Обещаното продължение на превода на статиите
Фил Уилсън
CPM S30V, Новата стомана на CRUCIBLE направена специално за ножове.
Най-накрая е тук! Чувахме слухове от 3 години за нова супер стомана, която се разработва специално за остриета на ножове от Crucible Materials Corporation. Идеята на тази стомана е да се вземе базовата сплав на CPM 3V и да се сложи достатъчно хром, за да стане неръждаема. 3V има репутацията на стомана, чиято основна характеристика е високата устойчивост срещу пукнатини и нащърбване, когато материалът е подложен на стрес. Номерът е да се сложи достатъчно хром, че стоманата да стане неръждаема, но и да не се направи компромис с високата устойчивост на острието при заточка на малък ъгъл. Новата стомана е наречена CPM S30V. Тя е прахова стомана, изградена на основата на инструментална стомана, също както 3V и други стомани като CPM S60V и CPM S90V.
Инструменталната стомана направена специално за остриета на ножове е уникална. Повечето от популярните стомани използвани във фабриките за ножове и от майсторите на ножове са създадени да отговарят на други нужди. ATS 34, 154CM, BG 42 и 52100 са стомани за лагери. Средно и високовъглеродните стомани като O1, L6, A2 и D2 се използват за машинни резачки, остриета, бургии, триони, матрици. Специалните прахови стомани като CPM S60V, CPM S90V, CPM 10V и CPM 15V са създадени като стомани за остриета и матрици за производството на пластмаси.
Всички от посочените по-горе стомани са идеални за направата на нож, на повечето от тях имат характеристики, които са ненужни и даже причиняват технологични проблеми на майсторите на ножове. Например високото съдържание на молибден в ATS 34 е там, за да осигури гореща твърдост на стоманата при използването и в авиоиндустрията и космическата индустрия. Повечето остриета на ножовете няма да са изложени на температури над 70 градуса. Способността да се запази твърдостта над 315 градуса и отгоре е ненужна при един нож. Високият процент молибден прави ATS 34 трудна за термообработка, особено за един майстор на ножове, който има само най-основното оборудване. Високото съдържание на ванадий и въглерод в CPM S90V и CPM 10V ги прави свръх износоустойчиви, но това води и до неизбежното повишаване на температурите за термообработка и до нуждата от специализирано обурудване. Високата износоустойчивост причинява и проблеми с финиша на ножа на повечето майстори-ножари.
Добре, сега ще опиша идеалните според мен характеристики на стоманата, която е нужна за изработването на едно острие и ще съпоставиме характеристиките й с тези на CPM S30V. Първо нека да кажем, че CPM S30V е създадена, за да се използва от повечето майстори-ножари и фабрики за ножове и идеята е тя да бъде използвана за основната част от продукцията им. Идеята й не е да замени супер стомани като CPM S60V, CPM S90V и CPM 10V, но тя може да замени стомани като ATS 34/154CM, BG-42, и D2. Може да се използва за стъваеми ножове, за ловни ножове, за ножове за филетиране, кухненски ножове и бойни ножове.
Характеристиките са подредени според моите приоритети и изисквания и представят моята идеа за стомана за ножове. Други майстори могат да имат други приоритети. Важно е също да се разбере, че не може да има много висока твърдост, висока стабилност и устойчивост на острието като на CPM 3V и корозионоустойчивост като на злато в една и съща сплав. Най-добрата, идеална стомана ще бъде балансиран компромис между всички тези атрибути. Дори при праховите стомани някои от характеристиките на стоманата може да бъдат по-високи от на другите стомани, но това пак е за сметка на другите й характеристики.
Главен приоритет на ножа е способността на острието да запазва за дълго време режещите си характеристики. Ножа трябва да реже през значително дълъг период от време без да се нуждае от заточване. Стандартът в тази област е поставен от ATS 34/154CM на 60/61 рокуела или D2 на 61 рокуела. И двете стомани ще направят 40-50 сряза в 12мм въже, сравнително без изменение в режещите способности ако са правилно термообработени. Способността на острието да запази режещите си характеристики зависи от твърдостта, високата якост, устойчивостта на стоманата към пукнатини и нащърбвания, износоустойчивостта и корозионоустойчивостта. Всички тези качества трябва да са заедно, за да се постигне едно добро и балансирано острие.
