Обзор стали 50Х14МФ

Инструментальная углеродистая сталь имеет широкую область применения в промышленности. Она используется для производства инструментов, работающих в условиях, которые не вызывают нагревание режущей кромки. К числу таких инструментов относятся фрезы, зенковки, топоры, стамески, долота, а также пилы, как продольные, так и дисковые, накатные ролики, кернеры, отвертки, комбинированные плоскогубцы и боковые кусачки. Это подчеркивает ее высокую эффективность в различных производственных процессах.

Сталь 50х14мф характеристики

Современная металлургия предлагает свыше 550 000 видов различных сталей и сплавов, каждый из которых разработан с учетом специфических производственных требований. Сталь 50х14мф и ее характеристики не являются исключением из этого правила.

Марка стали 50х14мф относится к разряду высоколегированных коррозионно-стойких сталей. Ее уникальные свойства и химический состав регистрируются в соответствии с государственным стандартом ГОСТ Р50328.1-92. Согласно данному стандарту, состав этой стали включает следующие химические элементы:

• Углерод 0,48-0,55%. В качестве легирующего элемента углерод служит основным упрочнителем стали. Это связано с процессом растворения углерода в железе и образованием карбидов углерода. Увеличение содержания углерода в стали увеличивает ее твердость и предел выносливости, но в то же время отрицательно сказывается на пластичности и свариваемости материала.
• Хром 14,0-15,0%. Главная функция хрома в сталях заключается в повышении прочности после термической обработки, улучшении коррозионной стойкости и увеличении сопротивления абразивному износу. Хром также помогает сохранить механические характеристики при высоких температурах. Однако, одно из негативных последствий легирования хромом заключается в вытеснении к поверхности стали таких элементов, как сера, фосфор и мышьяк, что приводит к повышенной хрупкости. В общем, хром существенно увеличивает устойчивость сталей к коррозии и улучшает их механические характеристики.
• Марганец не более 0,6%. Марганец является необходимым компонентом в большинстве сталей, так как он выполняет функцию раскислителя, способствуя удалению кислорода и серы. Это позволяет уменьшить уровень химической ликвации и положительно сказывается на механических свойствах стали, улучшая качество ее поверхности.
• Молибден 0,45-0,80%. Введение молибдена значительно увеличивает жаропрочность и сопротивление ползучести при высоких температурах. Он также способствует улучшению упрочняющих эффектов после термообработки. В сочетании с ванадием данный элемент значительно снижает вероятность появления отпускной хрупкости.
• Фосфор не более 0,03%. Фосфор, являясь вредной примесью, попадает в сталь из-за недостатков в технологическом процессе выплавки и недостаточной чистоты шихты. Он имеет тенденцию располагаться на границах кристаллов стали, тем самым ослабляя их связь и приводя к значительным потере прочности.
• Сера не более 0,03%. Сера также негативно влияет на свойства стали, так как ее наличие приводит к красноломкости — склонности стали к образованию трещин при высоких температурах. Сера значительно снижает антикоррозионные свойства, предел выносливости и износостойкость материала.
• Кремний не более 0,6%. Добавление кремния увеличивает прочность стали, включая предел упругости и предел текучести, при этом не снижая ее пластичности. Устойчивость к износу также увеличивается благодаря кремнию, который улучшает упрочняющие свойства материала после термической обработки.
• Ванадий 0,10-0,15%. Добавление ванадия приводит к значительному измельчению зерна, что, в свою очередь, улучшает механические характеристики. Ванадий также способствует удалению кислорода и увеличению плотности стали.

Физические свойства

Марка 50х14мф отличается немного большей плотностью по сравнению с обычными конструкционными сталями благодаря наличию ванадия и молибдена в своем составе. Удельный вес составляет 7900 кг/м³.

Коэффициент теплопроводности стали варьируется от 15 до 26 Вт/(м·град) в зависимости от температуры. Среднее значение теплоемкости составляет 550 Дж/(кг·град). Коэффициент линейного расширения также не отличается от других сталей данной группы и составляет 17,9·10⁻⁶ 1/град.

Коррозионные свойства

После термической обработки коррозионная стойкость данной стали значительно увеличивается, особенно в агрессивных средах, содержащих хлор. Это позволяет стали 50х14мф без проблем переносить такие медицинские процедуры, как дезинфекция, стерилизация и предстерилизационные очистки.

