Materiály pro výrobu nožů – čepele
Následující stánky
si vzaly za úkol reflektovat časté dotazy na kvalitu nožů, zejména „kvalitu čepele“. Termín kvalita čepele je
uveden v uvozovkách z důvodu komplexnosti pohledu na finální
vlastnosti nože, tohoto nejstaršího pomocníka člověka; na jeho nejdůležitější
část. I když, k čemu je trvanlivé ostří v kombinaci s nevyhovující
střenkou (odolnost proti amortizaci a prostředí, ergonomie apod.).
Následující
stránky jsou zaměřeny na složení ocelí, jejich tepelné zpracování a mechanické
vlastnosti takto získaného polotovaru pro výrobu čepele nože. Mechanické
vlastnosti jsou soustředěny na nejstarší problém výroby nožů a ten sdružuje
termíny tvrdost a houževnatost. Nesmí chybět ani kvalita slitiny z pohledu
broušení a její výdrž při pracovních změnách okolní teploty, korozní odolnost a
další fyzikální a chemicko-fyzikální zkoušky (magnetizmus, chemická odolnost
apod.). Kvalita ostří se odráží ve výsledcích řezných, resp. sečných zkoušek,
které se používají podle „potřeby“ výrobce nože. Nejdůležitější z pohledu
kvality ostří je tvrdost a ta je opět bez dostatečné houževnatosti (laicky
nazývaná odolnost proti deformaci plastické i elastické) zbytečná. A stále
dokola se pohybuje řešení tohoto odvěkého problému nožířů, který je postupně
řešen změnou chemického složení a tavením výchozích surovin, technikou, resp.
podmínkami a multiplikací kování, vlivem tepelného a chemicko-tepelného
zpracování a v poslední době vzrůstá i vliv vrstvení a přípravy výchozího
materiálu práškovou technologií (atomizace + kování).
Informační
stránky jsou rozčleněny:
-
základy slitin železa s uhlíkem (informativně) a
ostatními prvky,
- komentář výrobců ocelí a uživatelů, technologii tepelného zpracování,
tváření (odkazy na www),
-
uhlíkové a slitinové oceli,
-
nástrojové oceli,
-
nerezové oceli,
-
„neocelové“ materiály čepelí
-
dodatečné informace.
V oblasti
slitin Fe a C (+ Cr, Ni, Mo ,V, W, Mn, Co, Si, Al. Cu, Ti, Nb apod.) lze dnes
prakticky čerpat informace z nepřeberného množství základní i odvozené literatury
v oblasti nauky o materiálu. Vliv jednotlivých přísad na výslednou fázovou
strukturu slitiny, na tvar a posunutí ARA, IRA diagramů, na mechanické chování
materiálu včetně jeho měření, je detailně popsán např.
v knize: Ptáček, L. a kol.: Nauka o materiálu I a II.
Z celé,
velmi široké problematiky, lze pro potřeby zde popisované oblasti vybrat:
-
vliv obsahu uhlíku na finální tvrdost oceli,
-
vliv vměstků a segregačních filmů,
-
vliv velikosti zrna na lomové chování oceli,
-
vliv obsahu Cr a C na korozní chování slitinové oceli,
-
morfologie martenzitu, vnitřní napětí ve výsledné struktuře a
vliv obsahu uhlíku na výslednou tvrdost oceli při různém technologickém postupu
kalení, vytvrzování apod.
to jsou
nejdůležitější aspekty přípravy slitiny v nožířské praxi a jsou detailně
rozpracovány v uvedené literatuře z oblasti nauky o materiálu. Seznam
použité literatury, zde uvedené, je současně rozsáhlý informační základ
současných poznatků ze zmíněné oblasti slitin Fe+C.
Materiály pro výrobu nožů – Co bychom měli vědet při výběru a posuzování oceli
Před vyhledáním
konkrétních ocelí dle požadavků zákazníka, resp. tazatele, je nutné se ujistit,
zda tento tuší, na co se dotazuje a co ví o dané problematice.
Zná-li, že:
-
ocel je slitina železa s uhlíkem, kterého musí být
v objemu minimálně 0,3%, aby
byla ocel kalitelná,
-
přídavné (legující) prvky se rovněž podílí na prokalitelnosti
oceli,
-
vysokouhlíkové oceli obsahují více jak 0,5% uhlíku a
s rostoucím obsahem uhlíku (C) roste i tvrdost oceli do cca 60 až 62 (!)
HRC (někteří výrobci oceli udávají dokonce i více!?),
-
označení ocelí je dle schématu – 10 je označení uhlíkové
oceli, každé jiné číslo označuje slitinovou ocel, 50XX je označení ocelí
s podstatným obsahem chrómu –chromové oceli, (norma SAE, oceli
s písmeny jsou nástrojové oceli –W1, O-1, D-2),
-
poslední čísla označují obsah uhlíku ve slitině (1095-0,95%C,
52100-1,0%C, 5160-0,60%C apod.),
-
chróm (Cr) – určuje korozní odolnost slitiny, tvar karbidů,
odolnost proti opotřebení a kalitelnost; vyšší obsahy Cr ale zvyšují křehkost
s rostoucí tvrdostí (obsah karbidů!),
-
od 11%Cr v oceli začíná být tato korozivzdorná; do tohoto
obsahu %Cr ovlivňuje disperzitu karbidů Cr a jejich tvar,
-
čím více Cr, tím je vyšší odolnost proti korozi; absolutní
nerezová vlastnost není(!), obsah uhlíku pomáhá zvyšovat odolnost proti korozi
i u uhlíkových ocelí,
-
mangan (Mn) zjemňuje stupeň jemnosti zrna, přispívá
k prokalitelnosti, pevnosti a odolnosti proti opotřebení, působí
deoxidačně při tepelném zpracování a válcování; je obsahem mnoha nožířských
ocelí typu A-2, L-6 a CPM-420V,
-
molybden (Mo) formuje karbidy, předchází vzniku křehkosti a
umožňuje dosahování vysoké pevnosti při zvýšených teplotách, je přidáván do
mnoha ocelí, které jsou kalitelné na vzduchu, obecně zvyšuje pevnost, tvrdost,
prokalitelnost a houževnatost; kladně ovlivňuje obrobitelnost a odolnost proti
korozi; oceli A-2, ATS-34 mají 1% a více molybdenu,
-
nikl (Ni) se účastní na pevnosti, korozní odolnosti a
především na houževnatosti; příkladem jsou oceli L-6, AUS-6 a AUS-8,
-
křemík (Si) zvyšuje pevnost a odolnost proti opotřebení a
podobně jako Mn znepříjemňuje obrábění,
-
wolfram (W) zvyšuje odolnost proti opotřebení a spolu
s Cr nebo Mo se podílí na rozvoji rychlořezných ocelí tzv. Hi speed
steels, příkladem je ocel M-2,
-
vanad (V) určuje tvar a hlavně jemnost karbidů, které vytváří
abrazivzdornost, houževnatost a prokalitelnost; je obsažen ve velkém množství
ocelí, kde neznámější jsou – M-2, Vascowear, CPM T440V a 440V podle rostoucího
obsahu %V. Oceli BG-42, ATS-34, D-2 i S30V mají extra zvýšený obsah vanadu,
-
kobalt (Co) zvyšuje pevnost tvrdost, dovoluje ochlazování
z vyšších teplot, podílí se na vlastnostech materiálu v kooperaci
s dalšími legujícími prvky.
Tuší-li dále tazatel, co je tvrdost oceli a jak se měří u
tvrdých materiálů? Tedy, že je doporučeno měření podle pána Rockwella
(vtlačování diamantového kuželu po předtížení; měří se smluvně hloubka vtisku)
a výsledek je udáván HRC (udávaná průměrná tvrdost lepších kuchyňských nožů je
do 55 HRC. Je-li u materiálu uvedena tvrdost 58-60 HRC je tvrdost cca 59 HRC.
Je to průmět měření u tvrdých a měkkých strukturních fází; např. ocel 440C je
hodnocena jako ocel s tvrdostí 60 HRC a další zvyšování tvrdosti (rostoucí
obsah chrómu(!) je na úkor houževnatosti, resp. na vrub nárůstu křehkosti.
Pokud jsou uvedené fakty zřejmé, lze po vyčerpání všech
možností plynoucích ze znalosti chemického složení (které je většinou u
konkrétní oceli k dispozici) a výsledné vlastnosti nelze erudovaně
odhadnout, lze přistoupit ke konkrétnímu popisu jednotlivých ocelí.
Zdálo by se, že tedy stačí vzít ty „nejlepší“ příměsi,
přidat je k oceli s vysokým obsahem uhlíku a vysoce kvalitní nožířská
ocel je na světě! Staletími ověřená pravě však svědčí o tom, že tomu tak není.
Je zde otázka vhodného procentuelního poměru prvků, technologie přípravy
polotovaru, příprava polotovaru čepele (kování je lepší než vystřihování, či
vyřezávání laserem!), technologie tepelného zpracování, broušení apod. Navíc
teoretické a hlavně praktické zkušenosti jednotlivých nožířů, které jsou
nenaučitelné. Ale pozor, „zkušenosti“ některých výrobců jsou v mnoha
případech zatíženy subjektivními (chtěnými či nezáměrnými) výsledky, proto jsou
uvedené čísla uvedená v literatuře většinou orientační!
Nečastěji používaně materiály pro čepele
nožů
1.
Uhlíkové a slitinové oceli: 1095, 52100, 50100-B
Oceli s chemickým složením a výslednou tvrdostí dle tabulky:
Steel
|
C
|
Mn
|
Cr
|
Ni
|
V
|
Cu
|
Si
|
HRC
|
1095
|
0.9-1.03
|
0.3-0.5
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
45-66
|
52100
|
0.98-1.10
|
0.25-0.45
|
1.3-1.6
|
—
|
—
|
—
|
—
|
58-60
|
50100-B
|
0.93
|
0.43
|
0.60
|
0.03
|
0.21
|
0.16
|
0.24
|
58-60
|
jsou nejrozšířenější oceli
této skupiny a tvoří základ dalších
s různými drobnými modifikacemi v rámci chemického složení
(min. obsah W, Ti, Al, B, Cu a P, S).
Ocel 1095 – je vysokouhlíková
ocel, která je obvykle kalena ve vodě s maximální tvrdostí do 66 HRC a
vykazuje dobrou abrazivzdornost a lomovou houževnatost. Malá prokalitelnost
odkazuje tuto ocel do oblasti výroby nožů z tenkých plechů.
Z hlediska zrnitosti lomu je ocel dle ASTM na 9. stupni. Hodnoty vybraných
mechanických vlastností (houževnatost v krutu, Charpy zkoušky na vzorcích
bez vrubu v závislosti na kalící teplotě, hodnoty deformace
v závislosti na napětí při různé kalící teplotě) jsou dostupné na web.
stránkách. Zkřehnutí, které se objevuje při popouštěcí teplotě okolo 260
ºC ( konečná tvrdost je cca 60 HRC) je obecným problémem uhlíkových a
slitinových ocelí s nízkým obsahem
legur. Této oblasti popouštěcích teplot se nožíři důsledně vyhýbají! Vzhledem k tomu,
že popouštění nepřináší očekávanou houževnatost při nižších teplotách a při
vyšších má za následek příliš nízkou pevnost, obrací se zpracovatelé
k ocelím s nižším obsahem uhlíku, které mají lepší houževnatost při
nižších teplotách, nebo zkouší bainitické kalení. Většina výrobců (Tramontina,
Ontario, TOPS, Mora) doporučuje při použití tohoto materiálu maximální
opatrnost (s ohledem na vysokou tvrdost ostří) při finální brusné operaci
(dochází k jeho vylamování) a při tenkých polotovarech
hrozí prostorová deformace. Z těchto důvodů je ocel doporučována pro
menší čepele.
Souhrnně se dá o oceli 1095
uvést, že všechny dosud publikované problémy s nožířským využitím jsou
spjaty s výběrem tepelného zpracování. Nevhodná oblast kalících teplot se
projevuje v náhlém zkřehnutí oceli a tím i razantním poklesu houževnatosti,
hlavně v oblasti dynamického impaktu. Livesay i Johnson ale dokázali
funkční využití této oceli při vhodném tepelném zpracování.
