Материалы, применяемые для изготовления ножей

охотничий нож рэмбо

Нож — это добрый друг в походе или на турслёте, кроме того для велосипедиста нож очень полезен. Хороший нож всегда подсобит в ремонте или позволит срезать какую-нибудь ветку орешника для изготовления очага.

Представим себе ситуацию, что мы выбираем нож и совершенно ничего не представляем ни о материалах, ни о свойствах металла. Выбор будет сделать сложнее, да и вопрос о смысле маркировок на клинке замучает. Кроме того, материалы, описываемые в статье, могут встречаться при изготовлении рамы велосипеда.

В первую очередь, необходимо обратить внимание на выбитую на клинке марку стали (сплава). Это некоторая буквенно-цифровая аббревиатура, пользуясь которой можно узнать многие (или почти все необходимые) механические свойства. Сейчас мы не ставим себе цель полностью разобраться с понятием маркирвоки сталей и сплавов, а просто рассмотрим табличку со свойствами, что упростит дальнейший выбор и научит ориентироваться.

Для обозначения в профессиональной литературе для сталей в России, принято использовать цифрово-буквенное обозначение, этакий код, где буква определяет легирующий химический элемент, а цифра, стоящая за буквой — его процентное содержание в этом многокомпонентном веществе.

Запомните, что при содержании элемента менее 1 % цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры в марке перед аббревиатурой указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Если цифра всего одна, то содержание углерода указано в десятых долях процента. Наиболее часто в нашей изучаемой области используются следующие основные легирующие элементы:

Ф-ванадий, М-молибден, Г-марганец, С-кремний, Х — хром, Н — никель, Д-медь, В — вольфрам, Т-титан. Сравнительную оценку основных свойств наиболее частых сплавов, можно провести по таблице, приведенной чуть ниже.

В металловедении встречаются следующие термины, определения которых полезно знать перед дальнейшим изучением вопроса. Отмечу, что и велосипедисту,  и просто грамотному  человеку эти определения очень пригодятся.

Предел прочности — или механическое напряжение, при котором материал разрушается. Фактически, лучше чем предел прочности, это понятие не назвать. Если упростить, то это важнейшая прочностная характеристика, отражающая способность материала воспринимать нагрузку без разрушения. Более корректным термином является «Временное сопротивление разрушению», то есть соответствующее наибольшему усилию, предшествующему разрушению образца. Следовательно, чем больше этот предел, тем «физически тверже» или прочнее наше изделие.

Механическое напряжение — довольно специфический термин, особенно для людей не знакомых с сопроматом. Тут можно провести аналогию с электрофизикой. Это мера внутренних сил в деформируемом теле. Механическое напряжение в точке тела определяется как отношение внутренней силы к единице площади в данной точке рассматриваемого сечения. Если утрировать, то можно представить себе множество мелких веткоров, пронизывающих площадку — сечение образца. Чтобы найти один такой вектор, нужно разделить общее значение на площадь.

Относительное удлинение при разрыве – отношение максимального удлинения размеров образца в момент его разрушения к первоначальным размерам образца в %. Чем большее значение, тем более пластичен исследуемый материал и, следовательно, изделие, сделанное из него более пластично. Определяет склонность материала к хрупкому разрушению. Например, стекло рассыпается сразу, а резиновая палка меняет длину.

Твёрдость — довольно интересная характеристика, являющаяся умозрительной. Представьте, что вы протыкаете ножом сливочное масло или кирпич. Кирпич проткнуть сложнее :). Кирпич имеет большую твердость. Собственно, твердость и определяет способность тела сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела — индентора. Твердость определяет такие качества изделия, как например способность рубить и не затупляться при этом.

Основные материалы, применяемые для изготовления ножей и их механические свойства

Список наиболее распространенных сплавов: 30Х13; 40Х13; 65Х13; 95Х18; 50Х14МФ; 110Х18; Х6ВФ; Х12МФ; 5ХНМ; У8Г; У9; Сталь 85; 50ХГА; ШХ15; Р6М5; ХВГ

Сравнительная таблица свойств (pdf)


30Х13

Сталь мартенситного класса, коррозионно-стойкая жаропрочная. Используется для изготовления режущего, мерительного инструмента, пружин, карбюраторных игл, штоков поршневых компрессоров и других деталей, работающих на износ в слабо агрессивных средах до 450 °С.

Предел прочности (Мпа) — 540

Относительное удлинение при разрыве (%) — 17

Твердость по Рокквелу (HRC) — 52-54

Зарубежная маркировка — 420 (США)

С точки зрения человека, выбирающего нож, надо отметить очень слабую стойкость режущей кромки. Однако, клинок легко перетачивается заново. Применяется в производстве дешевых кухонных и складных ножей.