Сталь устойчива к воздействию слабощелочных растворов и некоторым кислотам. Она не вступает в химические реакции с водой и кислородом и инертна к органическим веществам, что дополнительно подчеркивает ее стабильность.

Механические свойства

Предел прочности при температуре 20 градусов составляет 7000 кг/см², что почти в 1,5 раза превосходит сталь 45. Деформация начинает происходить уже при 3800 кг/см². Сталь также демонстрирует хорошую упругость, ее модуль Юнга составляет 2 000 000 кг/см².

Что касается пластических свойств, относительное удлинение при разрыве составляет 22%, а относительное сужение — 55%, что сопоставимо с аналогичными показателями стали 12Х18Н10Т.

Сталь хорошо выдерживает ударные нагрузки, особенно при условии правильного выполнения термической обработки.

Твердость стали зависит от выбранного режима термической обработки, включая температуру нагрева, время выдержки и охлаждения. В зависимости от этих условий, твердость может варьироваться от 40 до 58 единиц по шкале Роквелла.

Температура рабочей среды также значительно влияет на прочность материала. При повышении температуры окружающей среды до 400 ºC прочность стали может снизиться почти на 30%.

Технологические свойства

Сталь марки 50Х14МФ обладает высокими технологическими характеристиками. Она легко поддается горячей обработке давлением, причем температура данной обработки не должна опускаться ниже 850 ºC. Листовую сталь обычно производят методом прокатки, а прутки, квадраты и другую сортовую сталь — методом волочения.

Из-за высокого содержания углерода сталь плохо сваривается. Сварные швы имеют повышенную склонность к красноломкости и могут трескаться при нагрузках, составляющих 20% от максимальной прочности цельного изделия.

Состав и расшифровка

Сталь 50Х14МФ является высоколегированной маркой. Ключевые параметры данной стали установлены в ГОСТ, действующий с 1992 года. Содержание углерода варьируется от 0,48 до 0,55%, в среднем достигая 0,5%. Карбиды железа способствуют повышению твердости сплава.

Они также увеличивают предел выносливости материала. Хром, который присутствует в количестве 14-15%, играет важную роль в снижении коррозионной опасности. Высокое содержание хрома усиливает термические свойства материала и повышает стойкость к абразивному износу.

Содержание марганца в стали не превышает 0,6%. Этот элемент добавляется для улучшения раскисления. Он позволяет удалять нежелательные примеси, такие как кислород и сера. Молибден может быть как ниже, так и выше по количеству, чем марганец.

Его содержание допускается в пределах от 0,45 до 0,8%.

Роль молибдена заключается в повышении жаропрочности материала. Такой элемент как молибден также уменьшает ползучесть раскаленного металла. В конечном итоге сталь с добавлением молибдена, как правило, демонстрирует более высокие показатели твердости в закаленном состоянии. В тандеме с ванадием (концентрацией от 0,1 до 0,15%) молибден предотвращает отпускную хрупкость и уменьшает размер зерна, что оптимизирует механические характеристики.

Кремний в составе не превосходит 0,6%. Он повышает пределы упругости и текучести без негативного влияния на пластичность материала. За счет введения кремния удается достичь хорошей стойкости к износу и обеспечить приличный уровень твердости после термических обработок. Доля серы и фосфора в стали 50Х14МФ соответствует стандартным нормам.

Характеристики и свойства

Важно проанализировать основные плюсы и минусы данного металлургического продукта. Их балансировка осуществляется с учетом взаимодействия конкретных легирующих компонентов. Сплав 50Х14МФ обладает высокой стойкостью к коррозионному воздействию. Его можно без опасений погружать как в чистую воду, так и в растворы химически активных веществ. Следовательно, мытье в посудомоечной машине с использованием различных моющих средств не окажет негативного влияния на материал.

Коррозионная стойкость обеспечивается за счет наличия углерода и значительного количества хрома. Благодаря карбидам железа этот сплав имеет высокую твердость, которая может достигать 57-58 баллов по шкале Роквелла. Такой уровень говорит не только о высокой твердости, но и о достаточной эластичности для конечного пользователя. Из-за легирующих компонентов удельный вес 50Х14МФ превышает значения, характерные для обычных конструкционных сталей, достигая 7900 кг на 1 кубический метр.

