Найм’якший метал у світі

Метали – вид матеріалів, які використовуються людиною з давніх часів. Ця група речовин дуже численна, але всі вони мають загальні фізичні характеристики, які прийнято називати металевими властивостями. Твердість серед них – звичайне, але не визначальний. Більш специфічні інші, якими володіє і м’який метал. Ці властивості визначаються особливостями їх будови на молекулярному рівні.

Властивості металів

Залізо і його сплави (сталь, чавун), мідь, алюміній… Застосування цих матеріалів знаменувало прискорення науково-технічного прогресу на різних етапах розвитку цивілізації. У кожного з цих металів є характеристики, які надають йому унікальну практичну цінність. Загальними ознаками для них є висока тепло – і електропровідність, пластичність – здатність зберігати цілісність при деформації, металевий блиск.

Булатний клинок, розрубує залізні обладунки, і самий м’який метал, на якому залишаються сліди від найменшого впливу, мають подібне внутрішнє пристрій. В його основі – кристалічна сітка, у вузлах якої – атоми з позитивним і нейтральним зарядом, між якими знаходиться «електронний газ» – частки, що покинули зовнішні оболонки атомів із-за ослаблення зв’язку з ядром. Особлива металева зв’язок між позитивними іонами, розташованими у вузлах кристалічної решітки, здійснюється за рахунок сил притягання, що виникають в «електронному газі». Твердість, щільність, температура плавлення металу залежать від концентрації цього газу».

Критерії оцінки

Відповідь на питання про те, який метал м’який, завжди буде предметом обговорення, якщо не узгодити критерії оцінки і визначити саме поняття м’якості. Думка про цю характеристиці матеріалу буде різним у фахівців різних галузей. Металург може розуміти м’якість як підвищену ковкість, тенденцію сприймати деформації від абразивних матеріалів і т. д.

Для матеріалознавців важливо мати можливість об’єктивно порівнювати різні характеристики речовин. М’якість також повинна мати загальноприйняті критерії оцінки. Самий м’який метал у світі повинен мати загальновизнані показники, що доводять його «рекордні» характеристики. Існує кілька методик, метою яких є вимірювання м’якості різних матеріалів.

Методи вимірювання

Більшість сертифікованих засобів вимірювання твердості, засновані на вимірюваному з допомогою точних інструментів контактному впливі на досліджуваний матеріал з боку більш твердого тіла, званого індентором. В залежності від виду індентора і від способів вимірювання розрізняють кілька основних методів:

– Метод Брінелля. Визначається діаметр відбитка, що залишається металевою кулькою при вдавлюванні в поверхню досліджуваного речовини.

– Метод Роквелла. Вимірюється глибина вдавлювання кульки в поверхню або алмазного конуса.

– Метод Віккерса. Визначається площа відбитка, що залишається алмазної чотиригранної пірамідкою.

– Твердість по Шору. Є свої шкали для дуже твердих і дуже м’яких матеріалів – вимірюється глибина занурення спеціальної голки або висота відскоку від поверхні спеціального бойка.

Шкала твердості Мооса

Цей шкала для визначення відносної твердості мінералів і металів було запропоновано на початку XIX століття німцем Фрідріхом Моосом. Вона базується на методі дряпання, коли більш твердий зразок залишає відмітку на більш м’якому, і дуже зручна для з’ясування – який метал самий м’який. По відношенню до 10 еталонним мінералам, яким присвоєно умовний показник твердості, для випробуваного речовини визначається місце в шкалі і цифровий індекс. Самий м’який еталонний мінерал – тальк. Він має твердість по Моосу – 1, а самий твердий, алмаз – 10.

Оцінка твердості за шкалою Мооса відбувається за принципом “м’якше – твердіше”. Точно визначити, у скільки разів, наприклад, алюміній, який має індекс за шкалою Мооса 2,75, м’якше вольфраму (6,0), можна тільки маючи результати вимірювань, заснованих на інших методах. Але щоб визначити найбільш м’який метал в таблиці Менделєєва цієї таблиці цілком достатньо.

