Сталь 440: характеристики, плюсы и минусы марки для ножей

На рынке металлопроката России давно представлены стали и сплавы, изготовленные по зарубежным стандартам: европейским, японским и американским. Среди них можно отметить серию AISI 400, соответствующую стандарту Американского института стали и сплавов. Признание и положительные отзывы специалистов получила сталь 440 этой серии, обладающая высокими показателями прочности, износостойкости, долговечности и закаливаемости и широко применяемая благодаря этим свойствам при изготовлении ножей и клинков.

Химический состав стали 440 марки

Полоса стали 440С 250*30*4мм.
Из представленной таблицы видно, что основным легирующим элементом сплава является хром, поэтому по химическому составу сталь 440 относится к классу хромистых.

Содержание других легирующих веществ – молибдена, марганца и кремния – не превышает 1% для каждого из элементов. Стандартом установлено и предельное количество фосфора и серы, являющихся для сталей вредными примесями.

По содержанию углерода сталь 440 классифицируется на 3 марки:

• 440А – низкоуглеродистая (0,65-0,75%);
• 440В – среднеуглеродистая (0,75-0,95%);
• 440С – высокоуглеродистая (0,95-1,20%).

Углерод

Процентный диапазон содержания этого элемента в составе стали достаточно узок. На практике влияние на эластичность материала оказывает изменение количества углерода на сотые доли процента. Прочность и твердость стали с увеличением концентрации элемента возрастают, при этом снижаются пластичность и обрабатываемость материала. Оптимальным значением содержания углерода является 1%, как у стали 440C.

Марганец

В процессе выплавки стали марганец обеспечивает защиту от окисления и предотвращает образование сульфидов, что улучшает условия закалки.

Содержание этого элемента в количестве 1% в сталях серии 400 гарантирует высокую стойкость к ударным и скручивающим нагрузкам.

Хром

Кристалы металла хрома.

Содержание хрома в нержавеющих сплавах составляет 12-28%. Элемент обеспечивает антикоррозионные свойства стали, а образующиеся при взаимодействии с углеродом карбиды увеличивают прокаливаемость и износостойкость. Для марки 440 его содержание – 16-18%.

Молибден и кремний

Как и хром, молибден влияет на коррозионную стойкость нержавеющих сплавов. Для различных типов и марок его содержание не превышает 6%. В стали 440 этот показатель составляет 1%, что гарантирует высокую прочность, износостойкость, прокаливаемость и предотвращает образование горячих трещин.

Кремний выполняет такую же роль в составе сталей, как и марганец: повышение стабильности сплава, обеспечение стойкости к трещинообразованию. Предельное содержание элемента в стали 440 – 1%.

Примеси фосфора и серы

В металлургии эти элементы считаются вредными техническими примесями. Повышенное содержание серы и фосфора негативно влияет на механические и антикоррозионные свойства сплавов, увеличивает их хрупкость. Предельное количество таких примесей в составе стали 440 – не более 0,03% и 0,04%.

Область применения

В стали 440С содержится максимальное количество углерода, придающего ей устойчивость к коррозии. Это качество усиливается в процессе термообработки и шлифовки. В отличие от классической нержавейки, данный металл отличается высокими показателями твердости, прокаливаемости и износостойкости.

Данная марка стали используется при производстве подшипников, работающих в агрессивных условиях. Также из нее изготавливаются различные детали, к которым предъявляются высокие требования к прочности, износостойкости и сопротивляемости коррозии.

Среди российских марок аналогичными свойствами обладает сталь 95Х18. Также выпускаются и зарубежные аналоги – AUS-10, N960Co, N690.

Химический состав металла

Сталь марки 440С – это сплав, содержащий дополнительные компоненты, улучшающие ее характеристики. Она является высоколегированной, а основными компонентами, добавляемыми в процессе выплавки, являются углерод, хром, марганец, кремний и молибден.

Классификация стали по структуре

Сталь марки 440b.
Кроме химического состава, на технологические качества сплавов влияет их микроструктура, формируемая при медленном отжиге. Стали серии 400 относятся к мартенситному классу с игольчатой формой зерен. Такая кристаллическая структура определяет более высокую прочность и твердость по сравнению с другими типами.

Прочностные характеристики

В металлообработке используются такие прочностные характеристики сталей и сплавов, как предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и твердость по шкале Бринелля или Роквелла. Значения показателей для входящих в серию 440 марок приведены в таблице.

Приведенные данные показывают, что прочностные показатели лучше у сталей с более высоким содержанием углерода. Для каждой из марок их можно повысить с помощью термообработки, но в этом случае может увеличиться хрупкость материала.