Ocel 52100 – je
vysokouhlíková ocel s malým množstvím Mn a Cr , které zvyšují hloubku
zakalení a zpomalují isotermickou transformaci perlitu na dolní bahnit, které
dovoluje kalení do vody resp. do oleje s poměrně vysokou tvrdostí
umožňující zpracování za studena. Při austenitizační teplotě cca 810ºC a
obsahu uhlíku až 0.6% C vzniká
martenzit laťkový, který není tak křehký, jako martenzit deskový. Rozpuštěný
chrom dává slitině vyšší korozní odolnost než je tomu u oceli 1095. Velikost
zrna na lomu dle ASTM je 9. stupeň.
Souhrnně lze o oceli 52100
tvrdit, že je ideální ocel na čepele - je jemnozrnná, dobře drží ostří (což
spolu přímo souvisí!), umožňuje mnoho způsobů kalení, je abrazivzdorná a
poměrně dost houževnatá. Její schopnosti jsou popsány nožíři R. Kirkem a Edem
Caffreyem na stránkách Asociace amerických nožířů.
Ocel 50100 – je jedna z nejběžnějších nožířských ocelí a
vyskytuje se často pod různým názvem podle výrobce, který ji použil. Firma Cold
Steel ji nazývá Carbon V, firma
Camillus ji nazývá 0170-6C. Lze najít i další označení této oceli jako
Chrom-vanadiová ocel apod. Podobné složení má i nástrojová ocel W7. Výsledky
„řezivosti“ u této oceli při kalení na tvrdost 62 HRC je všeobecně spojována
s konečným broušením čepele a při dodržení doporučeného úhlu fasety 22
º s použitím keramického, resp.
diamantového brusiva jsou výsledky při sekání lana stejné, jako při většině
uhlíkových ocelí této třídy.
Obecně lze tvrdit, že tato ocel,
která je nazývána různě dle výrobce, má zvýšenou úroveň prokalitelnosti,
jemnější zrno a mírně lepší korozní odolnost jako ocel 1095. Výsledky
nožířských testů jednoznačně ukazují na průměr v oblasti běžných
nenákladných čepelí.
2. Nástrojové ocele: L6, O1, A2, D2, INFI, V, 10V, 15V
a M2
Orientační chemické složení uvedených ocelí:
Steel
|
Carbon
|
Manganese
|
Chromium
|
Nickel
|
Vanadium
|
Molybdenum
|
Tungsten
|
Cobalt
|
Nitrogen
|
HRC
|
L6
|
0.65-0.75
|
0.25-0.80
|
0.6-1.2
|
1.25-2.0
|
0.2-0.3
|
0.5
|
—
|
—
|
—
|
58-66
|
O1
|
0.85-1.0
|
1.0-1.4
|
0.4-0.6
|
0.30
|
0.30
|
—
|
0.5
|
—
|
—
|
55-64
|
A-2
|
0.95-1.05
|
1.0
|
4.75-5.50
|
0.30
|
0.15-0.50
|
0.9-1.4
|
—
|
—
|
—
|
58-60
|
D-2
|
1.4-1.6
|
0.60
|
11.0-13.0
|
0.30
|
1.10
|
0.70-1.20
|
—
|
—
|
—
|
58-62
|
M-2
|
0.95-1.05
|
0.15-0.4
|
3.75-4.5
|
0.30
|
2.25-2.75
|
4.75-6.50
|
5.00-6.75
|
—
|
—
|
62-66
|
INFI
|
0.5
|
—
|
8.5
|
0.74
|
0.36
|
1.3
|
—
|
0.95
|
0.11
|
58-60
|
CPM 3V
|
0.80
|
—
|
7.5
|
—
|
2.75
|
1.30
|
—
|
—
|
—
|
58-62
|
CPM 10V
|
2.45
|
0.5
|
5.25
|
—
|
9.75
|
1.30
|
—
|
—
|
—
|
58-64
|
CPM 15V
|
3.4
|
0.5
|
5.25
|
—
|
14.5
|
1.3
|
—
|
—
|
—
|
58-65
|
Tabulka udává nejen chemické složení ocelí, ale i
jejich možnosti v dosažené tvrdosti při doporučovaném (často je výrobním
tajemstvím výrobce!) postupu kalení. Tato tvrdost, udávaná ve stupnici dle
Rockwella a odvislá od základního obsahu uhlíku, je významná z pohledu
tzv. trvanlivosti ostří, které při vyšší tvrdosti, jemnozrnnosti a „dostatečné“
houževnatosti je u všech nástrojových ocelí uspokojivá pro výrobu čepelí nožů a
mačet. Otázkou zůstává odolnost ocelí proti korozi, což je zase otázka obsahu
chrómu a prvků, podílejících se vyšším elektrochemickém potenciálu materiálu.
Ocel L6 – je středněuhlíková slitinová
ocel kalitelná v oleji a má lepší odolnost proti opotřebení (ze všech
uhlíkových ocelí) a umožňuje hlubší zakalení. Má velmi malou korozní odolnost.
Může dosáhnout martenzitickou tvrdost
65 až 66 HRC při velikosti zrna na lomu dle ASTM stupně číslo 8. Vysoká
tvrdost oceli je příčinou menší odolnosti proti vylamování fasety ostří, která
má doporučený úhel broušení 20º. Její odolnost proti opotřebení při
použití na tvrdém dřevu je srovnatelná s ocelí D2.
Celkově lze tuto ocel hodnotit
jako velmi vhodnou pro dlouhé čepele, kde označení houževnatá ocel je
modifikováno v důsledku méně razantního tepelného zpracování. Výsledkem je
struktura dolního případně horního bainitu, který je mnohem houževnatější než
martenzit při „přibližně“ stejné úrovni tvrdosti. Přibližně zde znamená ve
skutečnosti dolní hranici tvrdosti, která může být nedostatečná u některých
nožířských testů. Neověřená je odolnost proti opotřebení.
Ocel O1 – je ocel pro
zápustkové kování „za studena“. Hlavní legující prvek je zde mangan, který
stabilizuje austenitickou fázi v oceli při nízké austenitizační teplotě
(790ºC). Teplota A1 je jen nepatrně nižší, než udává Abbotův
resp. Andrewsův vztah pro určení
kritické austenitizační teploty. Malý průměrný obsah vanadu a wolframu
ovlivňuje tvar primárních karbidů a brání nežádoucímu růstu zrna oceli. Zároveň
(opět lze vidět souhlas s velikostí zrna) se zvyšuje odolnost proti
opotřebení. Velikost zrna na lomu je udávána jako č. 9 a po kalení do oleje má
ocel tvrdost 65 HRC. Vzhledem k dost vysokému obsahu uhlíku a rovnoměrné
segregaci legujících prvků bude rozpad austenitu udržen při kalení až do
pokojové teploty. Ocel O1 je obvykle používána
pro výrobu kalibrů, razidel, zápustek a nožů (obecně). Různé hodnocení
oceli tohoto typu je přímo od výrobců (např. Timken apod.) na www stránkách a
jsou zde uvedeny hodnoty verifikovaných tepelných postupů a křivek ARA pro ocel
O1, porovnání pevnosti a tvárnosti v závislosti na austenitizační teplotě,
dynamické torzní vlastnosti a příklady tepelného zpracování, spolu
s komentářem amerických nožírů (Cashen, McClung, Randal, Johnson a další)
o zkušenostech s užitím oceli O1. Ta se chová velmi dobře (drží ostří) při
testech se dřevem, lany a dalšími měkkými materiály, ale trhá při řezu materiál
fólií a tkanin z měkkých kovů, kdy se objevuje na fasetě ostří efekt
vylamování, a to jak při statickém, tak i dynamickém torzním namáhání, které
klesá s tvrdosti čepele (55/56 HRC). Někdy je ocel přirovnávána
k oceli S30V. Týká se to zvláště malých úhlů faset a vhodného zatěžování (bez torzí!).V kyselém
prostředí potravin se čepel pokrývá rychle patinou; jedná se o ušlechtilou
korozi, která nesnižuje kvalitu čepele, pouze ruší estetiku.
Sumárně lze ocel O1 označit jako
rozšířenou nástrojovou ocel s průměrnou odolností proti opotřebení,
houževnatostí a nízkou korozivzdorností. To jsou vlastnosti pro lehký obranný
nůž. Pro výrobu velkých nožů použití není zcela zdokumentované a vzhledem
k možnostem tepelného zpracování, nejsou skutečné vlastnosti oceli zcela
dané.
Ocel A2 – je na vzduchu
kalitelná zápustková ocel. Důležitost obsahu chrómu a molybdenu spočívá
v rozměrové větší stabilitě než u O1. Je vyžadována rovněž vyšší
austenitizační teplota cca 980ºC. Ohřev je prováděn pozvolně po stupních
pro minimalizaci tepelného gradientu a zamezení delších výdrží na teplotě
a znemožnění následného růstu austenitického zrna. Rozpuštěné legující prvky a
obsah uhlíku jsou příčinou vysokého obsahu zbytkového austenitu při kalení za
pokojové teploty. Výsledek je pak v poklesu tvrdosti o 2,5 až 3,0 HRC.
S efektem dochlazení lze dosáhnout tvrdosti 64 až 65 HRC. Průměrná
odolnost je udávána pro ocel A2 stupeň 6 (ocel O1 – 4 st., D2 – 8 st). Má
dobrou rázovou houževnatost. Velikost zrna na lomu je 8,5. Technické údaje pro
ocel A2 jsou udávány výrobci (Crucible, Timkem) a jsou na www spolu ze
základními mechanickými charakteristikami. U výrobců čepelí byla kritizována jejich životnost!?
Souhrnně lze ocel A2
charakterizovat jako vzduchem kalitelnou nástrojovou ocel. Osobní hodnocení
nožů není moc dobré s ohledem na trvanlivost, zvláště fasety ostří, což je
ale jistě otázka aplikace vhodného
tepelného zpracování. Jeden z důvodů k nespokojenosti může být i
obsah zbytkového austenitu, který se může za nevhodných napěťových podmínek
transformovat na martenzit a zvýšit tak významně křehkost oceli (křehké
vylamování v mikrooběmech).
Ocel D2 – je zápustková ocel pro kování za
studena s vyšším obsahem přísad než A2. Zvláště obsah chrómu a uhlíku jsou
obsahově vysoké, což umožňuje vznik velkých karbidů chrómu. Austenitizační
teplota D2 (1010ºC) je o něco vyšší než u A2 a je opět dosahována
postupně; jako u A2. Ocel má s ohledem na velikost karbidů vysokou
odolnost proti opotřebení, ale s tím klesá obrobitelnost a
„brousitelnost“. Korozní odolnost je s ohledem na obsah chrómu vyšší než u
nástrojových ocelí (A2), ale nemá korozní odolnost martenzitických nerezových
ocelí vzhledem k tomu, že většina chrómu je obsažena právě
v karbidech, s ohledem na vysoký obsah uhlíku dostupného pro vazební
reakce a nízkou austenitizační teplotu. Karbidy jsou hrubé a mohou dosahovat až
50 µm na délku, i když zrnitost dle ASTM je hodnocena č. 7,5. D2 je obecně
používána v průmyslu na razidla, zápustky a různé typy nožů. Je nutné, aby
zbytkový austenit po kalení na pokojovou teplotu byl redukovaný podchlazením,
tzv. „zmražením“.To poskytuje širokou oblast pro proces žíhání oceli po kalení
a pro konečný obsah martenzitu a tím
následně tvrdosti (300ºC - max. 64 HRC!). Při teplotě popouštění až
510ºC vzroste na přijatelnou mez houževnatost a tvrdost klesá na 58 až 60
HRC. Vysoká teplota žíhání transformuje zbytkový austenit na martenzit při
opětném ochlazení na pokojovou teplotu. Obsah austenitu je nezávislý na
precipitaci karbidů během žíhání, jenž zvyšují hodnotu MS. Obecně se
může použít násobného žíhání k postupnému přeměně nově transformovaného
martenzitu. D2 může být austenitizována až na teplotu 1120ºC se záměrem
urychlit a obsahově zvýšit průnik legur do austenitického zrna, který pak
snižuje MS a projevuje se jako kalící tvrdost. Tato tvrdost bývá
označována jako sekundární tvrdost a je
odrazem sekundární precipitace karbidů a transformace zbytkového austenit na
martenzit. Vysoká tvrdost není obvykle přínosem (www – Crucible, Timken,
Böhler) hlavně z hlediska houževnatosti. Zkušenosti s ocelí je
dostatek a jsou obsaženy na adresách: Deerhunter, Dozier Agent, Dozier K2, Heafner Model
17, Mel Sorg
Utility, Ray kirk
test blade, Safari Skinner, Uluchet, CUDA MAXX , Blackwood
Hawkbill
Celkově je nástrojová ocel D2
rozšířena pro svoji odolnost vzhledem k velkému obsahu hrubých karbidů a
snadno dosažitelné tvrdosti. Obecně se jedná o dobrou ocel pro kvalitní řezné
čepele s průměrným úhlem fasety ostří a specielní hrubé povrchové úpravy.
