Алмазна сталь ХВ5: опис, технічні характеристики та застосування

Алмазній називається легована сталь з підвищеним вмістом вуглецю, що відрізняється особливою твердістю. Порівняння її з дорогоцінним каменем є просто красивим виразом. За рівнем твердості дана сталь значно поступається алмазу. Вона має не тільки образне, поетичне назву, але і технічне. Найпоширенішу марку позначають абревіатурою ХВ5 що розшифровується як хромовольфрамовая. За деякими параметрами алмазна сталь перевершує будь-які інші сорти. Вона широко використовується в промисловості для розрізання більш м'яких металів. З-за сфери найбільш частого застосування цю сталь називають інструментальною. Вона була винайдена багато століть тому, але сучасний процес її отримання відрізняється від старовинного.

Загальні характеристики

Властивості алмазного стали обумовлені її хімічним складом. З'єднання заліза з вуглецем створює виняткову твердість. В популярні сучасні марки також додають хром і ванадій для надання додаткової стійкості до корозії і високих температур. Оптимальним вважається вміст 1 % вуглецю в сплаві. Збільшення його частки в складі стали негативно впливає на якість виробів, оскільки в'язкість і пластичність матеріалу знижуються при підвищенні твердості. Метал з порівняно великим вмістом вуглецю стає крихким. Клинки і інструменти з алмазної сталі володіють відмінними ріжучими властивостями, але легко можуть зламатися. Твердість лез із сплаву ХВ5 становить 60-65 HRC за шкалою Роквелла, що є максимальним показником. Граничне значення цього параметра для будь-яких клинків по даній системі вимірювання не перевищує 65 одиниць.

Додаткові елементи

Сучасний сплав містить близько 1 % хрому, який робить його неподверженним іржі. Але кількість цього компонента обмежена, оскільки він знижує міцність матеріалу. Для порівняння: сплав вважається повністю нержавіючим при утриманні не менше 18 % хрому. До складу алмазної сталі ХВ5 також входить вольфрам. Це виключно тугоплавкий і щільний метал, володіє унікальними властивостями. Крім жароміцності вольфрам відрізняється стійкістю до дії кислот та інших агресивних речовин. Він покращує ріжучі властивості сталі і оберігає її від зносу. В сплаві ХВ5 міститься 4-5 % вольфраму.

Тамахаганэ

Історія винаходу алмазної сталі йде корінням в середньовічну Японію. В епоху самураїв цей метал був відомий під назвою тамахаганэ. У перекладі з японської мови це означає "дорогоцінна сталь". Саме з неї кували легендарні самурайські мечі. Збереглося безліч міфів про стародавньому японському холодній зброї, які свідчили про їх належності до військового стану. Одна з легенд розповідає про те, що для перевірки якості меча його вертикально встромляли в дно струмка і пускали аркуш паперу за течією. Лезо повинно було розрізати його навпіл.

Видобуток руди

Процес отримання і обробки тамахаганэ був оточений таємницею. Тільки ковалі знали всі секрети виготовлення сталі і передавали своє мистецтво спадкоємцям. Руда, з якої добували тамахаганэ, зустрічалася поруч з руслами річок у вигляді чорного залізного піску. Це був продукт розпаду природних покладів. Потрібен трудомісткий процес збагачення піску, оскільки він містив лише близько 1 % заліза. Породу промивали водою в каналах. Частинки заліза осідали на дні і затримувалися спеціальними перешкодами.

Процес виплавки

Для виробництва сталі було необхідно велику кількість робітників. Процес отримання тамахаганэ відбувався в традиційних японських плавильних печах. Особливість технології полягала в тому, що вони споруджувалися з глини і були призначені для одноразового використання. Після завершення виплавки стіни доводилося руйнувати для отримання готового металу. Кілька помічників коваля шляхом спалювання деревного вугілля і роздмухування полум'я доводили температуру в печі до 1200-1500 про С. Після цього починалася поетапна завантаження збагаченого залізного піску. Весь процес виплавки займав три дні. Для отримання потрібної кількості вуглецю вага спалюваного деревного вугілля повинен був майже в два рази перевершувати масу залізного піску.

Сортування

В результаті однієї виплавки зазвичай отримували близько двох тонн сталі. У печі утворювався металевий блок значних розмірів, і для його вилучення глиняні стіни руйнували. Але злиток був неоднорідним за змістом вуглецю. Необхідно було роздробити його на частини і вибрати найбільш підходящі за якістю. Близько третини отриманого матеріалу зазвичай йшло в шлюб. На території Японії до цих пір зберігається деяка кількість надмірно масивних сталевих блоків, які не вдалося розбити для сортування. Вони служать своєрідними пам'ятками традиційного мистецтва виплавки металів.

