Порошковые стали

Хотелось бы обсудить некоторые подробности теории и практики современной порошковой металлургии, а также свойства моносталей, полученных по порошковой технологии в сравнении с "просто хорошими" клинковыми сталями. Попробую уточнить, что именно заинтересовало.

В давнем разговоре один специалист произнес фразу, которая дала сильный повод для размышлений. Одним из наиболее распространенным методов получения порошков является распыление расплавленного металла струей инертного газа (аргона или гелия). Раздробленный на мельчайшие капли металл (практически любого состава) мгновенно остывает и твердеет. Так вот этот спец вскользь сказал, что каждая частичка-порошинка по сути представляет собой СЛИТОК. Соответственно, со своей внутр. структурой. Т.е. частица диаметром в 100 мкм (0,1 мм ), как и большие слитки весом в килограммы и тонны, состоит из зерен и карбидов, размеры которых, естественно, меньше. Прямо скажем, много меньше.. . возможно, сотые доли микрометра. Карбиды? те тоже невелики.
Поэтому было бы крайне заманчиво сформировать из "много" мелких частиц "один" клинок" с а)сверхмелкой зеренной структурой б)сверходнородным распределением сверхмелких карбидов.
В реальности вроде как не все так красиво. И р-р зерна не столь уж мал, и карбидная неоднородность (причем образованная карбидами весьма больших р-ров) довольно явственна.

Итак. Какая реальная разница между состоянием металла в порошке и "какбы" монометалле из него, а также каковы причины этой разницы? И как это отражается на режущей способности клинков?

Для заэвтектоидных и высоколегированных сталей неоднородность металла при охлаждении расплава неизбежна. В промышленном массовом производстве неоднородность структуры - брак. Потому без порошкового передела не обойтись. Кузнечной обработкой неоднородность можно превратить из недостатка в достоинство, преобразовав полосчатость, сетчатость, дендриты и т.п. дефекты в волокнистую структуру, армирующую клинок. Испортить неправильной ТМО можно каждый металл, а вот вытянуть максимум из потенциала - вопрос квалификации и вложения знаний, умений, времени, энергии.. . В экстримальных сверхуглеродистых порошках и сверхтвёрдых быстрорезах разочарован - не режут, сыпятся, тонкую кромку не держат. Не хватает карбидного контраста и вязкости матрицы. S30V ведущие производители в серии уже освоили, хорошее сочетание реза, лёгкости заточки, упругости/вязкости, коррозионной стойкости.. . На складниках и специальных ножах (для рыбаков, дайверов) хороша, а для поля простые углеродки больше нравятся.

в теории не силен, потому не буду со своим рылом в калашный ряд соваться.

а вот по конечным ТТХ, ради которых, собсно, все и затевается, скажу.
например, на основе широко распространенной С-30.

чем мне она безумно нравится, так это комплексом свойств.
то есть имеем нержавеемость, перекрывающую реальную жизненную потребность устойчивость РК, при этом рез похож на рез хорошей углеродки.
Конечно, убитый нож в поле замаешься восстанавливать, да и так замаешься.
с другой стороны, подсевшая Рк как на порошках, на Х12, рапидах правится до острого состояния очень легко.

недостатки-не получить устойчивую тонкую РК, присущую простым углеродкам.
твердость недостаточна для порезать на тарелке еду и прочих подобных применений.

вот ха эти качества я очень люблю порошки.
да, у порошков именно "вкусный", агрессивный рез, цеплючий какой то.
у моножелезок, типа тех же рапидов, Х12, совершенно другой характер реза, то есть быстрая потеря бритвенной остроты при длительном сохранениии рабочей остроты.
но при этом во избежание проскальзывания и мыльного реза надо потрахаться со спусками, РК и т.д.
иначе можно и по перцу обычному клинком скользнуть, однажды так Кизлярским Ш-7 из Х12МФ серьезно руку пропорол.
ну и субьективная острота и цеплючесть РК моносталей типа рапидов и Х12 меньше, нежели на порошках.