40Х13, 45Х13

Сталь мартенситного класса, коррозионно-стойкая жаропрочная. Пружины, работающие при температурах до 400 — 450 град. Соответственно, используется для шариковых подшипники,  пружин, рессор.

Предел прочности (Мпа) — 550

Относительное удлинение при разрыве (%) — 15

Твердость по Рокквелу (HRC) — 54-58

Зарубежная маркировка — 420 (MOD) США

Широко распространена в производстве складных и кухонных ножей среднего класса. Высокая стойкость режущей кромки. Однако. не исключено появление трещин.


65Х13

Сталь коррозионно-стойкая обыкновенная, часто называется «медицинская сталь» или «хирургическая сталь». Используется для изготовления лезвий безопасных бритв и кухонных ножей.

Предел прочности (Мпа) — 760

Относительное удлинение при разрыве (%) — 7,5-12

Твердость по Рокквелу (HRC) — 55-59

Зарубежная маркировка — 440А (США)

Распространена в производстве складных и кухонных ножей среднего класса. Стойкость режущей кромки удовлетворительная. Отличный вариант. Недорогой и практичный.


95Х18

Сталь коррозионно-стойкая обыкновенная. Все изделия, к которым предъявляются требования высокой твердости и износостойкости и работающие при температуре до 500 °С или подвергающиеся действию умеренных агрессивных сред.

Предел прочности (Мпа) — 770

Относительное удлинение при разрыве (%) — 15

Твердость по Рокквелу (HRC) — 56-59

Зарубежная маркировка — 440B (США)

Отличная стойкость режущей кромки,  восприимчива к ударам по твердому телу. Применяется для производства разделочных ножей среднего класса. Не имеет типичных признаков выкрашивания кромки.


50Х14МФ

Нержавеющие хромистые стали. Применяется для изготовления режущего инструмента в медицинской (цельнометаллические скальпели, съемные лезвия) и пищевой (ножи) промышленности, к которым предъявляются требования по коррозионной стойкости.

Предел прочности (Мпа) — 700

Относительное удлинение при разрыве (%) — 22

Твердость по Рокквелу (HRC) — 55

Зарубежная маркировка — 425 (США)

Стойкость режущей кромки удовлетворительная.


110Х18

Нержавеющие хромистые стали. Изготовление клинков и топоров, булат.

Лезвие ножа практически не подлежит заточке.

Предел кратковременной прочности (Мпа) — 758

Относительное удлинение при разрыве (%) — 14

Твердость по Рокквелу (HRC) — 59

Зарубежная маркировка — 440С (США)


Х6ВФ

Сталь инструментальная штамповая. Резьбокатаный инструмент (ролики и плашки), ручные ножовочные полотна, бритвы, матрицы, пуансоны, зубонакатники и другие инструменты, предназначенные для холодной деформации, для дереворежущего фрезерного инструмента.

Относительное удлинение при разрыве (%) — 12

Твердость по Рокквелу (HRC) — 55

Зарубежная маркировка — А2 (США)


Х12МФ

Сталь инструментальная штамповая. Профилировочные ролики сложных форм, секции кузовных штампов сложных форм, сложные дыропрошивные матрицы при формовке листового металла, эталонные шестерни, накатные плашки, волоки, матрицы и пуансоны вырубных просечных штампов со сложней конфигурацией рабочих частей, штамповки активной части электрических машин.

Относительное удлинение при разрыве (%) — 10

Твердость по Рокквелу (HRC) — 61-63

Зарубежная маркировка — D2 (США)

В виду небольшого количества хрома подвержена воздействию агрессивных сред.


5ХНМ

Сталь инструментальная штамповая. Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 т, прессовые штампы и штампы машинной скоростной штамповки при горячем деформировании легких цветных сплавов, блоки матриц для вставок горизонтально-ковочных машин.

Относительное удлинение при разрыве (%) — 9

Твердость по Рокквелу (HRC) — 58-60

Зарубежная маркировка — L6 США


У8Г

Сталь инструментальная углеродистаядля производства пружинной ленты. Инструмент, работающий в условиях, не вызывающих разогрева кромки: инструмент для обработки дерева, слесарно-монтажный инструмент, калибры простой формы и пониженных классов точности.

Предел прочности (Мпа) — 760

Относительное удлинение при разрыве (%) — 10

Твердость по Рокквелу (HRC) — 55-58

Зарубежная маркировка — W1 США


У9

Сталь инструментальная углеродистая. Инструмент, работающий в условиях, не вызывающих разогрева кромки: инструмент для обработки дерева, слесарно-монтажный инструмент, калибры простой формы и пониженных классов точности.

