Описание стали 95Х18 и ее обработка

Описание стали 95Х18 может стать очень полезным подспорьем при выборе, особенно если учесть характеристики стали для ножей, ее плюсы и минусы. Обязательно нужно провести сравнение с Х12МФ и другими марками. Внимания заслуживают также применение и твердость стали, ее основные аналоги.

Такая маркировка сразу говорит о многом внимательному читателю. Химический состав стали 95Х18 включает прежде всего железо. Но важную роль играет и углерод, доля которого составляет 0,95%. Доля хрома при этом равна 18%, что оказывает существенное влияние на свойства готового продукта. Концентрация примесей будет сравнительно невелика; сплав считается легированным и стойко переносящим коррозионные воздействия.

Присутствие хрома в количестве свыше 12% дает особенный эффект. Все сплавы с такой его концентрацией имеют уникальную поверхность. Она покрывается сравнительно тонкой, но при этом весьма плотной пленочкой окислов. Это и позволяет застраховаться от дополнительного окисления при контакте с воздухом, даже с соленой водой.

Изготовить сталь 95Х18 весьма трудно. Эта процедура требует совершенного и многообразного по составу оборудования. Обязательно понадобится:

• выковать заготовки;
• обжечь их;
• закалить;
• отпустить.

Необходимые условия могут быть созданы только в кислородно-конвертерных цехах. Изготовленный сплав разливают по методике непрерывной отливки. Практически всегда отливают его в слябы. Но при необходимости используют также блюм или формы сортовой заготовки. Полуфабрикаты стали 95Х18 относительно велики. Дальнейшая обработка их в готовом виде была бы затруднительна. Потому полуфабрикаты принято резать в рулонном формате уже перед прохождением валков или после них. Толщина рулонной стали варьируется от 0,12 до 1,2 см. Как рулоны, так и пруты могут дополнительно разрезаться на фрагменты, становящиеся заготовками для различных выпускаемых товаров. На сколько-либо крупном производстве ковка ведется машинным способом.

Для этой цели используют молоты. Деформировать металл нужно при температуре от 900 до 1125 градусов, поскольку при таких условиях изменить кристаллическую решетку проще всего. Выкованные изделия плавно остужают примерно до 750 градусов. Конкретный перечень операций и их последовательность сильно зависят от того, какую продукцию собираются выпускать.

Сразу стоит отметить, что такой сплав очень хорошо переносит пребывание в пресной и насыщенной солями воде. Это открывает широкие перспективы его использования в различных сферах. Нержавеющее углеродистое железо такой марки способно противостоять воздействию щелочей с насыщенностью не более 20%. Отмечается также высокая стойкость к контактам с сырой нефтью и другой активной органикой, с азотной и уксусной кислотами. Сопротивляемость воздействию ортофосфорной кислоты невелика, а соляная и серная кислоты и вовсе активно растворяют этот материал.

Износостойкость стали 95Х18 весьма велика. Этот сплав прочен и тверд. Вероятность коррозии окажется невелика. Такая сталь отлично режет и обрабатывает любые продукты, не вступая с ними в реакцию. Внешний вид неизменно останется привлекателен. Готовые ножи из 95Х18 отличаются дешевизной. Затачивать их будет сравнительно несложно. Такое обстоятельство особенно радует любителей походов, которым едва ли нравится тратить много времени на заточку лезвий. Не понадобится даже брать сложные точильные приспособления. Срок службы металла весьма велик.

В течение всего этого срока он сохранит свою износостойкость. Однако есть и определенные проблемы. Ножи из стали 95Х18 имеют слишком малую ударную вязкость. При любом ударе они могут растрескаться или даже вовсе расколоться — что делает такой нож непригодным для метания или работы с твердой поверхностью. Также стоит отметить критичность грамотной термообработки; при любых отклонениях от оптимальной технологии неизбежны проблемы.

Твердость по шкале Бринелля задается в соответствии с ГОСТ 5949, принятым в 2018 году. По этой системе HB не допускается получение металла тверже 269 единиц. Превышение такого показателя оборачивается резко негативными проявлениями. Надо понимать, что качество по Бринеллю правильно определяется только после завершения термической обработки. Применяться этот показатель может как к кованому, так и к подвергнутому горячей прокатке металлу.