Ага, Леонид Борисович, вот тут-то я и подкину свои копейки .
Насколько я понимаю идея применения порошковой технологии в наше время родилась от необходимости получения стали с таким хим. составом, который не позволяет ее выплавлять и ковать\деформировать обычными способами. Т.е при попытке получить слиток входящие в расплав легирующие компоненты создают при кристаллизации структуры, исключающие возможность дальнейшей пластической деформации, т.к. они не реструктурируются в процессе отжига. Фактически то же, с чем Вы сталкивались, насколько мне известно, при плавке высоколегированных булатов.
Почему бы не сделать композит из высоколегированных порошков разных составов(с прицелом на различие свойств), спеченных в подобие фаранда?
Супервысоколегированыйсверхпрочныйизносостойкий порошковый булат!
Вот такая идея.
С Уважением, Василий.

Originally posted by dm_roman:

... да, у порошков именно "вкусный", агрессивный рез, цеплючий какой то.
у моножелезок, типа тех же рапидов, Х12, совершенно другой характер реза, то есть быстрая потеря бритвенной остроты при длительном сохранениии рабочей остроты.
[... ]
ну и субьективная острота и цеплючесть РК моносталей типа рапидов и Х12 меньше, нежели на порошках.

Рез у хорошо обработанной S30V/S60V хорош, но вот начальную бритвенную остроту даже ATS34/BG42, не говоря уж об инструментальных углеродках, держат дольше. Вот, после притупления и потери бритвенной остроты, порошковые стали продолжают резать долго и хорошо, как и некоторые дамаски/булаты. Другое дело, что часто эффективней поправить тонкую кромку инструменталки парой движений и резать "бритвой".

Ага, сегодня только с Анатоличем Димой обсуждали возможность прокалить СРМ-10 до меньшей твердости, нежели обычно.

предполагается совмещение качеств "Хрен затупиш" и приемлемой дуракоустойчивости.
а подвиг меня на это разговор с Аси, который тестировал эти порошки и в исполнении Вилсона и Алексея Кукина.
колется, грит, со звуком стекла и примерно так же, а тупить умучаешься.

а композит из нескольких порошков-интересная идея, может действительно получится нечто такое, от чего все маньяки пищать будут.

а также каковы причины этой разницы?

Я бы ответил на этот вопрос таким образом - цель порошковой металлургии создание сплавов лишенных недостатков изначально свойственным сталям выплавленными обычными методами, как то: карбидная неоднородность, стротчатость, полосатчатость, неравномерное распределение лигатуры в массе металла, а также создание сплавов, о возможности получения которых обычными методами и речи быть не могло, та же ZDP189( 3%углерода и 20% хрома).
А разница состоит главным образом в том, что моносталь имеет кристаллическую структуру, а п.м.- стали: аморфную, что достигнуто мгновенным охлаждением микро-капель - 10 в 5 степени.
В ссср хорошо это дело продвигалось, да вот опять полезли на броневики...

Вот-вот: скрестить хай-тековских ужа и ежа

Что-то не замечал я за С30 на Милитари трудностей с правкой, да и с заточкой. Главное - ДМТ хорошие "алмазы"-точилки делает

Originally posted by dm_roman:
.. . композит из нескольких порошков-интересная идея, может действительно получится нечто такое, от чего все маньяки пищать будут.

Дык, Тимофей Антоневич давно этим направлением занимается. Тесаки и ножи из порошков ШХ и быстрорезов выставляет..
Только, светлой памяти, Бурмистрова уж нет.. .

В экстримальных сверхуглеродистых порошках и сверхтвёрдых быстрорезах разочарован - не режут, сыпятся

Eugeny, вы какими пробовали резать?

