Насколько велик путь от древних булатов до современных порошковых сталей? Для кого-то это тысячелетия и миллионы тонн переработанной руды. А у кого-то это расстояние в несколько шагов по одному цеху. Хотя порошковая металлургия сейчас в расцвете, и считается технологической вершиной сталеварения, скорее всего это еще не триумф. Элмакс ─ одна из порошковых марок, которая наиболее популярна у российских мастеров-ножеделов. Данная публикация посвящена всему, что связано с этой сталью. Промышленные масштабы производства порошкового металлопроката освоила небольшая группа мировых металлургических гигантов, которые, пользуясь ведущим положением и широкой межконтинентальной дислокацией, активно конкурируют между собой на рынке инструментальных сталей.
Однако, если заглянуть в предысторию порошковой металлургии, можно увидеть, что она основана на методах, известных еще с 20-х годов прошлого века. Главной задачей, которую тогда предстояло решить промышленникам-сталеварам, было избавление от крупных кристаллов в структуре больших слитков. В то время величина отливок была показательной для возможностей страны в производстве артиллеристских орудий. В изготовлении холодного оружия и режущего инструмента вопрос кристаллической структуры стали на рабочей части клинка принципиально важный. Толщина режущей кромки ножа составляет 0,005 - 0,0015 мм, а величина кристаллов древовидной формы ─ дендритов, пропорциональна величине слитка, и зависит от термических факторов. Так, размер дендритных зерен в 1,00 мм считается средним (ГОСТ 5639-82), и их уменьшению не помогает простая механическая деформация слитка ─ прокатка. Как же с такой кристаллизацией добиться равномерной остроты и прочности режущей кромки?
До этого проблему решали эмпирическим путем, выполняя трудоемкую многоцикличную ковку заготовки клинка из (части) отлитой стали. А в первой четверти XX века, отталкиваясь от исследовательских данных о кристаллизации, металлурги решили попробовать уменьшить размеры «слитков» до минимальных, а затем собрать их в одно целое. Вот так и появился способ распыления стального расплава на отдельные частицы с мельчайшей кристаллизацией под струями аргона или воды. Для дальнейшей уплотнительной плавки порошков под давлением изобрели установку, названную «газостат». К слову, это не единственная методика, решающая исходную задачу. Советские специалисты помимо порошковой металлургии пробовали уплотнять кристаллическую структуру стали равноканальным угловым прессованием (РКУП) и интенсивным пластическим деформированием (ИПД). Эти альтернативные методики оказались слишком энергозатратны по сравнению с порошковым сталеварением, которое могло развиваться и дальше. Но в 1990-е годы все эти передовые разработки исчезли вместе с плановой экономикой, и в современной России порошковая технология используется на уровне частных экспериментов.
Как видим теперь, стандартизированные марки порошковых сталей являются привилегией европейских и американских предприятий, которым удалось придерживаться стабильного развития. Недавно мы рассказывали о том, что американская технология порошковых сталей CPM была запатентована в 1970-х годах. А что же тем временем происходило в Европе? Шведская металлургическая компания Uddeholm (основана в 1668 году) занималась разработками в том же направлении и в 1991 году объединилась с корпорацией австрийского происхождения Bohler, история которой ведётся с 1446 года. В 1999 году под брендом Bohler-Uddeholm началось производство порошковых инструментальных сталей, а в 2007 году это объединение становится подразделением австрийского холдинга Voestalpine AG. Совместными усилиями на предприятиях этого конгломерата внедрялись такие технологические усовершенствования, как установки вакуумно-индукционной плавки, AOD-конвертеры для получения легирующих компонентов с глубоким обезуглероживанием, продольно-поперечная прокатка, методики Microclean, ЭДП, ЭШП. Благодаря им в течение последнего десятилетия во всем мире стали известны и популярны высококачественные сплавы Bohler серий M (М390), K, S, N (N690), Elmax, Vanadis.
Марка стали ELMAX ─ это разработка Uddeholm. Впервые она выпущена в Швеции. Сейчас компания производит сталь третьего технологического поколения, зарегистрированную как UDDEHOLM ELMAX® SUPERCLEAN. У этой стали высокоплотная мелкозернистая структура, позволяющая изготавливать сложные формы небольших размеров, к которым относятся и режущие инструменты. Сплав рассчитан на универсальное применение в изготовлении бытовых ножей и деталей промышленного оборудования, пищевой переработки: матриц для экструзии, форм для литья под давлением, подрезных ножей, шнеков, валков, сегментов. В электронике ELMAX служит материалом для производства разъемов, штекеров, переключателей, резисторов, интегральных схем.