Найбільш м’які – лужні метали

З мінералогічної шкали Мооса видно, що найбільш м’якими є речовини, що відносяться до лужних металів. Навіть ртуть, знайома багатьом по рідини з градусника, має показник твердості 1,5. М’якше її кілька речовин, що володіють подібними фізико-механічними і хімічними властивостями: літій (0,6 за шкалою Мооса), натрій (0,5), калій (0,4), рубідій (0,3). Самий м’який метал – це цезій, має за шкалою твердості Мооса показник 0,2.

Фізичні і хімічні властивості лужних металів визначаються їх електронною конфігурацією. Вона лише злегка відрізняється від будови інертних газів. Електрон, розташований на зовнішньому енергетичному рівні володіє рухливістю, яка визначає високу хімічну активність. Самим м’яким металів властива особлива летючість, їх важко добувати і зберігати в незмінному вигляді. Їм притаманні бурхливі хімічні взаємодії з повітрям, водою, киснем.

Елемент № 55

Назва “цезій” походить від латинського caesius – “небесно-блакитний»: в спектрі, випромінюваному сильно нагрітою речовиною, в інфрачервоному діапазоні видно дві яскраво-сині смужки. У чистому вигляді він добре відбиває світло, схожий на світле золото і має сріблясто – жовтий колір. Цезій – самий м’який метал у світі, показник твердості за Брінеллем – 0,15 Мн/м 2 (0,015 кгс/см 2 ). Температура плавлення: +28,5°С, тому в звичайних умовах, при кімнатній температурі цезій знаходиться в напіврідкому стані.

Це рідкісний, дорогий і надзвичайно хімічно активний метал. В електроніці, радіотехніці та хімічної промисловості високих технологій цезій і сплави на його основі знаходять все більше застосування і потреба в ньому зростає постійно. Затребувані його хімічна активність, здатність утворювати сполуки з високою електропровідністю. Цезій – важливий компонент виробництва спеціальних оптичних приладів, світильників з унікальними властивостями і інших високотехнологічних виробів. При цьому м’якість – не саме його затребуване якість.

Яка сталь використовується в ножах

Ніж присутній в житті людини ще з часів створення світу. Свого часу його виготовляли з дерева, каменю, бивнів мамонтів, але з відкриттям світу металів, у цього незамінного інструменту почалося нове життя. Сьогодні у кожного з нас в арсеналі є декілька його видів – для кухні, пікніка, риболовлі, полювання та спортивних заходів і т.п.

Щоб вироби відповідали необхідним функціональним потребам, важливо яка сталь використовується для ножів. Хоча призначення інструмента різне, вимоги споживачів однакові – міцність, зносостійкість, надійність, зручність в користуванні, оригінальний дизайн.

Які властивості мають бути у сталі для ножів?

Метал, що використовується, безпосередньо впливає на призначені для користувача властивості ножів. Тому важливо знати, як характеризується сталь або сплав, що використовують при виготовленні ножа. Адже абсолютно універсальної марки сталі не існує – у кожної є свої переваги і недоліки. На які ж параметри матеріалу клинка потрібно звертати увагу при виборі?

Твердість

Міра твердості вимірюється Роквеллами (HCR) по 11 позиціях. Ножі серійного виробництва задовільної твердості знаходяться в діапазоні 54 до 58. Твердість 57-62 досягається при ручному виготовленні інструменту. Для моделей з литого булату або домаска характерні величини 59-64 HRC.

Низькі показники твердості у метальних ножів. Чим вони вище, тим клинок більш крихкий, але гостроту буде зберігати довше. Якщо не знаєте, як обрати сталь для ножа потрібних параметрів, візьміть за орієнтир твердість кухонного інструменту – від 30 до 50 HRC.

Міцність

Довгостроковість експлуатації залежить від міцності. У параметра немає певної шкали вимірювання. Міцність відображає стійкість сталі до ламкості та розтріскування при експлуатації в складних умовах, наскільки сильно може зігнутися лезо без руйнівної деформації. Чим міцність вища, тим більша стійкість від поздовжнього прогину. Як показує практика, при максимальній міцності виріб навіть при незначній взаємодії з твердою поверхнею, стає крихким. Якщо буде велика міцність, то вістря леза не буде тримати заточку. В ідеалі має дотримуватися баланс цих параметрів.

