Металлургическая промышленность каждой страны уникальна ввиду геологических, геополитических и экономических особенностей. Сталелитейная отрасль державы всегда была основой развития остальных сфер производства, показателем уровня ее индустрии в целом, потенциала обороноспособности. В настоящее время нам предоставляется удивительная возможность, находясь в своем месте жительства, предметно сравнивать стальную продукцию от ведущих производителей со всего мира. Мы можем моментально получать сведения о специфике развития того или иного предприятия, и наблюдать какое место оно занимает в разрезе изготовления ножей. Прикладное изучение ─ это очень интересный процесс, который поддерживает интернет-ресурс Monetnik.ru, за что выражаем ему благодарность от лица всех заинтересованных читателей.
По данным статистики мирового производства сталей можно увидеть, что объемы отраслевой продукции США ненамного превосходят российские. Однако, если рассмотреть отдельно долю валового выпуска легированных инструментальных сталей, то разница станет более ощутимой. А нас интересует как раз эта часть, поскольку для изготовления ножей подходит данная группа сплавов. Ввиду этого, в поле зрения нашего информационно-познавательного дайджеста попадают предприятия, выпускающие марки стали, которые приобрели мировую известность и наибольшую востребованность у производителей ножей.
В сравнении с северо-американскими металлургическими гигантами US Steel и Cleveland-Cliffs, компания Crucible Industries невелика. Она основана в 1876 году в Сиракузах (штат Нью-Йорк) как Sanderson Brothers. До этого Сандерсоны работали в Англии и с завода в Шеффилде экспортировали тигельную инструментальную сталь в Америку. С тех пор сталелитейная отрасль США претерпевала разные изменения, и таких заводов, которые с 19-го века работают поныне, остались единицы. 70% современной американской стали изготавливается посредством вторичной переработки лома, а в начале деятельности Sanderson Brothers делало трудоемкие тигельные отливки из передельного чугуна и получало инструментальную сталь высокого качества. В 1911 году компания приобрела завод Halcomb Steel, расположенный в г. Геддес, куда перенесла основное производство, и завод Halcomb-Sanderson стал нынешней Crucible Industries.
Краткие исторические хроники предприятия приводятся здесь только для того, чтобы связать его развитие с результатом, который мы видим сегодня ─ инструментальными марками стали, известными во всем мире. В 1906 году на заводе Halcomb была запущена первая в США электродуговая плавильная печь. В 1907 году Crucible запатентовала первый сплав, содержащий ванадий. В дальнейшем компания получила столько патентов, что они составили ¾ всех разработок инструментальных сталей в стране. Инновационной вершиной стала запатентованная технология порошковой металлургии CPM (Crucible Particle Metallurgy). При этом, никто не оспаривает первенство открытия Петра Григорьевича Соболевского.
CPM® ─ основная продуктовая серия Crucible Industries, включающая инструментальные, инструментальные нержавеющие, а также быстрорежущие марки стали. Будем знакомиться с ними последовательно и начнем с ключевой стали CPM S30V. Это мартенситная нержавеющая порошковая инструментальная сталь, разработанная в 2001 году для изготовления ножей. То есть, специалисты Crucible изначально преследовали цель создания высокопрочной стали, с лучшим балансом износостойкости, ударной вязкости и противокоррозионных свойств. Добились ли они этого? Безусловно! Помимо основного назначения допускается использование стали в производстве столовых приборов, шнеков и матриц для литья пластмасс, износостойких деталей обратных клапанов и оборудования для гранулирования в пищевой, химической, перерабатывающей промышленности.