Свариваемость

Стали серии 440 относятся к трудносвариваемым, они неприменимы для изготовления сварных узлов и строительных конструкций. При необходимости сплавление деталей из них выполняют по специальной технологии. В ней должны содержаться указания по режимам воздействия на вещества, предварительного и сопутствующего подогрева, охлаждения и термообработки, по используемым сварочным и присадочным материалам.

Аналоги

По своим механическим и технологическим качествам стали серии 440 не являются исключительными. Высокохромистые сплавы с аналогичными характеристиками изготавливаются по европейским, японским и российским стандартам.

Листы стали марка AUS-8.

Европейским аналогом является сталь марки 1.4125, японскими – вариант SUS440C по стандарту JIS или марки AUS-8 и AUS-10. Такими же характеристиками обладает российская шарикоподшипниковая коррозионно-стойкая высокопрочная сталь мартенситного класса 95Х18.

Нормативная документация

Сталь марки 440 выпускается в трех вариациях:

• 440А;
• 440В;
• 440С.

Буквенные обозначения в данном случае указывают на количественное содержание углерода, придающего сплаву прочность и твердость. В стали марки 440А этого компонента содержится меньше всего, поэтому этот металл достаточно гибкий. Больше всего углерода содержит сталь 440С, поэтому именно она является идеальным материалом для ножей и строительных конструкций. В остальном, если посмотреть описание, состав металлов идентичен.

Технология производства сплава 440С регламентируется государственным стандартом. Металлический прокат должен соответствовать следующим требованиям:

• ГОСТ 8509-86 (предъявляется для углового равнополочного проката);
• ГОСТ 8510-86 (для неравнополочного проката);
• ГОСТ 8239-72 (для двутавровых балок);
• ГОСТ 19425-74 (для двутавровых балок и специальных швеллеров);
• ГОСТ 26020-83 (для двутавровых балок с параллельными гранями);
• ГОСТ 8240-72 (применяется для швеллеров);
• ГОСТ 19903-74 (для листового проката);
• ГОСТ 82-70 (для широкополосного проката универсального типа);
• ГОСТ 8706-78 (для просечно-вытяжных листов);
• ГОСТ 8568-77 (для листов, имеющих ромбическое рифление).

Также определенные требования государственного стандарта предъявляются для гнутых профилей.

Назначение легирующих компонентов

Термин «легирование» означает «связывание» и «соединение». Введение в расплавы легирующих элементов приводит к их растворению в составе железа и образованию карбидов, интерметаллических соединений или несвязанных включений. Правильный выбор компонентов и их количества дает возможность изменять структуру и получать сплав различных свойств и характеристик.

Для коррозионно-стойких сталей, в т.ч. AISI 440, основным легирующим элементом является хром. В структуре железа он образует твердый раствор или карбиды. При введении в расплав более 12,5% этого металла на поверхности остывающего материала образуется прочная защитная оксидная пленка Cr2O3.

Аналогично взаимодействует с расплавом стали 440 молибден. Кроме этого, он способен образовывать в железе мелкозернистую структуру, обеспечивающую сплаву высокую прочность и твердость.

Ножи серии Ganzo G7321.

Функцией марганца и кремния в качестве легирующих элементов является раскисление стали – связывание растворенного кислорода за счет образования окислов, что оказывает влияние на повышение прочностных качеств, пластичности и прокаливаемости стали.

Достоинства и недостатки стали 440С

Любая сталь обладает набором характеристик, которые в зависимости от области назначения и применения могут по отдельности или в совокупности иметь плюсы и минусы для потребителя.

Сталь 440C выделяется высокими эксплуатационными качествами при изготовлении режущих инструментов, в т.ч. ножей и клинков, а также подшипников, специального и медицинского оборудования.

Достоинства стали 440C:

• прочность материала при воздействии различных по характеру и направлению нагрузок;
• высокая твердость, обеспечивающая сопротивление ударным нагрузкам;
• износоустойчивость, в т.ч. острых и заточенных кромок;
• коррозионная устойчивость при использовании в различных средах и условиях;
• доступность стали на рынке как в виде металлопроката, так и в виде готовых изделий в широком ассортименте.

Сталь для ножей 440C.
Недостатки стали 440С считаются условными, связанными с возможностью найти на современном рынке предложений более достойный вариант:

• не самые высокие показатели износостойкости для режущего инструмента, которые достигаются при легировании ванадием и титаном;
• средние показатели коррозионной стойкости к химически агрессивным средам;
• необходимость тщательного ухода за режущим инструментом из стали 440 (такое требование можно распространить на любой вид специального или домашнего инвентаря).

