Сталь 95Х18 (ЭИ229) характеристики, применение, расшифровка, твердость, термообработка, аналоги, хим

О термообработке ножей

О термообработке клинков для ножей.

Практически каждому человеку известно, что сталь требуется закаливать. Способность сплава железа с углеродом после соответствующих термических операций приобретать повышенные твердость, упругость и прочность зависит от процентного содержания углерода. Чем выше содержание углерода, тем легче сталь принимает закалку. Нижний порог лежит в пределах 0,3–0,4 %. При этом наличие или отсутствие, каких бы то ни было легирующих добавок, почти не влияет на результат, поскольку такие присадки служат в основном для выравнивания и уплотнения кристаллической структуры, уменьшения «зерна» и придания дополнительной вязкости и стойкости к растрескиванию, увеличению коррозионной стойкости.
Грубо говоря, закалка есть процесс нагрева стали до высокой температуры порядка 750–1150 °C с последующим резким охлаждением, чтобы произошедшие фазовые превращения не успели вернуться к исходному состоянию. Разумеется, температуры нагрева, охлаждающая среда и прочие тонкости для каждой конкретной стали сугубо индивидуальны.
В давние времена любой нагрев мог производиться только в угольном горне с дутьем, и, как мы уже знаем, это предотвращало выгорание углерода из заготовки, а порой даже повышало его содержание. Опытный кузнец легко регулировал процесс, перемещая клинок выше или ниже в слое угля, угадывая притом температуру исключительно «на глаз», для чего в кузнице всегда стоял отнюдь не случайный полумрак.
На деле это не так сложно, умение автоматически приходит с опытом, но не зря во все века профессия кузнеца считалась загадочной, окруженной многочисленными мистическими проявлениями, не зависящими от видимых реальных причин. Интуитивное чутье и элементарная удача всегда предъявляли большие права на конечный результат, нежели пунктуальное соблюдение технологической цепочки. Достаточно сказать, что по сей день у легендарных японских мастеров, которых в стране считанные единицы, почти 50 % клинков уходит в брак именно на стадии закалки, несмотря на талант, полувековой стаж и немыслимый опыт. Современного термиста могут насмешить подобные цифры, однако создание превосходного клинка все же отличается от налаженного конвейера закалки каких-нибудь шпилек или метчиков. Безусловно, массовое производство охотничьих, туристских, боевых и бытовых ножей также обходится минимальным процентом брака.
Полный цикл термической обработки включает, помимо закалки, целый ряд категорически обязательных процессов, каждый из которых решает свою задачу и совершенно необходим. Применительно к ножам такая цепочка выглядит следующим образом:
• ковка;
• отжиг;
• формообразующая обработка (шлифовка);
• отжиг;
• правка остаточных искривлений;
• закалка;
• отпуск.
Хотелось бы обратить особое внимание на операцию отжига, весь тайный смысл которой станет понятным из дальнейших объяснений.
Отжиг — медленное охлаждение раскаленной детали. Выравнивает кристаллическую структуру, снимает внутренние напряжения, измельчает зерно, ликвидирует последствия перегрева, улучшает механические свойства стали.
Закалка — форсированное охлаждение раскаленной стали. Измельчает структуру, повышает твердость, прочность, износоустойчивость.
Отпуск — производится немедленно после закалки путем нагрева стали до температуры 150–550 °C (зависит от марки стали) и охлаждения на воздухе, в масле или воде. Снимает внутренние напряжения, повышает пластичность без заметной потери твердости, стабилизирует кристаллическую структуру.
Например, японские мастера, перед тем как отдавать закаленный и отпущенный клинок для финальной шлифовки и полировки подвергали его дополнительной операции, именуемой старение. При этом изделие нагревают до 110–200 °C, выдерживают пару часов и дают остыть. Цикл повторяется до десяти раз. Это окончательно стабилизирует структуру клинка и его геометрические формы. Для короткого оружия старение будет лишней роскошью, но мечу не повредит.
Механические свойства некоторых сталей значительно улучшаются после обработки холодом (разумеется, если сталь уже закалена) в диапазоне температур от –20 °C до охлаждения в жидком азоте. Но эта операция применима только к редким легированным маркам сталей, например ELMAX, VANADIS 10, K340, D2, и требует скрупулезного соблюдения режима времени и прочих тонкостей технологического процесса. Существует мнение, подтверждаемое также исследованиями, что в Древней Руси бытовала традиция изготовления, так называемого харалуга (разновидность литого булата), изделия из которого приобретали фантастические свойства, только будучи изготовлены в особо холодные зимы с температурами ниже 30 °C, при которых и происходили соответствующие кристаллические изменения.