Korozní odolnost je pro nástrojovou ocel dost vysoká. Toto hodnocení neplatí
pro zkoušky v prostředí solné mlhy resp. tzv. salt-testu, u kterého vlivem
působení iontu chlóru (Cl-) odolnost oceli klesá. To je ale zcela
jiný požadavek na korozní odolnost, který je uvažován např. při styku oceli
s mořskou vodou apod. a je různý u každého výrobce.
Ocel INFI – je korektní ocel kalitelná na
58 až 60 HRC, která je používána Jerrym
Bussem (Busse Combat webpage on
INFI) a většina informací o této
oceli je právě jeho provenience. Efektivnost INFI oceli použité pro výrobu nožů
byla demonstrována jak v živém vystoupení před publikem u příležitosti
výstav nožů a setkání nožířů, tak i na kazetách a videozáznamech. Ty zahrnují
ukázky z přesekávání lana bez broušení, sekání skrze visící svazek 10
pramenů lana s palcovým průměrem, rozrušení řezanky bez ztráty ostří a
těžké případy páčení spojené s velkým ohybem kalené čepele bez jejího poškození. Osobní velmi dobré zkušenosti
s ocelí jsou uvedeny u velkých obranných nožů (od upotřebení
v kuchyni až po sekání dřeva z haluzí a latěk, včetně
broušení-doporučen úhel 22º) na adrese Straight handled
Battle Mistress, Ergo
Battle Mistress a menšího útočného nože (s velmi širokým upotřebením,
s antireflexní úpravou) na Badger Attack
3 .
Výsledně lze nástrojovou INFI ocel hodnotit jako plně funkční
s výbornou vyvážeností korozní odolnosti, houževnatosti a trvanlivosti
ostří. Lze ji použít pro výrobu jak velkých, tak i malých nožů, které musí
snášet tvrdé pracovní podmínky. Předpis detailního tepelného zpracování není
dostupný.
Ocel M2 – je vysokořezná ocel, která si
uchovává tvrdost i při vysokých teplotách indukovaných při řezání vysokou
rychlostí. Odolnost proti ztrátě pevnosti při vysokých rychlostech, je odvozena
od vlastnosti oceli v důsledku aplikace legur, kterými jsou wolfram,
molybden a vanad při vzniku sekundárních karbidů v průběhu žíhání.
Vyžaduje se velmi vysoká austenitizační teplota (1232 až 1288ºC)
k rozpuštění slitinových karbidů. Ocel je na vzduchu i v oleji kalitelná až na 66/67 HRC, (po kovaní za studena) a má velmi
vysokou odolnost proti opotřebení a vysokou křehkost. Toto tepelné zpracování
se používá u pilových plátů na železo. Velikost zrna dle ASTM je od 9 do 9,5. Při porovnání s AUS-8
má lepší vlastnosti při řezání vrstvených materiálů, plastů a izolací a lze ji
vybrousit do jemného ostří s tenkou fasetou. Pevnost a houževnatost při
namáhání v kroucení, ale i v páčení a vliv tepelného zpracování na
tyto vlastnosti, mez kluzu, ohybové testy a porovnání s T1 lze nalést na Torsional impact strength and
toughness as a function of tempering temperature a Yield strength, bend
strength, and hardness of M2 vs T1.
Souhrnně lze ocel s označením M2, která je ocelí rychlořeznou
charakterizovat jako slitinovou ocel s vysokou prokalitelností a odolností
proti opotřebení. Je velmi jemnozrnné struktury a má nízkou odolnost při sekání. Korozní odolnost není
vysoká, ale je vyšší než u většiny nástrojových ocelí.
Ocel 3V – je často označována celým názvem
CPM-3V a je to ocel s vysokou houževnatostí, vysoce antiabrazivní vzduchem
kalitelná nástrojová ocel, která má velké použití v oblasti výroby
nástrojů (raznice, střižníky, zápustky a stříhací čepele pro strojní nůžky na
kovy apod.). Její tepelné zpracování je patentováno (viz. 3V
PDF file a patent
information ).
Obecně lze ocel 3V z poznámek nožířů hodnotit jako dobrou
kombinaci pevnosti (výdrž ostří) vysoké
houževnatosti. Osobních zkušeností však není mnoho!
Ocel CPM-10V – je normovaný materiál dle
americké normy AISI A11. Je to vzduchem kalitelná vysokouhlíková (2,45%) a vysokovanadová (9,75%) nástrojová ocel s ojedinělou abrazivzdorností a
vysokou tvrdostí. Má velmi nízkou obrobitelnost (nutné žíhání!). Průmyslové
využití je široké v oblasti nástrojů pro plošné i objemové tváření. Různé
specifikace a údaje o vlastnostech oceli 10V pochází od výrobců (Timken
A11 PDF file, Crucible
CPM-10V PDF file, patent
information ). Na webových stránkách jsou uvedeny i zkušenosti nožířů
s touto ocelí (Phil Wilson – 63,5 HRC). Její vlastnosti (řezivost, korozní
odolnost, abrazivzdornost apod.) z pohledu tohoto nožíře jsou vyšší než u
nástrojových ocelí L6 a O1. Špatná obrobitelnost je vyvážená velmi dobrou
brousitelností (oboustranné ostří je provedeno po vyříznutí čepele vodním
paprskem v průběhu řádově minut).
Celkově lze ocel CPM-10V hodnotit jak výbornou ocel pro nože, (které
jsou navrhovány pro práci za studena!) Ty se dají velmi kvalitně nabrousit
s ostřím, které je mimořádně odolné proti opotřebení obrazí i mechanickému
zatěžování vysokým silovým působením.
Ocel CPM-15V – je s ohledem na obsah
uhlíku (3,4% C) a vanadu (14,5% V) materiál odolnější jako CPM-10V.
S poklesem obrobitelnost v porovnání s 10V (i ta má špatnou
obrobitelnost bez žíhání!) klesá i houževnatost a roste tvrdost a kvalita
ostří. Její použití je především pro výrobu forem pro přesné lití, zápustky a
řezné nástroje. Technické údaje lze nalézt na Crucible
CPM-15V PDF file, patent
information . Osobní zkušenosti s aplikací ocelí 15V uvádí Roger Dole folder.
Ocel byla porovnávána s oceli ATS-34. Byla hodnocena jako lepší
v oblasti krájení plátů, což je vzhledem k obsahu uhlíku a vanadu
zřejmé. Pro objektivní srovnání by však bylo nutné provést normalizované
zkoušky (tvrdost apod.).
Sumárně lze CPM-15V doporučit pro oblast aplikací, kde je požadována
extrémní odolnost proti opotřebení a vysoká tvrdost. Jsou to excelentní
vlastnosti pro výrobu nožů, které umožňují vysoký průnik čepele do řezaného
materiálu. Obrobitelnost je nízká a tedy odolnost proti opotřebení je vysoká a
nutnost ostření v průběhu používání nože je minimální.
Nástrojové (středně a vysoko uhlíkové) oceli (pokračování)
A-36 – je středně uhlíková ocel, která nedosahuje enormně vysokou
tvrdost, ale po tvářecích procesech je vrchní vrstva dislokačně zpevněná
natolik, že se dostává na úroveň oceli 420J2, resp. 420HC. Je pružná a
dostatečně houževnatá. Snese deformaci v ohybu na obě strany bez
náchylnosti k fragmentaci. (Ne únava v ohybovém módu!). Použití je
směřováno na výrobu zbraní pro bojiště, tedy s životností řádově
v hodinách. Vylepšené druhy A-36 (dolegování, tvářecí procesy apod.) jsou
známé a slavné výrobky z Toleda a Sheffieldu.
W-2 – je nástrojová ocel, která je dostatečně houževnatá a dobře
drží ostří. Více se používá W-1, což je vlastně W-2 ale je bez vanadu.
1095, 1084, 1070, 1060, 10 – je série uhlíkových ocelí používaných
ve výrobě nožů. Nejpoužívanější je 1095, která není příliš drahá a má dobré
řezné vlastnosti. Když se jde od 1095 k oceli 1050, klesá obsah uhlíku,
současně i stabilita ostří a zvyšuje se houževnatost. Ocel 1095 je vcelku
jednoduchá, má dobrou houževnatost, drží ostří ale podléhá korozi. Oceli 1060 a
1050 se často používají na výrobu mečů. Pro nože je standard 1095, kterou
používá např. firma Ka-Bar s černým povlakem. Obsahuje 0,95%C a 0,4%Mn.
4140 – je vysokouhlíková slitina železa, která je decentně
kalitelná s úžasnou elasticitou, je-li správně vyžíhaná. Její využití je
hlavně v oblasti dlouhých čepelí – kopí, rapír. Lze najít i pod označením 1.4140 !!!
5160 – Elastická ocel, která je pružnější (ne tvrdší) než 1095,
tvrdší (ne pružnější) než 4140.
Carbon V – obchodní značka firmy Cold Steel, která nemá konkrétní
chemické složení. Lze ji zařadit mezi oceli 1095 a O1, která rezaví jako O1. Je
pravděpodobné, že se jedná o ocel 50100-B nebo-li 0170-6. Ocel 50100 je označení dle ASM a 0170-6 je
označení dle AISI. Je to dobrá, méně nákladná chróm-vanadová ocel. Označení
50100-B značí modifikaci vanadem a tak je chróm-vanadová.
52100 – je ložisková ocel podobná oceli 5160 (cca 1,0% uhlíku, 5160
má jen 0,6%C), která ale lépe drží ostří a je mimořádně houževnatá, stejně jako
L-6.
Vascowear – je velmi vzácná ocel s vysokým obsahem vanadu. Je
extrémně těžce obrobitelná a velmi odolná proti opotřebení. Dnes se již
nevyrábí!
1055 – je uhlíková ocel nástrojová s obsahem 0,55% uhlíku, 0,6
až 0,9% manganu a jiné přísady. Tvrdost oceli je 60 až 64 HRC a závisí na
vnitřních strukturních podmínkách z pohledu disperse a velikosti karbidů
(a tedy konkrétního obsahu uhlíku). Růst % uhlíku zvyšuje náchylnost ke
křehkosti. Při nižším obsahu a dobrém
prokování je tato ocel pověstná nejen odolností ostří, ale i dobrou
houževnatostí.
SK-5 – je Japonský ekvivalent Americké 1080 s obsahem uhlíku
mezi 0,75 a 0,85% a 0,75
až 0,85% manganu. Dosahuje po zušlechtění tvrdost až 65 HRC se strukturou
obsahující martenzit a nerozpuštěné karbidy. Obsah karbidů zvyšuje otěruvzdornost
a životnost ostří při dostatečné houževnatosti. Je využívána v ruční
výrobě. Má velmi dobré výsledky v nožířských testech s ohledem na
excelentní iniciační ostří. S ohledem na tyto vlastnost je využívána i pro
výrobu dřevařského ručního nářadí (dláta, vrtáky apod.).
