Nóż jest jednym z najstarszych narzędzi ludzkości. Jeśli zignorujemy epokę kamienia i brązu, to w najprostszym przypadku nóż jest zaostrzonym kawałkiem żelaza (stali) z wygodną w trzymaniu rękojeścią.
Główną częścią noża, która decyduje o jego przeznaczeniu użytkowym, jest ostrze z ostrzem tnącym. O jego możliwościach w dużej mierze decyduje materiał konstrukcyjny – stal oraz jej obróbka cieplna.
Skład i struktura
O właściwościach stali decyduje jej skład i struktura. Obecność pewnych zanieczyszczeń (elementów stopowych) może zwiększyć twardość lub odporność na korozję ostrza. Problem często polega na tym, że zwiększając twardość możemy jednocześnie zwiększyć kruchość stali i zmniejszyć jej odporność na korozję. Z drugiej strony zwiększając odporność na korozję pogarszamy inne parametry.
Na przykład węgiel zwiększa twardość stali, ale zmniejsza jej ciągliwość i ciągliwość. Inne pierwiastki stopowe również nadają stali zarówno pozytywne, jak i negatywne właściwości. Chrom zwiększa odporność na zużycie i korozję, ale zwiększa kruchość. Wanad i molibden zwiększają wiązkość i wytrzymałość, zwiększają odporność na oddziaływanie termiczne, nikiel - zwiększa odporność na korozję, twardość i wiązkość stali, wanad poprawia wytrzymałość i odporność na zużycie stali. Mangan i krzem zwiększają ciągliwość stali. Wszystkie te pierwiastki niosą swoje pozytywne właściwości tylko w ściśle określonych ilościach, przez co metalurdzy muszą być niezwykle ostrożni i wyważeni w doborze składu stali.
Ponadto pierwiastki stopowe często mają tendencję do koncentrowania się w pewnych punktach, w których może powstać źródło naprężeń, w wyniku czego pod obciążeniem ostrze pęka dokładnie w tym miejscu.
Z tego powodu w dawnych czasach powstały stale damasceńskie i adamaszkowe, w których poprzez wielokrotną superpozycję kilku gatunków stali i ich kucie uzyskano najbardziej równomierny rozkład pierwiastków stopowych.
Według autora w najnowszej historii noża można wyróżnić trzy okresy.
Pierwszym okresem było stosowanie „rdzewnych” stali węglowych i stali nierdzewnych o niskiej twardości i zachowaniu krawędzi (pierwsza połowa XX wieku).
Drugi okres to pojawienie się stali nierdzewnych o wysokich cechach twardości i trwałości ostrza (druga połowa XX wieku).
Trzeci okres to pojawienie się proszkowych stali nierdzewnych (początek XXI wieku).
Okresy te można uznać za dość arbitralne, ponieważ już teraz niektóre firmy produkują noże ze stali węglowej. Niemniej jednak dopiero na początku XX wieku pojawiły się pierwsze stale nierdzewne, w tym słynna stal gatunku 420, z której na całym świecie wciąż produkuje się ogromną liczbę noży. Na przykład, jeśli kupisz niedrogi chiński nóż, kosztujący kilkaset rubli, ostrze najprawdopodobniej będzie zawierało 420 sztuk stali.
Pojawienie się w drugiej połowie XX wieku gatunków stali 440A, 440B, 440C (bliskie rosyjskie odpowiedniki 65x13, 95x18, 110x18), charakteryzujących się wysoką zawartością węgla, umożliwiło wytwarzanie warunkowo nierdzewnych noży o porównywalnej twardości i właściwościach tnących do noży i ostrzy wykonanych ze stali węglowej.
Dlaczego „warunkowo nierdzewny”?
Ponieważ prawie każda stal może rdzewieć, jedyne pytanie dotyczy środowiska i stopnia narażenia. Na przykład większość stali nierdzewnych dobrze koroduje na morzu od słonej wody. Nawiasem mówiąc, starożytna stal 420 jest jedną z najbardziej nierdzewnych stali.