Способността на ножа да издържа на ръждясване е едно от главните изисквания за професионалните готварски ножове. Това изискване важи и за ножовете за филетиране, както е хубаво и да присъства като характеристика при ловните ножове, защото рано или късно те биват забравяни непочистени и цената за това невнимание обикновено е висока. Корозията също така бързо изтъпява добре наточено острие за една нощ, ако ножа е прибран непочистен. Това важи с голяма сила за ножовете от ръждаема стомана. Стандартът тук е 440C или отново ATS 34/154CM. И трите не показват следи от ръжда ако се използват около солена вода и се полагат нужните грижи за тях. Тъй като нашата мечтана стомана ще се използва и за кухненски ножове и за рибарски ножове, високата устойчивост срещу ръждата е нужна характеристика.
При повечето популярни неръждаеми стомани твърдостта на остриетата приближава 57 рокуела и ние винаги се стремим да изтъргуваме малко твърдост (за по-висока износоустойчивост) за устойчивост и жилавост на острието. При силен удар ние искаме да сведем пластичната деформация на стоманата до минимум, като не сме направили големи компромиси с другите качества на острието. Това при ATS 34/154CM е постижимо на 60 рокуела. Нас не ни интересува способността на стоманата да се деформира и огъва при удар, защота това обикновено е слабото звено при ножовете. С други думи-рисковано е да се използва супер твърда и запазваща дълго време режещите си характеристики стомана за сечене. Резултатът ще е нащърбено острие, а понякога дори и счупено. CPM 3V, стоманата с най висока устойчивост на пластични деформации е най-балансирана на 60 рокуела. A2 на 60/61 рокуела се деформира при удар със сила 58 джаула,а CPM 3V при удар със сила 67 джаула. Средната издръжливост на стоманите е 40 джаула при твърдост 59/60 рокуела.Това горе-долу е добрия компромис за идеалната стомана с добавени легиращи елементи, достатъчни да дадат добра корозионоустойчивост, като устойчивостта на удар е запазена сравнително висока.
Способността за лесна термообработка до 60 рокуела или малко по-високо е също много важна. Температурите нужни за термообработка не трябва да са над 1100 градуса, защото е нужно майсторите на ножове да постигат добри резултати само с пещ и тестер за твърдост. Трябва също така стоманата да постига висока твърдост при закаляване на въздух. Целта е перманентно добро и икономично термообработване. В моя опит такава стомана е A2. Идеалната стомана трябва да се закалява лесно и добре като нея.
Идеалната стомана за ножове е продукт на праховата металургия. Този процес позволява постигането на много финна структура на стоманата и равномерно разпределение на карбидите. Това е и единствения начин да се създаде високо летирана стомана, която да има добри свойства в завършения продукт. Равномерната структура и липсата на напрежения и неравномерно разпределение на карбидите означава, че стоманата може да се използва и на малко по-голяма твърдост (отколкото обикновената инструментална стомана) без това да повлияе на нейната устойчивост и якост. Праховата металургия осигурява и чистота на стоманата от нежелани примеси: най-обезкуражаващото нещо е да стигнете до шлифоване с шкурка 320 и да видите точки ръжда причинени от нежеланите примеси. Чистотота на стоманата е базово изискване.
Абразивната износоустойчивост е основно изискване при стоманата за ножове. Заедно с твърдостта от 60/61 рокуела са нужни и много твърди карбиди разпределени равномерно в матрицата на стоманата. Ванадиевите карбиди са най твърдите карбиди, който е практично да вкараш в инструментална стомана. За идеалната стомана е нужно да има достатъчно ванадий, който да образува заедно с въглерода малки карбиди, които да се разпределят по финната режеща част на острието. Много твърдите карбиди вършат работа като камъчетата в бетона- забавят повърхностното износване. Достатъчно карбиди в острието ще довеват до повишена износоустойчивост.