Нет смысла приводить здесь обширную таблицу режимов ковки и термической обработки изрядного перечня сталей, пригодных для выделки клинков. Однако можно попытаться дать некий минимальный объем информации, применение которой ничем плохим не грозит, являясь своего рода универсальным рецептом на все случаи жизни. Итак, температура ковки практически всех сталей лежит в пределах:
Начало ковки — 1100–1200 °C.
Конец ковки — 750–900 °C.
Если заготовку нагреть свыше 1200 °C, то она сожжется, а попытки стучать по остывшей, ниже 750 °C заготовке приведут к ее растрескиванию.
Закалочная, отпускная и прочие температуры были приведены выше. Но повторимся, для получения качественного результата требуется точное соблюдение индивидуальных режимов.
Относительно охлаждающих сред рецепт таков: все углеродистые стали калят в воде, а легированные — в масле. Понятно, что вода стремительно отбирает тепло, поэтому скорость охлаждения в ней высока. Масло действует мягче и постепенней. В принципе, высокоуглеродистую сталь можно закалить и в масле, а низколегированную — в воде, но результат будет средним. Чаще всего такие попытки приводят к недокалу первой и растрескиванию второй. Опытные мастера, играющие на тонких оттенках процесса, регулируют скорость охлаждения посредством различных добавок. Соответственно, жидкое трансформаторное или машинное масло охлаждают заготовку интенсивнее, нежели более густые сорта. Диапазон огромен, и всякий специалист всегда имеет собственные, обычно интуитивные, секреты и наработки в этом деле.
Следует иметь в виду, что только жидкость создает условия для равномерного и форсированного охлаждения клинка. Попытки засунуть раскаленную железку, скажем, в сугроб, обречены на провал — мгновенно возникшая паровая подушка надежно изолирует металл, и он довольно медленно остынет, не приняв закалку. Вместе с тем отдельные марки высоколегированных сталей успешно калят, охлаждая детали в струе воздуха, но — предварительно нагревая до 1050–1100 °C.
Очень важным, если не сказать принципиальным, является способ погружения клинка в закалочную среду. Для заготовок разной формы он различен, хотя и предстает перед нами всего в двух вариантах: прямые обоюдоострые клинки опускают в жидкость строго вертикально, отвесно, а односторонние клинки (независимо от кривизны и длины) — наклонно, острием вниз и вперед, лезвием книзу. При этом первым соприкоснувшееся с жидкостью лезвие мгновенно охлаждается и приобретает высокую твердость, а само тело клинка (особенно спинка) остается более пластичными. Здесь крайне важно соблюдать вертикальность плоскости клинка, так как малейший завал вбок приведет к неминуемому искривлению. Некоторые виртуозы так четко чувствуют динамику температурного режима, что ловко извлекают заготовку из ванны в тот самый момент, пока остаточное тепло не ушло окончательно, успевая свершить процедуру отпуска. Само по себе погружающее движение должно быть решительным, быстрым и плавным, без робости и судорог. Японцы тысячу лет назад поняли, что дух мастера переходит в металл в момент соединения стихий огня и воды, и оттого, каков это дух, зависит красота изделия. А с точки зрения современной технологии малейшие перемещения клинка в жидкости приводят к неравномерности охлаждения, следствием чего станут неисправимые искривления.
Относительно последних стоит подчеркнуть, что их появление обязано многим факторам, большинство из которых вполне поддается нашему контролю и устранению. Так, пустив клинок в закалку непосредственно после механической обработки, мы обязательно получим ту или иную кривизну. Для того-то и следует неукоснительная процедура отжига, снимающего все внутренние напряжения как основную причину искривлений. Если равномерно нагреть предварительно отожженный клинок по всей длине, а затем спокойно и решительно погрузить его в закалочную среду, не бултыхая и не вертя им в глубине, то извлекая, получим замечательно ровный и отменно твердый клинок, кинжал и так далее. Нам останется вооружиться терпением, чтобы неторопливо отшлифовать, отполировать и заточить желанный предмет. Но о способах того, другого и третьего поговорим в других статьях.
Данная статья не претендует на научный труд по термообработке. В этой статье мы пытались кратко рассмотреть процесс термообработки, применяемый при производстве ножей. Нужно сказать, что термообработка сталей и закалка ножа своими силами может привести к плачевным результатам и попросту выброшенным на ветер деньгам, поэтому мы рекомендуем доверять термообработку клинков мастерам Кузницы «Коваль».
При производстве клинков для ножей в нашей кузнице, используется современное оборудование для термообработки. Это гарантирует, что ножи Кузницы «Коваль» прослужат вам долго и не подведут.

