Руководство: Как оценить свойства стали исходя из состава / MagnaMax

В персональных сообщениях был задан вопрос:

Здравствуйте, Отто!можете выразить мнение с высоты теоретических знаний о прочности и ударной вязкости стали ванадис 8?ТО на вторичную твёрдость(64hrc).. слышал,что из этой стали делают даже рубящий инструмент(паранги, мачете).. Благодарю!

Здравствуйте. Если пока не рассматривать тип отпуска (высокий или низкий), то Vanadis 8 по свойствам (состав и тип фаз) близок к CPM 10V, K390 с чуть меньшей износостойкостью и чуть-чуть большей ударной вязкостью. По большому счету всё что можно сказать про 10V и K390, относится и к Vanadis 8.
Про 10V и сравнение с М398 можно прочесть тут: Руководство: Как оценить свойства стали исходя из состава / MagnaMax
Также, Vanadis 8 немного касался при анализе и сравнении CPR, D2, PGK и ДИ90: Руководство: Как оценить свойства стали исходя из состава / MagnaMax
Если кратко, про ударную вязкость - то потенциальная ударная вязкость скажем так средне-низкая. На уровне других порошковых сталей с содержанием карбидов 10-12 % (таблицы с составом фаз для относительного сравнения есть в первом сообщение темы). Выше, чем у ледебуритных непорошковых коррозионностойких сталей по типу N690, 440С, D2 и порошковых, по типу S30V, M390. Но ниже чем у заэвтектоидных сталей, по типу 65x13, Sandvik 12с27 и т.п. Некоторые производители, делают рубящий инструмент и из совсем неподходящих сталей по типу D2, так что я бы не рассматривал как аргумент то, что из Vanadis 8 делают рубящий инструмент, для этого лучше подошел бы Vanadis 4Е, а еще лучше Caldie или 420HC.

По прочности, если говорить про прочность на изгиб, то она обычно прямо пропорциональна твердости. Твердость в 64 HRc в принципе разумная для этой стали.

Коррозионная стойкость будет заметно ниже, чем при закалке на первичную твердость.
Так как отпуск высокий (закалка на вторичную твердость), то можно ожидать низкий уровень остаточного аустенита, а значит относительно высокий уровень предела текучести.

P.S. Очевидно, что эта оценка дана для случая ТО без брака. Какими свойствами будет обладать сталь на конкретном ноже я оценить не могу. Рекомендую к прочтению статью про Vanadis 8: knifesteelnerds.com

Разбирая старые файлы на жестком диске, нашел забавную цепочку рассуждений , и выводы, которые можно получить если оценивать свойства стали основываясь на элементах в составе. Заметка была написана в 2014 году после прочтения информационной части каталога спайдерко, в котором большинство элементов придают стали прочность и ударную вязкость.

О! Новая сталь H1: супер-нержавейка, ну ка какой у неё состав, а почему так много никеля и зачем?

Что нам говорит Steel Elements от Spyderco.
Nickel (Ni) - Adds strength and toughness
а что он говорит про вольфрам?
Tungsten (W) - Adds strength, toughness and improves hardenability

Хммм, значит никель и вольфрам придают стали одинаковые свойства, значит получается, что по свойствам Ni=Mo

А в каких сталях много вольфрама? В быстрорезах!

От кого то я слышал, что для экономии вольфрама, в быстрорезах его заменяют на молибден в эквиваленте W=2Mo

В быстрорезе M2 Mo/W-эквивалент Mo+2W=5+2*6.4=18, а например в H1 = 1 + 2*7 = 15, ну почти, что одинаково.

В быстрорезе M2 4%Cr, а у H1 15%Cr

Получается, что сталь H1 - является супер-нержавеющим быстрорезом.

Несколько раз натыкался на такую группу сталей отечественного производства.

https://rusknife.com/topic/17820-поковки-сн-сталь-ножевая-игоря-рекуна/

СН - сталь ножевая.
Все стали семейства СН создаются специально для режущего инструмента, и по балансу свойств (твёрдость, вязкость, сопротивление износу, коррозионная стойкость) являются, на сегодня, одними из лучших ножевых сталей, представленных на российском рынке.

СН производится методами специальной электрометаллургии, что позволяет получать сталь высочайшего качества с чрезвычайно низким содержанием неметаллических включений, серы и фосфора. Сверхвысокая скорость охлаждения расплава препятствует возникновению карбидной неоднородности. Стали СН изотропны, что обеспечивает превосходную стойкость режущей кромки и устойчивость к различным нагрузкам. Кроме того, СН не склонна к хладноломкости и падению вязкости при низких температурах в отличие от большинства современных порошковых материалов.
Благодаря ярко выраженной дендридной структуре, клинки, изготовленные из СН, имеют характерный 'булатный' узор.

По металлургической классификации все стали СН относятся к особовысококачественным сталям.

