Сталь AUS-8 - характеристики, применение

Все больше и больше сталей изготавливают под более специфические нужды. Так произошло и с японской сталью AUS-8. Ее главное назначение — изготовление ножей и клинков. Производству уже около ста лет, но благодаря характеристикам, она до сих пор не потеряла своей актуальности. 

Общие сведения

Сталь AUS-8 представляет собой высоколегированный сплав повышенной твердости. Химический состав сталей регулируется японским стандартом. Согласно ему химический состав сплава содержит следующие элементы:

• Углерод (0,7-0,75%). Задача данного элемента - связать свободные молекулы железа, тем самым упрочнить их. Естественно, чем больше количества углерода в составе, тем твердость и прочность выше. Но с переходом определенной границы прочность постепенно начинает переходить в хрупкость. В стали марки AUS-8 этот баланс выдержан. Но стоит отметить, что такое большое количество углерода отрицательно влияет на пластичность и, соответственно, технологичность сплава.
• Кремний (1,0-1,1%). В AUS-8 кремний выступает как раскислитель, т. е. он выводит молекулы кислорода из сталей. Благодаря этому уменьшается химическая ликвация, что благоприятно влияет на механические свойства сталей. Помимо этого стоит заметить, что при таком увеличении прочности сталь не теряет своих пластичных свойств.
• Марганец (0,5-0,6%). Марганец так же как и кремний очищает сталь от вредных примесей: кислорода, серы и фосфора. Он улучшает качество поверхности сталей и придает им дополнительное сопротивление воздействию механической нагрузки.
• Молибден (0,1%) и ванадий (0,1%). Сами по себе эти элементы относятся к группе тугоплавких металлов, что означает обладание ими высокой температуры плавления. По этой причине они положительно влияют на жаропрочность, т.е. сохранение ее механических характеристик при повышении температуры. Но их количество в составе AUS-8 слишком мало, чтобы как-то значительно повлиять на ее свойства.
• Хром (13,0-14,5%). Хром, как легирующий элемент, имеет для стали одну из главных ролей. Он повышает такие показатели сплава как жаропрочность, коррозионностойкость и усиливает эффект от проведения термической обработки. Также хром положительно влияет на сопротивление стали абразивному износу.
• Сера (0,02%) и фосфор (0,02%). Это — вредные примеси. Их попадание в состав крайне нежелательно, но неизбежно. Причина этому - несовершенство химического состава лигатур и шихты, из которых выплавляется сталь. Превышение их количества допустимых норм значительно вредит механическим характеристикам нержавейки. Особенно это касается серы. Помимо всего, она способствует появлению трещин при термической обработке сплава.

Аналоги

Как уже было сказано ранее, AUS-8 – продукт японской металлургии. Но в мире существует множество аналогов данного материала, обладающих схожим как химическим составом, так и механическими характеристиками. Среди них стоит выделить следующие:

• 95Х18 — Россия.
• Steel z100CD17 - Франция.
• Steel 440B – соединенные штаты Америки.
• 1.4125 — Германия.
• Н18 — Польша.

Физические свойства

Удельный вес AUS-8 составляет 7750 кг/м3. Процесс плавления начинается при температуре 1550 градусов. Полный переход твердых частиц в жидкую фазу происходит при 1660 С.

Сталь достаточна упруга. Модуль Юнга равен 2 000 000 кг/см2. В силу этого, сталь хорошо сопротивляется воздействию ударных нагрузок. Ударная вязкость при этом составляет 12-18 кДж/м2.

Сталь достаточно хорошо накапливает тепло. Ее коэффициент удельной теплоемкости равен 485 Дж/кг*градус. Теплопроводность при температуре 20 ºС составляет 24 Вт/м*градус. Увеличение температуры способствует расширению материала. При повышении на 100 ºС ее линейный размер изменяется на 11,8 мкм.

AUS-8 не предназначена для передачи электрического тока. Ее значение электросопротивления слишком высокое для этого и составляет 250 МОм*м.

Характеристика коррозионной устойчивости

Наличие хрома делает сталь невосприимчивой к среде с кислотностью ph=4,3-4,8. Также на поверхности не образуется следов коррозии при длительном воздействии воды. Данная нержавейка показывает удовлетворительную коррозионную стойкость при взаимодействии с 3%-ми щелочными растворами.

Не вступает в химические реакции с органическими соединениями. Устойчива к коррозии при работе со средствами санитарной обработки.

Проникновение кислорода вглубь газа начинается при температуре 600 ºС. Водорода — 500 ºС.

Механические свойства

Главной особенностью стали является ее высокая твердость. В зависимости от проведенной термической и механической обработки она может достигать значения в 60 единиц по шкале Роквелла.

Вторая особенность — повышенная прочность. Разрушение сплава происходит только при нагрузке свыше 770 МПа. Процессов деформации не наблюдается при этом вплоть до 600 МПа, что выглядит удивительно, если посмотреть на аналогичные показатели других легированных сталей.

Также AUS-8 хорошо показала себя при работе в условиях циклической знакопеременной нагрузки. Она способна выдержать 6 000 000 циклов при воздействии на усилия в 700 МПа.

Но такие повышенные прочностные характеристики сильно "бьют" по пластичным свойствам. Относительное удлинение при растяжении составляет всего 15%, а относительное сжатие 30%.

Технологические особенности

Высокое содержание углерода делает сталь AUS-8 полностью несвариваемой. Сварные швы сильно уступают по прочностным свойствам цельному металлу и трескаются при воздействии на них ударной нагрузки. Также сталь флокечувствительна и склонна к образованию отпускной хрупкости.

AUS-8 обрабатывается только давлением при достаточно высоких температурах, которые колеблются в пределах 950-1100 ºС. Таким образом из материала получают прокаты в виде листов и полос.

Наибольшее значение механических свойств соответствует термообработке, включающей в себя закалку и отпуск. Закалка заключается в нагреве до температуры 1050 ºС с последующим резким охлаждением в масле. Твердость в таких условия достигает значения в 65 HRC.

Такая сталь хоть и имеет высокую твердость, но обладает внутренней неравномерной напряженностью. Для ее выравнивания применяют низкий отпуск. Твердость немного уменьшается, но зато повышается сопротивление сплава воздействию ударных нагрузок. Отпуск представляет собой нагрев до 150 ºС с дальнейшим охлаждением на воздухе.

Применение

Как уже было заявлено в начале статьи, основное назначение стали марки AUS-8 – это производство клинков для ножей. Клинки из AUS-8 хорошо себя зарекомендовали себя среди поклонников холодного оружия, хирургов и обычных обывателей, использующих ножи в быту.

Ножи из AUS-8 отличаются следующими свойствами и плюсами:

• Легкая шлифовка и полировка. Для осуществления данных операций не требуется наличие особых навыков и большого опыта.
• Плюсом будет то, что при соблюдении требуемых условий эксплуатации нож из AUS-8 способен держать заточку вплоть до 3-х месяцев.
• В силу высокой поверхностной твердости сталь обладает устойчивостью к выкрашиванию.
• AUS-8 имеет высокое значение ударной вязкости. В связи с этим ее используют для изготовления крупных клинков: топоры, мачете и прочее.
• Простая технология термической обработки по сравнению с другими сталями для изготовления ножей.
• При продолжительном воздействии (от 7 дней) на нож воды на клинке появляются следы точечной коррозии -  это является минусом ножей.
• Сильная зависимость твердости от качества проведения термообработки.