что дает криообработка клинка
Что дает криообработка клинка
Привожу Вам выдержку из журнала Stereo&video:
— «Все кабели Black Rhodium серии Polar проходят глубокую криогенную обработку(DCT), что обеспечивает небывалое улучшение глубины, чистоты и фазовой точности звучания.
— насколько может быть уменьшение зерна?
— как в конечном итоге поведет себя сталь в работе?
— может ли хотя бы теоретически, такая обработка заменить хотя бы «простую» ковку.
-насколько это дорого?
Жутко интересно было бы провести эксперимент. Может есть в нашей палате люди имеющие возможность и доступ к таким технологиям?
Заморозка: Используется в основном для высоколегированных сталей. Некоторые стали не достигают полной твердости если остановить охлаждение при комнатной температуре. Заморозка в жидком азоте завершает процесс набора твердости. Кроме того для простых сталей заморозка увеличивает упругость и ударную прочность. (с) Тим Зовада перевод Nozh2002 
— насколько может быть уменьшение зерна?
— как в конечном итоге поведет себя сталь в работе?
— может ли хотя бы теоретически, такая обработка заменить хотя бы «простую» ковку.
-насколько это дорого?
Недорого это. Вот, Cold Steel вовсю использовал криогенную закалку на бюджетных ножиках.
Кабель может легко стоить 500 долларов за метр. Нормой для аппаратуры HiEnd и аудиофильского класса считается стоимость межблочных кабелей примерно в одну треть от стоимости всего комплекта.
Металлы не имеют молекулярной структуры. Когда пишут о молекулах металла хочется толи смеяться, толи вспоминать о парах или плазме металлов или о кластерах.
Уменьшение размеров зерна происходит при максимально быстром охлаждении. Кристаллы вырасти не успевают. Вплоть до получения металлических стёкол. Либо льют тонкую струю расплава на быстро вращающийся барабан из меди, охлаждаемый жидким азотом, либо пользуются методами эпитаксии. Очень интересное состояние металла. Вроде бы его иногда называют сплавами с высокой энтропией. Ближнего порядка нет, компоненты распределены по объёму материала равномерно.
А что касается криообработки клинков, то я слышал о том, что клинок охлаждается без непосредственного контакта с охлаждающим агентом по сложной программе. Кинуть в дьюар с азотом не достаточно.
А зачем тебе карта складов? Ты че, на складе заблудился? 
А что же наши? Опять отстают? Или может не так уж это и надо. (им!)
Хотя конечно это больше похоже на всякие эзотерические извращения!
А наши не отстают. По крайней мере, периодически попадаются заявления о криогенной обработке стали.
Точно! Какие, все таки, аудиофилы наивные.
Покупают зачем-то свои игрушки за многие килобаксы.
То ли дело, мы ножеманы!
С пятницей!
— «Все кабели Black Rhodium серии Polar проходят глубокую криогенную обработку(DCT), что обеспечивает небывалое улучшение глубины, чистоты и фазовой точности звучания.
Обожаю аудиофилов высокого конца. Это просто песня какая то. Сначала рассказы о безкислородной меди, потом о однонаправленных кабелях, теперь это.
Точно! Какие, все таки, аудиофилы наивные.
Покупают зачем-то свои игрушки за многие килобаксы.
Это уже не просто понты а рафинированные понты, дистиллированные, я бы сказал. Как вспомню, как одна конторка загоняла цифровой кабель для связи источника и цап по цене на порядок выше чем аналоги только на том основании, что на их кабеле фронты малость ровнее и круче.
Любое изделие это не только технологии, но и маркетинг. И чем дороже изделие, тем больше в его себестоимости доля маркетинга.
Я знал одного человека, у которого в 97 году в комнате в 15 м кв стояла система за полтинник, в том числе кабелей на пятнашку, при том что система за пятерку в помещении 40 метров звучала бы КАЧЕСТВЕННО лучше.
А про сталь уже обсуждали неоднократно.
Целевая аудитория убеждена, что победа произошла не над здравым смыслом.
Буквально позавчера купил новый кабель. Решил по Би-Варе подключить.
Будь «проклят тот день» когда я повелся на эти россказни.
Купил как мне казалось неплохой(для моей системы) немецкий кабель из бескилородной меди, Но. посеребреный.