Читайте также:  Сенсор смартфона срабатывает сам по себе - что делать

Характеристики применения стали 95х18 и закалка при производстве ножей

Основным материалом в строительном производстве, при выпуске машин, механизмов, инструментов и оружия является сталь. Широкое применение стали 95×18, характеристики которой улучшены в процессе производства, обусловлено ее повышенной прочностью и износостойкостью. Нержавеющая сталь этой марки имеет устаревшее обозначение ЭИ229 и 95×18, используется аналогично.

Описание стали

Ответственные металлические заготовки и детали, оружие и режущие предметы изготавливаются из прочного, пластичного металла, который соответствует требуемым показателям вязкости. В процессе производства рассматривают химические компоненты в составе материала, затем при нагревании ему придаются заданные качества и свойства.

Сплав 95×18

Металл относится к обыкновенному классу стойких к коррозии сталей с повышенными показателями прочности и низким износом. Используется для изготовления твердых и прочных заготовок, например, центральных нагруженных осей, разнообразных втулок, подшипников. Разработаны сплавы, их обозначают добавлением в конце буквы ш (95×18ш), расшифровка говорит, что это подшипниковая сталь с набором необходимых качеств.

Качественные и долговечные ножи получаются из стали 95×18, иногда в ножевой промышленности проскакивает наименование 98×18, но это другой материал. Сталь 95×13, в отличие от искомой марки, имеет в составе 0,96% углерода, 13% хрома и называется высокоуглеродистая сталь.

Химический состав ножевой стали запатентован недавно, но благодаря высокой эффективности в работе он становится популярным в металлургической промышленности и в оружейной отрасли. В производстве требуется соблюдение тонкостей технологии, так как из-за капризности материала легко допускается пережог или устанавливается неправильное время отжига.

Состав компонентов в стальном сплаве

Изготовлением предметов из этой марки занимаются опытные цеха, не один год работающие в области оружия и ножей. Эффективное производство кованых деталей и заготовок напрямую зависит от химического состава, включающего в себя:

Читайте также:  Все автомобилисты желают знать; JapanCar

  • хром в соотношении к основной массе в количестве 16,9−18, 9%;
  • показатель кремния не должен превышать 0,8%, магний содержится в аналогичной пропорции;
  • титан в количестве больше 0,21% вреден и портит качество сплава;
  • фосфор, а также сера не должны превышать 0,03−0,32% от всего веса;
  • марганец и никель вводится в количестве, не превышающем 0,6%.

Хром в сплаве играет особую роль, придает материалу стойкость к коррозии и ржавчине поверхностного слоя. Идеальным является полученный материал с пониженным содержанием кислорода и водорода в составе металла. Это избавляет изделия или начальные заготовки от появления мелкой сетки трещин.

В результате ковки структура металла уплотняется, в решетке между кристаллами промежутки сжимаются, уменьшается число пустых полостей. Это позволяет увеличить пластичность металла, текучесть, но, не затрагивая при этом предел прочности.

Показатели и характеристики металла

Из-за высокого сопротивления развитию коррозионного процесса сталь применяется при производстве элементов, воспринимающих при работе в конструкции основные нагрузки, работающих под действием разрушающей среды в виде агрессивной атмосферы или высоких температурных показателях.

В продаже на строительном рынке имеется сталь 95×18 в виде прутка со шлифованной, калиброванной, фасонной боковой поверхностью. Другой формой для продажи становится полоса, кованые поковки или заготовки определенного размера, указанного в каталоге.

Механические свойства

На качество материала сильно влияет своевременность отжига и температурного отпуска, нарушение технологии ведет к появлению отрицательных показателей при постпроизводственном испытании. При закалке сталь мартенситного класса упрочняется, что ведет к получению лебедуритной структурной формы с присутствием в составе небольшого числа карбидов, которые после остывания различаются между собой морфологически:

  • первичные карбиды отличаются вытянутой формой по линии прокатки или ковки, их появление отмечается после прохождения жидкой фазы;
  • мелкие карбиды вторичного порядка выявляются на краях и в толще аустеничных зерен в процессе остывания.