Корозійна стійкість

Абсолютно корозійностійких сталей не існує. Навіть азотисні сплави типу Cronidur-30 при неналежному догляді потроху, але руйнуються. І все ж виробники прагнуть, щоб лезо було стійким до впливу кислотного, вологого або соленого середовища для уникнення піттінга, іржі та інших подібних дефектів. Опір сплаву значно підвищується при добавках хрому (11,5%). Максимальна корозійна стійкість характерна для металів з невеликим вмістом вуглецю, підвищеним хромом та нікелем, і присутністю деякої кількості титану ( або молібдену).

Зносостійкість

Показник опору металу до адгезивного ( при щільному зіткненні двох відносно гладких поверхонь) і абразивного (округлення кутів і ерозія) руйнування при звичайному використанні. На його активність впливає хімічний склад сталі та міцність. Від зносостійкості залежить термін служби ножа, як часто користувач буде проводити заточку ріжучої кромки.

Тривалість утримання заточки

Чисто суб’єктивний параметр, що впливає на тривалість збереження гостроти леза при постійній експлуатації ножа. Цінується більш тривалим періодом користування виробу без використання заточки. Легована інструментальна сталь здатна зберігати ріжучі якості тривалий час. На гостроту леза і стійкість ріжучої кромки до затуплення впливає кут заточки. Для кожного інструменту він свій. Якщо у рубаючих клинків це 35 градусів і вище, то для мачете найкраще всього проводити заточку при повністю вигнутій ріжучій кромці.

Хімічний склад, властивості, добавки

Ступінь зносу робочої частини інструменту безпосередньо залежить від того, яка сталь використовується в ножах за хімічним складом. Марка металу ні що інше, як його абетково–цифровий код. Для ножових матеріалів оптимальна частка вуглецю повинна бути 1%. Перевищення призводить до крихкості сталі. Різні добавки нейтралізують зайвий вуглець, роблять метал міцнішим.

Види сталі призначаються співвідношенням заліза і вуглецю, легованими різними добавками, відсотком домішок (корисних або баластних – сіра, фосфор). Чим вища твердість металу, тим довше служить ніж своєму господарю. Карбіди по твердості в порядку зростання: ванадієві, молібденові, вольфрамові.

• Ванадій – елемент підвищеної твердості, додається при виготовленні дрібнозернистої сталі.
• Добавка з хрому у 13% робить сталь «нержавіючою», а лезо корозійно-зносостійким, не дає затуплятися.
• Нікель додається для в’язкості сплавів, твердості, стійкості до корозії.
• Молібден твердоплавкий, підвищує жароміцні і агресивно стійкі характеристики сталі.
• Вольфарм, ванадій, кобальт підвищують ріжучі якості ножів і клинків.
• Вольфарм забезпечує зносостійкість.
• Марганець «відповідає» за зернистість структури, зносостійкість, жорсткість, підвищує міцність виробу.
• Кремній – для міцності леза.

Види сталі

Склад металу впливає на виготовлення та якість тієї чи іншої моделі ножів. Від нього залежить і розподіл сплавів на марки. Прийнята наступна кваліфікація:

Вуглецеві сталеві сплави

Сталеві вироби з високим вмістом С (1,5% до 2%) виходять з підвищеною твердістю ріжучої кромки і особливими ріжучими властивостями. З середньовуглецевих сталей (0,7%-0,9%) виготовляються вироби підвищеної зносостійкості, швидкоріжучі, прості в обробці, міцні до роз’їдання іржею. Вуглецеві сплави прості в тепловій обробці при будь якому нагріванні, міцні та витривалі при експлуатації в складних умовах, надають високу твердість і гостроту лезу. Але зі слабкою корозійною стійкістю уразливі під впливом фруктових і жирних кислот.

Низьковуглецеві сплави

Якщо потрібна найкраща сталь для кухонного ножа, то до неї не відноситься дешева низьковуглецева нержавійка. Розпізнати її можливо при постукуванні по лезу клинка – він буде видавати глухий звук, а не дзвінкий. Твердість такого металу не перевищить 50 одиниць HRC. З іншої сторони, марка 1.4110 – відома мартенситна низьковуглецева нержавіюча сталь (Німеччина) з твердістю 56-58 HRC – широко використовується багатьма виробниками саме для кухонного начиння. Перелік доповнять сталі 50 ХГА, ШХ15, 65Г.