В техническом описании CPM S30V обоснованно приводятся результаты испытаний с выводом, что сталь этой марки превосходит по ударной вязкости и противокоррозионной стойкости такие высокотвердые аналоги, как D2 и 440С. Нужно признать, что появление сталей CPM ознаменовало новый этап развития мирового инструментального производства. S30V используют в производстве многие американские ножевые бренды, а Buck Knives, например, утверждает, что это однозначно лучшая из доступных сталей для клинков. Ну, надо понимать, критерии доступности в США свои. В статьях российских обозревателей о стали S30V фигурируют эпитеты «самая известная», «золотой стандарт», «премиум класс». Мы же воздержимся от приукрашивания и будем беспристрастно придерживаться фактической объективности.
Сталь CPM S30V не случайно очень популярна у конструкторов складных ножей. В ходе испытаний была установлена высокая поперечная прочность клинков из S30V, которая в четыре раза превосходит данный показатель марок 440C и 154СМ. Это говорит об устойчивости лезвий к боковым нагрузкам, сколам острия и режущей кромки. Хотя, это же полезно и для крупногабаритных ножей, но у складных моделей принимает ключевое значение ввиду повышения надежности осевого узла при ограниченной толщине клинка.
Данные износостойкости приводятся по результатам тестирования клинков на лабораторной машине CATRA, которое показало эффективность S30V, превосходящую на 45% аналог из 440С и на 25% из 154СМ. Теперь можно обойтись без просмотра роликов с «резчиками каната». Другими аналогами этих сталей являются 95Х18 и 110Х18 соответственно, а также ATS-34 (Япония) и 1.4111 (Германия).
Противокоррозионная стойкость стали тестируется в Crucible Industries посредством усредненного измерения образования точек при поляризации в растворе хлорида натрия под микротоками. Более устойчивая сталь выдерживает более высокое напряжение до образования точечной коррозии. Сталь S30V выдержала напряжение до 250 милливольт, тогда как 440С ─ 75, а 154СМ ─ 120.
CPM S30V хорошо податлива к механической обработке в отожженном виде, в этом у нее преимущество по сравнению с CPM S90V. В зависимости от режима аустенитизации / закалки сталь S30V приобретает твердость в диапазоне от 57 до 64 HRC. Наибольшая ударная вязкость достигается при твердости 58-61 HRC. Производитель дает следующие рекомендации по термической обработке изделий: аустенитизация при 1065 °C; закалка при температуре ниже 50 °C; двойная закалка при 315 °C минимум по 2 часа. Закалка в охлажденной масляно-солевой среде повышает твердость.
В чем же секрет таких превосходных характеристик стали CPM S30V? Во-первых, большое влияние на результативность оказывает порошковая технология производства, при которой мелкие стальные частицы спекаются под давлением в плотный конгломерат с однородной мелкозернистой структурой. При этом карбиды распределяются равномерно, повышая прочностные характеристики без потери вязкости. А поскольку состав порошковой смеси полностью подконтролен, то гарантируются чистота стали и стабильный уровень ее качества. Компания Crucible ввела в производство порошковую технологию одной из первых в мире, поэтому и экономические преференции получила максимальные, сделав стали CPM доступными, по крайней мере на североамериканском континенте.
Во-вторых, у стали CPM S30V мощный углеродно-легирующий химический состав:
- Углерод: 1,45%;
- Хром: 14,00%;
- Ванадий: 4,00%;
- Молибден: 2,00% .
Плотность составляет 7,47 г/куб. см. То есть, при всех достоинствах, у S30V и масса небольшая. Для сравнения, у стали D2 плотность 7,7, у 440C ─ 7,75.
Как видим, залогом хорошей противокоррозионной стойкости в сочетании с ударной вязкостью служит высокое содержание ванадия и молибдена, а твердости способствует карбоновая составляющая. Вот и раскрыт секрет успеха ножевой «суперстали»: потребовалось лишь разработать новую методику, внедрить ее и добавить в состав побольше легирующих металлов!
Сейчас порошковая технология уже общеизвестна и используется многими производителями стали. Российские мастерские и предприятия, выпускающие ножи, редко применяют S30V и обращаются к более доступной стали того же рода Elmax европейского происхождения, которую мы обязательно рассмотрим в дальнейших публикациях.
