Termin „nóż” może opisywać pozornie nieskończoną gamę produktów, od noży składanych i automatycznych do ostrzy stałych i narzędzi szkieletowych. Przemysł nożowniczy projektuje i produkuje bardzo różne wytwory, aby zaspokoić równie szeroki wachlarz potrzeb dla wielu typów użytkowników. W rezultacie, ludzie, którzy tworzą noże muszą przejść przez długą listę decyzji, aby określić i zdefiniować wygląd, wydajność i zastosowanie każdego ostrza, które tworzą. Prawdopodobnie najważniejsza decyzja na tej liście dotyczy wyboru stali, która tworzy centralny punkt funkcjonalnych komponentów noża: Jego ostrze.
Więcej niż w jakimkolwiek czasie w historii przemysłu nożowniczego, 21 wieku twórcy noży mogą wybierać z długiego spisu stali ostrza, każdy z własnym bilansem zalet, wad, mocnych i słabych stron. W tym procesie selekcji, żaden atrybut lub kombinacja specyfikacji nie równa się doskonałości. Niektórzy producenci noży wykazują preferencje dla niektórych stali na podstawie zdolności tych metali do wykazania określonych cech, ale każda stal stanowi zindywidualizowany akt równowagi pomiędzy plusami i minusami. Wzmocnienie jednego atrybutu powoduje pogorszenie innego w reakcji huśtawki. Wiele z decyzji wśród stali ostrza sprowadza się do wyboru między twardości i wytrzymałości, zachowanie krawędzi i łatwość ostrzenia, odporność na korozję i wytrzymałość, i tak dalej.
Nowoczesna metalurgia sformułowane pomysłowe rozwiązania odwiecznych problemów, które konfrontują twórców noży. Na przykład, niektóre stale stopowe zwiększają trwałość krawędzi do niespotykanego poziomu, ale same metale wymagają zaawansowanych umiejętności, aby ostrzyć prawidłowo i skutecznie. Jednocześnie jednak, niektóre projekty noży wymagają stosunkowo starych, modnych zalet łatwo ostrzącego się ostrza, które pozwala uzyskać dobrą krawędź i sprostać trudnym zadaniom roboczym z niezmienną wytrzymałością. Dla tych zastosowań, niektórzy projektanci sięgają po wypróbowaną i prawdziwą wydajność stali węglowej 1095.
Podstawowe kategorie stali
Gdy zrozumiesz jak stal 1095 pasuje do kategorii stali węglowych, i jak stale węglowe porównują się do innych typów, możesz zacząć wizualizować podstawowe kryteria, które pomagają kształtować niektóre z wyborów wśród stali ostrza dla indywidualnego noża. Stale węglowe składają się z stosunkowo prostych mieszanek tylko kilku elementów. Wraz z fundamentem żelaza, który służy jako punkt wyjścia dla każdej stali, stali węglowych zawierają różne ilości elementu, który daje im swoje oznaczenie (między 0,12% i 2,00%), wraz z niewielkimi ilościami innych elementów.
Amerykański Instytut Żelaza i Stali ograniczenia na elementarnej chemii stali węglowej stanowią, że nie może zawierać więcej niż 1,65% manganu, 0,60% krzemu lub 0,60% miedzi, i że nie może wymagać więcej niż minimum 0,40% miedzi. Ponadto, formuła stali węglowej nie może wymagać minimalnej ilości wielu innych elementów, które nadają stali stopowych ich właściwości użytkowe, w tym chromu, molibdenu, niklu i wanadu często spotykane w złożonych stopów, jak również kobaltu, niobu, tytanu, wolframu i cyrkonu. W rzeczywistości, wzór nie może określać praktycznie żadnej obowiązkowej zawartości innej niż żelazo i węgiel.
Oznaczenie „stal 1095” reprezentuje klasyfikację zastosowaną do metalu w ramach SAE International numerycznego systemu kategoryzacji stali. W ramach tego systemu pierwsze dwie cyfry czterocyfrowej klasyfikacji oznaczają główny element lub elementy dodawane do żelaza w celu wytworzenia określonego rodzaju stali. Dwie ostatnie cyfry oznaczają procentową zawartość węgla w formule. W przypadku stali 1095, wiodąca cyfra „1” identyfikuje metal jako stal węglową, „0” wskazuje, że nie zawiera ona drugorzędnych pierwiastków stopowych, a „95” reprezentuje zawartość węgla. Wśród stali węglowych, stal 1095 posiada dalsze ograniczenie, że jej zawartość węgla nie powinna przekraczać około 1,00%. Stal 1095 zawiera również 0,35% do 0,50% manganu, mniej niż 0,05% siarki i mniej niż 0,04% fosforu.