Ако идеалната стомана е изобретена тя трябва и да е леснодостъпна, иначе е ненужна. Идеалната дебелина на шина, коята ще се използва за ножове е 3, 4 и 5 мм. От тези шини заготовките се изрязват с лазер или водоструйна режеща мащина. Заради съдържанието на сплавта, тя ще е по-скъпа от обикновената въглеродна нелегирана или ниско легирана стомана и затова е необходимо материалът да се пести максимално.
В заключение може да се каже, че стоманата за ножове трябва да е продукт на праховата металургия, да има висока чистота и финна структура, да има достатъчно ванадиеви карбиди за по-добро съхранение на режещите характеристики от ATS34/154CM и D2, да има по-добра или равна на корозионоустойчивостта на 440C, да се термообработва лесно като A2, да е налична в шини в идеалните размери за ножове. Това възможно ли е?
Нека погледнем химичния състав на CPM S30V сравнен с други стомани, за да придобием някакви представи.
Стомана------S30V--------S60V----S90V----ATS-34-----3V-------A2
Въглерод ----1.50---------2.15------2.30-----1.05------0.80----1.00
Хром---------14.00--------17.00----14.00-----14.00------7.50------5.25
Ванадий------4.00 ---------5.50------9.00-----0.00------2.75-----0.25
Молибден-----2.00---------0.40------1.00-----4.00-----1.30-----1.10
Манган----------*----------0.40--------*--------.50---------*-------.85
Силиций----------*---------0.40--------*--------.30---------*-------.35
Силиций * 0.40 * 0.30 * 0.35
* Не са включени в информацинните брошури на стоманите.
Малък анализ на съдържанието на CPM S30V Ще ни доведе до следните изводи:
-1.5% въглерод е достатъчно за добра способност за закаляване и формирането на голямо количество ванадиеви карбиди за износоустойчивост, без да води до значителни проблеми с финиша на острието. Въглеродът, заради комбинирането му с ванадия ще остави достатъчно свободен хром за висока устойчивост срещу ръждясване.
-2.0% молибден са достатъчно, за да се формира отлична защита срещу пробивна корозия.
На хартия CPM S30V изглежда като отлична стомана за ножове и е с идеалния баланс, за да бъде една от основните стомани за ножове. През последното десетилетие се наблюдава огромен прираст на хората занимаващи се с направата на ножове. Искането за нова специална стомана само за ножове е поставено от много отдавна. Металурзите от Crucible са силно ентусиазирани на тази тема и присъстват на ножарските шоута през последните 3 години. И Ед Северсон, и Ричард Барбър са изнасяли технически семинари, на които даваха информация на интересуващата се от ножове публика. Те видяха нуждата от нова стомана. Скоро след като създадоха стоманата, аз реших да купя и да направя пробни термообработки. По това време потърсих информация и от другите майстори ножари, които бяха вече изпробвали CPM S30V. Аз направих и използвах нож на практика, за да мога да определя кръга от потребители, за които ще е подходяща.
Статията е написана през 2001 и редактирана през 2006. И Ед Северсон и Дик Барбър напуснаха Crucible.
Фил Уилсън
CPM S30V е достъпна на пазара от 1-ви ноември 2001 година.
CPM S30V е мартензитна неръждаема стомана, балансирана така, че да осигури формирането на ванадиеви карбиди за висока износоустойчивост. CPM S30V Също предлага подобрения в якоста и устойчивостта в сравнение с 440C и D2. Корозионоустойчивостта е равна или по-добра от 440C в различни разяждащи среди.
Типично приложение:
-Високо износоустойчиви ножове
-Производсво на пластмасови изделия (резачки и матрици) и специални болтове.
-Неподвижни елементи на клапани.
-Обурудване за направата на пелети.
-Износоустойчиви елементи за хранителната и химическата промишленост.