Ехать обратно и покупать еще 4метра таково же гав.. а, для того чтобы би-вара была подключена одинаковыми, а не разными кабелями мне резко перехотелось, благо попалась одна серьезная статья где утверждалось, что если подключение осуществляется не специальным кабелем предназначенным для би-вары, а отдельными соплями, то нах такой не нужен, потому что вместо улучшения может быть наоборот(что в моем случае и произошло).
Выкинув старый кабель новым подключил как было без всяких би, только вместо перемычек кинул 5см куски этого же провода.
И вдруг, о чудо! Заиграло! Лучше чем раньше, НО! Эта разница в звуке не стоит той разницы в затраченных деньгах.
Вчера с 16-00 до 22-00 я пролазил на карачках возле аппаратуры меня туда-сюда кабели и слушая разницу. и зарекся нах больше ничего не трогать и не менять, ОСОБЕННО КАБЕЛИ.
А на сталях криогенка иногда бывает полезна.
А почему иногда? Не для всех сталей?
Интересно какова становится хрупкость стали на морозе после криообработки?
А почему иногда? Не для всех сталей?
Интересно какова становится хрупкость стали на морозе после криообработки?
Ножи: эволюция стали
Основная часть ножа, обуславливающая его функциональное назначение – это лезвие с режущей кромкой. Его возможности во многом определяет конструкционный материал – сталь и её термическая обработка.
Состав и структура
Свойства стали определяются её составом и структурой. Наличие тех или иных примесей (легирующих элементов) позволяет увеличить твёрдость или коррозионную стойкость клинка. Проблема зачастую заключается в том, что, увеличивая твёрдость, мы одновременно можем усилить хрупкость стали и уменьшить её коррозионную стойкость. С другой стороны, наращивая коррозионную стойкость, мы ухудшаем другие параметры.
К примеру, углерод увеличивает твёрдость стали, но снижает её вязкость и пластичность. Другие легирующие элементы также добавляют стали как положительные, так и отрицательные свойства. Хром повышает износоустойчивость и коррозионную стойкость, но увеличивает хрупкость. Ванадий и молибден повышают вязкость и прочность, увеличивают стойкость к термическому воздействию, никель – повышает коррозионную стойкость, твердость и ударную вязкость стали, ванадий улучшает прочность и износостойкость стали. Марганец и кремний повышают ковкость стали. Все эти элементы несут свои положительные качества только в строго определённых количествах, в результате чего металлургам приходится крайне осторожно и взвешенно подходить к подбору состава стали.
Кроме того, зачастую легирующие элементы имеют свойство концентрироваться в определённых точках, в которых может возникнуть очаг напряжения, в результате чего при нагрузке клинок сломается именно в этом месте.
По этой причине в старину возникли дамасские и булатные стали, в которых путём многократного наложения нескольких типов стали и их проковки достигалось максимально равномерное распределение легирующих элементов.
По мнению автора, в новейшей ножевой истории можно выделить три периода.
Первый период – это использование «ржавеющих» углеродных сталей и нержавеющих сталей с низкими характеристиками твёрдости и удержания режущей кромки (первая половина XX века).
Второй период – появление нержавеющих сталей с высокими характеристиками твёрдости и удержания режущей кромки (вторая половина XX века).
Третий период – появление порошковых нержавеющих сталей (начало XXI века).
Появление по второй половине XX века стали марок 440A, 440B, 440C (близкие российские аналоги 65х13, 95х18, 110х18), отличающихся повышенным содержанием углерода, позволило выпускать условно нержавеющие ножи, обладающие твёрдостью и режущими свойствами, сравнимыми с ножами и клинками из углеродистой стали.
Почему «условно нержавеющие»?
Потому что ржаветь может практически любая сталь, вопрос лишь в среде и степени воздействия. Например, большинство нержавеющих сталей прекрасно корродируют на море от солёной воды. К слову сказать, древняя сталь 420 является одной из наиболее нержавеющих.
Тем не менее, пользоваться ножами из нержавеющих сталей в быту гораздо удобнее – за тот же период, пока нержавеющая сталь лишь покроется пятнами ржавчины, углеродистая проржавеет до дыр. Кроме того, углеродистые стали при резе зачастую придают продуктам неприятный привкус.
Решить вопрос равномерности распределения легирующих элементов помогло появление порошковых сталей. Одним из способов получения порошковой стали является распыление расплавленного металла в среде инертного газа, после чего образуется мелкодисперсный порошок с равномерно распределёнными легирующими элементами. После этого порошок спекается в монолитный брусок изостатическим прессованием.