Нержавіюча сталь

Ножі виготовляються тільки з мартенситних сплавів. Стійкість до іржавіння забезпечує дуже тонка (0,002 мкм), практично прозора, насичена хромом, оксидна плівка.

Булат і дамаск

Wootz або булат – лита вуглецева, високотверда і пружна сталь зі своєрідною структурою та малюнком на поверхні. Він формується комплексно – виводиться в процесі травлення, утворюється в тиглі, частково при куванні та під час термообробки. Вуглецевий булат в ножі добре тримає заточення, нержавіючій – найбільше щільний, елітний метал.

Вважається не безпідставно, що краща сталь для кування ножа – «мереживна» (дамаська). Виходить при ковальському кувальні та загартуванні м’яких і твердих сплавів. При литті заготовки багатошаровий візерунок формується та закріплюється під час проковки, загартування і травлення поверхні. Для ножів оптимальний коефіцієнт твердості – 36-40, міцності – 60 НRС. Чим менше проступає малюнок, тим метал щільніший. Але такі ножі вимагають ретельного догляду через схильність до іржі.

Порошкові сталі

Дорогий інструментальний продукт найвищої якості, що перевершує за характеристиками навіть булат и дамаську сталь. Розплавлений метал переробляється в дрібний порошок, до нього додаються потрібні добавки. Частинки сталі розпорошуються до пластичного стану в вакуумі/інертному газі. Під високим тиском і при високій температурі спресовуються в спеціальних формах и запікаються. Шароподібні тверді карбіді, мають практично однаковий розмір. Виходить дрібнозерниста структура, яка добре полірується. Значно перевершують зносостійкістю стандартні сталі, добре піддаються загартуванню з одночасним збереженням потрібної в’язкості.

Кращі марки сталі для ножів

Однозначно назвати кращі марки стали для ножів складно. Той же вуглецевий метал з присутніми в структурі дрібними зернами легко заточується, але також легко піддається корозії. Виготовлені методом порошкової металургії клинки мають відмінні ріжучі властивості, але практично не піддаються доведенню ріжучої частини. Хімічні добавки здатні істотно змінювати склад металу. Домогтися найкращих характеристик вдається якісною термообробкою тіла ножа. Ось вона-то у різних виробників своя, «фірмова».

Категорія преміум

Найміцніша сталь для ножів – преміум-класу. Її сорти відрізняються складною технологією виплавки. Безпрецедентна гострота леза, міцність, пружність досягаються особливим режимом обробки, шліфування.

Основні характеристики

Особливості застосування

Мартенситна хромиста порошкова

Медичні і хірургічні інструменти, ножові клинки

Висока твердість, хороша пластичність, високі ріжучі властивості

Для ля ножів штучного виготовлення дорогого сегменту

Висока твердість, хороша заточка і ударна міцність

Ножі для будь-яких умов; сплав VG 10 використовується як центральний шар леза

Відмінно шліфується, легкість заточки, формостійкість, зносостійкість

Витримує великі навантаження

Твердість – до 60 HRС, висока жорсткість

Нержавіюча сталь для ножа ексклюзивних моделей

Метали середнього рівня

До середньої категорії відноситься німецький нержавіючий сплав високої якості 4116. Метал D2 з більш високою твердістю довше тримає заточку. Чудово точиться шведський продукт 14С28Т. Не поступаються йому в співвідношенні ціна/якість 8Cr13Mov і нержавіюча сталь 440С. Відносно невисокою корозійної стійкості сплав AUS-8 відрізняється достатньою міцністю і швидким заточуванням ріжучої кромки. До цієї групи можна віднести також 154СМ; 420 НС; VG-1; AUS-8; 8Cr13MoV; Х12МФ; 9XC.

Марки сталі нижчого рівня

У переліку названі метали, які погано чинять опір іржі, швидко лопаються, сильно гнуться:

Сталь для мисливського ножа

Щоб ріжуча кромка не втрачала гостроту і добре правилася, краща сталь для мисливського ножа повинна бути з твердістю не нижче 55 і не більше 60 одиниць (шкала Роквелла). Це гарантує високі вражаючі властивості і довгий термін експлуатації. Кращим варіантом може стати американський хромонікелевий продукт Н1.