След написването на първата статия имах възможността да поработя на практика с CPM S30V. Получих и информация от други, които са работили с нея и са я ползвали. Резултатите, които ще ви представя не са базирани на лабораторни изследвания, а на опита ми с различните стомани. Наблюденията ми са с цел да послужат за характеризиране на стоманата и да помогнат на други, които искат да използват CPM S30V за свое или фабрично производство. Когато статията се пишеше Crucible не бяха готови с тестовете си и информационния лист за стоманата.
Аз имах възможността да съм един от първите започнали да работят със стоманата S30V-поучих шини на 5 ноември 2001г. Излишно е да ви казвам, че Коледа дойде през ноември за мен. В деня, който получих стоманата аз направих нож за филетиране с острие дълго 22см, термообработих го и го завърших на следващия ден. Аз избрах да направя нож за филетиране, защото според мен това е ножът, който води най-тежко съществуване- използва се при солена вода, която бързо показва колко е корозионоустойчив. Способността на острието да запази режещите си характеристики си проличава бързо, когато се режат люспи и кости върху абразивната дъска за рязане. Този нож трябва да има тънко и гъвкаво острие, за да минава над и около по-дебелите кости, докато се филетира. Трошливата стомана бързо ще се нащърби при такава употреба. Ножът за филетиране е и добър кухненски нож за обезкостяване на пилета, филетиране на месо и други. Кухненските ножове се оставят мокри и подскачат из съдомиялната заедно с други прибори и това е още един тест за качествата на стоманата.
За сравнение аз направих други два ножа от CPM 3V и CPM S90V. Целта ми е да сравня представянето на еднакви ножове от различни стомани-тяхната направа и използване. Това ще ми позволи да направя някои тестове за способностите на остриетата да запазят режещите си характеристики и да ги сравня с новата стомана. Дали CPM S30V се справи с предизвикателството? Отговорът е да и аз смятам да се обзаложа, че това ще стане любимата стомана на много майстори на ножове за кратък период от време. Преди да навлеземе в детайлите нека разгледаме какви очаквания имаме:
• Способност да запази режещите характеристики равна или по-добра от на 154CM/ATS 43 и D2 при еднаква твърдост и други усровия.
• Устойчивост срещу ръжда- добра или отлична сравнена с 440C и 154CM
• Устойчивост при огъване и при удар по добра от тази на ATS-34/154CM и D2, надявам се близка до A2.
• Термообработката може да бъде направена в пещ без да е нужно да е свръх високо температурна.
• Прахова стомана, която да осигури достатъчно количество ванадиеви карбиди за износоустойчивост, без да създава проблеми с финиша на стоманата.
• Да се поддържа наличност от шини, с нужната за ножове дебелина на разумна цена.
Опитът с CPM S90V, CPM 3V and CPM 10V ми показа, че при праховите стомани твърдостта може да е по-висока без това да повлияе много на устойчивостта на стоманата на удар и огъване. ( CPM S60V е изключение- тя е с най-добри показатели при твърдост от 56 рокуела). Това се дължи на финната структура на стоманата. Първият нож го направих с твърдост от 61 рокуела. С тази твърдост CPM S30V се представя малко по-добре от 154CM и ATS 34 на същата твърдост. Има същия агресивен ряз като CPM 3V. Аз наричам това карбиден контраст- твърдите карбиди равномерно разпределени на разстояние един от друг и заобиколени с по-меката стоманена матрица, осигуряват микро назъбено острие, което е и причината за повишената износоустойчивост. Стоманите с по-висок процент карбиди като CPM 10V и CPM S-90V нямат тази агресивност на ряза, те обаче ще достигнат едно ниво на ряз и ще го запазят за по-дълго време.
Корозионоустойчивостта на стоманата е отлична-нарочно оставих ножа изцапан с комбинация от рибешка слуз, солена вода и кръв в багажника на пикапа ми. Нямаше никакви следи от ръжда или пробивна корозия на следващия ден-след като го почистих стана като нов. Същото ще се случи и с 154CM и ATS 34 според опита ми. Но D-2 ,CPM 3V, и CPM 10V (Те всички имат определен процент хром ) са имали следи от ръжда, когато съм ги оставял непочистени. Стомани като 1095, 52100 и O1 са ръждясвали много зле и са имали и пробивна корозия. За да завърша теста за корозионоустойчивост аз срязах един грейпфрут и оставих ножовете непочистени за през нощта. Отново нямаше следи от ръжда по тях.
