Cталь 420: характеристики для изготовления ножей, химический состав, применение, физические свойства, обработка, аналоги, отзывы

Общая информация

Как известно, одним из главных элементов в составе такой стали выступает углерод. Он содержится по массе в количестве до 2%. Это позволяет получать непревзойденную прочность, а также хорошую износостойкость. При этом, на долгое время сохраняется острая режущая кромка, даже если вы эксплуатируете нож каждый день.

Если заглянуть немного в историю, то можно увидеть, что такая сталь применялась до 20 века. Это обусловлено тем, что она была проста в изготовлении, а также подходила для многих предметов в доме. Но со временем нержавеющая сталь вытеснила углеродистую полностью из производства ножей. Этому существует достойное объяснение, потому что нержавеющая сталь имеет несколько главных преимуществ. Но в любом случае всё же нужно посмотреть на основные достоинства и недостатки, чтобы лучше понимать всю концепцию выбора.

Химический состав

Сталь 420 относится к аустенитно-мартенситным сталям, основные технические характеристики которых зависят от расположения элементов в ее кристаллической решетке. Этот тип сплавов проходит обязательную процедуру закалки, но проходит она довольно сложно.

Эта хромированная сталь с довольно низким содержанием углерода (С) — 0.15%, который непосредственно влияет на прочность готовых клинков и добавляет твердость стали 420. Из преобладающих элементов главными являются хром (Cr) и марганец (Mn), и следующие компоненты:

• Хром присутствует в соотношении 12,0–14.0%. Он улучшает процедуру закалки, увеличивает износоустойчивость и наделяет металл антикоррозийными свойствами, то есть он становится нержавеющим.
• Марганец (0,10%) укрепляет материал и делает его более надежным.
• Среди легирующих компонентов на первом месте находится кремний (1%). Он улучшает показатели износоустойчивости и прочности.
• Содержание фосфора — 0,04%. Он относится к вредным технологическим примесям. Большое количество элемента повышает хрупкость металла, а чем выше содержание углерода, тем ниже качество готового изделия.

В химсоставе присутствует сера, также являющаяся вредным компонентом, снижающим пластичность, устойчивость к коррозии, сопротивляемость истиранию. Компоненты, входящие в состав стали 420, определяют основные свойства и качества стали.

Физические свойства стали AISI 420

Металл имеет следующие физические свойства:

• в зависимости от количества углерода и режима закалки сплав может иметь твёрдость в 50-55HRC;
• предельная прочность варьируется в диапазоне 550-620 МПа;
• от количества углерода зависит относительное удлинение, оно может быть 20-26%;
• модуль Юнга достигает 195 ГПа;
• удельная теплоёмкость равна 450 Дж/кг*К;
• теплопроводность сплава 27,4 Вт/м*К.

Изделия из стали 420.

Что влияет на характеристики сплава

Окончательная характеристика любой стали зависит от двух основных параметров:

• химического состава;
• термомеханической обработки.

Первое является перечнем различных легирующих элементов, которые позволяют в сумме добиваться параметров, неприсущих отдельно взятой добавке.

Термомеханическая обработка металлов заключается в изменении межатомных расстояний посредством механического воздействия под температурой и закалке, которая непосредственно влияет на прочность и твёрдость стали.

Как элементы влияют на структуру

В зависимости от процентной концентрации каждого элемента структура будет видоизменяться, как и её рабочие свойства, которые являются результатом взаимодействия легирующих добавок:

1. Базовую роль играет кристаллическая решётка, которая в этом случае образована базовым компонентом (Fe – железо) и её изменение в сочетании с определёнными химическими элементами.
2. Следующий момент – это взаимодействие веществ на уровне молекул: образование новых карбидов и различных второстепенных соединений, а также их месторасположение в кристаллической решётке.
3. Последнее – это сегрегация, то есть способность атомов изменяться под воздействием высоких температур, образовывая новые связи и тем самым влияя на конечные свойства.

Характеристики любой стали регулируются такими основными параметрами:

• прочность;
• пластичность;
• вязкость;
• устойчивость к коррозионным воздействиям;
• электропроводимость;
• закаливаемость;
• свариваемость.