Какие достоинства имеет марка ELMAX в части изготовления бытовых ножей? Приписка Superclean в наименовании указывает на стерильную чистоту исходного состава металлопорошков. В структуре сплава нет никаких непредусмотренных вредоносных включений серы и фосфора, поскольку подготовка порошков выполняется на высокотехнологичном уровне. За счет сбалансированного гомогенного состава, порошковая сталь наделяет режущие кромки лезвий высокой равномерной твердостью, а это значит, что у клинков из Элмакса отличные режущие свойства и износоустойчивость.
У стали ELMAX высокая прочность на сжатие и изгиб, а также хорошая ударная вязкость. При комнатной температуре модуль упругости составляет 230000 Н/кв. мм, плотность 7600 кг/куб. м. Для сравнения, те же показатели стали Bohler M390 ─ 227000 Н/кв. мм и 7540 кг/куб. м. Легирующий состав обеспечивает высокую противокоррозионную стойкость. Сложностей термообработка Элмакса не вызывает, изделия могут закаливаться до твердости в широком диапазоне от 55 до 62 HRC. Из декоративных свойств отмечается легкая и стойкая наружная полировка.
Получается, что ELMAX ─ это суперсталь для ножей без недостатков? Нет, есть немногочисленные минусы и у нее, к которым можно отнести высокую стоимость и не лучшую податливость к механической обработке. Для поддержания остроты и лучшего вида режущей кромки рекомендуют профессиональную многоуровневую заточку под исходным углом. А чтобы заточить нож из Элмакса вручную, понадобятся инструменты с алмазным напылением или покрытием из оксида алюминия. Можно также использовать водные точильные камни. Заточка на грубых электронаждаках противопоказана.
Сталь Uddeholm Elmax SuperClean выбирают для изготовления топовых моделей не только многие европейские, но и самые известные американские ножевые бренды наравне с марками CPM. Ножи с клинками из Элмакса не раз становились призерами крупнейших континентальных и международных выставок. Модели из стали ELMAX присутствуют и в ассортименте большинства российских производителей, начиная от частных мастеров и заканчивая крупнейшими предприятиями, специализирующимися на выпуске ножей с фиксированным или складным клинком.
Нож Егерь с клинком из стали ELMAX производства Мастерской Сёмина
Стандарт содержания химических элементов в стали ELMAX такой:
- Углерод: 1,7%;
- Хром: 18,0%;
- Ванадий: 3,0%;
- Молибден: 1,0%;
- Кремний: 0,8%;
- Марганец: 0,3%;
- Никель: 0,15%;
- Вольфрам: 0,11%.
По совокупности свойств аналогами стали Elmax можно назвать марки CPM 20CV, M390 и CTS-XHP.
Uddeholm дает следующие инструкции по термообработке изделий из стали ELMAX:
Мягкий отжиг. Защищенную сталь нагреть до 980 °C и выдержать 2 часа. Охлаждать в печи со скоростью 20 °C/ч до 850 °C и выдержать 10 часов. Медленно охладить до 750 °C, затем естественно на воздухе.
Снятие напряжений. По завершении черновой обработки, изделие необходимо нагреть до 650 °C и выдержать 2 часа. Охладить медленно до 500 °C, затем естественно на воздухе.
Закалка. Предварительный нагрев до 600–850 °C. Аустенизация при 1080 °C дает твердость 61 HRC. Контрастная закалка при температурах ниже 0 °C повышает итоговую твердость, но снижает ударную вязкость.
Как резюмируем наше описание стали ELMAX? Порошковые сплавы ─ не дешевое удовольствие, оттого цены на ножи, выполненные из них, могут вызвать недоумение в сравнении с теми же моделями из обычных неплохих сталей. Однако, если сравнивать Элмакс с американскими сталями CPM, для российских производителей он все же доступней. В некоторых случаях использование такого затратного материала вполне оправдано. Например, когда на нож возлагается большая ответственность в жестких условиях работы или выживания: экспедиции, профессиональный рыбный и охотничий промысел, военизированная служба. Ввиду исключительной сбалансированности физических, конструкционных и эксплуатационных свойств высокотехнологичная сталь ELMAX подходит для изготовления почти любых видов ножей.