Сучасні методи

У сьогоднішній Японії триває виробництво сталі тамахаганэ. Сучасний процес виробництва відрізняється від старовинного тим, що на етапі збагачення руди залізні частинки відділяються від породи за допомогою магніту. Цей метод застосовується замість трудомісткість промивання піску водою в каналах. Епоха самурайських мечів давно закінчилася, але виготовлені в Японії кухонні ножі з алмазної сталі користуються попитом на світовому ринку.

Особливості сплаву ХВ5

Сучасні технології виплавки значно перевершують по ефективності старовинні методи. Збагачену руду очищають від шлаків за допомогою вапна. Розплавлене залізо витягають з печі і поміщають в центрифугу для поліпшення його структури. Характеристики алмазної сталі ХВ5 удосконалюються шляхом додавання в неї інших металів, в основному вольфраму. Його виняткова тугоплавкість вимагає розігріву печі до температури 3000 про З. Додавання цього компоненту підвищує зносостійкість сплаву ХВ5.

Експлуатаційні переваги

Головною характеристикою алмазної сталі є її твердість. Клинки та інші вироби з цього сплаву можуть тривалий час обходитися без заточування. Вони володіють відмінними ріжучими властивостями і здатні не тільки обробляти більш м'які метали, але і знімати з них тонку стружку. Хром у складі сплаву ХВ5 охороняє його від корозії. Але вироби з цього сорту стали не є повністю нержавіючими і лише невеликою мірою витримують вплив вологого середовища.

Недоліки

Висока твердість матеріалу робить його крихким. Наприклад, діамант неможливо подряпати, але легко розколоти. Недоліки алмазної сталі ХВ5 є наслідком її твердості. Леза з цього сплаву вимагають дбайливого звернення, оскільки на ріжучій кромці можуть з'явитися щербини. Дана проблема характерна для будь-якого сорту високовуглецевої інструментальної сталі. Іноді вироби з такого матеріалу розбиваються при падінні на підлогу. Спроби знайти оптимальне співвідношення твердості і крихкості призвели до винаходу сплавів з пониженим вмістом вуглецю. В якості прикладу можна навести вироблений у Японії сорт сталі під назвою H1. У його складі присутній лише 015 % вуглецю. До недоліків алмазної сталі ХВ5 також потрібно віднести її високу вартість.

Сувенірні ножі

Клинки і інструменти з даного сплаву мають багато сфер застосування. Часто зустрічаються сувенірні та колекційні ножі з алмазної сталі ХВ5. Такі вироби зазвичай прикрашені гравіруванням авторської роботи, а їх рукоятки виготовляються з цінних порід дерева. Іноді на поверхні клинка природним шляхом утворюються химерні візерунки, які збільшують естетичну цінність виробу. Причина цього явища полягає в нерівномірному розподілі вуглецю в сталі.

Ножі для похідних умов

Клинки з сплаву ХВ5 знаходять практичне застосування на полюванні і риболовлі. Завдяки відмінним ріжучим якостям вони дозволяють швидко обробити видобуток. Але відгуки про алмазної сталі з боку мисливців і рибалок не вселяють особливого оптимізму. Тендітні леза вимагають дуже дбайливого поводження. Вони легко можуть отримати пошкодження і прийти в непридатність. У похідних умовах ненадійні ножі створюють серйозні проблеми, якщо підводять своїх власників в невідповідний момент. Крім того, стійкість хромовольфрамовой стали до іржі залишає бажати кращого. Клинки з цього матеріалу більше придатні для експлуатації в домашніх умовах.

Звернення і зберігання

Якщо ніж з хромовольфрамовой стали не використовується протягом тривалого часу, його клинок слід змащувати жиром тваринного походження. Не рекомендується зберігати виріб в піхвах. У разі появи іржі необхідно обробити клинок за допомогою наждачного паперу. Після експлуатації бажано витирати ніж і змащувати його жиром. Слід проявляти обережність при контакті клинка з такими твердими поверхнями, як кістка, камінь і метал. Від сильного натискання або удару лезо може раскрошиться. Крихкість є неминучим недоліком хромовольфрамовой сталі. Але варто взяти до уваги, що технологія загартовування клинка варіюється у різних виробників, тому якість виробів буває неоднаковим.