Устойчивостта при огъване е отлична при тази стомана. Тестовият нож се огъна при натиск от 6 кг до 90 градуса от началната си позиция без да се счупи. Острието остана леко огънато, когато натиска беше преустановен. Добрата стомана, която е закалена както трябва ще се огъне и ще се върне в първоначалното положение като пружина- ако е прекалено мека, ще се огъне и ще остане огъната, ако е прекалено твърда ще се счупи. Аз използвам доста ATS 34 и 154CM за ножове за филетиране и те се държат както CPM S30V. Въпросът е каква е издръжливостта на тази стомана на удар. Аз не направих нож за сечене, а с ножа за филетиране започнах да сека едно трупче чам с дебелина 5 на 10 см. Въпреки че ножа е много лек успях да го разсека на две след множество удари без никакви повреди по острието.
Ние се надявахме стоманата да се закалява елементарно като A2 или CPM 3V. Въпреки добълнителните легиращи елементи тази цел беше постигната:
Закаляване:
1.Нагряване до 1065-1092°C.
Задържане на тази температура за 15-30 минути според дебелината на острието.
2.Закаляване: с въздух под налягане от компресор (с мининимално налягане от 2 атмосфери)
до под 50°C или в сол или прекъснато закаляване в масло до под 540°C и после охлаждане на въздух до под 50°C.
3.Темпериране: Двойно темпериране на 200-400°C.
Време на темпериране – по 2 часа всяко.
За оптимално разкриване на стреса може да са темперира на 540-550°C.
4.Крио обработка може да се използва преди първото или между него и второто темпериране. Това ще помогне за постигане на оптимална твърдост. Крио обработката трябва да бъде последвана от поне едно темпериране.
5.Твърдост: 58-61 рокуела
CPM S30V може да се закали с малко по-голяма твърдост от 154CM и ATS 34, защото е прахова стомана. По мое мнение може да се използва успешно и при твърдост 62 рокуела за ловен нож за дране. Целта за лесна термообработка е постигната, стоманата се нагрява до 1092 градуса и се темперира на 200 градуса и е въздушно закаляема.
След закалката преди темперирането стоманата беше 63 рокуела. Аз направих крио обработка в течен азот веднага след закаляването когато стоманата беше станала със стайна температура. След това я темперирах два пъти на 200 градуса, като всяко темпериране беше по 2 часа. Аз не съм пробвал да я темперирам на 540 градуса за да постигна вторично закаляване. Възможно е да се получи крайна твърдост от 62 рокуела ако се направи и темперирането на 540 градуса, но това намалява корозионоустойчивостта на ножа.
Сравнена с CPM S90V и CPM 10V тази стомана е удоволствие да се работи. Предварителното шлайфане не е по-различно от на другите неръждаеми стомани. Усещам я малко гумена и се нагрява бързо ако лентата на шлайфа не е остра. След като е закалена на 60/61 рокуела се държи като CPM 3V. Като всички прахови стомани с висок процент ванадий, финиша на ножа изисква доста повече усилия от 154CM и D-2 например. Ръчно направено сатениране с шкурка или финиш на лентовия шлайф с едрина на шкурката 240 е най-удачния избор за тази стомана. Може да постигнете и огледален финиш ако имате за губене един ден. CPM S30V отнема два пъти по-малко време и усилия сравнена с CPM S90V при довършването на ножа. Целта и при това изискване- за лесно шлайфане според мен е постигната- висока износоустойчивост на острието без да са нужни огромни усилия за финиша на ножа.
CPM S30V отговори на всичките ми изисквания, които имах към нея-тя е лесна за работа, има висока стабилност на направеното острие, висока износоустойчивост, способност да запазва режещите си характеристики за дълго време и има агресивен ряз.
и глинени спрейове 