что моносталь имеет кристаллическую структуру, а п.м.- стали: аморфную

добавлю про п.м.: "в момент получения порошка"
на клинках-то обычная кристаллическая

на клинках-то обычная кристаллическая

Не понял???

Открою страшную гос. тайну - при шлифовке 10ки на поверхности видны и стротчатые и полосатчатые структуры, врочем так же как и булатоподобные. В этом смысле она не исключение. Допускаю, что хим. состав\структура этих фрагментов иная, но их присутствие - факт. Чем объяснить?

Не понял???

в конечном итоге прокат тоже что ли аморфную структуру имеет?

Ага, сегодня только с Анатоличем Димой обсуждали возможность прокалить СРМ-10 до меньшей твердости, нежели обычно.

У 10й рабочая твердость 60-63.... смысл делать меньше? превратить в ШХ15?

в конечном итоге прокат тоже что ли аморфную структуру имеет?

КОНЕЧНО ЖЕ!!!!

Originally posted by GAU-8A:

Eugeny, вы какими пробовали резать?

SRS15, ZDP189, быстрорезы разные высоко калёные разочаровали. Как стекло.. .

КОНЕЧНО ЖЕ!!!!

сомнительно мне как-то...
ссылка где почитать есть?

Открою страшную гос. тайну - при шлифовке 10ки

Не зна-а-аю... У Фила В. я ничего подобного не видел.. . может это микроштрих от камня? Не представляю..

смысл в том, что на десятке износоустойчивость определяют сверхтвердые карбиды, на которые пониженная твердость клинка не должна сказаться критически, по идее.
а вот прочнее на скол Рк может стать.
собственно, тема не новая, на тех же Спаях сказка была с первыми выпусками, на моносталях Х12 у Широгорова и у Кизляра.

сомнительно мне как-то...
ссылка где почитать есть?

Дим, ну, как вот ты это себе представляешь?... милиард убухать на разработку, а на последнем этапе превратить все в обычную сталь?!

Дим, ну, как вот ты это себе представляешь?... милиард убухать на разработку, а на последнем этапе превратить все в обычную сталь?!

дык какая же она обычная, с 3-мя то процентами угля?

напомню тему:
Первое приминение порошковой стали для ножей. Где и кем?

тут я согласен с Аланом. да и Марьянко писАл в эту тему, счас под рукой нету. дома если найду - отпишу. счас убегаю, до вечера. и не ругайтесь

Originally posted by GAU-8A:

КОНЕЧНО ЖЕ!!!!

Не согласен. Вплоть до того, что "против".
Писал, что порошинка - это микрослиток. Но,по моим данным, все же не полностью аморфный. Для аморфизации нужен особый химсостав и несколько бОльшая скорость охлаждения, чем реализуемая на практике. Было и есть такое направление, как аморфизация/стеклование распылением расплава, но уже очень давно стоял вопрос - как преодолеть рекристаллизацию при сколько-нибудь приличном нагреве? Как при спекании, так и при последующей пласт. деформации?
Итак, смею утверждать, что в коммерческих клинках из порошков металл НЕ находится в аморфном состоянии. Да об этом свидетельствует хотя бы наличие крупных структурносвободных карбидов. Гы. Неравномерно распределенных в матрице. Проще говоря, миф.

ПС. Насчет смеси порошков (порошкового булата) можно успокоиться -я в "военной ветке" писал, что еще 20 лет назад С.В. Бондарь был назван "отцом русской дамасской стали" (ох, и не любит он этих напоминаний! )в том числе и за работы по этой теме. Вплоть до патентов. Первооткрыватель - он, а я ловко примазался и малость продолжил. Чем не менее ловко воспользовался (к взаимной выгоде) и продолжил Т.Антоневич. Кстати, думаю, что он один из единиц, если не вообще второй, который вынесет из ДВ-3 и этой ветки реальную и конкретную пользу. И, кстати, вообще поймет суть обсуждамого.
ППС. А что, Бурмистров.. . ? Не знал.. .