Одной из первых и наиболее распространённых порошковых сталей, использующихся для изготовления ножей, стала сталь CPM S30V, разработанная в 2001 году специалистом шведской компании Crucible Materials Corporation Диком Барбером и известным ножевым мастером Крисом Ривом.
Помимо обычного процесса изготовления клинков из полос и брусков, порошковая сталь позволяет реализовать весьма интересные технологические решения.
Возможность равномерного распределения легирующих элементов в порошковых сталях привела к увеличению их процентного содержания, что выразилось в появлении так называемых суперсталей, таких как, например, ZDP 189 или Cowry-X, впрочем, сложность их заточки и высокая стоимость ограничивают их распространение.
Большую популярность получили более сбалансированные стали, такие как M390/M398, CPM-20CV, Elmax и другие более простые в изготовлении и уходе – CPM S30V/CPM S35V, CTS-XHP и т.д.
В конечном итоге всё зависит от стоимости клинка – ни суперстали, ни даже просто высококачественные порошковые стали не вытеснили с рынка более дешёвые не порошковые стали. Рынок ножевых сталей можно представить в виде пирамиды, где в основании находится заслуженная сталь 420, а на вершине покоятся новейшие суперстали, опускающиеся вниз по ходу появления сталей, которые ещё более «супер».
Причём, дело здесь не только в стоимости исходного материала – важнейшим технологическим процессом, «раскрывающим» характеристики стали, является термообработка. Каждая сталь требует своей термообработки и, когда появляется новая суперсталь, производителям необходимо время на её освоение.
Термообработка
Термообработка – закалка, отпуск, нормализация, отжиг и криогенная обработка металла, позволяет вывести клинок на те характеристики, которые подразумевает марка используемой стали. Правильная качественная термообработка позволяет «выжать» из стали максимум возможного, тогда как неправильная – может полностью загубить конечное изделие, какие бы дорогие материалы в нём не применялись. Можно с уверенностью утверждать, что лучше выбрать клинок из более простой стали, но с хорошей термообработкой, чем клинок из суперстали, изготовленный специалистом, не умеющим производить её термообработку.
Та или иная ножевая компания зачастую славится своей способностью работать с определённой сталью, и её изделия из более современной стали могут иметь худшие характеристики из-за не отлаженных процессов термической обработки.
Необходимость применения сложного и дорогостоящего оборудования не позволяет кустарным мастерским выполнять все необходимые технологические операции, поэтому утверждения о том, что «наш дядя Коля в гараже делает лучшие в мире ножи» вряд ли имеют под собой основания.
Композитные клинки
Ещё одним способом получения ножевых клинков является создание композитных лезвий.
В принципе, упомянутые выше клинки из дамасских и булатных сталей также являются композитными – в них материалы с меньшим содержанием углерода соединяются с материалами с большим содержанием углерода. Однако в современных композитных клинках процесс реализован несколько иначе.
Обычно преобладающая часть клинка выполняется из материала, обладающего большей упругостью, но меньшей твёрдостью и хрупкостью, тогда как режущая кромка выполняется из более твёрдого материала. Такой клинок сочетает хорошие механические свойства и качественную режущую кромку. Однако на дорогих моделях ножей сейчас всё же предпочитают применять суперстали.
Другой вариант – использование в качестве основы менее дорогой стали, а на режущей кромке более дорогой, но качественной. Например, на ноже Kershaw JYD II основа режущей кромки выполнена из недорогой китайской стали14C28N, а режущая кромка из более прочной американской D2.
Впрочем, как и в случае с более дорогими ножами, снижение стоимости исходного материала компенсируется сложностью изготовления композитного клинка, в связи с чем такие модели скорее исключение, чем правило.
Наиболее востребованное направление, в котором используются композитные клинки – дизайнерские ножи, выпускаемые ограниченными партиями. В них материалы комбинируются для получения эффектного внешнего облика клинка.
Прошлое против будущего
В сети зачастую можно увидеть статьи, в которых говорится, что секрет настоящего булата и дамаска давно утерян, а сейчас выпускаются его жалкие подобия. Дескать, если тот секрет раскрыть, то клинки из «настоящего» булата или дамаска дадут фору в 100 очков вперёд современным сталям.
На самом деле, это крайне маловероятно. Технический прогресс, оборудование и материаловедение сейчас находятся на высочайшем уровне, недостижимом для мастеров прошлого. Да, хорошие мастера могли выпускать изделия из булата и дамаска с характеристиками, опережающими своё время, но сейчас их изделия с высокой вероятностью уступят своим современным аналогам, выполненным из суперсталей.