Pierwiastki i wydajność
Metalurgowie budują formuły stopów z listy pierwiastków, które dodają specyficzne cechy do i odejmują specyficzne ograniczenia od metalu wynikowego. Więcej nie zawsze jest lepiej. Niektóre elementy produkują niepożądane cechy w miarę wzrostu ich ilości. W większości przypadków, każdy dodatek do chemii elementarnej reprezentuje kompromis między dwoma atrybutami.
Węgiel, element, który przekształca żelazo w stal, dodaje twardość, odporność na ścieranie i zachowanie krawędzi. Chrom jest najtwardszym pierwiastkiem w układzie okresowym, nadając twardość i odporność na zużycie, wraz z odpornością na korozję. Kobalt zwiększa twardość i ciągliwość, a także może zwielokrotnić działanie innych pierwiastków stopowych. Miedź zwiększa odporność na korozję. Mangan zwiększa twardość i odporność na ścieranie, a także pomaga w usuwaniu tlenu ze stali podczas procesów produkcyjnych. Molibden zwiększa twardość, ciągliwość i odporność na korozję. Nikiel przyczynia się do zwiększenia twardości, a jednocześnie zmniejsza twardość. Niob może zastąpić węgiel i stworzyć twardy, wytrzymały i odporny na korozję stop. Fosfor zwiększa twardość, ale w dużych ilościach może prowadzić do kruchości; niektórzy metalurdzy uważają go raczej za czynnik zanieczyszczający niż pożądany składnik receptury stopu. Podobnie jak mangan, krzem pomaga w usuwaniu tlenu podczas produkcji stali; pomaga również zwiększyć twardość. Siarka zazwyczaj kwalifikuje się jako zanieczyszczenie, a nie składnik, zmniejszając ciągliwość, chociaż niewielkie jej ilości mogą sprawić, że stal będzie łatwiejsza w obróbce. Wolfram zwiększa twardość i ciągliwość. Wanad pomaga zwiększyć ciągliwość, odporność na zużycie i korozję. Tytan obniża wagę, zwiększa ciągliwość i odporność na korozję oraz może pomóc w budowaniu odporności na zużycie.
W przeciwieństwie do złożonych mieszanek pierwiastków, stal 1095 przyjmuje o wiele prostsze podejście do budowania przepisu na stal.
Non-Stainless Versus Stainless Steels
W przeciwieństwie do względnej prostoty stali węglowych, stale stopowe polegają na złożonych chemii, które dodają inne elementy, aby zwiększyć pewne pożądane atrybuty wydajności i zminimalizować słabości, które mogą ograniczyć wytrzymałość ostrza noża, wydajność i wszechstronność. Stale narzędziowe składają się z wysokowęglowych stali z dodatkiem chromu, molibdenu, wolframu i wanadu. Stale nierdzewne zależą od procentu chromu w ich stopu chemii kwalifikować się do tego oznaczenia.
Podstawowe kategorie AISI rozpocząć ze stali węglowych na „1” i przejść do listy ośmiu stali stopowych, każdy oznaczony przez pierwszą cyfrę w jego numerze klasyfikacji. Seria „2” zawiera nikiel. A „3” oznacza wzory niklowo-chromowe. Numery klasyfikacyjne stali molibdenowych zaczynają się od „4”. Wiodąca cyfra „5” wskazuje na stale chromowe; „6”, wzory chromowo-wanadowe. A „7” wskazuje na wolframu jako głównego elementu stopowego. Seria „8” obejmuje nikiel, chrom i molibden. Wreszcie, „9” seria zawiera krzem i mangan.
Poza stali stopowych, inne wzory wskazują na dodatkowe cechy wydajności. Stale nierdzewne muszą zawierać minimalną ilość chromu, aby nosić to oznaczenie, zwykle między 12% a 14%. Stopy te wyróżniają się odpornością na korozję i wykazują większą odporność na ścieranie niż stale węglowe: Atrybuty i wydajność
Ale stal 1095 jest kategoryzowana na podstawie 0,95% węgla, jej formuła faktycznie może zawierać od 0,90% do 1,03% tego pierwiastka, w zależności od tego, kto ją produkuje i czego żąda klient producenta stali w konkretnej partii produkcyjnej. Ze względu na ten poziom zawartości węgla, 1095 kwalifikuje się jako stal wysokowęglowa.