Процесс закалки увеличивает количество аустенитов до предельного количества, при этом материал набирает максимальную прочность, ее показатели находятся в промежутке 58−59 Н. R. Нагревание до 1050˚С задает стали повышенную прочность. Чтобы получить показатель прочности 26 HR, сплав нужно нагревать до 1250˚С.

Технические характеристики 95×18 в готовом виде выглядят так:

  • удельный вес материала составляет 7,75 т (так весит 1 м³ стали);
  • показатели твердости находятся в диапазоне от 230 до 245 МПа;
  • теплопроводность стали имеет значение 24,5 вт;
  • плотность 7,74×10 3 кг на кубометр;
  • удельная теплоемкость определяется показателем 0,484×10 3 дж (измеряется при 20˚С);
  • удельное сопротивление показывает 0,685×10 6 Ом.

Особенности материала

Процесс легирования сплава проходит в экономичном режиме и не требует высоких затрат. Несмотря на идеальные условия технологических процессов и полученных качеств, из стали 95×18 не рекомендуется делать конструкционные сложные детали по причине некоторых факторов:

  • при нагреве на поверхности материала происходит укрупнение зерен и образование новых;
  • последующая термическая обработка не позволяет полностью от них избавиться из-за незначительного числа полиморфных процессов;
  • металл сохраняет заданные свойства только до минус 40˚С, дальнейшее снижение ведет к ухудшению качеств;
  • из-за недостаточного количества плоскостей, участвующих в процессе скольжения при холодной ковке, материал отличается трудным формообразованием.

Основные показатели производственного процесса

Работа в металлургической промышленности требует соблюдения заданных технологических параметров и проведения стандартизированных приемов, которые соответствуют разработанным и утвержденным ГОСТам на Российской территории. Метод перековки или проката исходного материала успешно применяется для изготовления стали 95×18. При этом имеет значение высокая температура и медленное охлаждение.

Металл деформируется при показателях от 905˚С до 1125˚С, затем следует постепенное охлаждение или сохранение в течение некоторого времени температуры 750−760˚С и потом снижение степени нагрева. Закалка проводится в ваннах с маслом при температуре 1000−1050˚С, для отпуска характерны показатели 210−320˚С, увеличение последних параметров ведет к снижению коррозийной стойкости, так как возрастает концентрация карбидов.

Для увеличения антикоррозийных свойств и их закрепления в охладительную ванну добавляется соль, раствор должен быть трехпроцентный. Отжиг производят в температуре 890−920˚С. При обработке металла, профиль которого в поперечнике по сечению меньше 70 см, применяется перекристаллизация, окончанием является постепенный отпуск. Холодная обработка проходит при 75−85˚С, ковка — при 1190−2000˚С, практикуется постепенное повышение до 847−850˚С и выдерживание в 755˚С.

Повышение полезных качеств

Чтобы увеличить стойкость стали к коррозии и прочности, для уменьшения способности образовывать крупные зерна на поверхности в состав сплава вводят элементы, влияющие на образование карбидов и микроскопических дозировок церия. Этот элемент относится к категории активных поверхностных компонентов и дополнительно снижает зернистость полученной стали. Вводят тщательно отрегулированную легированную норму, так как ее нарушение на мельчайшую величину изменит свойства материала непредсказуемым образом.

Чтобы снизить растрескивание и ломкость металла при пластичной холодной обработке, вводят следующие примеси:

  • для повышения показателя прочности используют углерод и азот, при этом их общая концентрация в массе должна быть ≤ 0,01%, это также влияет на работоспособность и долговечность сварных швов хромированных сталей;
  • ломкость металла при ковке холодным способом снижается с введением в сплав фосфора, кремния, кислорода, серы, марганца.
Читайте также:  Селеновый выпрямитель вса 5

Повышение чистоты ферритных сплавов с добавлением хрома ведет к увеличению точности при использовании металла в изготовлении деталей и заготовок и при выплавке. В ферритных соединениях существует опасность антикоррозийного разрушения соединений кристаллической решетки. Чтобы этого избежать, вводят дополнительные добавки титана и ниобия при условии сохранения требуемой концентрации углерода и азота.