3. Nerezové
ocele
Steel
|
Carbon
|
Manganese
|
Chromium
|
Nickel
|
Vanadium
|
Molybdenum
|
Cobalt
|
Nitrogen
|
Silicon
|
HRC
|
H1
|
0.15
|
2.00
|
14-16
|
6-8
|
—
|
0.5-1.5
|
—
|
0.1
|
3.0-4.5
|
58-68
|
420J2
|
0.32
|
1.0
|
12-14
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
1.0
|
54-56
|
420HC
|
0.4-0.5
|
1.0
|
12-14
|
0.5
|
—
|
—
|
—
|
—
|
0.6
|
55-58
|
INOX
|
0.52
|
0.45
|
15
|
—
|
—
|
0.5
|
—
|
—
|
0.6
|
56
|
12C27mod
|
0.52
|
0.4
|
14.5
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
57-58
|
12C27
|
0.60
|
0.4
|
13.5
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
58-60
|
13C26
|
0.68
|
0.65
|
12.8
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
0.4
|
58-60
|
8C13CrMoV
|
0.8
|
0.4
|
13.0
|
0.20
|
0.10
|
0.15
|
—
|
—
|
0.5
|
60-61
|
440A
|
0.60-0.75
|
1.0
|
16-18
|
—
|
—
|
0.75
|
—
|
—
|
—
|
56-57
|
440B
|
0.75-0.95
|
1.0
|
16-18
|
—
|
—
|
0.75
|
—
|
—
|
—
|
56-60
|
440C
|
0.95-1.2
|
1.0
|
16-18
|
—
|
—
|
0.75
|
—
|
—
|
—
|
58-59
|
AUS-4A
|
0.40-0.45
|
1.0
|
13.0-14.5
|
0.49
|
0.10-0.26
|
—
|
—
|
—
|
—
|
55-56
|
AUS-6A
|
0.55-0.65
|
1.0
|
13.0-14.5
|
0.49
|
0.10-0.26
|
—
|
—
|
—
|
—
|
56-58
|
AUS-8A
|
0.70-0.75
|
0.5
|
13.0-14.5
|
0.49
|
0.10-0.26
|
0.1-0.3
|
—
|
—
|
—
|
58-60
|
154CM
|
1.05
|
0.5
|
14.0
|
—
|
—
|
4.0
|
—
|
—
|
—
|
55-62
|
BG42
|
1.15
|
0.5
|
14.5
|
—
|
1.2
|
4.0
|
—
|
—
|
0.3
|
55-62
|
VG-10
|
0.95-1.05
|
0.5
|
14.5-15.5
|
—
|
0.1-0.3
|
0.9-1.2
|
1.5
|
—
|
—
|
59- 62
|
SGPS
|
1.40
|
0.40
|
15.0
|
—
|
2.0
|
2.8
|
—
|
—
|
0.5
|
62
|
S30V
|
1.45
|
—
|
14.0
|
—
|
4.0
|
2.0
|
—
|
0.11
|
—
|
55-62
|
S90V
|
2.3
|
—
|
14.0
|
—
|
9.0
|
1.0
|
—
|
—
|
—
|
58-62
|
ZDP189
|
3.0
|
—
|
20.0
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
65-68
|
Tyto materiály jsou všeobecně odolné proti koroznímu
působení běžných prostředí, kde se udává kyselost pH cca 5 až 7,5. Vysoké
obsahy agresivních látek (kyseliny, louhy, taveniny) i chloridy mohou vést
k nevratnému poškození oceli. Obsahy fosforu, síry i mědi, které jsou zde stanoveny
jako nečistoty, jsou udržovány ve pod hranicí 0,05% hmotnostních jednotek.
Ocel H1 – je nerezová ocel, která i
navzdory vysokému obsahu niklu 6-8% dovoluje precipitační vytvrzování
(stárnutí), což je metoda opačná ve vztahu k běžnému kalení, které je
převážně používané u nožířských nerezových ocelí. Hlavní výhoda precipitačního
vytvrzování je v tom, že umožňuje dodávat materiál do výroby ve stavu
optimální obrobitelnosti a následné tepelné zpracování nevyžaduje vysokou
teplotu kapalných lázní. Jakost oceli má velmi blízko ke korozní imunitě. Její
ověření se u tohoto druhu oceli vyžaduje. Mnoho výrobců-nožířů popisuje korozní
chování materiálu, ale zdá se, že korozní odolnost závisí především na
zkušebních podmínkách korozní degradace, na chemickém složení působícího okolí,
na teplotě a jiných termodynamických podmínkách. Ocel H1 od fy. Spyderko byla
tepelně zpracována kalením na tvrdost v úrovni nástrojových ocelí (58 až
65 HRC!?). Některé materiály o této oceli lze nalézt na www stránkách - comments
from Sal Glesser on Q-FOG and CATRA tests, Crucible
hardness tests and comments about work hardening v popisu nožířských
materiálů. Nožířské osobní zkušeností s aplikací H1 uvádí firma Spyderco,
která ji porovnává s ocelí S30V a D2 u různých předváděcích a ověřovacích
zkoušek. Ty ukázaly na důležitost konečné úpravy ostří! Výsledky se v mnoha
případech liší dle zkušebních podmínek až o 50%, ale většinou se ocel H1
umístila daleko za ocelí S30V. Byla srovnávána i s ocelí VG-10, kde bylo
zjištěno rovnocenné postavení obou ocelí v oblasti otupení ostří. U
zubatého ostří nebylo možné jednoznačně stanovit pořadí ocelí.
Sumárně lze říct, že H1 je precipitačně vytvrditelná ocel s dobrou
korozní odolností,docela dobrou houževnatostí a sklonem ke tvárnému porušení
(ohybu) spíše, než ke křehké fragmentaci. Ostří odolává i abrazivnímu řezání dřevěných lepenek (překližek), i když
nedosahuje výsledků jiných nerezových ocelí (VG-10 a zvláště pak oceli S30V).
V jiných nožířských zkouškách vyhovuje a má zvláště dobré výsledky ve
zkouškách korozní odolnosti.
Ocel 420J2 – je nízkouhlíková martenzitická
nerezová ocel pro použití v oblasti výroby nožů. S obsahem uhlíku
0,6% nutným pro dokonalou martenzitickou přeměnu je zde dosahována tvrdost 54
až 56 HRC. Tato tvrdost je pro nožířské aplikace poměrně nízká a malá je
následně i odolnost proti opotřebení (vzhledem k nízkému obsahu karbidů).
Z těchto důvodů je ocel používána hlavně k výrobě replik a zbraní dle
fantazie výrobce, kde nízká tvrdost nevadí a snižuje náklady na obrábění. Je to
jeden z mála měkkých nerezových materiálů používaných nožíři. Je často používán
pro výrobu výstelek u zavíracích nožů. Srovnávací testy v oblasti sekání a
řezivosti ukázaly propastný rozdíl mezi 420J2 a jinými materiály (např. S30V).
Celkově lze nízkouhlíkovou martenzitickou ocel 420J2 zařadit
k materiálům pro výrobu fantasy-zbraní a na poslední místo z pohledu
nožířů. Bývá užita jako vodící materiál u otvíracích nožů. Má velmi nízkou
tvrdost a odolnost proti opotřebení, ale nejlepší antikorozní vlastnosti ze
všech nerezových materiálů.
Ocel 420HC – je varianta s vyšším
obsahem uhlíku jako ocel 420J2 (AISI420). Je to spojnice mezi 440C a (blíž!)
ocelí 1050C. Tvrdost oceli se pohybuje okolo 58 HRC při kalení do oleje a
žíhání na 150ºC. I když je obsah primárních karbidů dost nízký je
stabilita ostří dobrá. Odolnost proti opotřebení je malá. Korozní odolnost při
osobních zkušenostech nebyly tak excelentní jako u oceli 420J2.
Celkově lze zhodnotit ocel 420HC jako středně uhlíkovou martenzitickou
ocel s korozní odolností jako Sandvik (12C27), ale s nižší tvrdostí a
odolností proti opotřebení než 12C27M. Výhodou je snadné broušení a relativně
dobrá stabilita ostří, která je dána podílem karbidů ve struktuře oceli.
Ocel INOX – je ocel švédského původu, která
je používána Swiss Army Knives (Victorinox, Wenger). Slitina má podobné
mechanické vlastnosti jako ocel 12C27M, ale má mírně vyšší obsah chrómu a
molybdenu. Z tohoto důvodu je předpoklad i zmíněných mechanických
vlastností, vyšší korozní a abrazivní odolnost, ale menší schopnosti zakalení
(prokalitelnost). Horní hodnoty dosahované tvrdosti u této oceli se pohybují
mezi 59 a 60 HRC. Victorinox však používá méně tvrdou modifikaci v rámci
tepelného zpracování; je to cca 56 HRC.
Obecně je ocel INOX označována jako ocel podobná 12C27M, která je
upravena z hlediska vyšší houževnatosti a korozní odolnosti.
Ocel 12C27M – je klasická nerezová ocel pro
kuchyňské příbory a pomůcky. Lze ji označit jako ocel s dostatečným
obsahem karbidů ve struktuře podobně jako ocel 440B. Tzn., že má podobný poměr
uhlíku a chrómu. Tomu odpovídá i tvrdost a korozní odolnost jako 440B; má
jednoznačně menší odolnost proti opotřebení, vyšší trvanlivost ostří a
maximální brousitelnost, která je odvozena z obsahu nerozpuštěných
karbidů. Při kalení do oleje a popuštění na 150ºC dosahuje tvrdost 60HRC,
ale většinou je to v praxi jen 58 HRC. V nožířských zkouškách je
ocel12C27M srovnatelná s ocelí VG-10 a skandinávskou 1095-kou. Úhel ostří
bývá postupně broušený jako u 154CM Silver Trident na 10ºa poté na
mikrofasetu 15º. S takto, diamantovým kotoučem získaným pracovním.řezným
úhlem, je průnik čepele do vrstveného materiálu dostatečně agresivní.
Sumárně lze ocel 12C27M označit jako materiál pro nože, které potřebují
vysokou korozní odolnost bez ohledu na prostředí použitých smáčedel. Dobrá je i
houževnatost materiálu, tvrdost a výdrž ostří. Odolnost proti opotřebení je
nižší.
Ocel 12C27 – je ocel vlastně Sandvik (viz.
dále) s upravenou odolností proti opotřebení a tím pádem i tvrdostí, ale
stejnou odolností proti korozi a houževnatostí.
Ocel 13C26 – je Sandvik nerezová ocel
s ještě více zvýšenou odolností proti opotřebení a korozi, ale hlavně
vysokou tvrdostí a tím i odolností proti opotřebení. Poměr uhlíku a chrómu je
zde 0,6 : 12ti a po austenitizaci při 1100ºC a zakalení se dosahuje
maxima jak v tvrdosti, tak i v korozivzdornosti. Struktura oceli je
velmi jemnozrnná (max. průměr zrna na metalografickém výbruse je v rozsahu
1µm!). Dodržení postupu u tepelného zpracování materiálu od vsázky, 2x
temperování, austenitizaci, kalení, zmražení na -70ºC, žíhání, opět
zmražení a konečného žíhání a ochlazení je zárukou kvality materiálu pro výrobu
čepelí. Důležité nejsou jen hodnoty tepelných stupňů, ale i délky jednotlivých
etap tepelného stavu oceli.
Souhrnně lze ocel 13C26 popsat jako přirozené pokračování oceli 12C27,
kde je splněn požadavek vyšší tvrdosti a odolnosti proti abrazi při zachování
korozivzdornosti a houževnatosti. Byla vyvinut jako materiál pro holící čepele
a tím je podmíněna trvanlivost ostří. Je to ideální nerezová ocel pro splnění
požadavku vysoké úvodní ostrosti a
udržení této kvality i v průběhu používání.
Ocel 8C13CrMoV – je nerezová ocel
s vysokým obsahem uhlíku a
relativně nízkým obsahem legujících prvků – rafinační obsah vanadu a malý podíl
molybdenu pro zvýšení korozní odolnosti v kombinaci s chrómem. Právě
vhodný poměr mezi uhlíkem a chrómem a přítomnost jemných karbidů vanadu a
molybdenu vytváří dobré předpoklady pro výslednou tvrdost a pasivovatelnost
oceli s ohledem na celkovou korozní odolnost. Obsah zmíněných primárních
karbidů se podílí na vysoké tvrdosti a tím i vysoké odolnosti proti opotřebení,
ale nižší odolnosti ostří (vylamování karbidů). Osobní zkušenosti pochází od fy
Spyderco. U nožů Cara, Finch, Meadowlark, Pelican, které jsou vyrobeny
z této oceli, jsou získány dobré výsledky v porovnání s ocelí
420J2, ale horší nebo stejné jsou ve srovnání s ocelí S30V. Velmi dobré
jsou výsledky se zubatým ostřím! Výsledky nožířských zkoušek (sekání
s ohledem na hloubku zaseknutí, zařezávání tlakem, počet přetnutých
dřevěných latí, řezáni překližkového materiálu apod.) jsou do jisté míry
ovlivněné úhlem řezu (ostří) a kvalitou fasety v důsledku použitého
brusiva.
Ocel 8C13CrMoV je vyšší verze 13C26 v oblasti odolnosti proti
opotřebení. Trvanlivost ostří je mírně nižší. Takže, je dosahována vyšší
agresivita při krájení plátků na úkor hloubky jednotlivého tlakového řezu při
současném zachování ostrosti čepele (bez nutnosti „dobrušování“).