СН1 по хим. составу близка к сталям Х12МФ, D2, но отличается технологией выплавки.
СН2 - улучшеный аналог сталей Х12Ф1, К110.
СН3 - сталь близкая по хим. составу стали СРМ3V, ванадий заменён 3% вольфрама.
СНР - быстрорез от И. Рекуна (аналог Р6М3)
СН10М получают путём вторичного переплава из СН1. В процессе переплава добавляется мелкодисперсный модификатор, повышающий служебные свойства, отсюда буква М в обозначении.

Стало любопытно, как изменится состав фаз, если в стали CPM 3V, заменить ванадий на 3% вольфрама.

Для удобства сравнения составим небольшую таблицу. Состав фаз для температуры начала мартенситного превращения ~220C.

Вообще, не совсем очевидно, зачем вольфрам в стали вообще есть и чем руководствовались создатели при составлении композиции. В ранее разобранных сталях еще не встречалось, чтобы в составе сталях встречались одновременно и карбиды хрома (М23С6) и карбиды типа M6C (М = Мо, W). Исходя из суммарного количества карбидов, видно, что ударная вязкость СН3 заметно ниже, чем у 3V.

Куда пошел вольфрам?
Распределения вольфрама при аустенизации.

MagnaMax - новая сталь от создателя MagnaCut

В свободную продажу ограниченным тиражом поступили мулы от Spyderco из новой стали MagnaMax. В сопроводительном листе приведен состав стали, который ранее не публиковался.

Что было известно о стали ранее?
Сталь относительно давно находится в разработке. Одно из ранних названий стали - Proto-X, далее MagnaWear и окончательное - MagnaMax. Официального представления стали от Ларрина с публикованием статьи, в которой приводятся состав, история разработки и результаты тестов, ещё нет. Ранее публиковались небольшие отчеты CATRA-теста и ударной вязкости стали MagnaMax (MagnaWear).
Сatra-тест. Твёрдость 62-65 HRc. Износостойкость на уровне K390, 10V, S110V.

Ударная вязкость на уровне K390, 10V и в 2 раза больше 110V, S90V и т.п.

Структура стали.

Воспользуемся привычной последовательностью действий и оценим состав этой новой стали, действительно ли ожидаются такие свойства, сравним с 'конкурентами' и предыдущей сталью от Ларрина

Исходя из количества углерода в твердом растворе стали (0,4-0,5% С), сталь может быть закалена до 64-65 HRC. Состав твердого раствора MagnaMax и MagnaCut одинаковый при одинаковой Ms, следовательно, можно ожидать схожую твердость и коррозионную стойкость. Количество карбидов различается примерно в 2 раза, следовательно износостойкость MagnaMax выше, чем у MagnaCut, а ударная вязкость ниже.
В сталях MagnaMax, K390 и 10V карбиды одинакового типа и примерно одинакового количества. Следовательно, износостойкость и ударная вязкость близкая.
Так что по итогу можно сказать, что MagnaMax - это коррозионностойкая версия таких сталей, как 10V и K390. Результаты тестов подтверждают это. Другой вариант описания стали: MagnaMax - это более износостойкая версия MagnaCut (одинаковая матрица с двойным содержанием карбидов ванадия/ниобия) при меньшей ударной вязкости.

Заглядываем в будущее и предсказываем новые стали
1,5 года назад, зная лишь то, что готовится новая сталь от Ларрина без каких-то подробностей, мне стало любопытно: а какая, может быть, это сталь? Я предположил, что новая сталь должна быть более износостойкая, чем MagnaCut, при сохранении твердости и коррозионной стойкости. Была создана полусерьезная тема, в которой я опубликовал два варианта состава стали, основываясь на подходе Ларрина к составлению композиции и своих расчетах в JMatPro. Одна из сталей - это коррозионностойкая версия 10V, другая - суперсталь с максимально возможным (или близко к этому) содержанием карбидов: MagnaMax, MagnaWear? А может быть всё же MangaSlice?

Состав стали под именем MangaSlice оказался очень близким к MagnaMax. Чуть большее содержание ниобия в MagnaMax уравновешивается дополнительным количеством углерода для образования карбидов.
Если обратить внимание на состав аустенита, то у всех этих 4 сталей он одинаковый, т. е. у всех этих сталей одинаковая матрица, разница лишь в количестве карбидов одинакового типа. Это один из подходов для создания сталей: выбирается состав матрицы и свойства (твердость, коррозионная стойкость, температуры аустенизации), которые необходимы, и добавлением или удалением карбидной фазы регулируется износостойкость/ударная вязкость. В случае сталей Ларрина это легко делать из-за типа карбидов, которые присутствуют в сталях.
Так что, основываясь на матрице стали MagnaCut, можно создать целое семейство коррозионностойких сталей с тем уровнем износостойкости/ударной вязкости, которая необходима: от аналога сталей с высокой ударной вязкостью типа Z-tuff и 3V до износостойких монстров, аналогов сталей 15V и 20V.

Upd.
Любопытная выдержка из блога Ларрина на Patreon про свойства MagnaMax: imgur.com
Было две плавки MagnaMax, притом состав разный (притом содержание хрома было изменено преднамеренно, а углерода - нет).