Про закалку ножа из стали Х12М/Х12МФ
Привет всем :) Наконец дошли руки до написания поста, собственно как я закаливал свой нож, тот, что на фото ниже
Для начала пара слов про сталь. Х12М это та же Х12МФ, в последней просто чуть расширили допуск на примеси, по основным легирующим элементам они идентичны. Является наиболее характерной сталью группы, применяется для изготовления инструмента повышенной износостойкости, который работает без значительных динамических нагрузок, отдельными представителями общества используется в качестве материала для ножей. Зарубежный аналог – это сталь D2.
Высокая износостойкость стали обеспечивается большим содержанием карбидной фазы – около 16-17%. Чем больше содержание карбидов и чем выше их твердость (в этой стали карбид Cr7C3 имеет твердость около 1500HV), тем выше износостойкость. Вот зацените, какая красивая и непонятная картинка
Это структура закаленной Х12М, мартенситная матрица и распределенные в ней карбиды. В моем случае после закалки и отпуска твердость мартенсита вышла 62HRC, ну или 739HV для сравнения с твердость карбидов.
Интересная вещь, износостойкость быстрорежущей Р6М5 при низких температурах работы ниже, чем у Х12М, так как основной карбид, входящий в её состав, имеет твердость 1300HV, против 1500HV у Х12М, думаю логику Вы поняли.
Теперь о термообработке и тут есть два варианта. Первый - это закалка на первичную твердость, когда нагрев ведется до температур 1000-1030гр. (справочник Конструкционные материалы, под общей редакцией Б. Н. Арзамасова) с последующим низким отпуском , высокая твердость получается непосредственно после закалки. Второй вариант – это закалка на вторичную твердость с температур 1080-1100гр. (Инструментальные стали Ю. А. Геллер) на ≈54 HRC с последующей серией высоких отпусков 500-520гр., призванных эту твердость поднять до значений 60 и более HRC.
Закалка на первичную твердость используется наиболее часто, обеспечивает высокие механические свойства и износостойкость. Закалка на вторичную твердость производится тогда, когда от инструмента требуется повышенное сопротивление отпуску, т.е. он работает с разогревом, а для ножа это не особо актуально.
И так выбираю закалку на первичную твердость, осталось определиться с температурой. И тут сложность, в разных источниках диапазон немного отличается, у Геллера это 990-1010, у Арзамасова 1000-1030, а у Гуляева вообще ближе к температурам закалки на вторичную твердость 1060-1080. Одной универсальной температуры нет, все зависит от свойств, которые мы хотим получить.
Свойства будут определяться в первую очередь твердостью (62-65HRC) – чем она выше, тем больше износостойкость, размером зерна (не крупнее 9 номера) – чем оно мельче, тем выше механические свойства и количеством остаточного аустенита (15-20%) – чем его больше, тем ниже твердость и прочность, но выше вязкость.
В общем после долгих душевных мук и благодаря справочнику Арзамасова я выбрал температуру 1025гр., вот, гляньте на таблицу, твёрдости куча, зерно мелкое, правда остаточного аустенита может быть до 20%, но возможно даже, что в этом будет плюс. Аустенит повышает пластичность и надеюсь его присутствие снизит хрупкость режущей кромки.
Более высокий нагрев, в моем случае, не нужен, твердость и механика упадет, единственное, что увеличится – это сопротивление против отпуска. Нагрев ниже 990 - 10000С не создаст оптимальной легированности основы, а также не позволит в полной мере растворить мельчайшие карбиды, имеющиеся по границам зерен и снижающие механические свойства, вот типа тех, что на фото ниже.
Для подобных сталей применяется промежуточный нагрев, ибо если сразу засунуть на 1025гр., есть не иллюзорный риск достать клинок уже по частям или немного с корректированной геометрией.
Время выдержки при окончательной температуре взял 4мин., этого должно хватить, минимальная толщина моего клинка чуть менее 1мм.
Конечно, для начала я попробую закалить образец по выбранному режиму, так как до этого ни разу не пробовал закаливать Х12М.
После выдержки охлаждаю образец в минеральном масле. Я пробовал охлаждать и на воздухе, твердость вышла абсолютно такой же, но, если верить учебникам, замедленное охлаждение в большей степени приводит к выделению мельчайших карбидов по границам зерен, что оказывает неблагоприятное влияние на механику.
В итоге твердость вышла 64HRC, размер зерна примерно 12 номер по ГОСТ 5639, видимого обезуглероживания с поверхности нет, значит режим работает, подобная учесть ждет и клинок.
Да вот так выглядит мелкое зерно в стали.
Вообще клинок вышел после закалки даже чуть тверже, чем образец, примерно на 64-65HRC.
Зерно также мелкое, структура красивая, Если возник вопрос, как я посмотрел зерно, так воооот....ручками отполировал на лезвии площадку, протравил в кислоте и поставил на микроскоп, не ломать же нож, чтобы посмотреть качество закалки. Вообще было бы удобнее привязать образец-свидетель к ножу и закалить вместе, чтобы потом уже над образцом измываться, резать его и травить. Структура после закалки и отпуска, для ценителей)
Завершающей операцией будет отпуск, он частично снимает закалочные напряжения и повышает прочность. Температуру отпуска я выбирал опять же по таблице из учебника, вот она, выбирайте, что душе угодно.
Решил сделать отпуск при 200гр. 2 часа, по итогу вышло 62 HRC, что не так плохо.
Стоит сказать про поверхность, без защиты при нагреве она окислилась, причем в некоторых местах значительно, в дальнейшем долго шлифовал, пожалуй в другой раз я окуну клинок в кипящий насыщенный водный раствор буры для создания защитной пленки.
Ну а итогом всех моих изысканий стал вот такой нож. уж не знаю, для чего его буду использовать.
Любителям тестов на перерубание гвоздей моё извинение, не знаю, на сколько хорошо клинок делает это.
Всем дочитавшим спасибо, было бы интересно узнать, а с какой температуры закаливаете сталь Х12М Вы?
Ролик где я говорю ртом озвученную в посте информацию и много большего :)