Ocel AUS4-A - je martenzitická nerezavějící ocel se středním obsahem uhlíku,
která leží vlevo v pásu složení v pseudobinárním diagramu a protíná
oblast 440B. Nízká austenitizační teplota 1050ºC (F je uveden
v literatuře, což odpovídá 566ºC a je to nesmysl!) čáře nasycení
uhlíkem a tudíž jen malá část obsahu vanadu tak zůstává v primárních
karbidech při uvedené koncentraci uhlík vs. chróm - 0,4/13,8. Následkem je poměrně nízká tvrdost 56 až 57 HRC po
kalení do oleje a následném žíhání na 150ºC. Nejznámější nůž z této
oceli je M16-ka od fy CRKT, který vyhovuje téměř ve všech oblastech použití
kapesního nože (od tábornických účelů až po kuchyňské upotřebení). Model M16
byl vyroben z AUS4 i AUS8 (povrchová úprava pískování karborundovým
materiálem).V rámci krájení na plátky nebyl mezi uvedenými noži zjištěn
žádný jednoznačný rozdíl. Je důležité poznamenat, že odolnost ostří právě při
krájení, např. dřeva na plátky, je hodnoceno při hrubě pískovaném povrchu
čepele jako kvalitnější úprava (např. při hodnocení odolnosti proti
opotřebení), než jemně pískované čepele. Nůž vyrobený z AUS4-A byl rovněž
porovnáván s noži z ocele 420J2 a VG10 a při přibližně stejných
ostřících podmínkách (úhel fasety cca 20º) se umístil v hodnocení
opakovaného řezu (dřevotříska) mezi oběma uvedenými noži.
Celkově lze uzavřít, že AUS4-A má mírně nižší odolnost proti opotřebení
a tedy i tvrdost než 420HC s vyšší odolností proti korozi. Je tedy
vhodnější pro výrobu nožů, u kterých se vyžaduje houževnatost a korozní
odolnost.
Ocel AUS6-A
– je vysokouhlíková martenzitická nerezová ocel s obsahem
přibližně 0,03% karbidotvorného vanadu, která leží v pseudobinárním
diagramu „na pravé straně křivky nasycení uhlíkem“ (zřejmě Ac3 ?!),
tedy pro poměr 0,65 % uhlíku ke 14 % chrómu. Austenitizační teplota je
1100ºC. Ocel je bližší více oceli 440C než 440B z hlediska
prokalitelnosti a korozní odolnosti. Má ale jednoznačně nižší odolnost proti
opotřebení.v důsledku nerozpuštěných karbidů (že by vylamování karbidů
vanadu?). Hodnocen byl nůž fy Kershaw s názvem Vapor a byl porovnáván
s nožem z oceli S30V (nůž Manix). Toto srovnání však není směrodatné,
protože neukazuje jednoznačně kvalitu oceli jako takové. S ohledem na
odlišnost provedení závěrečného broušení, které již tradičně respektuje
17º na fasetě nože u fy. KAI (Japan), která přešla pod obchodní název
Kershaw(U.S.A.), ovlivňuje výsledky řezných testů. Z tohoto důvodu není
trvanlivost ostří na takové úrovni jako u čepelí s úhlem fasety 20 až
22º. Hloubka vniku čepele Kershaw při tlačném řezu je však i pro tento
„měkčí“ materiál větší v důsledku finálního ostření. (Moje osobní
zkušenost s noži Kershaw; asi 9 typů nožů s různou ocelí; od 440C až
po ATS 32!).
Souhrnně lze říci, že v porovnání s ocelí AUS4-A si ocel
AUS6-A s ohledem na rostoucí obsah
uhlíku a stejný obsah legujících prvků udržuje houževnatost a odolnost proti
korozi (jen velmi mírný pokles), ale
vykazuje rostoucí tvrdost a teda i odolnost proti opotřebení. Má lepší
trvanlivost ostří než 440C(!), která má téměř maximální tvrdost s ohledem
na obsah chrómu a je vhodná na výrobu malých, ale účinných obranných nožů, u
kterých nejsou mimořádné požadavky na výsledky nožířských řezných zkoušek. Uvedená skutečnost
neplatí pro nože fy Kershaw, u kterých je tzv.“řezivost ostří“ přímo
z výroby na velmi dobré úrovni.
Ocel AUS8-A – je martenzitická nerez ocel,
která se nachází lehce pod klasickou ocelí 440C a má uhlík-chromový poměr 0,57/13
% v austenitu, který vzniká při teplotě 1100ºC. Její tvrdost je při
kalení do oleje a následném žíhání na 150ºC na úrovni 62 až 63HRC.
Praktické zkušenosti s aplikací lze najít u takových firem jako Spyderco,
Cold Steel, CRKT i nožírů jednotlivců – A. G. Russell. Jedná se o nože
Deerhunter (Russell), Kalypso Jr. (Spyderco), velký a malý Voyager (Cold Steel)
a již vzpomínaná M16 (CRKT), u kterých byla hodnocena odolnost proti korozi a
životnost v porovnání s ocelemi VG-10 a D2. U nožů Deerhunter (srovnatelné
vlastnosti) a nižší řezací schopnosti než ocel D2, VG-10 a CPM-10V u zkoušek
Calypso Jr. při řezání lan, dřeva a vrstveného materiálu. Voyagery z oceli
AUS8-A od fy Cold Steel, jak střední v porovnání s čepelí
z oceli U2, tak hlavně velký Voyager u řezacích zkoušek, prokázaly velmi
dobré výsledky (s velkým Voyagerem fy Cold Steel vyhrála několik předváděcích
zkoušek na výstavách nožů!).
Finálně lze ocel AUS8-A zařadit přímo mezi oceli 12C27 a 13C26, resp.
8C13CrMoV a to hlavně s ohledem na slitinový poměr uhlík/chróm a
austenitizační teplotu 1100ºC. Tvrdost a korozivzdornost je ale mírně
zlepší. Obsah karbidů je v strukturním objemu vyšší a to má za následek jejich
mikrovylamování při řezném procesu. To se projevuje poklesem ve stabilitě ostří.
Odolnost proti opotřebení je u čepele z AUS8-A je dobrá. Ocel je hodnocena
jen jako řezný nástroj, což není vždy to jediné využití. Stačí změnit
dosahovanou tvrdost oceli (místo 63 HRC „jen“ 60 HRC a pohled na využití oceli
je hned trochu jiný (fy Benchmade).
Ocel 440A – je vysokouhlíková martenzitická
ocel, kalitelná na vzduchu. Při poměru uhlík/chróm 0,48/15,1 % je
austenitizační teplota slitiny 1100ºC. Maximální tvrdost při klasickém
žíhání (150ºC) po kalení do oleje a podchlazení pro snížení obsahu zbytkového
austenit je 59 HRC. Atlas ocelí uvádí údaje o celé sérii 440tek, ale je zaměřen
především na známou 440C. Nožíř A. Ludlum ve svých tabulkách poskytuje přehled
o materiálových vlastnostech ocelí 410, 420, 425modifikovaná a 440A a jejich
zušlechťování. Ocel 440A byla s úspěchem použita u nože Sog Seal 2000, kde
v porovnání s ocelí MPK-Ti vykazovala u zkoušek nižší houževnatost a
korozivzdornost, ale lepší dynamické vlastnosti (je měkčí a drží ostří
v dynamickém režimu i při známých zkouškách dělení střely kalibru 9 mm!).
Celkově lze ocel doporučit výrobcům nožů i jejich uživatelům,
vyžadujícím od materiálu dobrou korozivzdornost (je vyšší než u oceli 12C27M) a
odolnost proti opotřebení při sníženém obsahu primárních karbidů
v jednotkovém strukturním objemu této slitinové oceli.
Ocel 440B – je obdobná nerezová kalitelná
ocel jako 440A, jen poměr uhlík/chróm je zde v austenitu (při teplotě
1100ºC) 0,52/14,5 %. Maximální tvrdost po zušlechtění je 60 HRC. Korozní
odolnost je téměř stejná jako u oceli 12C27M, ale má vyšší odolnost proti
opotřebení, nižší stabilitu ostří a nižší houževnatost. Není mnoho nožů
vyrobených z 440B. Nejvýznamnějším zástupcem je Randall #5. Böhlerova ocel
N685E je ocelí podobnou, ale má mírně vyšší obsah uhlíku a legujících prvků.
S ohledem na nižší tvrdost 56 až 57 HRC je tato ocel hůř hodnocena
v porovnání s např. ocelí S30V.
Celkově lze o oceli 440B uzavřít, že má více karbidického podílu ve
struktuře. Tím i větší tvrdost než 440A, vyšší odolnost proti opotřebení i
stabilitu ostří. Má ale nižší odolnost proti korozi a je křehčí. Jde vlastně o
vyšší verzi 12C27M s redukovanou houževnatostí a odolností břitu.
Ocel 440C – je vzduchem kalitelná nerezová
ocel s vysokým obsahem uhlíku, která se kryje s ocelí 12C27. Má
austenitický poměr uhlíku a chrómu 0,56/13,5 % při teplotě 1100ºC.
Z tohoto důvodu je i korozní odolnost a tvrdost na stejné úrovni jako
12C27. S ohledem na vyšší podíl nerozpuštěných karbidů má vyšší odolnost
proti opotřebení, ale nižší stabilitu ostří jako 12C27. Udržuje si vysokou
ostrost v tlakovém řezu. Odborník Verhoven ji zmiňuje v knize o
ocelích pro výrobce nožů. Fy Buck uvedené informace potvrzuje u svých nožů
v rámci Carta testu (někdy s mírným otupením!). Ocel
440C je schopna dosáhnout po tepelném zpracování nejvyšší pevnost, tvrdost a
odolnost proti opotřebení ze všech
slitinových nerezových ocelí!!! V literatuře je prezentován případ
ukrojení palcového konopného lana 3000x bez ostření. To však bylo dosaženo při
tzv. dendritickém vytvrzování zpracovávané oceli. Vysoký obsah karbidů
v oceli následně razantně snižuje její houževnatost! (Zvýšení křehkosti!).
Proto je vhodnější jemnější disperze karbidů při klasickém kalení.
Souhrnně lze označit ocel 440C jako další vylepšení oceli 440B – větší
tvrdost a podíl karbidů, které zajišťují vyšší abrazivzdornost, ale i jejich
možné mikroskopické vylamování (hlavně
při sekání dřeva) a tím sníženou trvanlivost fasety ostří. Tato ocel může být
považována jako vylepšená 12C27 (až na stabilitu ostří). Jinak se vlastnostmi
blíží až k oceli 154CM. Vytvrzováním lze výrazně zvednout její řezací
schopnosti na úkor zkřehnutí, jako důsledek přítomnosti nerozpuštěných karbidů
ve struktuře slitiny.
Ocel N690 - je nerezová ocel,
která je ekvivalentní oceli 440C. Je to vlastně obchodní název pro 440C, které
se mnohdy říká v německé verzi Austrian cobalt steell a je velmi rozšířena
při výrobě nožů v Jižní Africe. Obsahuje 1,5% kobaltu navíc.Je vyráběna
firmou Bohler Uddenholm (Německo). Drží ostří ba je excelentní v odolnosti
proti korozi.Oba fakty a performance ( nožířské testy) jsou identické
s 440C. Ocel má dobrou pružnost a tvrdost 58 až 59 HRC. Tato kobaltová
nerezová ocel má excelentní řezné a brusné vlastnosti. Používá ji firma Benchmade
a Extrema ratio.
Ocel X15T.N – je francouzská
ocel, která byla vyvinuta v leteckém průmyslu pro kuličková ložiska stíhacích
letounů a současně pro skalpely v oblasti chirurgie. Je korozivzdorná a
schopna pracovat v drsných podmínkách a současně zajišťovat dostatečnou
stabilitu ostří. Je dobře obrobitelná před a dobře brousitelná na vysokou
kvalitu po zušlechtění na cca 60 HRC a odolává i nevlídným pracovním podmínkám
ve slané vodě. Ostří na čepelích z oceli X15T.N je odolné.
Ocel 440V – je první vysoce
antiabrazivní nerezová ocel získaná procesem CPM. Má vysoký obsah vanadu, který
ji zaručuje velkou odolnost proti opotřebení. V oblasti odolnosti proti
korozi dosahuje úrovně oceli 440C. Jejím pokračováním je ocel 420V, která má,
jak již bylo uvedeno největší odolnost proti opotřebení a stabilitu ostří ze
všech antikorozních ocelí. Výrobce těchto superocelí , které lze najít i pod
označením CPM-S30V, CPM-S60V a CPM-S90V je ocelářská firma Crucible Materials Corporation. Označení
CPM je odvozeno od názvu metalurgické technologie Crucible Particle Metalurgy
(„Tyglíková“ prášková metalurgie). Označení tyglíková znamená slangově označení
pro kelímkovou nádobu, z které se leje roztavený kov do tlakového válce ve
vakuu při atomizaci oceli a současně i úvod názvu, pro významem a kvalitou
práce, velké firmy.