Уровень теплопроводности может колебаться от 15 до 26 Вт/(м·град), что зависит от температуры окружающей среды. Принимается значение теплоемкости 0,55 кДж/(кг·град). Коэффициент линейного расширения вполне типичен для конструкционных сталей. Термическая обработка увеличивает коррозионную устойчивость.

Воздействие высокой температуры не только укрепляет материалы, но и обеспечивает эффективную защиту от химически активных веществ, в частности содержащих хлор. Эта особенность позволяет повысить устойчивость:

• к процессу чистки перед стерилизацией;
• непосредственно к стерилизации;
• к дезинфекции.

Сталь 50Х14МФ демонстрирует хорошую стойкость к кислотам и определенным щелочным растворам. Также она стабильна в присутствии активных органических веществ. При обычной температуре прочность этого сплава более чем на 50% перевешивает прочность сплава 45. По показателям пластичности она примерно на уровне стали 12Х18Н10.

Важно отметить, что твердость на уровне 58 HRC достигается только при проведении высокотемпературной закалки.

Изменяя режимы прогрева, можно снизить стандартную твердость до 40 единиц по Роквеллу. Если сталь 50Х14МФ будет нагрета в процессе использования, ее прочность снизится. Например, уже при температуре в 400 градусах прочность может уменьшиться на более чем 25%. Горячая обработка этой стали под давлением возможна только при температуре 850 градусов и выше. Листы изготавливаются методом прокатки, а сортовой материал производится методом волочения.

Свариваемость стали 50Х14МФ ограничена. Существенное содержание углерода повышает风险 красноломкости. Трещины возникают достаточно часто. Ножи, изготовленные из этой стали, доступны по цене и имеют хорошую способность сохранять заточку в течение длительного времени. Их удобно править и перетачивать в домашних условиях. Эти ножи также хорошо переносят ударные и изломы, однако есть вероятность коррозии при длительном воздействии влаги, что является общей проблемой для большинства сталей.

Сталь 50х14мф

Сталь 50х14мф представляет собой легированную коррозионно-стойкую инструментальную сталь, которая активно используется для производства:

1. Режущего инструмента в пищевой промышленности, в частности для переработки мяса и рыбы.
2. Медицинских инструментов, предназначенных для рассечения мягких тканей, такими как скальпели и сменные лезвия для них.
3. Качественных ножей, которые требуют высокой прочности и износостойкости.
4. Холодного оружия.

В маркировке сталей первая цифра указывает на процентное содержание углерода, а следующие буквы и цифры обозначают наличие легирующих элементов и их процентное содержание. Если после буквы нет числа, это означает, что его концентрация ниже 1%. Легирующие элементы перечисляются в порядке убывания содержания в сплаве. Таким образом, можно сообщить, что в стали 50х14мф содержание углерода составляет примерно 0,5%, хрома — около 14%, а также в значительных количествах присутствуют молибден и ванадий.

В небольших количествах в состав сплава входят марганец, фосфор, сера и кремний.

Достоинства сплава

Физические и химические свойства стали 50х14мф обеспечивают высокие характеристики изготовленным из нее ножам. Она обладает следующими преимуществами:

• Коррозионной стойкостью, особенно относительно хлорсодержащих сред. Это свойство сплав приобретает за счет легирующих компонентов: хрома, молибдена и кремния. Присутствие хрома способствует формированию оксидной пленки на поверхности металла, защищающей его от ржавчины. Сталь, содержащая более 13% хрома, квалифицируется как нержавеющая, что прямо указывает на ее коррозионную стойкость. Усиление действия хрома в сплаве также обеспечивается молибденом и кремнием.
• Устойчивостью к воздействиям слабых щелочей и некоторых кислот. Это качество обеспечивается добавлением молибдена, который придает стали устойчивость к агрессивным веществам.
• Прекрасной способностью противостоять ударным нагрузкам, что достигается за счет наличия молибдена, который снижает вероятные эффекты хрупкости и ломкости клинка.
• Достаточной твердостью, позволяющей легко точить ножи и долго использовать их без необходимости подтачивания. Это свойство достигается благодаря присутствию марганца, который придает металлу зернистую структуру, способствующую увеличению прочности и жесткости клинка.
• Способностью устойчиво переносить высокие температуры без ухудшения характеристик. Это свойство также обеспечивается молибденом.
• Несмотря на все вышеперечисленные качества, сталь марки 50х14мф имеет доступную цену, что является ее дополнительным преимуществом.