Итак, смею утверждать, что в коммерческих клинках из порошков металл НЕ находится в аморфном состоянии. Да об этом свидетельствует хотя бы наличие крупных структурносвободных карбидов. Гы. Неравномерно распределенных в матрице. Проще говоря, миф.

Что значит "в коммерческих"? Крусибл, он что одним продает одно, а другим совершенно другое?
И где вы увидели там крупные карбиды??? достаточно взять 15-20х лупу, что бы убедится в обратном! посмотрите ту же Х12мф под увеличением... . вот там действительно булыги!
Леонид Борисович!.... Проще..... Купите Мили с 30й и протестите ее по полной! уверяю вас: вам понравится и сталь, и ее корр. стойкость, и резучесть.. . Вам понравится этот МИФ!!!

... SRS15, ZDP189, быстрорезы разные высоко калёные разочаровали. Как стекло...

А кто сказал, что ZDP 189 должна быть как 12с27?

А SRS 15 стекло оконное ГОСТовское разрисовывает узорами не крошась.
Я уже приводил фотки на кнайфлайфе.
На кухне трудится не один год ,очень неохотно тупится и приводится к остроте бритья волос керамикой очень быстро.
Да еще и в ламинате , не ржавеет вот

Originally posted by GAU-8A:

вам понравится и сталь, и ее корр. стойкость, и резучесть...

И ничтоже вопреки глаголю. Ничуть не хаю ни сам принцип, ни результаты -отзывы вполне хорошие, нет причин им не верить. Другое дело, что лично у меня другие предпочтения. Возможно, пока другие.

Originally posted by GAU-8A:

Что значит "в коммерческих"?

Это значит не в "опытно-научных". Образец из НИИ это одно, болванки в производстве - другое. Теоретическое конструирование новой марки стали по диаграммам состояния одно, плавка с лабораторными допусками хим. состава образцов другое, выпуск сотен тонн на комбинатах - третье. Очень хорошие ученые успешно исследовали технологию ковки булата на образцах размером 8х10х10 мм (!), а проковать тот же хим. состав в дециметровой болванке.. . проблематично.
Повторюсь - клинки на ножах "из магазина" НЕ аморфные. Во всяком случае, таковы мои и выводы, и данные от авторитетных людей. Другое слышал только в просторечии.

И где вы увидели там крупные карбиды??? посмотрите ту же Х12мф под увеличением...

По сравнению с Д2/Х12МФ ("карбидным монстром" (с) Германия) карбиды действительно мелкие, мельче в разы, но во-первых, они вообще есть (чего в "м.стеклах" быть не должно), во-вторых, они много крупнее, чем в микрослитке/порошинке. О чем и писал в начале.
Да были же фотки РК с карбидами где-то в ветке рядом...

Не нужны в клинковых материалах для реза продуктов, древесины, картона и верёвок ни сверхтвёрдость, ни сверхизносостойкость, ни супероднородная структура.. . Est modus in rebus.. . Интереснее посравнивать как разные неднородности в реальной жизни себя ведут.. .

но во-первых, они вообще есть (чего в "м.стеклах" быть не должно), во-вторых, они много крупнее, чем м микрослитке/порошинке. О чем и писал в начале.

Так есть же фоты: например.. . S90V величина карбидов 2-8 мкм... . D2 2,5 -42,8мкм... . Талонит 3-22,3мкм
И потом на счет "не должно".. . а куды ане денутся?, где углерод там и карбиды , а коли так, то - Да здравствуют карррбидЫ!

Не нужны в клинковых материалах для реза продуктов, древесины, картона и верёвок ни сверхтвёрдость, ни сверхизносостойкость, ни супероднородная структура.. .

Ну, конечно.. . больше душу греют пчаки из костылей, из 65ге.. . Углеродистым сталям на ноже человечество давно уже сказало свое твердое НЕТ - 21 век чай на дворе!