Wysoka zawartość węgla może korelować z kruchością, co wyjaśnia, dlaczego stal 1095 rzadko staje się wyborem dla długich lub cienkich ostrzy, z których każde mogłoby zaakcentować tę wadę katastrofalnie w nieodpowiednich momentach. Ten potencjalny minus równoważy się z pozytywnymi stronami stali wysokowęglowej, a mianowicie jej wytrzymałością i trwałością. Te cechy sprawiają, że stal 1095 jest popularnym wyborem dla wytrzymałych noży bushcraftowych i survivalowych, w zastosowaniach, które polegają na i wymagają twardego materiału ostrza i zazwyczaj używają grubych, stałych ostrzy. Stale wysokowęglowe takie jak 1095 pojawiają się również w sprężynach i brzeszczotach, z których oba korzystają z jej wytrzymałości, w ostrzach urządzeń rolniczych oraz w drutach.
Wśród serii 10 stali węglowych, im wyższe oznaczenie numeryczne, tym większy procent węgla w stali i odpowiednio większe stopnie odporności na zużycie. W tym samym czasie, gdy zawartość węgla wzrasta, twardość spada w jednym z kompromisów metalurgicznych, które są typowe dla produkcji stali. Stal 1095 zachowuje wystarczającą równowagę pomiędzy plusami i minusami stali węglowych, aby służyć jako najbardziej popularny wybór do tworzenia ostrzy wśród serii „10xx”.
Prawdopodobnie największym minusem na liście atrybutów stali 1095 jest jej wrodzony brak odporności na korozję. Pozbawiona chromu lub innych elementów, które przyczyniają się do zdolności stali do przeciwstawienia się siłom utleniania, stal 1095 może paść ofiarą wilgoci, wilgoci, soli, kwaśnych środków spożywczych i innych sił powodujących rdzę, które napotka.
Trzy podejścia charakteryzują podejście producentów noży do przeciwdziałania podatności stali 1095 na utlenianie. Sinienie na gorąco może dodać trochę odporności na korozję do stali 1095. Niektóre noże dostarczane są z ostrzami powlekanymi, zaprojektowanymi w celu odizolowania stali od jej środowiska, zapobiegając utlenianiu poprzez dodanie ochrony przed jego przyczyną. Inne noże zawierają powłokę olejową zaprojektowaną jako tymczasowa ochrona, z zaleceniem ponownego nałożenia świeżej warstwy w razie potrzeby.
Stal 1095 w produkcji noży
Naukowcy wybierają stal 1095 ze względu na jej twardość, obrabialność, łatwość ostrzenia i umiarkowaną cenę. Stale nierdzewne mogą kosztować cztery razy więcej niż stal 1095; stale produkowane metodą metalurgii cząsteczkowej mogą kosztować 10 razy więcej niż standardowe stale węglowe.
Dwie główne metody konstrukcji ostrzy noży obejmują kucie i usuwanie materiału. Kucie polega na kształtowaniu stali poprzez uderzenia młotem po podgrzaniu jej na tyle, aby nadawała się do obróbki. Aby utwardzić materiał, twórcy noży mogą podgrzewać stal, hartować ją w oleju lub wodzie, aby obniżyć jej temperaturę wystarczająco szybko, aby osiągnąć pożądaną wydajność, a następnie ponownie podgrzać metal, aby go odpuścić. Ręcznie wykonany proces kucia staje się niepraktyczny, jeśli i kiedy producent noży zdecyduje się na produkcję ostrzy w ilościach większych niż mniejsze poziomy produkcji powszechne wśród nowych rzemieślników i tych, którzy pracują jako jednoosobowe przedsiębiorstwa.
Do celów kucia, stal 1095 oferuje rodzaje cech, które sprawiają, że jest stosunkowo łatwy w użyciu z powodzeniem. W zależności od pożądanych atrybutów gotowego noża, stal może być hartowana na krawędziach, aby uzyskać wysoki stopień twardości dla zachowania krawędzi i wydajności cięcia, pozostawiając resztę ostrza nieco bardziej miękką, aby zapewnić mu wystarczającą wytrzymałość na zginanie bez łamania.
Oprócz przydatności do kucia, stal 1095 nadaje się również równie dobrze do procesów produkcyjnych, które polegają na blanszowaniu metalu. Ten proces usuwania materiału wykorzystuje strumień wody, laser lub drut do wycinania kształtów ostrza – półfabrykatów – z arkusza stali.
Przydatność poszczególnych stali do konkretnych zadań związanych z produkcją noży sprowadza się do czynników wykraczających poza elementy zawarte w przepisie użytym do ich produkcji. Obróbka cieplna może uczynić lub złamać daną stal, przekształcając ją albo w twarde, wytrzymałe ostrze zdolne do przyjęcia produktywnie ostrej krawędzi, albo w kruchą płytę metalu, która odpryskuje, pęka i stanowi lepszy przycisk do papieru niż nóż.