Изделия из стали AISI 420 получают мартенситным методом. Максимальное воздействие на каждый параметр оказывают легирующие компоненты. В основе таких процессов лежит способность кристаллической решётки изменять свою структуру, так, любое её искажение вне зависимости от применяемого вещества приводит к увеличению показателя прочности:

• углерод – его атомы в два раза меньше атомов железа, за счёт чего они легко помещаются между вторыми, образуя карбиды, что искажает решётку. Чем больше его содержание в составе, тем сталь прочнее, но при этом она становится более хрупкой;
• хром – при содержании в пределах 13-17% придаёт сплаву стойкость к ржавлению и несколько увеличивает прочность. Объясняется это уникальным свойством образовывать оксидную плёнку на соседних молекулах, которые по размеру равны молекуле хрома. На поверхности такая плёнка создаёт прочный щит, через который не могут проникать атомы кислорода, что исключает коррозию следующих слоёв;
• кремний – применяется как технологическая добавка для удаления остаточного кислорода при выплавке. Он не образует карбиды, однако сдвигает их в сторону границ зерна, что делает структуру более однородной;
• марганец – наиболее эффективен при использовании его с кремнием в пропорциях 1:1. В таком случае марганец обеспечивает стабильность легирующего сплава, исключая смещение ядер, благодаря чему получается плотная и однородная кристаллическая решётка.

Преимущества стали марки 420

Прочность этого сплава такова, что он не требует дополнительного упрочнения поверхности, а сердцевина всегда имеет достаточную вязкость, чтобы быть устойчивой при динамических нагрузках. Но самое главное преимущество, что сталь 420 одна из немногих мартенситного класса, которую можно соединять с помощью сварки.   

Оцените статью: Рейтинг: 0/5 — 0 голосов Популярные статьи

• Нейзильбер: Состав сплава
• Сталь 17Г1С
• Внутренняя резьба

Марки стали

• Сталь 40ХН
• Сталь 40х13
• Сталь Р18

   

Плюсы и минусы 420 стали

Сталь 420 для ножей имеет свои плюсы, которые проявляются при определенных условиях, и минусы, непосредственно влияющие на применение клинков.

Среди положительных свойств и ярко выраженных плюсов металла выделяют отличную антикоррозийную устойчивость и невысокую стоимость. При хорошей обработке и закалке они приобретают высокую упругость и тонкость готовых клинков.

Термообработка проводится с применением азота, что дает возможность получать сталь твёрдости 53 HRC хорошей гибкости, что улучшает свойства режущего инструмента.

При этом, по отзывам специалистов, она с трудом поддается закалке, что не позволяет повысить уровень твердости. Если она остается мягкой, это значит, что содержание углерода (С) довольно низкое. В связи с этим характерны и невысокие показатели стойкости к механическим повреждениям.

По этой же причине сталь плохо держит заточку: ножи постоянно приходится подтачивать. Но это не мешает зарубежным мастерам-ножевикам работать с металлом и изготавливать изделия, пользующиеся большим спросом. Продлить срок эксплуатации позволяют регулярная заточка и тщательный уход.

Характеристики

420HC относится к категории High Carbon (в отечественной металлургии такие стали называют высокоуглеродистыми) — это более легированный вариант стандартной мартенситной нержавейки 420.

Наличие хрома и высокое содержание углерода позволяет обеспечить кромке стойкость и хорошие режущие свойства. Ножи из этой стали отличаются хорошей коррозионностойкостью и лёгкостью обработки, так что изделия из неё попадают в категорию доступных ножей со средними теххарактеристиками.

До высокого класса ножи недотягивают, поскольку их приходится время от времени затачивать.

Плюсы

Соответствующая ТО позволяет довести свойства этого недорогого ножевого материала до свойств более дорогой стали 440А. Речь идёт о закалке и криогенной обработке, в результате которой твёрдости клинка достигает 57 единиц.

При этом уровне потребительских свойств такой инструмент всё равно остаётся в пределах недорогого сегмента, хотя более затратная термообработка всё же сказывается на итоговой стоимости изделия.

Минусы

Пускай нож из 420HC и не создаёт трудностей в заточке, но по удобству процесс всё же уступает заточке более мягких сплавов.

Складной нож из стали 420HC.

Российские аналоги

Марка стали 420 имеет российский аналог – сплав 20Х13, но обычно в эту линейку включают 30Х13, 40Х13, 65Х13.

Последняя в России не менее популярна, чем 420. Главные их сходства – высокая степень противостояния коррозии и небольшая цена. В остальном же 65Х15 имеет свои преимущества, которые ценят российские мастера по изготовлению ножей. Среди явных плюсов: простота и легкость заточки, отличная прочность, устойчивость к повреждениям и гибкость.

65Х13 нередко применяется для изготовления медицинского инструмента, но чаще – для ножей разного предназначения: бытовых, охотничьих, представленных в каталоге интернет-магазина Али Аскерова КавказСувенир.