Niemniej jednak znacznie wygodniej jest używać noży ze stali nierdzewnej w życiu codziennym - w tym samym okresie, podczas gdy stal nierdzewna jest pokryta tylko plamami rdzy, stal węglowa rdzewieje do dziur. Ponadto stale węglowe często dają nieprzyjemny posmak podczas cięcia.
Pojawienie się stali proszkowych pomogło rozwiązać problem równomierności rozkładu pierwiastków stopowych. Jednym ze sposobów uzyskania stali proszkowej jest natryskiwanie stopionego metalu w środowisku gazu obojętnego, po czym tworzy się drobny proszek z równomiernie rozłożonymi pierwiastkami stopowymi. Następnie proszek jest spiekany w monolityczną kostkę przez prasowanie izostatyczne.
Jedną z pierwszych i najczęściej używanych stali proszkowych do produkcji noży była CPM S30V, opracowana w 2001 roku przez Dicka Barbera, specjalistę szwedzkiej korporacji Crucible Materials Corporation i Chrisa Reeve, znanego producenta noży.
Oprócz zwykłego procesu wytwarzania ostrzy z listew i prętów, stal proszkowa pozwala na bardzo ciekawe rozwiązania technologiczne.
Amerykańska firma Kershaw wypuściła na rynek nóż składany Offset 1597, z ostrzem wykonanym w technologii MIM (Metal Injection Molding) - technologii odlewania pod ciśnieniem metali proszkowych i stopów, zwanej też MITE (Metal Injection Moulding with an Edge). Technologia MIM / MITE miesza proszek metalu ze spoiwem, aby rozmiar formy był o 20% większy niż ostateczny rozmiar ostrza. Następnie za pomocą spiekania pod ciśnieniem zwiększa się gęstość gotowego produktu do 99,7% gęstości metalu macierzystego (spoiwo wypala się podczas spiekania). Rezultatem jest produkt o skomplikowanym kształcie 3D, którego nie można uzyskać w żaden inny sposób.
Możliwość równomiernego rozmieszczenia pierwiastków stopowych w stalach proszkowych spowodowała wzrost ich udziału procentowego, co skutkowało pojawieniem się tzw. superstali, takich jak np. ZDP 189 czy Cowry-X, jednak złożoność ich ostrzenie i wysokie koszty ograniczają ich dystrybucję.
Bardziej wyważone stale, takie jak M390 / M398, CPM-20CV, Elmax i inne łatwiejsze w produkcji i utrzymaniu - CPM S30V / CPM S35V, CTS-XHP itp. stały się bardziej popularne.
Ostatecznie wszystko zależy od kosztu ostrza – ani superstale, ani nawet tylko wysokiej jakości stale proszkowe nie wyparły z rynku tańszych stali nieproszkowych. Rynek stali nożowej można traktować jako piramidę, z zasłużoną stalą 420 u podstawy i najnowszymi super stalami na górze, spadającymi w miarę pojawiania się stali, które są jeszcze bardziej „super”.
Co więcej, nie chodzi tu tylko o koszt materiału wyjściowego – najważniejszym procesem technologicznym, który „ujawnia” właściwości stali, jest obróbka cieplna. Każda stal wymaga własnej obróbki cieplnej, a gdy pojawia się nowa super stal, opanowanie jej przez producentów zajmuje trochę czasu.
Obróbka cieplna
Obróbka cieplna - hartowanie, odpuszczanie, normalizowanie, wyżarzanie i obróbka kriogeniczna metalu, pozwala na doprowadzenie ostrza do tych właściwości, które wynikają z gatunku użytej stali. Prawidłowa obróbka cieplna wysokiej jakości pozwala "wycisnąć" maksimum ze stali, podczas gdy niewłaściwa może całkowicie zrujnować produkt końcowy, bez względu na to, jakie drogie materiały są w nim użyte. Można śmiało powiedzieć, że lepiej wybrać ostrze wykonane z prostszej stali, ale z dobrą obróbką cieplną, niż ostrze wykonane z super stali, wykonane przez specjalistę, który nie wie, jak go podgrzać.
Firma produkująca noże jest często znana ze swojej zdolności do pracy z określoną stalą, a jej produkty wykonane z bardziej nowoczesnej stali mogą mieć gorszą wydajność ze względu na złe procesy obróbki cieplnej.