Ocel 154CM – je modifikovaná 440C (ubráno
3% chrómu, přidáno 3,25% Mo). Austenitizační poměr je zde 0,58/10,6/3,4
v rámci obsahu uhlík/chóm/molybden. Po kalení do oleje a následném
zmražení a žíhání je dosažena tvrdost
62 až 63 HRC. Austenitizační teplota (1100ºC) nemá doložený vliv na hodnotu
obsahu a velikosti karbidů ve slitině (i když jistě má!). Molybden vytváří
tvrdší karbidy než chróm, zvyšuje odolnost proti pittingovému poškození a
umožňuje sekundární vytvrzování. Nižší obsah chrómu zjemňuje karbidy
v porovnání s 440C. 154CM může být žíhána na nižší a vyšší teplotu
dle materiálových údajů v Crucible's
data sheet. Vyšší žíhací teploty jsou vhodné pro vysokou
abrazivzdornost a tvrdost a nižší pro
korozní odolnost. Ocel ATS 34 je co do chemického
složení téměř identická ocel (fy Hitachi) jako 154CM. Využívá ji mnoho nožířů i
významných nožířských firem jako jednu z nejlepších nerezových slitinových
ocelí ve světovém měřítku.
Závěrem lze konstatovat, že ocel 154CM i její „příbuzná“
ATS 34 jsou označovány obecně jako pokračování vzrůstajícího trendu
materiálových vlastností zjištěných u oceli 440C. Významná je vysoká odolnost
proti opotřebení a nízká stabilita fasety ostří, kteréžto vlastnosti jsou dány
velkým podílem karbidů (primární karbidy) s velikostí až 25 mm. Je
to jedna z nejkřehčích nerezových ocelí a je vhodná pro menší čepele a
agresivní hluboké plátkové řezání.
Ocel
VG-10 – je nerezová ocel s vysoký obsahem uhlíku, která je
podobná oceli 154CM s menším obsahem molybdenu a přídavkem kobaltu a velmi
malým obsahem vanadu. Vanad se ukazuje jako vhodná přísada při rafinaci a
kobalt se podílí na stabilitě karbidů. Údaje pochází z webových stránek
výrobce oceli Manufacturer Takefu Speciality Steel (MTSS Japan). Od fy Spyderco
pochází tvrzení, že ocel VG-10 je lepší v oblasti odolnosti proti korozi
než oceli ATS 34 resp. ATS 55. Carta-testy ji posunuly před ocel S30V
v korozivzdornosti, ale
v rozšířených Carta-testech za tuto ocel v úvodní ostrosti a
stabilitě ostří. Zkušenosti s nožířskou aplikací VG-10 jsou u Fallkniven,
Spyderco, A. G. Rusella a u Al Mara. Z pozorování vyvstalo poznání
křehkosti u VG-10 s kterým souvisí vysoká odolnost proti abrazi a stálost
ostří, která byla hodnocena výše než u ATS 34, hned za ocelí D2 (62 HRC).
V agresivitě řezu se VG-10 vyrovnávala i S30V. Jasně předčila ve většině
nožířských zkoušek oceli 420J2, AUS4-A i AUS8-A. Její malou odolnost proti
dynamickému namáhání potvrdily sekací zkoušky u Al Mar S.E.R.E. 2000(!).
Souhrnem lze zhodnotit ocel VG-10 je vysoce abrazivně
odolná nerezová ocel v třídě 154CM, která má vyšší stabilitu ostří, často
lepší korozní odolnost a zvýrazněnou životnost ostří.
Ocel BG-42 – je ocel určená pro kuličková ložiska, která má dobrou odolnost proti
abrazi i za vysokých teplot. Základem je složení podobné oceli 154CM, které je
modifikována přírůstkem vanadu, uhlíku a chrómu. Z pohledu obsahu vanadu
(karbid vanadu) a stability karbidů potřebuje tato ocel pro vznik pověstné
tvrdost sekundární vytvrzování, austenitizační teplota (1121°C) je vyšší než u většiny nožířských nerezových ocelí. Je
rovněž tavena v podmínkách vakua a přetavována pod argonem při procesu rafinace
z důvodu zvýšení čistoty oceli (odstranění sirníkových a oxidických
vměstků) a získání vysoké hodnoty meze únavy (sc)
při cyklickém zatěžování. Z pohledu korozní odolnosti je BG-42 kladena
před ATS 34 a ATS 55 i VG-10. Obchodní název pro tuto slitinu od fy Timken je
Lescalloy. Ocel je v současnosti používána na čepele fy SOG u nožů pevných
i zavíracích. Nože bojového charakteru (Reccondo) jsou z pohledu použité
oceli na vysoké úrovni (problémy jsou v ergonomice „střenka“ a poloze
nárazového těžiště mimo osu nože), což dokládají zkušenosti z oblasti
stability ostří při řezání tvrdého dřeva a hloubka tlakového řezu. Doporučit lze
i zavírací nůž tohoto typu – tanto tvar z pohledu geometrie čepele (vysoká
schopnost tlačného řezu!). Při sekacích zkouškách se objevila nečekaná(!?)
křehkost.
Celkově lze ocel BG-42 označit jako martenzitickou
nerezovou ocel s vysokou čistotou, vysokou abrazivzdorností, žárupevnosti
(udržuje mechanické vlastnosti i za zvýšených teplot!), což není typický
nožířský přívlastek, ale je všeobecně ceněn vybíravými zákazníky, resp.
vlastníky. Obecně je od této oceli vyžadováno totéž, jako od oceli 154CM i více
vzhledem k technologii přípravy a rafinace této slitiny, která obsahuje
karbidotvorný vanad a korozivzdorně působící obsah chrómu (zvýšení
elektrochemické ušlechtilosti).
Ocel SGPS je technologií práškové metalurgie vyrobená martenzitická ocel od firmy MTSS(Japan), kde
atomizovaným základem je ocel U2 a je srovnávaná s ocelí S30V, ZDP-189 a
z hlediska zlepšení
abrazivzdornosti i s ocelí 154CM.
Ocel CPM-S30V – je skrze práškovou metalurgii vyrobená nerezavějící
„ocel“ s vysokým obsahem uhlíku a vanadu od firmy Crucible Materials
Corporation (CMC) podle návrhu D. Barbera. Slitina dovoluje tepelné zpracování
bez austenitizace nad 1950F a dělá ji mnohem
vhodnější pro nožířské účely jako ocel S60V a S90V. Je vhodnější pro jemné
broušení, ale má nižší odolnost proti opotřebení, což je z hlediska obsahu
jemně (S30V) nebo hrubě (S90V) dispergovaných karbidů zřejmé. Problémem, často
diskutovaným na nožířském fóru je řezání měkkých, houževnatých materiálů
(kartony, vláknité materiály, plasty, měkké dřevo apod.), což je zvláštní pokud
jde o ztrátu ostrosti břitu u materiálu o tolik tvrdšího než uvedené řezané
materiály. Podle CMC jde o problém výrobního přehřátí, které způsobuje nižší
schopnost broušení, nebo o vliv následného tepelného zpracování po objemovém
tváření. Ironií je, že právě tyto operace vytváří image oceli S30V jako
materiálu vhodného pro štípání a příčné namáhání. Ve skutečnosti dochází
k mikroskopickému vylamování materiálu fasety a tedy k následnému otupení
ostří. Přesto je ocel hojně využívána nožíři, kteří produkují nože nejvyšší
úrovně (Ch. Reeve, P. Wilson, Benchmade, Spyderco apod.). Při průměrné
tvrdosti 60 HRC jsou vlastnosti S30V hodnoceni jako velmi dobré (na stejné
úrovni a lepší) jako oceli 52100, D2, C13CrMoV, O1, 440B, AUS6-A a VG-10. Mírné
rozdíly se projevily hlavně v oblasti odolnosti proti korozi a zarovnávání
fasety břitu, což je, vzhledem k protváření materiálu(vysoce prokovaná
struktura) a primárnímu broušení na velkých kotoučích, zřejmé.
Závěrem lze ocel S30V zhodnotit jako nožířský materiál
s vysokou odolností proti opotřebení, který dává dobré výsledky
v oblasti řezání vrstveného materiálu z abrazivních materiálů. Častý
problém s vylamováním ostří byl diskutován na světovém on-line fóru.
Výsledky předváděcích zkoušek byly z hlediska udržení ostří a
houževnatosti nejednoznačné. Z pohledu uchování agresivního ostří byly
výsledky na požadované úrovni, ale u některých testů byly společně
s životnost čepele mírně (záměrně?) potlačeny. Problémy s vylamováním
(vyštipováním) během broušení jsou nezanedbatelné (Benchmade).
Poznámka: CPM – je proces, který začíná výrobou
jemného prášku z oceli při plynové atomizaci přetaveného ocelového
materiálu. V atomizéru roztavený kov protéká přes malou rozstřikovací
hlavici a z ní je vysokým tlakem tavenina rozprašována ve formě sprayové
mlhy s kulovými částicemi kapaliny. Následně je spray rychle ochlazen do
stavu jemného prášku s kulovým tvarem a stejnorodým chemickým
složením.Atomizovaný prášek je soustředěn v zásobníku a vtlačován do
ocelové plechové „konzervy“, která je následně vakuována a zavařena. Tyto plné
konzervy jsou vystaveny vhodné teplotě a tlaku, které způsobí zhutnění prášek
na úroveň měrné hustoty lité oceli. Zkompaktovaný práškový materiál je dále
válcován klasicky do tyčového polotovaru. Výsledkem je velmi homogenní a
extrémně rozměrově stejnou mikrostruktura. V důsledku vysokého obsahu uhlíku
bývá CPM vytvrzena vysokým podílem
karbidů, které vznikají během tuhnutí kovové mlhy a jsou velmi jemné a odolné
procesům zhutňování a válcování.
Ocel S90V - je technologií práškové metalurgie
získaná nerezová ocel s vysokým obsahem uhlíku a vanadu, která je často
označována nevhodně jako 420V. To vytváří mylné spojování oceli S90V se
skupinou označenou číslem 420 u nerezových ocelí. Byla použita na filetovaci
nože u P. Wilsona. Má extrémně vysokou odolnost proti opotřebení, která ji dává
vysokou odolnost při řezání abrazivních materiálů. Na druhé straně je obtížně
brousitelná a má nevýhody spojené s nároky tepelné zpracování (jak to
vyžaduje vysoká austenitizační teplota).
Ocel ZDP-189 – je nerezová ocel získaná technologií práškové metalurgie
o firny Hitachi Metals (Japan). Přesné složení slitiny
je neznámé. Firma HM uvádí slitinu jako 3C20CrMoW. Obsah molybdenu a
wolframu není přesně určen. Obdobou je ocel Cowry X, která pochází od Daido
Corporation a která má stejný obsah uhlíku a chrómu, ale obsahuje 0,3% vanadu a
1,0% molybdenu. Vanad zastupuje funkci wolframu u oceli ZDP-189 z pohledu
vlivu primárních karbidů. To se odráží v možnostech broušení této vysoce
tvrdé slitiny (ZDP-189), které je popisováno jen v podmínkách působení
keramického brusného materiálu (tyčinky). Obecně je ale odezva od uživatelů,
brusičů a ostřičů vysoce kladná. Problémy, které se vyskytly ve spojení
s broušením na keramických tyčinkách, byly potlačeny výsledky při broušení
v mokrých podmínkách, které vyzvedává kvalitu dosahované ostrosti.
Vysvětlena byla i náchylnost k pittingovému poškození(?) a otázky
pasivovatelnosti ZDP-189. Problematika „štípání“ ostří je také v literatuře
popisována, ale zmínek o tomto poškození je v porovnání s S30V
minimum. S touto ocelí (S30V) je právě „prášková“ slitinová nerezavějící
ocel (ZDP-189) srovnávána v literatuře nejčastěji. Výsledky jsou však
jednoznačně ve prospěch ZDP-189. U některých testů až o více jak 50%.
Celkově je „ocel“ ZDP popsána označením nerezová
martenzitická ocel vyrobena technologií práškové metalurgie firmou Hitachi
Metals. ZDP-189 je hlavně významná svojí vysokou tvrdostí (66 až 67 HRC), která
je zcela výjimečná mezi ocelovými nerezovými materiály. Jedná se patrně o nejlepší nožířský materiál ocelového charakteru
v celosvětovém měřítku.