З недорогих марок – сталь 420, 95Х18. Підходять Elmax забезпечує належний захист від корозії і AUS 4-10, алмазний легований вуглецевий метал ХВ5 з високими ріжучими показниками і твердістю до 70 HRC. Виріб з ХВ5 і Х12МВ можна довго не точити. Пальму першості тримає американська порошкова сталь Böhler M390 і CPM S90V – мартенситний матеріал з виключно високою зносостійкістю.

Сталь для клинка

Використовуються для рубання або ті, що піддаються іншим динамічним ударним навантаженням інструменти, краще виготовляти з пружної вуглецевої сталі 5160. Метал з хорошими показниками по механій міцності і пружності перевершує нержавіючі сталі і застосовується для виробів великих розмірів. Відмінне лезо клинка з ВG-42, СРМ 440V, АТS-34, M390.

Сталь для кухонного ножа

Розповсюджений «хірургічний» метал 65Х13 витрачається на медичні інструменти і практично на всі кухонні ножі недорогого сегменту. Леза з м’якого металу легкі в заточуванні, але тупляться швидко. Недорогі вироби з 40Х12. Вони не іржавіють, але знову ж таки, тупляться і гнуться. Американська сталь 425mod, як і 95Х18, 50Х14МФ, 420 теж у видатковому переліку.

Вітчизняні сталі для виготовлення ножів

Україна теж знаходиться в списку держав-виробників якісного високолегованого і вуглецевого металу. Тому не зайве знати, які марки сталі використовують для ножів вітчизняного виробництва.

Набір кухонного приладдя з металу

Гідні аналоги американському продукту з низьким вмістом вуглецю і хорошою пластичністю – У8, У10А. Для мисливських клинків використовується Х12 МФ з твердістю 58-60 одиниць. Популярна ресорна сталь 65Г. Але найчастіше, ножі виготовляють з 65Х13, 50X14МФ і 40Х13, з мартенситної 110Х18МШД.

Способи підвищення якості сталі

У кожного виробника є своя фірмова «фішка» виробництва сталі. Вона робить бренд відомим, дозволяє досягати високих якісних показників. Підвищити добротність металу можна за допомогою правильного вибору легуючих добавок і дотримання пропорцій, додаткової обробки – гартування, відпуску, старіння. Світові бренди пропонують готові унікальні допрацьовані на поліпшення заготовки, для виготовлення ножів з різними експлуатаційними характеристиками.

Як вибрати сталь?

Як показує практика, ідеального металу в природі немає. Просто для вирішення конкретного завдання існує свій оптимальний склад сплаву. Якщо не пред’являти особливих вимог, то для пересічного користувача цілком підходять всі сучасні ножові матеріали. Найкраща сталь для ножа обирається залежно від його призначення, особливості роботи над виробом і заявлених характеристик. Якщо зброя використовується в якості прикраси інтер’єру, то булат і сталь – кращі варіанти металу. При частому застосуванні можна зупинитися на сплаві AUS-8.

Виробництво сталі для ножів

Кожна нова марка сталі для виготовлення ножів повинна в оптимальному співвідношенні поєднувати твердість і міцність. Знайшовши таку «золоту середину», можна не боятися, що тверде лезо ножа, падаючи на підлогу, розіб’ється, якою б високою твердістю метал не характеризувався. Більше про різні види кухонного посуду зі сталі та особливості її виробництва можна дізнатися у нашому матеріалі.

Якщо вам важко визначити хорошу сталь для ножа або бажаєте купити метал на вигідних умовах, звертайтеся до наших фахівців. Ми завжди готові до співпраці і зацікавлені в якнайшвидшому і оптимальному вирішенні будь-яких проблем наших клієнтів.

Ми раді, що ви зацікавилися інформацією з нашого блогу. І даємо згоду на використання матеріалів для навчальних цілей або особистого користування. Проте попереджаємо, що копіювання інформації для публічного розповсюдження – це порушення авторського права та інших прав інтелектуальної власності згідно з Бернською конвенцією та Законом України про авторське право №3792-XII.