Oprócz tradycyjnego projektowania i produkcji noży, stal 1095 pojawia się również w bardziej egzotycznym materiale znanym jako stal damasceńska. Wytwarzana z połączenia dwóch stali, jednej jasnej, drugiej ciemnej, stal damasceńska wykazuje wiry i spirale wzorów, jak coś widocznego w czarno-białym kalejdoskopie. Dwie stale łączą się ze sobą w procesie kutego spawania, po którym następuje etap wytrawiania kwasem, który uwydatnia wzory powstałe w wyniku łączenia się metali w warstwy. Wzory te mogą tworzyć przypadkowe lub wcześniej zaplanowane kształty. Początki procesu produkcji stali damasceńskiej wiążą się z próbą przezwyciężenia słabości starożytnej stali i wytworzenia ostrzy gotowych do walki. Produktem ubocznym procesu produkcji jest estetyczny rezultat, ceniony sam w sobie jako metal szlachetny, niezależnie od praktycznych zalet, jakie wykazuje w funkcjonalnym ostrzu.
Niektórzy konsumenci cenią stal damasceńską za starożytne tradycje, które przywołuje. Chociaż nowoczesne metody produkcji tej egzotycznej mieszanki dwóch metali mogą różnić się od dawno zapomnianych technik stosowanych przez starożytnych, otrzymana stal niesie ze sobą mistykę opartą na jej tysiącletniej historii jako cenionego materiału na miecze i inne bronie.
Specjalne uwagi
Ponieważ stali 1095 brakuje nawet śladu chromu lub innych elementów, które mogłyby przyczynić się do odporności na korozję, noże wykonane z niej wymagają specjalnej opieki i uwagi, aby uniknąć rozwoju rdzy z powodu narażenia środowiska na substancje utleniające i warunki. Samo wytarcie noża ze stali 1095 do sucha może nie usunąć wszystkich śladów zanieczyszczeń z jego ostrza. Na przykład, jeśli kroisz owoce cytrusowe ostrzem ze stali 1095 lub pracujesz z takim nożem w lub w pobliżu zbiornika słonej wody, będziesz musiał wyczyścić ostrze w sposób wykraczający poza to, co może osiągnąć pobieżne przetarcie ściereczką. Podobnie, jeśli przechowujesz swoje noże w warsztacie w piwnicy, naturalna tendencja do rozwijania się i utrzymywania wilgoci, która jest typowa dla wielu pomieszczeń poniżej poziomu gruntu, może oznaczać, że twój nóż zacznie rdzewieć od ekspozycji na wilgoć w powietrzu. Jeśli nie mieszkasz w klimacie pustynnym, te same problemy mogą się pojawić jeśli trzymasz swoje noże w garażu.
Wielu właścicieli noży uważa, że najlepszym miejscem do przechowywania ostrza jest ochronna pochewka, która towarzyszyła mu podczas transportu. Niestety, jest odwrotnie, zwłaszcza w przypadku stali węglowej takiej jak 1095. Skórzane pochewki wchłaniają wilgoć i stają się źródłem rdzy, a nie ochroną przed nią. Pochłaniacze termoplastyczne mogą być siedliskiem wilgoci z powodu narażenia na działanie czynników środowiskowych lub podczas czyszczenia.
Aby chronić noże wykonane ze stali 1095 podczas ich przechowywania, dokładnie je wyczyść i wysusz, a przed umieszczeniem ich w środowisku o kontrolowanej wilgotności nałóż na ich ostrza lekką, równomierną warstwę oleju za pomocą suchej szmatki. Przy wyborze oleju należy kierować się zaleceniami producenta noża. Dodatkowo, rozważ zainwestowanie w paczki z osuszaczem, takie jak te, które wielu producentów noży dołącza do pudełek z produktami, gdy wysyłają konsumentom nowe zakupy. Osuszanie warsztatu lub wybór lepszej lokalizacji z mniejszą wilgotnością również pomaga zmniejszyć ryzyko utleniania. Mądrze jest często sprawdzać swoje noże, aby móc zapobiec wszelkim śladom utleniania, zanim pojawią się one na stali 1095.
Porównanie formuły stopu: 1095 High-Carbon Steel vs. 440C i D2
|
1095 High-Carbon Steel |
440C Stainless Steel |
D2 Tool Steel |
|
|
Carbon |
0.95% do 1,03% |
1,00% |
1.50% |
|
Chrom |
17,50% |
12,00% |
|
|
Mangan |
0.35% do 0,50% |
0,50% |
0,60% |
|
Molibden |
0,50% |
1.00% |
|
|
Nickel |
0.30% |
||
|
Nitrogen |
|||
|
Fosfor |
<0.04% |
0,04% |
|
|
Krzem |
0.30% |
0,60% |
|
|
Siarka |
<0,50% |
0.03% |
|
|
Wanad |
1.00% |
||
|
Twardość (Rockwell C Scale) |
.