Сталь 40Х10С2М

Сталь 40Х10С2М (ЭИ107) отличается сравнительно низким содержанием легирующих элементов. Она относится к группе жаростойких и жаропрочных сталей, комбинирующих хорошую устойчивость в горячих газах (продуктах сжигания топлива), повышенную прочность и способность противостоять износу. Данная сталь имеет хорошие комплексные свойства, что позволяет использовать ее для производства ножевых и клинковых изделий общего назначения. Несмотря на относительно низкое содержание углерода, правильно проведенная термическая обработка обеспечивает твердость 57-58 единиц по шкале HRC, а также хорошие показатели износостойкости. Это подчеркивает отсутствие четкой зависимости между твердостью и износостойкостью.

На заводе АиР из стали 40Х10С2М в основном изготавливаются подарочные ножи и сувенирные украшенные изделия (кортики, сабли, шашки, катаны, кинжалы), так как именно эта сталь позволяет достигать зеркального блеска клинка при полировке, что придает изделиям отличный внешний вид. Для сохранения эстетических качеств на украшенных клинках марка стали не указывается, а информация о ней содержится в паспорте изделия.

Сталь 50Х14МФ

Эта сталь активно используется для производства режущего инструмента благодаря своей высокой коррозионной стойкости, что делает ее незаменимой в медицинской и пищевой промышленности. Сталь 50Х14МФ является универсальной и с качественной термообработкой достигает твердости 56-57 единиц по шкале HRC, обеспечивая прочные и острые клинки, не теряющие заточку. Она также демонстрирует высокую стойкость к питтинговой коррозии (коррозия, приводящая к образованию ямок и полостей, начинающихся с поверхности металла). Клинки из данной стали могут обрабатывать в воде, содержащей хлор.

На заводе АиР из стали 50Х14МФ производят мощные клинки (мачете, кукри), а также топоры и секачи, для которых критически важна прочность при рубящих ударах.

Стали производства России

Сталь 95Х18. Характеристики.

Сложнолегированная конструкционная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных условиях, это нержавеющая сталь. Данная сталь относится к мартенситному классу. Она проходит упрочнение после закалки благодаря мартенситному превращению. После полного отжига сталь приобретает ледебуритную структуру с избыточными карбидами. Эта сталь широко используется в производстве ножей. При корректной термической обработке она демонстрирует хорошие режущие качества. При твердости клинка на режущей кромке 57-59 HRc достигаются лучшие физические характеристики. При твердости 60-61 HRc нож будет камбезе хрупким и может сломаться при попадании на твердый предмет, что приводит к отколам.

Химический состав стали марки 95Х18

C

Cr

Ni

Co

Mo

Mn

V

W

Cu

Si

N

S

P

Производитель: «Златоустовский Металлургический Завод», Россия, Златоуст.
Данная сталь традиционно используется для производства ножей компаниями: АиР, ОРУЖЕЙНИКЪ.

Сталь 100Х13М. Характеристики.

Сталь ромомолибденового типа, относящаяся к мартенситным классам, изначально разработанная для использования в режущем инструменте. Она содержит достаточное количество хрома для обеспечения высокой устойчивости к коррозии. Легирование молибденом снижает вероятность хрупкости стали по сравнению со сталью 95Х18. Кроме того, молибден способствует стабилизации структуры при закалке. При качественной термообработке сталь может достигать великолепных показателей ударной вязкости и твердости не менее 59 HRc. Ближайшим зарубежным аналогом этой стали является сталь 154СМ. Сталь 100Х13М уникальна по своим рабочим свойствам и обеспечивает отличное сочетание режущих и прочностных характеристик, коррозионной стойкости и возможности заточки в домашних условиях.

Химический состав стали марки 100Х13М (ЭИ515)

C

Cr

Ni

Co

Mo

Mn

V

W

Cu

Si

N

S

P

Производитель: «Златоустовский Металлургический Завод», Россия, Златоуст.
Для создания ножей данную сталь традиционно используют компании: АиР, ЗЛАТКО.

