История создания нержавеющей стали напрямую связана с развитием металлургии. Попытки увеличить коррозионную стойкость предпринимались многократно в течении различных столетий. Однако первые успехи были достигнуты только в XIX веке. В 1820—1821 годах английский ученый Майкл Фарадей провел ряд экспериментов и обнаружил способность сплава железа с небольшим добавлением хрома уверенно сопротивляться кислотной коррозии. Однако создать устойчивый к нагрузкам сплав тогда не удалось.
В течение более 80 лет в различных лабораториях мира предпринимались попытки создания такой стали. Но результат был получен лишь в начале XX века, когда европейские ученые начали настоящую гонку за ее создание. В 1904 году, условия получения нержавеющей стали были теоретически описаны французским ученым-изобретателем Леоном Джиллетом. В 1911 году Филипп Моннартц из Германии опубликовал свой доклад на ту же тему. А в 1912 году немецкие химики Эдуард Маурэр и Бенно Штраус из знаменитой металлургической компании «Krupp Iron Works» запатентовали первую аустенитную нержавеющую сталь, содержащую 21% хрома и 7% никеля. Однако приоритет в создании первых рабочих образцов продукции из такого сплава закрепился за английским инженером Гарри Брирли.
Источник фото:https://www.peoples.ru/photo/harry-brearley-76445787.shtml
Он работал в военной лаборатории Браун-Ферт в Шеффилде, где искал возможность защитить от внутренней эрозии стволы винтовок. В 1913 году ему удалось в результате экспериментов получить опытные образцы стали с содержанием 0,24 % углерода и 12,8 % хрома. Первая плавка состоялась в электрической печи 13 августа 1913 года. Она прошла успешно и новая сталь начала свое распространение по миру. За своё достижение в 1920 году Брирли был награжден золотой медалью Бессемера (за выдающиеся заслуги в производстве черных металлов). Первоначально Брирли предложил свою сталь производителю английских столовых ножей и именно при их производстве эта сталь использовалась впервые. Этот вариант нержавеющей стали имел очень малое содержание углерода и фактически относился к низкоуглеродистым сталям, не способным к хорошей термообработке и получению твердости выше 50 HRC. Но так как производимые из нее ножи были столовыми и не требовали заточки, они мгновенно завоевали популярность, положив начало новому технологическому прорыву не только в изготовлении ножей, но и посуды, оружия, машиностроения, электроэнергетики, и многих других отраслей.
Источник фото: https://www.livemaster.ru/item/40424852-vintazh-nabor-stolovyh-priborov-egoist-angliya-1-ya-pol-20-v
Главным отличием нержавеющей стали от углеродистой является высокое содержание хрома. Незащищённая углеродистая сталь коррозирует под воздействием влажного воздуха и воды. Плёнка оксида железа, образующаяся в месте коррозии, активно участвует в разрушении поверхности металла. Оксид железа имеет более низкую плотность, чем сталь, поэтому при расширении слоя, пораженная ржавчиной сталь отслаивается и отпадает, разрушая клинок. В то же время в нержавеющей стали, за счет большого содержания хрома происходит пассивирование - переход поверхности металла в неактивное состояние, связанное с образованием на ее поверхности соединений, препятствующих коррозии, благодаря наличию на поверхности инертного слоя оксида хрома. Этот слой предотвращает дальнейшую коррозию, блокируя проникновение кислорода к поверхности стали, и останавливает ее разрушение. Пассивация происходит только при достаточно высоком содержании хрома и при наличии в нём кислорода. Количество хрома для надежного процесса пассивации составляет 12—20 %. При его содержании в 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % — коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах, в частности, в азотной кислоте крепостью до 50 %.
Источник фото: https://simferopol.rtg-mps.ru/catalog/nerzhaveyushhaya-stal/polosa
Качество нержавеющих сталей, используемых при изготовлении ножей всегда зависело от легирующих элементов. Если твердость обычной «углеродки» можно было увеличить существенно выше 60 HRC и получить пусть и интенсивно ржавеющую, хрупкую, но очень твердую сталь. То сделать это с «нержавейкой» было уже невозможно. Содержание хрома при увеличении температуры и длительности термообработки пропорционально уменьшалось (хром выгорал), тем самым терялись и рабочие качества клинка, и коррозионная устойчивость. Поэтому в течение многих лет нержавеющая сталь имела репутацию мягкой и обладающей низкой износостойкостью. В течение нескольких десятилетий ножи изготавливались из стали типа AISI 420 (российской 40Х13), а вершиной нержавеющих сталей была 440С, с твердостью порядка 59 HRC. Она ставилась на дорогие, премиальные ножи вплоть до 80-х годов, когда начала вытесняться отличной сталью 154СМ, имевшей в составе 14 % хрома или ее японским аналогом АТС 34. Обе эти стали во влажной среде покрывались несущественным питтингом, то есть не соответствовали в полной мере статусу «нержавеющих».
Источник фото: https://messermeister.ru/lab/news/%E2%80%8Bnozh_benchmade_746_mini_onslaught__posledniy_iz_mogikan_n...
В начале 90-х годов прошлого века, начали получать широкое распространение стали порошкового передела, начиная с S30V, которая имела те же 14% хрома. Но при этом более качественный состав и наличие дополнительных легирующих элементов, существенно увеличивших ее устойчивость к коррозии. Прогресс неумолим, и сейчас в распоряжении ножеманов всего мира есть отличные порошки с 20% хрома в составе, например M390 от Bohler-Uddeholm или CPM 20 CV от Crucible. Это уже подлинно нержавеющие стали, способные работать даже в сложной кислотной среде и при этом демонстрирующие очень высокую износостойкость, прочность и агрессивный рез.
Сейчас кажется, что развитие нержавеющих сталей уже дошло до предела, который выражен, в частности, такими «ванадиевыми монстрами», как сталь М398, содержащую 20% хрома, 2,7% углерода и 7,2 % ванадия. Глядя на такой состав элементов, создается впечатление достигнутого идеала качеств ножевой стали и кажется, что это уже совершенно избыточные параметры. Однако прогресс не остановить и впереди нас ждут новые изобретения металлургов в области нержавеющих сталей.
Читайте также:
Этапы термообработки стали