Сталь 420HC – американский высокоуглеродистый сплав

Известная многим под названием сталь AISI 420 является ничем иным, как американским аналогом аустенитно-мартенситной стали. В Российских ГОСТах эти марки маркируются так: 20Х13, 30Х13, 40Х13. Буквенно-цифровое обозначение AISI 420 определяется стандартом, где:

• AISI — это аббревиатура Американского Института Стали и Сплавов, которым была разработана эта система маркировки;
• Трехзначное число определяет отношение к нержавеющей стали. Первая цифра -4- уточняет принадлежность к хромоникелемолибденовым сплавам;
• Коэффициент 20 определяет местонахождение в таблице.

Где используется сталь 420

Недорогая марка стали применяется для изготовления бюджетных ножей и широко используется водителями, рыбаками, туристами, охотниками. Главное, на что они обращают внимание – великолепная устойчивость к агрессивным средам. Средняя режущая способность изделий в данном случае отходят на второй план. Отзывы свидетельствуют, что технические характеристики стали 420 вполне приемлемы.

Любители побродить по лесам и горам, посидеть с ружьем в ожидании добычи или спуститься к морским обитателям, готовы регулярно править и подтачивать клинки, но быть уверенными, что в воде или влажной среде нож не заржавеет.

Не меньшей популярностью пользуются ножи, изготовленные из стали 65Х13., которая, как и 420, обладает прекрасными антикоррозийными характеристиками. Среди них – разделочные, туристические, а также – пластунские, которые станут отличным подарком коллекционерам. Они представляют настоящее произведение искусства.

Например, пластунский нож Витязь, который можно приобрести в интернет-магазине КавказСувенир али Аскерова, порадует изумительно красивой резьбой, выполненной на мельхиоровом навершии, прочным фиксированным клинком и ножнами из натуральной кожи.

Термомеханическая обработка

Изделия из стали AISI 420 получают мартенситным методом, который проводится в два этапа:

1. Сначала получают заготовку, отливая её в приготовленную форму и тщательно регулируя температурный режим. Резкое остывание приводит к негативным последствиям, одно из которых – высокая хрупкость, поэтому кристаллизация должна протекать медленно.
2. Вторым этапом будет изготовление будущей детали или механизма. Если изделие получается при помощи отлива, то следующим шагом будет механическое воздействие: выточка, очистка, подгон под шаблон.

Деталь можно получить посредством работы с заготовкой – обычным куском стали. В таком случае для будущей закалки необходимо учесть все изменения, связанные с деформированием структуры.

Закалка проходит при довольно невысоких температурах, для мартенситных сталей достаточно нагрева свыше 200 градусов.

Основным моментом в этом процессе является отпуск, то есть выдержка однородной температуры после нагрева. Во время этого протекают реакции, которые формируют конечную структуру сплава. Время выдержки зависит от будущего применения стали.

Листы стали 420.

Заточка клинка из стали 420HC

Чтобы заточить изделие из сплава 420HC, не требуется больших усилий. Ножи можно затачивать различными видами абразивов. При стандартной твёрдости клинка в 55-57 HRC не следует использовать специальные алмазные бруски на органической связке.Это только усугубит процесс, будет возникать застревание алмазов в вязкой структуре поверхности подвода. Это приведёт к их вырыванию из алмазного бруска или облому вершин алмазных зёрен. Наилучшим вариантом будет использование алмазных брусков на гальванической связке.

Также прекрасно подходят синтетические камни на основе карбида кремния и оксида алюминия. Все такие камни работают строго с водой. Можно использовать масляные камни. Они будут работать по этой стали достаточно быстро с небольшой выработкой.

Для полировки сталь 420HC применяются различные пасты с кожей на бланке. Можно использовать алмазную пасту на дубовом бланке. Оба способа будут давать прекрасный блестящий подвод. Для полировки можно использовать камни природного происхождения.

Ножи из стали 420HC.

Применение

420 – коррозионно-стойкая марка стали или, как её часто называют, медицинская или пищевая нержавейка. Это один из тех сплавов, что активно применяется в работе большого количества механизмов, так как используется для изготовления элементов, которые могут работать при температуре до 450 градусов под высокими нагрузками.

Помимо ножевого производства 420-ая интенсивно используется во многих отраслях:

• изготовление мерительных и режущих инструментов, игл карбюраторов, поршневых стоков, деталей двигателей;
• производство лопаток и ответственных деталей турбин;
• выпуск крепежей и износостойких прокладок;
• выпуск пружин и рессор для автомобилей;
• производство кухонных принадлежностей.