Nerezové oceli (pokračování)
425M a 12C27 – jsou oceli podobné 440A ( mají 0,5 a 0,6 % uhlíku).
Ocel 425M používá firma Buck. (12C27 se používá na finské a norské nože).
AUS-10 – má obsah uhlíku 1,1% a je ze série japonských ocelí (AUS-6
– 0,65%C, AUS-8 – 0,75%C). Je srovnatelná se 440A, 440B a AUS-10 s ocelí
440C. Fy Cold Steel používá více AUS-8, která je z uvedených ocelí
nejpopulárnější a má podobné tepelné zpracování jako ATS-34, ale je měkčí.
AUS-10 má stejný obsah uhlíku jako 440C, ale méně chrómu, takže je více houževnatá
a korozně méně odolná než 440C. Přidáním vanadu se u všech zvýšila odolnost
proti opotřebení.
GIN-1; (G-2A) – velmi kvalitní nerezová ocel s mírně nižším
obsahem uhlíku a molybdenu a s větším % chrómu než ATS-34. Je používána fy
Spyderco.
ATS-55 – je podobná oceli ATS-34, ale s pohyblivým obsahem
molybdenu a dalších legujících prvků. O oceli není mnoho známo, ale vypadá to
na stejné vlastnosti jako jsou uvedeny u oceli ATS-34, jen s vyšší
odolnost proti fragmentaci (houževnatější!). Molybden dělá z oceli
materiál pro vysoké rychlosti,což není vlastnost nutná u čepele nože.
CPM T440V a CPM T420V – jsou dva nerezové ocelové materiály, které
mají vysokou odolnost ostří. Pokud se toto ostří povede vůbec kvalitně vyrobit!
Tyto oceli jsou bohaté na legování vanadem. V závislosti na kvalitě
tepelného zpracování pak roste i obtížnost broušení čepele. Neočekávejte větší
houževnatost než u ATS 34. Ocel 420V má méně chrómu a téměř dvakrát víc vanadu
a proto je víc abrazivzdorná než 440V.
VG-1 – Ocel pro nože Tanto od firmy Cold Steel, která byla vybrána
na testy mezi dalšími nerezovými materiály (Shiro2, V-SP-2, 10A, 440C, VG10, a
ATS 34). Výrobci se osvědčila VG-1 jako nejlepší v původní dosažené
ostrosti, držení ostří, mezi pevnosti,
nárazové odolnosti a v testech dovednosti. Nejdůležitější je její odolnost
resp. stabilita ostří a dosahovaná úroveň v nožířských testech.
4116 Krupp Stainles Steel – je jemnozrnná ocel od firmy Thyssen
Krupp (Německo) a je využívána na hygienické aplikace v lékařské a
farmakologické průmyslové oblasti a v potravinářské technice, kde je
doporučována, jako výborný materiál pro kuchyňské nářadí, resp. nože. Konkrétní
tj. aktuální obsah uhlíku a chrómu je závislý nejen na požadované korozní
odolnosti, ale hlavně na působivé charakteristice pevnosti a stability ostří.
Chróm (14 až 15%), molybden ( 0,5 až
0,8%) a vanad (0,1 až 0,2 %) zjemňují zrno, zlepšují pevnost (i ve štípání
tvrdého dřeva vylamováním - páčením!) a zvyšují odolnost ostří (jemné velmi
ostré řezy!). V literatuře se objevuje i pod názvem X50 CrMoV 15.
Poznámka: Oceli VG-1 (4116
Krupp, 1050) jsou používány firmou Cold Steel na vytvoření tradiční
laminátové struktury podle vzoru japonských mečů a dýk. Tato konstrukce je
zajímavá tím, že dovoluje kombinovat tvrdou a měkkou ocel do jedné čepele.
„Sendvičovité“ uspořádání vrstev oceli má uvnitř (uprostřed) vysokouhlíkovou a
tedy po tepelném zpracování velmi tvrdou ocel, která je po stranách kryta ocelí
s nižším obsahem uhlíku, tvořící tak houževnatou vrstvu schopnou absorbovat
hnací energii trhliny vzniklé ve křehkém jádru čepele. Ocel s nižším
obsahem uhlíku je ve stavu zpracování dosahujícím maximální ohybovou pružnost,
ne měkkost. Není to nízkouhlíková ocel! Tzn., že po impaktu dává ocel jádra
(kaleno s využitím podmražování a následně nízkoteplotní popouštění) ty
nejlepší předpoklady k hlubokému řezu, resp. průniku i do relativně tvrdého
materiálu (jiná slitina železa!) a pružná, ale měkčí ocel chrání jádro před
fragmentací. Příkladem jsou nože od fy Cold Steel s názvem technologie
výroby čepele San Mai III. (Náklady na výrobu nožů s vrstvenou čepelí se
přirozeně odráží v ceně nože, viz. např. Black Sable, Black Talon,
Hatamoto, Specte, Caledonian, Talwar Folder
apod., které se cenově pohybují řádově kolem 104 Kč).
Další a další ocelové materiály
Nepočítáme-li k ocelovým
materiálům pro výrobu nožů takové lahůdky, jakými jsou např. ocel
z listových pružin nákladních automobilů, chybí do celkového souboru ocelí
následující:
Hitachi Super Blue Steel –
kde termín Blue Steel odpovídá barvě papíru, do kterého byla zabalena ocel
(tyče) po dodání z Japonska!? Je to vysokouhlíková ne-nerezavějící (jak
uvádí anglosaské zdroje) ocel s 1,4 až 1,5% uhlíku, 0,1 až 0,2% křemíku,
0,2 až 0,3% manganu, 0,2 až 0,5% chómu a 2,0 až 2,5% wolframu pro zvýšení
houževnatosti. Je zde jednoznačně více oceli, jak v obdobných ocelích „made
in“ U.S.A., kde se obsah uhlíku pohybuje do 1,0%. S takto upraveným
obsahem C dosahuje ocel po kalení cca 60 HRC a umožňuje vybroušení břitového
ostří.
14-4CrMo - je mimořádně
odolná nerezavějící ocel proti opotřebení s martenzitickou strukturou,
která vykazuje vyšší odolnost proti korozi než 440C. Kombinace vysokého obsahu
uhlíku (1,05%), molybdenu (4,0%) a chrómu (14,0%) spolu s 0,3% křemíku a
0,5% manganu umožňují oceli vysokou odolnost proti abrazi s ohledem na
vznik molybdenových karbidů, které současně umožňují s odolností proti
opotřebení i vysokou stabilitu ostří.
20CV – je proti opotřebení odolná
nerezová ocel, která je získaná technologií „pseudopráškové“ metalurgie. Má
vysokou abrazivdornost, korozní odolnost, nárazovou houževnatost a výbornou
leštitelnost. Obsahuje 1,9% uhlíku, 0,3% manganu, 0,6% molybdenu, 20,0% chrómu
a 4,0% vanadu. Uplatňuje se nejen v průmyslu, ale i v nožířství.
3Cr13 – je nerezová ocel fy CRKT, která ji používá u modelů Gupie,
Zilla Tool, Dogfish a obou Triumph N.E.C.K.. Ocel má 0,32% uhlíku, 12,0 až
14,0% chrómu, 0,04% manganu a dosahuje tvrdost cca 54 až 56 HRC.
440XH – je vzduchem kalitelná
slitina uhlíku (1,6%), chrómu (16,0%), manganu (0.5%), molybdenu (0,8%), niklu
(0,35%) a vanadu (0,45%). Může být prezentována jako vysoce pevná 440C nebo
korozně odolná C2.
5160 (druhá, doplňující informace)
– je v současnosti velmi populární pružinová ocel s vyšším obsahem
chrómu pro zvýšení vytvrditelnosti. Dobře drží ostří a je pověstná svojí
mimořádnou houževnatostí, kterou dosahuje při zušlechtění na nižší mez
pevnosti, při které má tvrdost cca 50 HRC. Lze ji zušlechtit na vyšší pevnost,
kdy tvrdost může dosahovat až 60 HRC, ale s tím současně klesá
houževnatost. (0,56 až 0,64% uhlíku, 0,7 až 0,9% chrómu a 0,75% manganu).
CPM 1V – je ne-nerezová
modifikace od Crucible Particle Metallurgy s obsahem 1,0% vanadu, středně
uhlíková s dobrou odolností proti pracovní teplotě a dobrou houževnatostí.
Je vhodná pro dynamicky namáhané ostří s výraznou odolností proti
opotřebení. Dosahuje tvrdost 56 až 59 HRC.
(0.55%C, 4,5%Cr, 1,0% V, 2,75%Mo a 2,15%W).
CPM 9V – je určena pro nástroje,
které jsou vystaveny maximálnímu zatížení, resp. způsobu opotřebení. Je
houževnatá, nebo-li odolná proti křehké fragmentaci, je mimořádně abrazivzdorná
a lze ji použít i v podmínkách, kde zklamaly oceli CPM 10V, D2 nebo jiné
vysokorychlostní oceli. Má tvrdost „pouze“ 56 HRC a tak se nedoporučuje do
podmínek tlakového zatížení (menší pevnost v tlaku!). (1,8%C, 5,25%Cr,
9,0%V, 1,3%Mo, a 0,5%Mn).
Bohler N690 (doplněk k N690) -
kopie oceli 440F, která je vlastně identická s 440C, jen s navýšením kobaltu.
Je dovezena ze Švýcarska. (1,07%C, 17,0%Cr, 1,5%Co, 1,1%Mo a 0,1%V).
T15 – je super rychlořezná
ocel, která není na výrobu nožů vhodná!
T5MoV – je nerezová ocel
nejpravděpodobněji variace 440C. (0,5%C, 14,0%Cr, 0,35%Mo).
W-1 – je v podstatě
jednoduchá vysokouhlíková ocel bez vanadu a je zakalitelná po austenitizačním
ohřevu do vody, jako běžné nelegované slitiny železa s uhlíkem. W1 je
obecně užívaná pro ruční zpracování ocelových řezných nástrojů, hlavování
(kování hlavy svorníků) za studena, razidla, výstružníky i nože. (0,75 až
1,5%C, O,1 až O,4%Mn, 0,15%Cr, 0,2%Ni, 0,1%V, 0,1%Mo a 0,5%W).
Bílá ocel (White Steel) – je
název oceli, která podobně jako Modrá ocel (Blue Steel) se vcelku nedávno
objevila v U.S.A. od firmy Hitachi, (název opět dle balícího papíru?!).
Chemický rozpis je 1,4% uhlíku, 0,1% křemíku, 0,2% manganu. Tvrdost je cca 60
HRC. Má velmi dobré mechanické vlastnosti.
Z60CDV14 – je vysokouhlíková
nerezová ocel ze Švédska. Je bohatější na nikl a molybden jako AUS-8,
s trochu nižším obsahem uhlíku. Je to kompromisní hledání rovnováhy mezi
snadným broušením a stabilitou ostří. (0,6 až 0,65%C, 0,45%Mn, 14,0%Cr,
0,15%Ni, 0,15 až 0,2%V a 0,55 až 0,6%Mo).
Přehled nožířských materiálů
s přiřazením obsahu uhlíku a legujících prvků podle A. G.
Russella (www.agrussell.com), které
jsou používány celosvětově pro výrobu pevných i zavíracích nožů uvádí tabulka
na webových stránkách. Po seznámení se s vlivem jednotlivých prvků na
chování a vlastnosti ocelového materiálu lze této tabulky s označením © A.
G. Russell Knives 2007 - All Rights Reserved, využít pro odhad chování oceli
při nožířské aplikaci. Výběr názvu oceli u převážné většiny chemického složení
je citována v následující tabulce pro oceli s vyšším a vysokým
obsahem uhlíku, která je v literatuře označována mnohdy přenesenými názvy
(nástrojová, rychlořezná, uhlíková-nerezová apod.) a pro oceli nerezové
s vysokým obsahem chrómu, které jsou s ohledem na obsah uhlíku a
dalších legujících prvků zušlechtitelné (kalení + popuštění).
Další ocelové materiály nožů:
XT
– 80 (XT – 70) – je ocel používaná firmou Katz (U.S.A.) na nože
s velmi dobrou pověstí z pohledu trvanlivosti ostří a odolnosti proti
korozi. XT-70-ka bývá tepelně zpracována na hodnotu tvrdosti 55 HRC a XT-80 na
tvrdost 59 HRC. Snad i proto je ocel porovnávána s ocelí 440 C. Je zřejmé,
že se jedná o korozivzdornou ocel, která se svými užitnými vlastnostmi blíží
spíše oceli VG-10 nebo 154 CM (hodnoceno u nožů Alamo Bovie a Kagemusha od
firmy Katz).