Впрочем, начиная с того момента, как появились современные нержавеющие стали линейки 440 и их аналоги, какая-то глобальная потребность в совершенствовании ножевых сталей отсутствует – с бытовыми задачами справляются почти все качественно изготовленные ножи с правильной термообработкой.
Появление на ножах суперсталей – это, скорее, дань рынку и желанию пользователей, многие из которых являются фанатами и коллекционерами ножей и хотят получить что-то новое, более «крутое». И в этом нет ничего плохого, поскольку совершенствуются не только стали, но и конструкция ножей, дизайн. Многие из современных ножей можно уверенно отнести к предметам искусства, чья художественная ценность не уступает полотнам выдающихся художников, а ценность со временем только возрастает.
В следующем материале поговорим о конструктивных решениях, применяющихся в современных ножах.
Технология
Результаты криогенной обработки во многом определяются последовательностью взаимодействия с различными видами термической обработки. На стадии предварительной термической обработки криогенное воздействие используется с целью повышения обрабатываемости ряда материалов, в том числе в сочетании с отжигом или нормализацией. На рис. 1 приведена схема технологического процесса термической обработки в сочетании с криогенной обработкой на предварительной стадии. Уменьшение пластичности и повышение твердости при криогенных температурах позволяет повысить эффективность обработки ряда материалов. По завершении криогенного воздействия объекты обработки подвергаются деформированию или лезвийной обработке до закалки и отпуска.
Наиболее востребованным процессом термической обработки в сочетании с криогенным воздействием, применяемым с целью повышения прочности и твердости, является схема, представленная на рис. 2. Процесс криогенной обработки понятийно не связан с тепловыми процессами закалки или отпуска, но в комбинациях с ними будет классифицироваться комплексной термической обработкой. Пока не предложено отдельного термина такой комплексной термической обработке, как например «улучшение» (закалка плюс высокий отпуск).
Непосредственно закалка заключается в охлаждении стали со скоростью больше критической с целью получения структуры мартенсита. Мартенсит обладает самой высокой твердостью, в шесть раз больше твердости феррита, уступая только цементиту. Из-за сильного искажения атомно-кристаллической решетки при образовании мартенсита плотность укладки атомов железа резко уменьшается, поэтому мартенсит по сравнению со всеми другими структурами стали имеет самый большой удельный объем, что используется в практике криогенной обработки при восстановлении изношенных деталей и для стабилизации размеров прецизионных изделий. При охлаждении закаленной стали в момент перехода аустенита в мартенсит происходит увеличение объема, что сопровождается большими напряжениями, которые приводят к короблению и изменению размеров.
Мартенситная реакция начинается только при определенном переохлаждении аустенита. Температура начала образования мартенсита обозначается Мн и зависит от содержания углерода и легирующих элементов, а точка конца превращения обозначается Мк (рис.3). Для нелегированной стали с содержанием углерода больше 0,5% температура конца мартенситного превращения ниже комнатной. При закалке стали до 20–25°С мартенситное превращение идет не до конца и в мартенситной структуре стали присутствует непревращенный остаточный аустенит. Продолжить мартенситное превращение с устранением остаточного аустенита можно криогенной обработкой на основной стадии до отпуска.
Переход аустенита в мартенсит совершается в точке начала превращения с очень большой скоростью и в течение нескольких тысячных долей секунды большая часть аустенита (70%) переходит в мартенсит, после чего процесс замедляется. Оставшееся количество непревращенного аустенита постепенно переходит в мартенсит по мере дальнейшего понижения температуры при криогенной обработке, и процесс совершенно прекращается в точке Мк. Из диаграммы (рис.3) видно, что чем больше углерода в стали, тем при более низкой температуре заканчивается мартенситное превращение.
Углерод и легирующие элементы в стали (кроме кобальта и алюминия) снижают температуру начала и конца мартенситного превращения. Так при добавлении 1% легирующего элемента к стали с почти 1% углерода температура начала превращения аустенита в мартенсит снижается при легировании марганцем на 45°С, никелем – на 26°С, ванадием – на 30°С, молибденом – на 25°С, хромом – на 35°С, медью – на 7°С [3].