Твердость по Роквеллу также нормируется. Ее определяют на примере образцов, вырезаемых из термообработанных изделий. Нормальный уровень составляет от 57 до 59 HRC. Такой показатель позволяет гарантировать высокое качество продукции. Очень важна правильная обработка режущих кромок. Плотность стали 95Х18 составляет 7750 кг на 1 куб. м. Теплопроводность равна 24,3 Вт/ (м · К). Так как сплав содержит 78% железа, то он отлично магнитится. Доля титана не превосходит 0,2%, а концентрация меди может составлять 0,3% максимум. Стоит отметить, что критична для свойств сплава закалка и отпуск — при любых нарушениях в них неизбежно ухудшаются основные параметры.

Подобно прочим сталям мартенситного типа, 95Х18 при закаливании становится плотнее. Правильный отжиг приводит к появлению ледебуритной структуры. В ней присутствует избыточное количество карбида. Первичный тип карбида возникает после окончания жидкой фазы. Такие включения вытянуты по форме в ту сторону, куда металл куют или прокатывают. Вторичный карбид состоит из более мелких включений. Образовываться они будут при остужении. Такие участки находятся в основных частях и на краях исходных аустенитов. Чем выше температура обработки, тем тверже будет сплав. По ряду причин он не годится для формирования конструкционных деталей. Так, нагреваясь, 95Х18 будет формировать зерна.

Самые крупные зерна путем дальнейшего нагрева убрать нельзя. А они станут оказывать негативное воздействие на структуру материала. Сварочные работы с изделиями из этой стали возможны. Однако при температуре ниже -40 градусов рассчитывать на стабильность сварного шва нельзя. При холодной деформации придать изделиям определенный внешний вид будет крайне сложно.

Технологи стремятся обойти подобные проблемы. Они давно выяснили, что введение карбидообразующих веществ сделает металл крепче и понизит вероятность коррозии в зоне сверки. Полезно может оказаться и добавление церия. В присутствии его и некоторых других редкоземельных элементов зернистость структуры сплава резко понижается. Однако правильно использовать присадки получается только у опытных технологов.

Понижение хладоемкости сплава достигается за счет добавок углерода, фосфора, кислорода, марганца и азота. Свою роль может сыграть даже введение серы и кремния. Правда, последние два компонента должны добавляться в очень ограниченных дозах, иначе вред от их использования перевесит. Прочие важные свойства:

• точка Ac1 – 830 градусов;
• точка Ac3 – 1100 градусов;
• точка Ar1 – 765 градусов;
• точка Ar3 – 810 градусов;
• флокеночувствительность невелика;
• отпускная хрупкость наблюдается в диапазоне от 450 до 600 градусов;
• пригодность для сварных металлоконструкций равна нулю;
• обрабатываемость резанием в отожженном состоянии твердосплавными инструментами 0,86, быстрорежущими — 0,35;
• модуль типовой упругости 204 ГПа;
• плотность при 100 градусах 7730 кг на 1 куб. м;
• плотность при 800 градусах 7540 кг на 1 куб. м.

Разумеется, за границей также используются материалы с похожими свойствами. В металлургии США такими могут считаться сплавы 440B, 440C. А вот 440A уже не годится в качестве заменителя или идентичного продукта. Зато можно использовать еще 440FSe, A756. В Японии вместо 95Х18 заказывают SUS440C, в Польше H18, а в Чехии — сплав 17042.

Стандарты ЕС классифицируют металл такого типа, как X102CrMo17. Во Франции наряду с маркировкой X105CrMo17 может встречаться и индекс Z100CD17. А вот в Германии встречаются сразу 3 возможных варианта:

• общеевропейская маркировка;
• позаимствованная во Франции X105CrMo17;
• внутренняя немецкая 1.4125.

Обычно сталь 95Х18 применяется после закаливания с низким отпуском. На ее основе делают лезвия для кухонных и складных ножей, вследствие чего она и заслужила название ножевая сталь. Что немаловажно, режущие инструменты на базе такого сплава имеют высшее качество. Можно изготовить даже тактический кистень (или, более точно, тактический нож-кистень). И на названных позициях область его использования не заканчивается.