Ферритные стали становятся хрупкими при изменении параметров термической обработки, что успешно обращается вспять при правильном вторичном воздействии температуры. Чтобы на поверхности стали не было разрывов и трещин, требуется соединение продуктов раскисления с силикатными включениями. Помогает при этом легирование кремнием, который на поверхности образовывает своеобразную пленку и препятствует появлению точечной коррозии.

Сталь 95×18 часто применяется в изделиях и заготовках, которые при соединении не подвергаются сварке. Механические нагрузки выбираются соответственно качеству ножа, так как хрупкость материала ведет к разрушению кромки при значительных усилиях, например, ударных.

Для проверки твердости используют метод Роквелла, который заключается в измерении заглубления в материале твердого наконечника измерительного прибора после приложения стандартной для всех случаев нагрузки. Обычно величина составляет 60, 100, 150 КГС. Этот способ распространен, так как относится к наиболее результативным измерениям.

Деление сталей

Углеродистые стали получают при соединении железа с углеродом, концентрация последнего компонента находится на уровне 2%. Помимо углерода, в сплав добавляют серу, кремний, магний, фосфор. Недостатками углеродистой стали являются:

  • пластичность уменьшается при повышении прочности материала;
  • использование стали при высоких температурах ведет к потере твердости и прочности, увеличению в размерах;
  • в конструктивных деталях прочность компенсируется увеличением массы, что добавляет стоимости.

В легированные стали при выплавке добавляют хим. элементы для повышения рабочих качеств, это могут быть хром, ванадий, никель, молибден, вольфрам, кремний, марганец и другие. Готовые легированные стали подразделяются на группы:

  • низколегированные смеси содержат до 2,5% примесей;
  • среднелегированные сплавы отличаются количеством добавок от 2,5 до 10%;
  • высоколегированные составы включают более 10% примесей от общего веса.

Высоколегированные показывают большую работоспособность, с их применением экономится металл, увеличивается производительность при изготовлении деталей.

Стали 95Х6М3Ф3СТ часто путают со сплавом 95×18, отзывы говорят, что этот сплав не является аналогом. Материал с такой буквенной расшифровкой используют в инструментальной промышленности в качестве быстрорежущих сталей, ножей для разделения жидкой стекломассы, износостойких деталей с повышенной теплостойкостью.

Приобрел года два назад обыкновенный нож у продавца, который постоянно торгует ножами, тесаками и финками. При покупке узнал, что сделан нож из стали 95×18, поэтому стал наблюдать за процессом затупления. Должен сказать, что после заточки такое изделие остается острым около двух месяцев при каждодневной готовке и резке продуктов на большую семью.

Я купил тесак для разделки мяса, работаю мясником. Нож я сам испортил, так как постоянно применял его для рубки костей, где при этом еще стучал сверху по лезвию молотком для успешной рубки. Но точильщик снял испорченную кромку, тесак стал уже, но работает хорошо, я его теперь немного берегу.

Я сталь 95×18 купил для установки в виде лезвия в терку для измельчения капусты. Хватает на осенний сезон без заточки, готовим бочки на хранение в погребе, если взять по-крупному, то перерабатываем около 300 кг капусты, я доволен, все устраивает, сталь хорошая.

Сталь 95Х18

Общие сведения

Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69.

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.

Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.

Химический состав

Химический элемент %
Углерод (C) 0.9-1.0
Кремний (Si), не более 0.8
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn), не более 0.8
Никель (Ni), не более 0.6
Титан (Ti), не более 0.2
Фосфор (P), не более 0.03
Хром (Cr) 17-19
Сера (S), не более 0.025

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м 2 HRCэ
Закалка с 1000-1050 °С, масло. Отпуск 200-300 °С, воздух или масло >56
Пруток. Полные отжиг 885-920 °С, 1-2 ч. 420 770 15 30
Пруток. Неполный отжиг 730-790 °С, 2-6 ч. 770 880 12 25 24-29
Подогрев 850-860 °С. Закакла 1000-1070 °С, масло или воздух. Обработка холодом 70-80 °С. Отпуск 150-160 °С, воздух. 1980-2300 63 >59

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C KCU, Дж/м 2 HRCэ
Закалка 1050 °С, масло. Обработка холодом при -70 °С. Отпуск 400 °С.
20 58-59
200 12-18 57-58
300 12-22 56-57
400 12-22 56-57

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector