попытаться кратко отписать все положительные и отрицательные стороны порошковых сталей.

К преимуществам порошковым сталей можно отнести:

  • Гибкость. Ведь за счет небольших размеров и максимально близкого к идеальному распределения карбидов, в данной разновидности стали можно весьма сильно повысить степень легирования, что приведет к росту ее стойкостных свойств.
  • Механика. По тем же причинам при разумном подходе к ограничению количества карбидной фазы, можно добиться заметного улучшения механических характеристик.
  • Шлифовка. Из-за того, что в составе порошковой стали имеются мелкие, равномерно распределенные карбиды они гораздо лучше поддаются шлифовке и ковке.
  • Закалка. Во время процесса закалки порошковая сталь получает более насыщенный твердый раствор, более мелкое и равномерное зерно. В результате чего отмечается повышение показателей ее твердости, теплостойкости, механических свойств и коррозионной стойкости.
  • Изготовление. Порошковая технология позволяет достаточно легко получать высокоазотистые стали методами твердофазного азотирования.
  • Применение. Порошковые стали легко могут применяться для создания материалов методами механического легирования (карбидостали, керметы, ДУО стали).

При довольно внушительном списке плюсов, как и все в этом мире, порошковая сталь также обладает и некоторыми недостатками:

  • Порошковый передел расширяет, но не отменяет пределов по легированию. Например, если такая сталь не имеет в своей структуре эвтектических карбидов, то ее порошковый передел не имеет смысла и чаще всего приводит к некоторому ухудшению свойств.
  • Стали порошкового передела содержат в себе большее количество неметаллических включений, правда, в последнее время, благодаря усилиям ученых с этим фактором уже успешно борются.
  • Стали порошкового передела заметно дороже. Кроме того, для их успешного производства требуется дорогостоящее специальное оборудование, также существуют ограничения на максимальный размер заготовок.

Необходимо понимать, что порошковый передел — это не палочка выручалочка. Он решает одну задачу —  борьбу с карбидной неоднородностью. Наиболее целесообразно получение этим методом высоколегированных сталей (например, быстрорежущих или коррозионно-стойких), где улучшение стойкости, механических и технологических свойств компенсирует повышение стоимости.

На сегодняшний день клинки почти 90% ножевых изделий различных брендов изготавливаются из порошковой стали.

Технология изготовления порошковой стали

От того, как много карбидов, и насколько хорошо они распределены, будет зависеть прочность готового ножа. Большое количество мартенситов ведёт к большей гибкости и меньшей твёрдости.

Карбиды – это крупные частицы, и распределение будет неравномерным.

Поэтому качество изделий из такой стали сложно заранее предсказать. Они могут плохо поддаваться шлифовке, гнуться и ломаться.

Чтобы добиться высокой прочности, нужно улучшать распределение частиц.

Как же этого можно добиться? Технология изготовления довольно сложна:

Для этого размер карбида делают не очень большим, распыляя сталь в виде порошка, микрочастицы которого похожи на слитки. Их теперь можно быстрее охладить (т.е. кристаллизировать).

  1. Далее идёт обработка и прессовка под высоким давлением.
  2. Далее идёт сплавление твердофазное и двухфазное. В сплав возможно добавлять самые различные добавки. Это позволит улучшить необходимые показатели.
  3. Полученная из порошка сталь на выходе получается прочнее обычной (даже при одинаковой твёрдости).
Процесс изготовления стали из порошка.
Процесс изготовления стали из порошка.

Недостатки порошковой технологии

  1. Порошковый передел расширяет, но не отменяет пределов по легированию. Например, порошковый процесс практически не влияет на размеры и морфологию первичных карбидов (они присутствуют в составе таких сталей, как CPM10V, CPMS90V и т.?д.). Увеличение количества первичных карбидов приводит к быстрой деградации механических и технологических свойств стали (например, CPM15V). Есть и предел снизу если сталь не имеет в структуре эвтектических карбидов, то порошковый передел не имеет смысла и часто приводит к некоторому ухудшению свойств.
  2. Порошковые стали, как правило, имеют больше неметаллических включений (хотя с этим успешно борются).
  3. Порошковые стали заметно дороже (относительно малолегированные стали примерно втрое, для высоколегированных разница меньше). Их производство требует дорогого оборудования, ограничен максимальный размер заготовок.

Необходимо понимать, что порошковый передел это не палочка-выручалочка. Он решает одну задачу борется с карбидной неоднородностью. Наиболее целесообразно получение этим методом высоколегированных сталей (например, быстрорежущих или коррозионно-стойких), где улучшение стойкости, механических и технологических свойств компенсирует повышение стоимости.

Где используются стали

Структура порошковых сплавов подтвердила свои положительные технические характеристики, поэтому их относят к быстрорежущим и широко используют при производстве инструментов, предназначенных для обработки металлов резанием. Включение в состав повышенного количества легирующих компонентов позволяет обеспечить необходимые свойства, получаемые в ходе технологического процесса.

Отличный материал для производства ножей

Мастера-ножевики также по достоинству оценили высокие характеристики и свойства сталей с порошковым покрытием и используют их для изготовления клинков для холодного оружия и ножей различного назначения. Им пришлись по душе возможности сплавов, позволяющих делать отличные клинки:

  • они прекрасно «держат» режущую кромку и долго сохраняют остроту заточки;
  • устойчивы к разнообразным механическим нагрузкам;
  • отличаются повышенной твердостью;
  • обладают коррозионной устойчивостью;
  • демонстрируют прекрасную стойкость к абразивному и адгезионному износу.

Используя преимущества премиум и среднего класса видов порошковых сталей, специалисты изготавливают качественный прочный и долговечный режущий инструмент. В интернет-магазине КавказСувенир Али Аскерова можно приобрести отличные ножи из порошковой стали с удобными рукоятями из ценных пород древесины и чехлами из натуральной кожи.

Как изготавливают клинок

Чтобы получить острое и прочное лезвие ножа, сталь проходит несколько процедур. После того как металлический порошок подготовлен, его распыляют. В результате получают микрослитки, состоящие из отдельных частиц металла. Полученные «заготовки» дополнительно обрабатываются только в случае, если в этом возникает необходимость.

Затем их переносят в вакуумную пресс-форму, где производится прессование под высоким давлением, после чего проводится процедура, которая называется спеканием. Она происходит при значительном повышении температуры и давлении, повышенном до нескольких сотен атмосфер. На этом процесс изготовления завершается, а мастера готовят рукоять для него и, если это предусмотрено, украшают клинок орнаментом.

Дешёвые аналоги Elmax

Дешёвые аналоги Elmax

Без сомнений, Elmax – лучших выбор, особенно для кухни. Однако есть его более дешёвые аналоги. Это сплавы Beta-ti Alloy, Blue Paper Super. Для их производства используется порошковая сталь более низкого качества. Если бюджет ограничен, то такие сплавы также станут неплохим вариантом.

Итак, мы можем сделать вывод, что порошковая сталь превосходит по своим характеристикам обычную. Однако сложность её изготовления влечёт за собой высокую цену, которую она, впрочем, оправдывает.

Лучший выбор сплава для ножа из порошковой стали – это Elmax. Если же бюджет ограничен, то можно остановиться на более дешёвых аналогах, которые могут использоваться даже на кухне.

Предыдущая

Ножи Самые красивые ножи

Следующая

Ножи Лучшие ножи с Алиэкспресс

Теги