Еще этот материал находит применение при производстве шарикоподшипников (включая изделия повышенной твердости), роликовых подшипников. Он нужен для выпуска осей и стержней на различное технологическое оборудование. Без стали 95Х18 не обходится производство втулок и прочих деталей, имеющих высокую износостойкость. Но и это еще не все. Сплав 95Х18 активно покупают для нужд авиационного приборостроения.

Там он используется для выработки ответственных частей механики. Это очень важно из-за привлекательной износостойкости. Гарантирована общая механическая устойчивость при рабочих температурах не выше 500 градусов и умеренно интенсивном воздействии агрессивных сред. Именно в таких условиях работают посадочные колечки на подшипниках.

Значимость такой процедуры уже вполне охарактеризована выше. Начинают с выработки отливок и их отжига. Такие режимы идут при температуре от 890 до 920 градусов. Потом приступают к ковке. В этот момент создается пластина требуемой величины. Следующий шаг — закалка. При этом необходима очень высокая степень нагрева. На пике она достигает 1080 градусов. Завершают термообработку путем отпуска — такая процедура убирает избыточную хрупкость. При повторном нагревании ранее охлажденного металла до 140-150 градусов; обработка продолжается 60 минут.

Отжиг стали 95Х18 должен продолжаться примерно 120 минут. Более точно определить время обработки сумеют только технологи применительно к конкретной партии продукта. Ковка не только влияет на форму изделия. Она еще и лишает металл целого ряда серьезных недостатков. Благодаря ей заполняются микроскопические трещины. Она же помогает вытеснить водород и кислород, таящиеся в порах стальных заготовок. Повышение плотности на молекулярном уровне позволит исключить ликвации. Еще одной положительной стороной такого процесса оказывается увеличение пластичности материала, не вредящее его прочности. В ходе закалки разогретый металл охлаждают в машинном масле.

Надо понимать, что закаленная сталь чрезмерно хрупка. Именно из-за этого и требуется повторный разогрев ее — тот самый отпуск. Полностью готовый продукт может быть отгружен потребителям:

• в виде полос;
• в формате фасонного проката;
• в виде поковок;
• как ковочная заготовка;
• как сортовой металлопрокат.

Сопоставлять этот металл с другими типами стали правильнее всего на примере ножевого использования, потому что именно оно доминирует. Часто возникают споры, что же лучше — 95Х18 либо Х12МФ. Оба эти соединения включают незначительные количества:

• серы;
• кремния;
• марганца;
• фосфора;
• меди;
• никеля.

Сталь Х12МФ опережает соперника по концентрации углерода. Она достигает 1,5%. Благодаря этому металл оказывается прочнее, но ковать его труднее. Увеличение прочности обеспечивается за счет введения вольфрама, ванадия и молибдена. Такие компоненты позволяют поддержать однородность состава. Благодаря ванадию увеличивается твердость материала. Он еще и повышает срок эксплуатации готовых изделий. Минусом оказывается отсутствие титана, который обязательно применяют в 95Х18. Кроме того, Х12МФ с трудом затачивается. Готовые изделия получатся весьма хрупкими.

Можно сравнить 95-й сплав и со сталью 65Х13. Оба вещества классифицируются как мартенситные продукты с большой концентрацией углерода. 65-й металл именуют медицинской сталью. Она неплохо подходит для изготовления кухонных ножей. 65Х13 также выигрывает при выпуске лезвий для пил, но уступает при производстве охотничьих ножей и специализированных инструментов. Еще одна возможная замещающая сталь — AUS-8. Такой продукт классифицируют как дамасскую сталь. Он имеет твердость от 58 до 62 HRC. Этот сплав, однако, проигрывает по стойкости к коррозии, хотя лучше затачивается. 95Х18Ш — просто частный вариант основного соединения; это не просто нержавеющая, но и высоколегированная сталь.

Еще 95Х18 уместно сравнить с 100Х13М. Такие стали одинаково отличаются длительным периодом производства, и выпускают их по отработанной до мелочей технологии. Они не ржавеют и отлично проявляют себя в выпуске ножей. Близки позиции по сопротивляемости износу и возможности применения в химически агрессивной среде.