Разрешите 5 копеек. Сам метод получения порошков с помощью ионно-плазменного распыления это и есть метод получение аморфной структуры. Атомы не успевают как бы разбежаться в кристаллическую решетку ибо охлаждают их очень быстро больше 1000K в секунду и остаются неупорядоченными. Чтобы они кристаллизовались нужна температура кристаллизации порядка 1000K может меньше зависит от сплава. Насчет конкретно порошков не скажу но честно говоря сомневаюсь что их прокатывают но если так то нужно знать температуру проката

Originally posted by Eugeny:

Не нужны в клинковых материалах для реза продуктов, древесины, картона и верёвок ни сверхтвёрдость, ни сверхизносостойкость, ни супероднородная структура.. . Est modus in rebus.. . Интереснее посравнивать как разные неднородности в реальной жизни себя ведут.. .

Нужны или не нужны ему в клинковых материалах: сверхтвёрдость,
сверхизносостойкость, супероднородная структура. Решает только тот, кто покупает или не покупает себе такой или иной клинок. Или делает.
Если конечно понимает , что именно он покупает, или четко понимает чего он хочет.
Это дело вкуса каждой отдельной личности.
А о вкусах, как известно...... .

Originally posted by legend81:

Насчет конкретно порошков не скажу но честно говоря сомневаюсь что их прокатывают но если так то нужно знать температуру проката

Вот где то тут Крусибл и не вскроет всю информацию.

Я конешно не спец, просто вопрос такой: а почему говоря о порошеовых сталях подразумевают износотойкие стали типо с30,10,90В? А про 3В молчок. А ведь она вроде очень высокой проочностью отличается. Но не износостойкостью.

Originally posted by GAU-8A:

на счет "не должно".. . а куды ане денутся?

Ну.. . В расплаве углерод растворен в железе, т.е. находится в атомарном состоянии. В аморфном материале углерод в какой форме? тоже в атомарном. Если он "с чем-то" образовал какие-то кристаллические структуры (а карбиды именно таковы), то и об аморфном состоянии металла говорить не следует.

Что до размеров карбидов, то тема сама по себе занятная. Если, как утверждают, карбиды хрома (как самые крупные) имеют р-р в десятки микрон, то каим образом олучают карбиды в 2 микрона? Специальные? Так тем более речи нет об аморфном металле...
Договорились?

А про 3В молчок. А ведь она вроде очень высокой проочностью отличается. Но не износостойкостью.

Ну почему же, а Ферман... . 3V обладает износостойкостью М2 (р6м5)и почти в 3 раза большей уд. вязкостью, чем D2. А почему мало на ножах... . да потому что не является нержавейкой. Всем нужна сейчас хорошо режущая нержа.

Originally posted by Second Max:

Я конешно не спец, просто вопрос такой: а почему говоря о порошеовых сталях подразумевают износотойкие стали типо с30,10,90В? А про 3В молчок. А ведь она вроде очень высокой проочностью отличается. Но не износостойкостью.

Эти все есть на ножах, С10В Кукин занимается, есть чего поюзать.
Да и Кукин в случ чего подскажет.

Итак, смею утверждать, что в коммерческих клинках из порошков металл НЕ находится в аморфном состоянии.

Конечно не находится, скорость охлаждения слишком мала. Например застывающее при намного низкой температуре олово и то распыляют на вращающийся медный барабан охлаждающийся жидкостью. Полученные усы могут иметь некристаллическое строение, однако найти им применение из за малых размеров пока не удалось. О аморфной стали пока и говорить нечего.

Всем нужна сейчас хорошо режущая нержа.

Да в принципе не всем. МНе ножик протереть не влом.
Ну ладно эт я к тому, что порошковую технологию не надо этак узко рассматривать в смысле получения сверхрезучих износотойких сталей. Она и другие задачи наверное может решать.