Из стали 420 делают кухонные инструменты.

Аналоги

Как уже было отмечено, сталь 420HC является разновидностью мартенситного нержавеющего сплава 420. Самым ближним аналогом по химическому составу и характеристикам можно назвать металл 440А. Он также применяется для изготовления бюджетных вариантов ножей.

Изделия из стали 420HC.

Сравнение стали 420HC и M390

Нож из стали 420HC быстро тупится, в этом тайны нет. Но следует отметить, что любое изделие после открытия консервных банок потеряет в остроте и у него сядет режущая кромка.

И по сути это тоже нормально, потому что прямое назначение ножа работать с продуктами питания.

А не рубить монеты и снимать стружку с гвоздей. Большим плюсом стали 420HC будет возможность заточить клинок в походных условиях. А вот со сплавом М390 этого сделать невозможно. Если сядет режущая кромка, то придётся прибегнуть к специальным камням и оборудованию.

Рубка сухих твёрдых ветвей может оставить на стали М390 реальные сколы. А вот у сплава 420HC этого не случится, самым плохим может стать замин на режущей кромке. А это можно поправить несколькими движениями о походный точильный брусок.

Не малую роль играет термическая обработка металла. Неправильная закалка сплава М390 может привести к сколам на кромке даже при несложных манипуляциях. А вот сталь 420HC уже давно научились правильно обрабатывать, и нож может прослужить целый сезон.

Ножи из стали 420HC

Ножи представленные в подборке выполнены из популярной 420HC нержавеющей стали. Очень часто эту сталь делят на два типа. На сделанную американскими или европейскими компаниями и сталь произведенную в Китае. Как можно сразу понять, что западная версия серьезно обгоняет, китайскую по качеству, однако и стоит она дороже, нежели аналог. Буквы HС (High Carbon) указывают на большое содержание углерода, который придает стали твердость.

Складной нож BUCK Bantam Black

Нож Bantam – бюджетная линейка ножей от BUCK. Нож очень легкий, весит всего 88 грамм. Рукоять полностью выполнена из ударопрочного пластика на ней отсутствуют стальные лайнеры. Минусом ножа является то, что его необходимо складывать двумя руками. Если сложить одной рукой, то клинок может «укусить» руку. Никаких люфтов и неисправностей. Характеристики клинка:

• Общая длина: 220 мм;
• Длина клинка: 90 мм;
• Длина рукояти: 130 мм;
• Толщина клинка: 3.0 мм;
• Материал клинка: 420HC;

• Материал рукояти: Термопластик;
• Тип замка: BackLock;
• Вес: 88 грамм;
• Страна производитель: США.

Клинок из бюджетной линейки ножей от BUCK.

Складной нож BUCK Folding Hunter

Клинок Buck 110 – это, пожалуй, самый популярный складной нож в мире. Эта модель выпускается с 1962 года и до сих пор не утратила своей актуальности и популярности. Клинок выполнен из традиционной стали 420НС. Взяв в руки BUCK 110, вы сразу обратите внимание на его вес, никаких ультросовременных и ультралегких материалов, только строгое и увесистое обаяние классики. Характеристики клинка:

• Длина ножа: 219 мм;
• Длина клинка: 95 мм;
• Длина в сложенном положении: 124 мм;
• Толщина обуха: 3,0 мм;

• Материал клинка: Сталь 420HC;
• Материал рукояти: древесина;
• Производство: Buck Knives, США;
• Вес: 210 грамм.

Самый популярный складной нож в мире.

Автоматический нож FOX Nato Military

Автоматический фронтальный выкидной нож Fox Nato Military, выполненный из недорогой углеродной стали и прочного алюминия. Отличный недорогой аксессуар для повседневного ношения. Рукоять выполнена из алюминия, что положительно сказывается на массе ножа. Вес составляет 70 грамм, поэтому на кармане FOX Nato Military будет носить вполне комфортно. Характеристики ножа:

• Длина ножа: 173 мм;
• Длина клинка: 68 мм;
• Длина рукояти: 105 мм;
• Ширина клинка: 13 мм;
• Толщина обуха: 1,5 мм;

• Материал клинка: 420HC;
• Материал рукояти: Алюминий;
• Страна-производитель: Италия;
• Производство: FOX Knives;
• Вес: 70 грамм.

Фронтальный выкидной нож Fox Nato Military.