Материалы и технологии

Мастерская механика Титова - Первый русский нож с фронтальным выбросом лезвия

Твердосплавное покрытие клинка

Метод электроискрового легирования металлов (ЭИЛ) основан на явлении переноса материала электрода на обрабатываемую поверхность с помощью электрических разрядов.

В процессе переноса материала электрода на поверхность детали происходит диффузионное проникновение и перемешивание материалов. В итоге на обрабатываемой поверхности формируется 2 слоя: внутренний слой глубиной до 50 мкм (диффузионный) и наружный слой толщиной до 20 мкм, состоящий из материала электрода. Технология ЭИЛ направлена в первую очередь на легирование поверхностного слоя металла.

Читать дальше

Основными достоинствами метода электроискрового легирования являются:
• высокая прочность сцепления нанесенного материала;
• возможность использования в качестве легирующих материалов чистых металлов, многих сплавов, металлокерамических композиций, тугоплавких соединений и т. п.;
• незначительный нагрев обрабатываемой поверхности в процессе легирования;
• возможность диффузионного насыщения металлической поверхности элементами материала электрода.

Характеристики получаемого покрытия:

  • Микротвердость упрочняемой поверхности при использовании твердосплавного электрода ВК-6ОМ — 1200-1400 HV, что соответствует твердости 82-84 HRC
  • Глубина диффузионного слоя до 50 мкм
  • Толщина слоя наносимого одним типом электрода 5, 10 и 20 мкм
  • Возможность нанесения нескольких диффузионных слоёв любыми типами электродов в любом сочетании для получения различных свойств покрытия
  • Шероховатость полученного покрытия составляет Ra =1,0-0,8 мкм

Покрытие, полученное с использованием твердосплавного электрода ВК-6ОМ, имеет светло- или темно-серую шершавую поверхность типа «шагрень». Покрытие наносится на поверхности клинка, в том числе и на режущую кромку, после его полной термомеханической обработки и полировки. При нанесении слоя, что особенно важно, не происходит нагрева клинка, а значит, не меняются его параметры геометрии и твердости. Покрытие обладает превосходными свойствами:

  • химически инертно
  • имеет высокие антифрикционные свойства
  • обладает превосходной износостойкостью
  • придает необычный вид клинку

Высокая твердость полученного покрытия и диффузионный слой позволяют придать стали невысокого качества свойства легированной стали, а высококачественной легированной стали высочайшую твердость и износостойкость режущей части в сочетании с пластичностью. плюс непревзойденная защита его поверхности которую может поцарапать только твердосплавный сплав или алмазный абразив.

Фотография небольшого клинка с нанесенным покрытием ВК-6ОМ:

Криогенное анодирование

В процессе окисления с помощью электрического тока в среде электролита на поверхности алюминиевых сплавов образуется тонкая пленка оксида алюминия.

В зависимости от технологии пленка может приобретать различные свойства:

• высокая адгезия к краскам красителям и другим покровным материалам,
• определенные свойства электрической проводимости,
• высокая твердость и плотность пленки, достигающая значений твердости выше 70 HRC.

Читать дальше

Для получения анодированного слоя высокой твердости используется способ криогенного анодирования. Особенность данного способа заключается в применении низких температур порядка -18 С и определенного состава электролита в процессе анодирования.

Полученная оксидная пленка имеет высокую плотность и максимальную твердость порядка 75 HRC. Такая п
ленка не окрашивается красителями, используемыми для окраски оксидного слоя полученного при обычном анодировании. Цвет получаемой пленки зависит от состава алюминиевого сплава.

Покрытие позволяет защитить поверхность рукояти ножа от абразивного износа и получить нестираемый и несмываемый цвет. Следует заметить, что покрытие наносится на более мягкий алюминиевый сплав, поэтому любое силовое воздействие на рукоять ножа (удары, изменение формы с помощью грубого напильника, электроточила и пр.) может привести к нарушению целостности пленки, появлению микротрещин, а в исключительных случаях к потери покрытия в зоне воздействия.

Схема устройства для анодирования:

Используемые стали

Сталь CPM 3 V

Сталь CPM 3V пр-ва компании Crucible создана для обеспечения максимальной устойчивости к излому и выкрашиванию среди высокоизносостойких инструментальных сталей. Ударная вязкость CPM 3V больше, чем А2, D2, Cru-Wear или CPM M4 и приближается к уровню S7 и других ударопрочных сталей. При этом она обеспечивает отличную износостойкость, высокую твердость и термостойкость. Обладая твердостью HRC 58-60, сталь CPM 3V может заменить инструментальные стали там, где возникают постоянные проблемы с поломкой и выкрашиванием.

Читать дальше

Сталь CPM-D2

Сталь CPM-D2 является экспериментальной сталью, поэтому производитель Crucible изготовил только одну партию. Она была использована при производстве ножей такими компаниями, как Spyderco и Kershaw и имеет точно такие же стандарты D2, за исключением того, что она произведена с использованием порошкового процесса.

Согласно данным производителя (цитата): «процесс CPM улучшил прочность, обрабатываемость и устойчивость к коррозии».

Сталь CPM 154

CPM 154 – это CPM-производная стандарной версии стали Crucible 154 CM. Процесс производства CPM заключается в равномерное распределение карбидов в материале, в результате чего сталь CPM 154 легче поддается шлифовке и полировке, а также более прочная, чем обычная сталь 154 СМ. По сравнению со сталью 440C сталь CPM 154 более устойчива к коррозии, износостойка и тверда, а также, обладает более высокой прочностью. В ножевом производстве она лучше держит заточку и более стойкая к выкрашиванию, чем 440C.

Сталь CPM S35VN

CPM S35VN является мартенситной нержавеющей сталью и разработана как улучшенный вариант CPMS30V по ударной вязкости. Кроме того, данную сталь легче обрабатывать и полировать, чем CPMS30V. Её химический состав сбалансирован таким образом, чтобы образовались карбиды ниобия ванадия и хрома. Это делает CPM S35VN на 15-20% тверже, чем CPMS30V без потери износостойкости. Улучшенная прочность CPMS35VN делает ее более устойчивой к выкрашиванию. Карбид ванадия и карбид ниобия по износостойкости эффективнее, чем карбид хрома, поэтому сталь лезвия лучше держит кромку по сравнению с обычными высокохромированными сталями, такими как 440С и D2. Процесс CPM позволяет производить очень однородную, высококачественную сталь, которая характеризуется превосходной стабильностью, однородностью и жесткостью по сравнению со сталями традиционного производства плавок.

Химический состав сталей:

Сталь Carbon Vanadium Niobium Chromium Molybdenum
CPMS35 VN 1,40% 3,00% 0,50% 14,00% 2,00%
CPM 3V 0,80% 2,75% 7,50% 1,30%
CPM D2 1,55% 0,80% 11,50% 0,90%
CPM 154 1,05% 14,00% 4,00%