Относительное удлинение при разрыве (%) — 10

Твердость по Рокквелу (HRC) — 54-58

Зарубежная маркировка — W2 (MOD) США


Сталь 85

Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Пружины, фрикционные диски и другие детали, к которым предъявляются требования высоких прочностных и упругих свойств и износостойкости.

Относительное удлинение при разрыве (%) — 10

Твердость по Рокквелу (HRC) — 56

Зарубежная маркировка — 1095 США


50ХГА

Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Рессоры автомашин, пружины подвижного состава железнодорожного транспорта.

Предел кратковременной прочности (Мпа) — 1270

Относительное удлинение при разрыве (%) — 7

Твердость по Рокквелу (HRC) — 58-62

Зарубежная маркировка — 5160 (США)

Склонность к хрупкому разрушению клинка.


ШХ15

Сталь конструкционная подшипниковая. Шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность.

Предел кратковременной прочности (Мпа) — 590-730

Относительное удлинение при разрыве (%) — 20

Твердость по Рокквелу (HRC) — 55-58

Зарубежная маркировка — 2100 (США)


Р6М5

Сталь инструментальная быстрорежущая. Для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей; предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками.

Предел кратковременной прочности (Мпа) — 850

Относительное удлинение при разрыве (%) — 10

Твердость по Рокквелу (HRC) — 65

Зарубежная маркировка — М2 (США)


ХВГ

Сталь инструментальная легированная. Сталь XBГ применяется для изготовления измерительного и режущего инструмента, для которого повышенное коробление при закалке недопустимо. Инструментальная сталь ХBГ применяется для изготовления измерительного и режущего инструмента, калибров резьбовых, протяжек, метчиков длинных, разверток длинных и других видов специального инструмента, холодновысадочные матрицы и пуансоны, технологическая оснастка.шпиндели, бандажи, пружинные кольца амортизаторов, замочные шайбы и многие другие элементы, к которым предъявляют жесткие требования высокой прочности и износоустойчивости.

Предел кратковременной прочности (Мпа) — 1570

Относительное удлинение при разрыве (%) — 12

Твердость по Рокквелу (HRC) — 60

Зарубежная маркировка — 01 (США)

Трудно затачиваемый клинок.


Вы ознакомились с перечнем основных свойств и теперь можете сделать соответствующие выводы. От себя могу добавить, что я сам имел дело с традиционной для дешевых , больше сувенирных ножей, сталью — 420, с «медицинской» 65Х13 и Сталью 85. Из стали 85 у меня был изготовлен нож «Рэмбо 2» — служит до сих пор, прекрасное изделие с хорошими эксплуатационными свойствами. В виду большого размера клинка может служить одновременно и мачетой, и заменителем топора. По ощущениям скажу, что твердость средняя. Однако, стоит отметить, что отдыхая неделю на Селигере, я всё делал этим ножом и он часто меня выручал — например, используя только его, я смог построить плот. Сталь 65Х13 — на первый взгляд довольно хрупкая, однако нож кажется очень острым и долго таким остается. Тем не менее, рубить им сложновато и опасаешься это делать. А вот сталь 420 — очень мягкая, весьма пластичная,быстро затупляется и совершенно не сохраняет режущую кромку. Однако, легко затачивается и ножи стоят довольно дешево.

Как выбрать нож?

Так или иначе, выбор правильного материала является отправной точкой при приобретении ножа, да и любого другого инструмента. Ведь если качество сплава будет неподходящим,то любая модификация устройства окажется бессмысленной. Это как использовать открывалку для консервов из пластмассы или делать покрышки из дерева. Подходящий материал играет основную роль при оценке качества изделия.

Достаточно вспомнить недорогие китайские мультитулы, которые имеют прекрасные показатели эргономики, но не выполняют и половины своих функций. Нож не годится даже для заточки карандаша, а плоскогубцы выгибаются при попытке схватить гвоздь. Но, к сожалению, цена тут не является самым главным критерием. Например, хороший нож из рессорно- пружинной стали может стоить совсем недорого, а обладать отличными характеристиками.

Я советую вам смотреть главным образом на отзывы и при возможности осматривать тестовые экземпляры. В супермаркетах иногда есть открытые упаковки. Плохой материал сразу легко выявить. Чаще всего китайская пластмассовая сталь видна невооруженным глазом. Любимый трюк поддельщиков — сделать металлический мягкий клинок и покрасить серебрянкой. Это легко заметить, если обратить внимание на полосу заточки. Эта полоса не должна быть излишне темной и должна выглядеть однородно относительно всего материала клинка.

Лезвие можно погнуть в руках. Если оно будет легко прогибаться и не пружинить — перед вами неподходящий образец. Для сравнения всегда можно держать в кармане настоящий швейцарский нож.

Удачи вам в выборе и запомните главное — купив мультитул/нож из некачественного сплава деньги будут просто выброшены.