Ważną rolę odgrywa sprzęt do obróbki cieplnej. Nowoczesne piece hartownicze pozwalają na obróbkę cieplną w próżni oraz w różnych mediach - argon, azot, hel, wodór. Sprzęt do krioprocesowania w temperaturze -196 stopni zapewnia wzrost odporności na zużycie, wytrzymałość cykliczną, odporność na korozję i erozję. Na przykład zasób produktów przez krioprzetwarzanie można zwiększyć o 300%.
Konieczność użycia skomplikowanego i drogiego sprzętu nie pozwala warsztatom rzemieślniczym na wykonanie wszystkich niezbędnych operacji technologicznych, dlatego twierdzenie, że „nasz wujek Kola robi najlepsze noże na świecie w garażu”, jest mało uzasadnione.
Ostrza kompozytowe
Innym sposobem wytwarzania ostrzy noży jest tworzenie ostrzy kompozytowych.
W zasadzie wspomniane ostrza wykonane ze stali damasceńskiej i adamaszkowej są również kompozytowe – w nich materiały o niższej zawartości węgla łączy się z materiałami o wyższej zawartości węgla. Jednak w nowoczesnych łopatach kompozytowych proces ten realizowany jest w nieco inny sposób.
Zazwyczaj przeważająca część ostrza wykonana jest z materiału o większej elastyczności, ale mniejszej twardości i kruchości, podczas gdy krawędź tnąca wykonana jest z materiału twardszego. Takie ostrze łączy dobre właściwości mechaniczne z wysokiej jakości krawędzią tnącą. Jednak w drogich modelach noży nadal wolą używać super stali.
Inną opcją jest użycie tańszej stali jako podstawy i droższej, ale wysokiej jakości stali na krawędź tnącą. Na przykład w nożu Kershaw JYD II podstawa krawędzi tnącej wykonana jest z niedrogiej chińskiej stali 14C28N, a krawędź tnąca z bardziej wytrzymałej amerykańskiej D2.
Jednak, podobnie jak w przypadku droższych noży, obniżenie kosztów materiału wyjściowego rekompensuje złożoność wykonania ostrza kompozytowego, dlatego takie modele są raczej wyjątkiem niż regułą.
Najpopularniejszym kierunkiem, w którym stosowane są ostrza kompozytowe, są designerskie noże produkowane w ograniczonych ilościach. Łączą materiały, aby stworzyć spektakularny wygląd ostrza.
Przeszłość kontra przyszłość
W Internecie często można zobaczyć artykuły, które mówią, że tajemnica prawdziwego adamaszku i damaszku dawno zaginęła, a teraz ujawniają się jego żałosne odpowiedniki. Powiedzmy, że jeśli ten sekret zostanie ujawniony, to ostrza wykonane z „prawdziwego” adamaszku lub damaszku dadzą przewagę o 100 punktów przed współczesną stalą.
W rzeczywistości jest to bardzo mało prawdopodobne. Postęp technologiczny, sprzęt i materiałoznawstwo są teraz na najwyższym poziomie, nieosiągalnym dla mistrzów przeszłości. Tak, dobrzy rzemieślnicy mogli wytwarzać produkty z adamaszku i damaszku o właściwościach wyprzedzających swoje czasy, ale teraz ich produkty prawdopodobnie ustąpią swoim nowoczesnym odpowiednikom wykonanym z super stali.
Jednak od momentu, gdy pojawiły się nowoczesne stale nierdzewne z linii 440 i ich odpowiedniki, nie ma globalnej potrzeby ulepszania stali nożowych – prawie wszystkie dobrze wykonane noże z prawidłową obróbką cieplną radzą sobie z codziennymi zadaniami.
Pojawienie się super stali na nożach to raczej ukłon w stronę rynku i chęci użytkowników, z których wielu jest fanami i kolekcjonerami noży i chce zdobyć coś nowego, bardziej „fajnego”. I nie ma w tym nic złego, ponieważ udoskonala się nie tylko stal, ale także konstrukcję noży i design. Wiele nowoczesnych noży można śmiało przypisać obiektom sztuki, których wartość artystyczna nie ustępuje płótnom wybitnych artystów, a wartość ta z czasem tylko rośnie.
