Добрый Всем, кто читает! В данной статье хотел бы поднять очень для себя больную тему, а именно: ржавчина или коррозия стали. Мы знаем, что это, но стоит еще раз проговорить:
"Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде. Пример — кислородная коррозия железа в воде: 4Fe + 6Н2О + ЗО2 = 4Fe(OH)3. Гидратированный оксид железа Fe(OН)3 и является тем, что называют ржавчиной"
Нас же интересует именно сталь, как основной материал для ножей, а с ней будем употреблять понятия "ржавление" и "ржавчина" соответственно. Выглядит она, как рыжий налет, или черные пятна.
Почему сталь ржавеет? Ржавеет она от того, что в ней содержится не менее 45% железа.
И, так как абсолютно ВСЕ стали имеют в своем составе железо, то получаем разумный вывод:
И это проблема преследовало человечество практически с первых дней, как оно научился плавить железо и создавать с ним новый сплавы (сталь в том числе). И человек всегда искал способы этот процесс замедлить.
Например, с древнейших времен было популярно смазывать маслом или жиром клинок, чтобы он не портился. Смазывая сталь, она покрывалась защитной пленкой, которая не пропускала влагу и воздух, следовательно, не происходил процесс окисления.
Потом придумали воронить клинок. Воронение - это когда на поверхности стали искусственно создается защитный слой с помощью кислоты или температурного режима (после печи черный клинок), пока не создастся оксидная пленка. Такой метод значительно дольше сохраняет изделие от ржавчины, и, что самое главное, оно держится намного дольше, чем масло или жир.
о есть способы защиты, которые позволяют сильно замедлить этот процесс. Один из них, самый эффективный, включает в себя добавление легирующих элементов в состав сплава, таких как: хром, марганец, никель и, в самых современных, ванадия и азот. Именно содержание подобных элементов делает сталь «нержавеющей», т.е. которая очень слабо поддаётся коррозии.
Сам процесс называется "легированием", и его начали применять лишь в 1852 году. Но настоящий прорыв произошел, когда в 1913 году один джентлменский сэр Гарри Брирли, экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии, после чего он смог убедить в своем новом изобретении производителя ножей Р. Ф. Мосли. Изначально нержавеющая сталь использовалась только для изготовления столовых приборов.
В 1924 году Великобритания запатентовала сталь по стандарту AISI 304, содержащую 18 % хрома и 8 % никеля. И пошла жара. С этого момента вводится такое понятие, как: "Нержавеющая сталь". т.е. сталь, которая способна сопротивляться кислотной среде и долго не ржаветь.
Но это все-равно условное понятие, так как, рано или поздно, процесс ржавления возьмёт своё. Или это будет один день, или это будет 100 лет. Но для человеческого понимания это настолько огромные временные рамки, что проще называть сталь «нержавеющей», и не париться об условностях значения.
Вообще, это огромное заблуждение, что есть стали, которые «вообще не ржавеют», и эти легендарные "дедовские" ножи, которыми всю войну прошли, 10.000 тонн мяса порезали, и ни намека на ржачину. Это все - сказки или иллюзия.
Есть несколько факторов, которые влияют на степень «ржавучести»:
А) Условия хранения. Ну тут все понятно: если нож лежит на полке дома, или на улице в луже, то и ржаветь они будут с очень разной скоростью. Тут вопросов не должно быть.
Б) Условия работы. Тут в зависимости, что режут: если ножом режут только мясо, то он будет в десяток раз меньше ржаветь, чем тот же нож, которым режут фрукты. Мясо - это жир, которые смазывает клинок, а фрукты - кислотная среда.
В) И, самый главный пункт, МАРКА СТАЛИ или содержание в ней различных элементов. Например: есть такая сталь - 20х13, которая считается самое распространенной пищевой сталью в мире (аналог AISI420), и есть другая сталь - ШХ-15. Первая сталь считается пищевой нержой, так как углерода в ней всего лишь 0.16-0.2%, а хрома 13%, а вторая будет очень ржавеющей сталью, так как углерода аж 1-1.05%, а хрома жалкие 1.3%. Из первой делают кастрюли, а из второй подшипники. Вот такая разница.
Небольшой факт вдогонку: самые популярные ножи делаются из 45х13 или 50х13 (Икея и Вастхоф), поэтому они так слабо ржавеют.
И даже если брать, вроде бы, две нержавеющие стали 95х18 и 45х13, то первая все равно будет ржаветь сильнее, чем вторая, хоть хрома в первом будет аж 18%, а во втором 13%. Почему? А дело в У-Г-Л-Е-Р-О-Д-Е.
Хоть ржавчина - это результат реакции железа с кислородом, с последующим образованием оксида железа, само по себе железо в чистом виде относительно устойчиво к воде и кислороду. Именно углерод ускоряет процесс. Чем больше углерода в стали, тем сильнее она способна корродировать. Словно цыгане, этот чёрный элемент наводит смуту, и все идёт немного по одному месту.