RWL
34 – je martenzitická nerezová ocel vyráběná technologií rychle ochlazovaných
práškových ocelí. Austenitizační teplota a tvářecí teplota je v rozmezí
1160ºC a 1050°C. Ocel je citlivá na přehřátí. Při dlouhých
výdržích na kovací teplotě dochází k oduhličení. Rychlé ochlazení vede
k přítomnosti až nadkritických trhlin v materiálu. Důvod pro vysokou dynamickou
houževnatost - odolnost oceli RWL-34 (kvalitně tepelně zpracované!) spočívá
v jemnější disperzi karbidů, které se nestávají v okamžiku impaktu
iniciátorem trhliny v materiálu, jak je tomu u materiálů s velkými
shluky karbidů. Z tohoto důvodu má tato ocel vyšší (až dvojnásobně!)
hodnoty dynamické lomové houževnatosti v porovnání s ostatnímu
martenzitickými kalitelnými ocelemi. Ocel má 1,05% uhlíku, 0,5% křemíku a
manganu, 14% chrómu, 4% molybdenu a 0,2 vanadu. Je vhodná pro tvorbu
damaškových struktur.
1.2379
– D2 – je slitina, která je
velmi podobná oceli Cr12Mo1V1 nebo v GB T1299-2000, ale obsahuje zvýšený
podíl legujících prvků (molybden a vanad). To je důvod dosažení jemnější
struktury z pohledu velikosti zrna a lepší prokalitelnosti a
z ohledem na velikost zrna i vyšší mez únavy než ocel Cr12MoV. Tvrdost
povrchu oceli se pohybuje od 53 do 66 HRC(údaj pochází z literatury a je
zřejmě mylný!? Objektivně se nabízí spíše hodnota nižší.) po různých teplotách
žíhání. Při nízkých teplotách se objevuje zvýšení křehkosti. Největší výrobce
je Čína. (Zkušenosti - nože Leitner).
C
70 - je vysokouhlíková
ocel pocházející přímo ze Sheffieldu a
je určena pro výrobu nožů Flip-knives. Je dobrá z pohledu zachování ostří.
Při tvrdosti 58 HRC je lépe a snadněji brousitelná než mnohé nerezové oceli. Má
výbornou odolnost při namáhání v ohybu a tak je doporučována pro delší
čepele (meče). Pověstná je i torzní pevnost, která je součástí reklamy
z pohledu štípání dřeva pootočením čepele po zaseknutí a jejím namáháním
na krut. Bývá často chemicky barvena (modře) s ohledem na skutečnost, že
se jedná o ocel vysokouhlíkovou a ne nerezovou.
DNH 7 - v případě, že jste se stali sběrateli nožů Citadel (CAMBODIA), které jsou většinou kované a ne vykrajované laserovým paprskem a tedy jejich houževnatost je dostatečná i na poměrně hrubou a dynamickou práci, mohli jste si všimnout, že označení ocelí u nožů Citadel je DNH 7 (resp. DNH 6).
Pod tímto označením se skrývá stará dobrá uhlíková ocel, která je v Evropě vedena pod označením AISI 1075 (resp. AISI 1070). Změna se odvíjí pravděpodobně od marketingových záměrů jihoasijské země v Evropě.
Ocel je tedy uhlíková ocel s obsahem uhlíku 0,7 až 0,8% a 0,4 až 0,7% manganu a velmi sníženým obsahem fosforu a síry. Po tepelném zpracování dosahuje tvrdost 55 až 60 HRC. Při nízké teplotě žíhání a tedy vyšší tvrdosti je ocel křehká. Částečně se tomu dá zabránit vysokým stupněm prokovanosti. Proces žíhání je doporučován s pomalým dochlazováním hlavně v rozmezí teplot 482 až 100°C . Kování se provádí při 1200 až 930°C. Zušlechtění představuje kalení z teploty 899°C do oleje a pak následuje zmíněné žíhání.
Hlavními aplikacemi jsou pružiny a řezné nástroje.
Duratech 20CV - je ocel vysoce odolná proti opotřebení a korozi a vyniká vysokou houževnatostí a "leštitelností". Je vyrobena (pseudo)práškovou metalurgií z nerezové nástrojové oceli. Obsahuje veliké množství jemných karbidů vanadu a chrómu, snad největší mezi nerezovými ocelemi. Právě na chróm bohatá matrice je zárukou korozivzdornosti a obsah vanadu se podílí na odolnosti proti opotřebení. Samozřejmě, že vše je výsledkem i výrobního postupu práškové metalurgie (PM Steel - s mimořádně jemným zrnem). Její složení se vyznačuje vysokým obsahem uhlíku 1,9%, chrómu 20%, a 4,0% vanadu. Doprovodnými prvky jsou 0,3% manganu, 1,0% molybdenu, 0,3% křemíku, 0,6% wolframu. Ocel dosahuje tvrdost okolo 60 HRC při neobvykle vysoké houževnatosti. Přesné tepelné zpracování není známo!? O kvalitě oceli hovoří řada světových výrobců nástrojů na silně abrazivní materiály, výrobci tepelně zatěžovaných forem pro kovové i nekovové materiály a samozřejmě již i někteří výrobci nožů (např.SOG - SOG Team Leader Duratech - dost opomíjený vynikající fixní nůž)
Neželezné
- kovové materiály určené pro nožířské účely
Převážně
se jedná o slitiny resp.superslitiny na bázi kobaltu a chrómu + titanu, niklu,
manganu, molybdenu, wolframu a uhlíku s malým, někdy jen stopovým obsahem
železa (např. Stelit 6K, který je pružný, tvrdý a abrazivzdorný). Slitiny jsou
netvárné a z toho důvodu se těžko opracovávajíPro získání finálního tvaru
se tyto slitiny odlévají a následně brousí. Dalším neželezným materiálem bývá
některá z tvrdších modifikací titanu, který má vyšší mechanické vlastnosti než
některé superslitiny, menší hustotu než ocel, je korozivzdorný a nemagnetický.
Poznámka:
Mezi kovové
materiály nelze zahrnou technickou keramiku, která se vyrábí z oxidu
zirkoničitého. Vyniká tvrdostí (leží v stupnici tvrdosti hned za diamantem),
korozivzdorností, odolností proti chemikáliím, nevodivostí, nemagnetickým
chováním a vysokou stabilitou ostří.
Nevýhodou je křehkost ostří (vylamování na tvrdých objektech v linii řezu!) a
cena materiálu, která je přímo úměrná stupni dosažené „tvárnosti“ keramiky.
Příklady z oblasti moderních kovových slitin:
Talonit je kobaltová superslitina, která má stejné složení jako Cobalt 6BH a
která je válcovaná za tepla a vytvrzena stárnutím. Je velmi měkká, má 42 až 47
HRC a má mez kluzu 834 MPa a mez pevnosti 1.344 MPa. Pro porovnání má b-titan mez kluzu 1.585 MPa a při tahové pevnosti 2.136 MPa
a tvrdost 57/58 HRC.
Chemické
složení superslitiny s plovoucím obsahem kobaltu:
Composition of Talonite
|
Cobalt
|
Balance
|
Nickel
|
3% max
|
Silicon
|
2% max
|
Iron
|
3% max
|
Manganese
|
2% max
|
Chromium
|
28%-32%
|
Molybdenum
|
1.5% max
|
Tungsten
|
3.5%-5.5%
|
Carbon
|
0.9%-1.4%
|
Zpracovatelské údaje od fy
Karbide Processors a zkušenosti s aplikací od M. Poffa jsou na webových
stránkách. Bohužel, většina ukázek v rámci testů byla v rámci
alternace chemického složení fragmentární záležitostí (lze je nalézt v
internetových archivech – Internet Archive Base). Porovnání s ocelovými
materiály provedl Allen Blade. Kobaltová superslitina vykázala větší odolnost proti slanému prostředí než oceli ATS-34,
VG-10 a D2, které jsou při působení silně agresivního, slaného prostředí
jednoznačně otupovány (koroze fasety v prostředí s vysokým obsahem
iontů chlóru Cl- je zřejmá!). U řezných zkoušek Talonit projevoval
značnou závislost na finální úpravě břitu. Obecně v porovnání s VG-10
a ATS-34 musel být častěji broušen a vykazoval větší poškození při řezání
vrstvených materiálů.
Talonite je úspěšně používán jako
materiál na čepele tam, kde je nutna vysoká odolnost proti korozi (viz.
chemické složení slitiny!). Nedrží ostří u zkoušek na vrstvených materiálech
(což je s ohledem na jeho tvrdost zřejmé!) v porovnání s dnes
již klasickými ocelemi D2, 10V, ATS-34 a VG-10. Nebyl ověřen ani vliv
předpovídaného efektu „mazání“ Talonitu při porušování řezaného materiálu a už
vůbec ne schopnost udržet agresivní schopnosti k řezu po ztrátě tzv. holícího
břitu. Je tedy mnohem horší v tomto ohledu než kvalitní oceli. Otupování
je nelineární stejně jako degradace ostří u každého nožířského materiálu na
čepele.
LM1 – je
amorfní slitina (nemá specifickou atomovou mřížku) titanu, mědi, niklu,
zirkonia a berylia. Může být odlita do velmi přesného tvaru (použití kokilové
technologie, resp. vytavitelného či spalitelného modelu!?). Materiálové
informace pochází od firmy Caltech. Tyto materiálové listy ukazují na relativně
nízkou mez kluzu (cca 1.515 MPa) i tvrdost (50 HRC) a nízkou hustotu 6,3 g.cm-3.
Ve srovnávacích zkouškách s nožířskými ocelemi tento materiál neobstál (Model 10 from
R. W. Clark) a dobrých výsledků bylo dosaženo pouze v kuchyňské aplikaci.
V řezných zkouškách nevyhovuje z pohledu nízké pevnosti a životnosti - schopnost
udržet mikroozubení z brusného procesu.
Materiál LM1 lze celkově označit jako korozně velmi odolnou slitinu,
která má nedostatečnou tvrdost, slabou odolnost a vysokou
křehkost v porovnání se všemi nožířskými ocelemi. Z toho
pramení i nízká trvanlivost, stabilita ostří a schopnost optimální řezivosti.
Potřebuje silnější profil čepele k dosažení významnější životnosti.
Beta-Ti – je velmi obtížně realizovatelný
materiál, protože titan, stejně jako oceli, má mnoho přechodových stavů.
Beta-Titan je titanová slitina od firmy Mission Knives, která byla vytvrzena na
tvrdost 47 HRC. Od této firmy jsou i poznatky o tomto materiálu. Problémy jsou
s finální úpravou ostří, vytvářením zubových profilů a s aplikací za
vysokých teplot (existence vysoké afinity titanu ke kyslíku!?). Výrobní
problémy zubatých ostří již byly vyřešeny! Ve zkouškách řezivosti se pak tento
materiál s touto úpravou dokázal vyrovnat běžným ocelím, a to i ve
stabilitě ostří. Problémy se nevyskytují již ani při broušení čepelí a to na
kotoučích s keramikou pojenou pryží.
Souhrnně lze tento materiál označit jako extrémně trvanlivý, odolný
proti vysokému ohybovému zatížení (do zlomení!) a proti dynamickému působení. Je téměř imunní proti koroznímu napadení! Je měkčí než
nožířské oceli a to souvisí s nižší odolností ostří a odolností proti
deformaci a hloubkou tlačného řezu. Tato nevýhoda je kompenzována aplikací
zubatého ostří, které musí být vyráběno dle šablony za vydatného chlazení.
V této úpravě je schopnost Beta-Ti materiálu velmi dobrá z hlediska
řezání nestejnoměrně tvrdých materiálů - vysoká odolnost ostří proti
vylamování.
Zajímavý nožířský materiál - Slitina
6AL-4V Titanium – je moderní, lehká , exotická slitina, která
obsahuje 90% titanu, 6% hliníku a 4% vanadu. Je přijatelně tvrdá a pevná,
pružná a excelentně korozivzdorná. Je nemagnetická a proto se využívá na výrobu
nožů pracujících v blízkosti výbušnin. Její tvrdosti (cca 50 HRC) je
využito s velkým úspěchem při výrově nožů Master of Defense.