Сталь 40Х10С2М (ЭИ-107). Характеристики.

Сталь 40Х10С2М является модификацией стали 40Х13 с незначительными изменениями в составе, что предоставляет небольшое преимущество в стойкости заточки клинка пользователю.

Эта сталь характеризуется сравнительно низким содержанием легирующих элементов. Присадки хрома и кремния могут повышать ее склонность к отпускной хрупкости. Добавление молибдена не только уменьшает отпускную хрупкость, но и предотвращает значительное увеличение зерна при закалке, а также обеспечивает жаропрочность. Несмотря на незначительный уровень углерода, правильно выполненная термическая обработка способствует достижению твердости в 57 единиц HRC и, несмотря на это, обеспечивает хорошие показатели износостойкости, что подтверждает отсутствие четкой зависимости между твердостью и износостойкостью материала.

Стали производства Швеции и Австрии

RWL 34. Характеристики.

Это затвердевающая нержавеющая сталь – мартенсит, традиционно используемая для производства клинков ножей. Сталь RWL-34 изготавливается с использованием порошковой металлургии, что обеспечивает создание идеального для резки клинка.

Быстрое затвердевание. Современные технологии позволяют производить и обрабатывать (резка и штамповка) быстро затвердевающие стали RSP. Такое производство начало существовать 20 лет назад в Седерфорсе, Швеция, и эти стали находят свое применение в тех сферах, где критически важна режущая способность инструмента.
Причиной успеха сталей RSP является метод их производства, способствующий быстрому затвердеванию.

Грубая структура карбидов в конвенциональных сталях ограничивает прочность стали, так как скопление карбидов может вызывать стрессовые уровни. В то время как более мелкие карбиды порошковой металлургии не создают такого негативного воздействия, именно поэтому порошковые стали обладают высокой твердостью, почти в два раза превышающей обычные стали. Порошковые стали представляют собой оптимальное сочетание плотности и твердости.

На диаграмме представлены данные о твердости и прочности структуры стали.

Химический состав стали RWL 34:

Термическая обработка:

Температура ковки и скрутки составляет 1160-1050 °C (2120-1920 °F). Точка плавления от 1220 °C (2230 °F), что делает эту сталь чувствительной к перегреву.

Сталь RWL-34 изготавливается по порошковой технологии шведской компании Damasteel AB.

Damasteel AB (Швеция)

Компания Damasteel AB предложила рынку высоколегированные нержавеющие дамасские стали, произведенные с использованием современных методов порошковой металлургии. Этот процесс, известный как горячее изостатическое прессование, преобразует быстро затвердевающий порошок в компактную заготовку. Damasteel в качестве одного из компонентов (светлого) использует RWL 34 в дамасских сталях, а второй компонент (темный) — это сталь марки РМС-27. Порошки двух марок помещаются слоями в стальную капсулу, после чего вакуумируются и запаиваются. Порошки соединяются между собой под высоким давлением в процессе горячего изостатического прессования, достигая 100% плотности. Такой способ сварки в твердом состоянии не зависит от типов стали, даже новейшие нержавеющие марки могут с успехом соединяться, ведь поверхности порошков защищены от окисления.

ELMAX

Сталь ELMAX, содержащая хром, молибден и ванадий, производится компанией Uddelholn (Австрия). Она обладает выдающимися прочностными характеристиками, высокой коррозионной устойчивостью и отлично держит заточку. Из-за высокого содержания хрома, ванадия и молибдена данная сталь обладает высокой прочностью на сжатие, коррозионной стойкостью и превосходной формоустойчивостью (сопротивление изменениям формы в результате воздействия внешней среды). Важно отметить, что благодаря высокому содержанию хрома (18%) и молибдена (1%) сталь ELMAX идеально подходит для изготовления режущих частей инструментов, которые находятся в постоянном контакте с влагосодержащими продуктами питания.

Клинок, изготовленный из стали ELMAX, также обеспечивает уникальную сверхстойкость режущей кромки, что достигается путем дополнительной обработки, которая способствует упрочнению микроструктуры сплава за счет уменьшения размеров карбидных зерен.