Выбираем сталь для ножа

В прошлой статье мы подробно рассматрели виды и конструкцию ножей. Теперь давайте поговорим про самую лучшую сталь для ножа. Существуют марки стали, пришедшие в ножевую индустрию из обычного промышленного производства – это стали конструкционные и инструментальные. В

По способу изготовления стали для ножей делятся на:

Ламинированная сталь – (ламинат) сварной композитный материал. Сталь, покрытая с двух сторон другой сталью. Для сердцевины используется более твердая высокоуглеродистая сталь, а на обкладках – более вязкий или красивый материал, например, дамаск.

Гомогенная сталь – однородная, на макроуровне, сталь. Противоположность булата, дамаска, ламинатов. Для получения однородности такой высокой степени применяются порошковые технологии.

По способу приготовления и свойствам:

• рафинированная
• легированная
• порошковая.

По химическому составу: мартенситные и мартенсито-ферритные стали, ферритные стали, аустенитные, аустенитно-ферритные и аустенито-мартенситные стали.

Имеющие своеобразные имена собственные, рожденные различными историческими эпохами и условиями – дамасская сталь, булат, японская тамахаганэ, «алмазная сталь»

Сбивает с толку в общем потоке информации то, что сведения о сталях, используемых в производстве ножей, приходят из разных источников

К тому же, некоторые производители ножей используют специальные ножевые стали, стали собственной разработки или сделанные по их заказу. И, конечно же, играет тут и региональный фактор: в каждой крупной стране и регионе есть определенные марки стали со своими названиями и спецификацией.

Впрочем, основных крупных векторов тут немного: США, Япония, Европа, Китай, страны бывшего СССР, Россия.

Общая же картина настолько объемна, что пору запутаться. Для того, чтобы разбираться во всем этом многообразии, нужно хотя бы кратко, приблизительно изучить наиболее популярные марки стали.

Современные японские стали

Серия VG. Видов в ней множество, наиболее распространенная – VG-10. VG-10 (сокращенно от V-Gold No10) – легированная высокоуглеродистая коррозиестойкая сталь. Специально разработана для ножепрома, одна из лучших ножевых сталей. Занимает промежуточное положение между такими высококачественными сталями как ATS-34 и ATS-55.

Cерия AUS. Наиболее распространенные – AUS-8, и AUS-10.

AUS-8 – коррозиестойкая сталь, изначально разработанная для изготовления ножей. Одна из наиболее популярных сталей, ввиду легкости обработки, ухода и небольшой стоимости. Наиболее простая и доступная сталь, среди прочей «японщины». Конечно, у такой популярной стали есть и приблизительные аналоги в других странах: отечественные 75Х16МФ и 95Х18, 440-ые стали, китайские хром-стали. Некоторые ножеманы утверждают, китайский аналог уже переплюнул японский вариант, конечно, при условии нормального процесса термообработки.

Сталь AUS-10 – ножи из этой стали обладают отличным режут, долго не тупятся, однако немножко склонны к ржавлению. Поэтому нередко используется с ламинированием. похожа на американскую 440С, однако в отличие от нее, имеет в составе ванадий, добавляющий износостойкости.

ZDP. Высокохромистая, сверхвысокоуглеродистая инструментальная порошковая сталь высочайшей категории. Специально созданная для ножевой промышленности.

Серия ATS. ATS-34 – высокоуглеродистая, хромистая нержавеющая подшипниковая сталь воздушной закалки, с высокой коррозиестойкостью. Ее аналогом, вплоть до полной взаимозаменяемости, является американская сталь 154СМ. ATS-55. Более удешевленный, за счет отсутствия молибдена, вариант ATS-34.

Условия термообработки

В зависимости от назначения для изделий из сталей серии AISI 440 могут применяться различные виды термической обработки:

1. Перед проведением механического воздействия для снижения твердости проводится отжиг при температуре +871…+899°С и с временем выдержки до 6 часов.
2. Горячая ковка выполняется при температуре +1093…+1160°С и для достижения максимальной твердости может завершаться закалкой, которая включает в себя нагрев до +1010…+1038°С с быстрым охлаждением заготовки в воде или масле.
3. Режим окончательного отпуска для получения равномерной структуры зависит от необходимой твердости. Диапазон температур для этого вида термообработки составляет +100…+500°С; после выдержки должно быть обеспечено медленное остывание изделия.