Нержавеющая сталь представляет собой уникальное явление в металлургии — это одна из немногих технологий, которая, наоборот, пришла в другие отрасли именно из производства ножей. Обычно ножевые мастера адаптировали чужие разработки, но здесь история пошла иным путём.
Источник фото: https://medved-knife.ru/nozhi-bohler-m390/nozh-ohotnik-2-m390-spuski-ot-obuha-stabilizirovannaya-kar...
Долгий путь к открытию
Создание нержавеющей стали стало результатом многовековых поисков способов защиты металла от ржавчины. Первые серьёзные успехи на этом пути были достигнуты лишь в XIX веке. В 1820-х годах английский физик Майкл Фарадей в ходе экспериментов установил, что добавление хрома к железу значительно повышает его стойкость к кислотной коррозии. Однако создать прочный и практичный сплав тогда не удалось. На протяжении последующих 80 лет учёные по всему миру безуспешно пытались решить эту задачу.
Настоящий прорыв произошёл в начале XX века, когда европейские исследователи включились в настоящую научную гонку. В 1904 году француз Леон Джиллет теоретически обосновал условия получения нержавеющей стали. В 1911 году немец Филипп Моннартц опубликовал свою работу на ту же тему. А в 1912 году химики Эдуард Маурэр и Бенно Штраус из компании «Krupp Iron Works» запатентовали первую аустенитную нержавеющую сталь с 21% хрома и 7% никеля. Но пальма первенства в создании рабочего образца досталась английскому инженеру.
Рождение технологии: Гарри Брирли
Гарри Брирли, работая в лаборатории Браун-Ферт в Шеффилде, искал способ защитить от эрозии стволы армейских винтовок. В 1913 году в результате экспериментов он получил сталь с 12.8% хрома и 0.24% углерода. Первая успешная плавка состоялась 13 августа 1913 года. За это открытие в 1920 году Брирли был удостоен престижной золотой медали Бессемера.
Интересно, что первым практическим применением новой стали стало производство столовых ножей. Поскольку эти ножи не требовали острой заточки, а сталь была мягкой (не выше 50 HRC), но совершенно не ржавела, они мгновенно завоевали популярность. Это положило начало технологической революции не только в ножевой промышленности, но и в машиностроении, энергетике, производстве посуды и оружия.
Источник фото: https://www.livemaster.ru/item/40424852-vintazh-nabor-stolovyh-priborov-egoist-angliya-1-ya-pol-20-v
Почему сталь не ржавеет? Научное объяснение
Главное отличие нержавеющей стали от обычной углеродистой — высокое содержание хрома. Обычная сталь при контакте с влагой и кислородом воздуха покрывается рыхлым оксидом железа (ржавчиной), который, расширяясь, отслаивается и обнажает новые слои металла для коррозии. Это процесс самоускоряется.
В нержавеющей стали происходит принципиально иной процесс — пассивация. Благодаря высокому содержанию хрома (обычно от 12%) на поверхности металла образуется тончайший, но невероятно прочный и плотный слой оксида хрома. Этот слой химически инертен, он надёжно блокирует доступ кислорода и влаги к основному металлу, останавливая коррозию. Чем больше хрома (от 17% и выше), тем устойчивее сталь к агрессивным средам, включая кислоты.
Обратите внимание: Почему первый "огнестрел" положил конец господству доспехов, если он их не пробивал?.
Источник фото: https://simferopol.rtg-mps.ru/catalog/nerzhaveyushhaya-stal/polosa
Эволюция ножевых «нержавеек»
Долгое время нержавеющая сталь для ножей имела компромиссный характер: высокая коррозионная стойкость достигалась в ущерб твёрдости и износостойкости. При термообработке хром «выгорал», терялись и антикоррозионные свойства, и прочность. Поэтому десятилетиями стандартом были относительно мягкие стали типа AISI 420 (40Х13). Вершиной долгое время считалась сталь 440С с твёрдостью около 59 HRC, которая использовалась на премиальных ножах вплоть до 1980-х годов.
Её сменили стали 154СМ и ATS-34 с 14% хрома, которые, однако, могли покрываться точечной коррозией (питтингом) во влажной среде, что не полностью соответствовало званию «нержавеющей».
Источник фото: https://messermeister.ru/lab/news/%E2%80%8Bnozh_benchmade_746_mini_onslaught__posledniy_iz_mogikan_n.
Современность и будущее: порошковые стали
Настоящую революцию произвело появление в 1990-х годах сталей порошкового передела, таких как S30V. Благодаря передовой технологии производства, в сплаве удалось равномерно распределить карбиды легирующих элементов, что позволило сочетать высокое содержание хрома (14-20%) с отличной твёрдостью, прочностью и агрессивным резом.
Сегодня эталонами стали такие сплавы, как M390 (Bohler-Uddeholm) или CPM 20CV (Crucible) с 20% хрома, которые демонстрируют выдающуюся коррозионную стойкость даже в кислотных средах. Кажется, что прогресс достиг апогея с появлением таких «ванадиевых монстров», как M398 с 20% хрома, 2.7% углерода и 7.2% ванадия. Однако история нержавеющей стали учит, что развитие технологий не остановить, и металлургов впереди ждут новые открытия и ещё более совершенные сплавы.
Больше интересных статей здесь: Оружие.
Источник статьи: Почему "нержавеющая сталь" не ржавеет и как она была создана.