Но в отличит от цыган, углерод приносит реальную пользу: сталь становится тверже и прочнее.
Сталь с углеродом 1% при термообработке приобретает твердость свыше 60HRC (шкала Роквелла), из которых делают инструменты, пилы, ножи, гильотины. Поэтому до сих пор так популярны углеродистые стали, такие как: У8-У14, из которых делают отличные режущие, да и просто инструменты, несмотря на их ржавучесть. Вы не найдете качественную пилу из той же 45х13, потому что она будет сильно уступать в прочности и твердости.
И что делать? Вот я хочу, чтобы нож резал, но и не ржавел быстрее, чем успеваю нарезать лук? И тут наука решила вопрос таким образом:
И тут понеслась красота: сначала была 440С (аналог 95х18), у которой углерод 1% и хрома 18%, и на многие годы стала самой любимой сталью для ножей, где защита от коррозии играет важную роль. Параллельно с ней разработали сталь D2 (наш аналог Х12МФ), которая содержит 1.4-1.6% углерода и 11-13%, что делает ее значительно прочнее, но дает ей статус "полу-нержавейки", так как она отлично себя чувствует на воздухе, но при прямом контакте с кислотной средой может коррозировать. Потом научились делать разные сочетание сплавов с марганцем, никелем, в сочетании с хромом дающие дополнительные эффекты, а далее научились с помощью электрошлаковой технологии удалять лишние примеси, делая сталь чище (К примеру, Н690 - это очищенный вариант той же 95х18, а К110 - очищенный вариант Х12МФ, и эти стали значительно лучше по качеству, и более устойчивы к ржавчине, хоть состав основных элементов один в один).
Вообще, хром - отличный способ защитить сталь от ржачины, и он резко повышает коррозионную стойкость при достижении 12,5 %. Начиная с этой концентрации на поверхности стали образуется плотная защитная оксидная пленка Cr2O3, и сталь становится нержавейкой.
Но и тут не обойтись без маленькой капли дегтя в огромной бочке меда... Хоть хром и делает полезное дело, но много его не добавишь: или будет много углерода и поменьше хрома, или больше хрома, но меньше углерода. Поэтому все сводится к выбору: тверже, прочнее, но ржавучее и более хрупкий, или вязкий, нержавеющий, но мягкий.
НО! И тут человечество сделала ход конем, и решила вопрос на совершенно новом уровне, создав порошковые стали.
Порошковая сталь – это измельченная до состояния порошка сталь, которую распыляют в инертном газе, затем взвесь подают на специальный кристаллизатор, а затем полученные микрослитки прессуют при сверхвысоких температурах и спекают в специальной печи. В результате этих действий происходит так называемый порошковый передел - сталь получает большое количество карбидов, которые отвечают за рез ножа и при этом ее можно легировать дополнительными укрепляющими прочность элементами.
Благодаря этому способу появились такие стали, как:
- ZDP-189 с содержанием углерода 2.9% (как у чугуна) и хрома 19%
- CPM S30V с содержанием углерода 1.45%, хрома 14% и ванадия 4% (Он отвечает за упругость и усиливает свойства хрома, придает металлу инертность к агрессивным химическим средам)
- Elmax с углеродом 1.72%, хромом 17.5% и ванадием 3%
И бесконечно огромное число других "супер сталей", которые отличаются друг от друга самыми разными показателями. Однако, данная статья про ржавучесть, поэтому хочу отдельно выделить азотистые стали, которые являются самыми нержавеющими сталями, которые есть.
Азотистые стали - это порошковые стали, где углерод частично замещается азотом, т.е. азот дает все те же плюсы, что углерод, но при этом увеличивает коррозийную стойкость изделию, создавая супер-нержавейки.
Например, Nitrobe77 (моя самая любимая сталь, но ее сняли с производства) содержит 0.1% углерода, 14.5% хрома и 0.9% азота, плюс 3% молибдена и 0.5% ниобия. Углерода всего-лишь 0.1% а сталь достигает твердости 63HRC и можно царапать стекло, что очень круто.
Изначально она создавалась, как идеальная сталь для лопастей катеров, так как от соленой воды любая другая сталь приходит в негодность. А тут очень прочная сталь, которая годами может прекрасно работать в соленой среде, не ржаветь, и, что самое важное, не тупиться. Но это было слишком дорого, поэтому из этой стали начали делать шикарные ножи. Я же теперь использую Vanax Superclean, который ближайший аналог супер азотистой стали, и считаю это лучшей сталью для кухонных ножей.
На этом, пожалуй, все. Надеюсь, что было интересно!
Всем хорошего вечера, и очень острых ощущений!