Возвращаясь к обсуждению схемы комплексной термической обработки в сочетании с криогенным воздействием (рис. 2), необходимо отметить, что существует две разновидности закалки с полиморфным превращением – объемная и поверхностная. При объемной закалке закаливают весь объем объекта обработки (насквозь), а при поверхностной – только поверхностный слой. Так как сердцевина охлаждается всегда медленнее поверхности, то при объемной закалке изделий с достаточно большой толщиной сердцевина изделия может не закалиться, как при поверхностной закалке. Послойным рентгеноструктурным анализом определяли количество остаточного аустенита вблизи поверхности образца с 1% углерода и 4,82% никеля после закалки в масло. Количество остаточного аустенита составило: около 10% на глубине 0,08 мм; около 25% на глубине 0,2 мм; примерно 50% на глубине 0,4 мм и нижележащих слоях [5]. Исправить значительные перепады количества остаточного аустенита в стали позволяет криогенная обработка, которая проводится после закалки. Охлаждение до криогенных температур позволяет уменьшить количество аустенита в 2,5 – 3,5 раза, а в некоторых сталях с высоким содержанием углерода до 6 раз [1].
В настоящее время криогенную обработку проводят как отдельную упрочняющую операцию. Предшествует криогенному воздействию закалка и отпуск (рис. 4). Для снятия термических напряжений, вызванных криогенной обработкой проводят повторный отпуск.
Выдержка стали после закалки при комнатной температуре более 3–6 часов стабилизирует аустенит [6]. Стабилизацию аустенита вызывает перерыв в охлаждении, промежуточный отпуск, длительное вылеживание при комнатной температуре. Окончательно сохраняющееся количество остаточного аустенита колеблется в зависимости от состава стали и условий закалки, от долей процента до десятков процентов. Путем комбинированного воздействия – охлаждение до низких температур и последующего отпуска – иногда удается дополнительно уменьшить количество остаточного аустенита. Нестабильность получаемого результата объясняется тем, что превращение остаточного аустенита закаленной стали в мартенсит происходит не только при охлаждении до низких температур, но и при нагреве стали при отпуске или эксплуатации. Эти неодинаковые пути превращения остаточного аустенита весьма различно влияют на окончательные свойства стали.
Необходимо уточнить, что мартенситное превращение остаточного аустенита при отпуске (нагреве) углеродистых сталей, независимо от содержания углерода, начинается обычно около 240°С и происходит до 325°С. На этот процесс, направленный к повышению твердости и прочности стали, накладывается развивающийся одновременно отпуск мартенсита закалки. Этот второй процесс вызывает обратный эффект, ведущий к понижению твердости, предела прочности и износоустойчивости закаленной стали. Влияние второго процесса является преобладающим, так как он вызывает отпуск не только мартенсита, полученного при охлаждении (закалке), но и мартенсита отпуска, полученного из остаточного аустенита при нагреве. Мартенсит отпуска отличается обеднением по содержанию углерода от мартенсита закалки при отрицательных температурах [1].
Таким образом, охлаждение до криогенных температур сразу после закалки изменяет свойства стали всегда в определенном и одинаковом направлении, поскольку при этом исключается отпуск мартенсита. Такая схема обработки увеличивает в структуре количество мартенсита за счет образования более легированного мартенсита повышенной твердости. Это позволяет получать значительно более высокую твердость закаленной стали, практически не достижимую при других способах термической обработки.
Для получения изделий с различными физико-химическими и механическими свойствами на поверхности и в сердцевине используют химико-термическую обработку стали. Наибольшее распространение из видов химико-термической обработки получила цементация. Для насыщения поверхности изделий углеродом применяют простые углеродистые или легированные стали с 0,15 – 0,25% углерода. Цементованные слои толщиной от 0,8 до 2,5 мм получают с концентрацией углерода 0,9 – 1,3% [7].
После цементации и закалки сталь подвергают криогенной обработке с последующим отпуском (рис. 5). При этом сердцевина стали имеет достаточную прочность и высокую вязкость, так как в ней мало углерода. Поверхность же ввиду высокого содержания углерода приобретает большую твердость и прочность. В обработанном криогенным воздействием цементованном слое образуется структура мартенсита закалки с вкраплениями дисперсных карбидов, повышающих износостойкость стали.
Из-за внедрения большого количества углерода в кристаллическую решетку железа объем цементованного слоя растет, и в поверхностной зоне детали возникают напряжения сжатия. Прочность, твердость и напряжения сжатия обеспечивают цементованному слою после криогенного воздействия высокую износостойкость, а всей детали – большую усталостную прочность и контактную выносливость.
За 80 лет изучения влияния холода на улучшение механических и эксплуатационных характеристик материалов выявлены следующие преимущества криогенной обработки: