Любая сталь легированная дополнительными элементами приобретает уникальные свойства. Сталь 4140 имеет в составе не очень много добавок. Но даже при их наличии она приобретает интересные свойства. Которые позволяют применять сплав в промышленности и для изготовления ножей.
Химический состав стали
Легированная хромомолибденовая сталь AISI 4140 маркируется следующим образом: цифра «41» обозначает группу стали, а цифра «40» говорит о содержании углерода. Последнего элемента действительно очень много в составе сплава, он придаёт высочайшую твёрдость металлу. Подробный химический состав можно рассмотреть в таблице:
| Cr,% | Mn,% | C,% | Si,% | Mo,% | S,% | P,% |
| 0,80-1,10 | 0,75-1,0 | 0,380-0,430 | 0,15-0,30 | 0,15-0,25 | 0,040 | 0,035 |
Марганец в составе увеличивает его жёсткость и прочность. Благодаря ему сталь становится крепкой, и он меняет фактуру стали. Небольшое содержание хрома влияет на антикоррозионные свойства сплава. Но он не спасает сталь от агрессивных сред. Молибден отвечает за ломкость и хрупкость состава.
| Химические элементы и их значение в составе стали для ножей: | |
| Углерод (C) | без достаточного количества углерода очень сложно получить подходящую твердость. Это самый важный элемент в стали, он повышает её прочность. |
| Хром (Cr) | придаёт сплаву повышенные антикоррозийные свойства, карбиды хрома увеличивают износостойкость и прокаливаемость. Большое содержание хрома в сплаве влияет на его его хрупкость. |
| Марганец (Mn) | повышает износостойкость и прочность. Его содержание положительно влияет на зерновую структуру сплава, а также способствует отличной прокаливаемости. |
| Молибден (Mo) | предотвращает возникновение ломкости стали, позволяет сохранять прочность при высоких температурах. Также увеличивает устойчивость к коррозии, прочность, ударную вязкость. |
| Кремний (Si) | увеличивает прочность и износоустойчивость стали, как и марганец, он делает сталь более стабильной и надежной. |
| Ванадий (V) | формирует структуру карбидов таким образом, чтобы повысить сопротивление износу, живучесть и прокаливаемость. |
| Никель (Ni) | повышает устойчивость к коррозии, предотвращает гниение стали. Повышает прочность стали. |
| Ниобий (Nb) | лучший формирователь карбидов, который обеспечивает коррозионностойкость, пластичность, износостойкость. |
| Вольфрам (W) | увеличивает износостойкость стали, повышает её стабильность при закалке и стойкость к высоким температурам. |
| Кобальт (Co) | усиливает эффекты других отдельных элементов в более сложных сплавах. Повышает прочность и твердость. |
| Сера (S) | является вредной примесью, приводит к образованию трещин и надрывов. Обычно содержание серы в высококачественной стали ограничено. Наличие сульфидов недопустимо для ответственных деталей. |
| Фосфор (P) | ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости. В сталях допускается содержание фосфора в очень малых количествах. |
Характеристики стали 4140
Сталь 4140 прекрасно справляется с внешними нагрузками. При испытаниях она показывает достаточно хорошие результаты. Высокая вязкость сплава помогают ему справляться с динамическими нагрузками. Благодаря пластичности из стали можно делать изделия различной формы.
Сталь имеет большой предел прочности на растяжение и сжатие. Также она обладает высокой твёрдостью. Температура плавления состава составляет 1416 градусов.
Сталь 4140 прекрасно поддаётся ковке, она обрабатывается без разрушения. Состав хорошо поддаётся свариванию. На окончательных этапах обработки, сплав можно обрабатывать резанием, так удаляются лишние части в виде стружки. Рассмотрим различные характеристики сплава подробнее:
- предел прочности сплава имеет значение в 655МПа;
- деформация материала продолжается при напряжении в 415 МПа;
- прочность на растяжение колеблется в пределах 100-130 KSI;
- модуль упругости Е равен 190-210 ГПа;
- плотность состава составляет ρ = 7,7-8,1 кг/дм3;
- коэффициент Пуассона ν равен в пределах 0,27- 0,30;
- теплопроводность стали равна k = 11,2-48,3 Вт/мК.
Плюсы и минусы стали
Сталь 4140 относится к категории низколегированных составов, который содержит в себе значительное количество марганца, молибдена и хрома. Для изготовления ножей, состав имеет свои положительные и отрицательные стороны. Рассмотрим из подробнее:
Плюсы
- изделия из стали получаются устойчивыми к изгибам и ударам;
- сплав имеет довольно высокую ударную вязкость;
- сталь легко шлифуется и полируется;
- для заточки клинка не требуется специальных камней и оборудования;
- после термической обработки состав принимает оптимальную твёрдость в 56-59 HRC;
- стоимость готовых изделий из сплава не высокая;
- ножи изготовленные из металла обладают высокими режущими свойствами;
- режущая кромка клинка длительное время остаётся острой.
Минусы
- изделия могут незначительно деформироваться;
- после работ по твёрдым материалам режущая кромка может быстро сесть;
- у ножей не очень высокая сопротивляемость коррозии.
Применение стали 4140
Благодаря своим интересным свойствам сталь 4140 используется для изготовления широкого спектра инструментов и продуктов. Многие пользователи даже не подозревают, из какого материала сделаны некоторые вещи. Вот самые распространённые сферы применения сплава:
- автомобильная промышленность, здесь сталь применяется для изготовления редукторов двигателей и рулевого управления;
- из стали активно производят гайки, болты и саморезы;
- сплав применяется для изготовления деталей машин и коленчатых валов;
- из металла делают стальные цанги и конвейерные ленты.
Коррозия сплава
Сталь требует к себе специального ухода. После использования ножа его рекомендуется промыть проточной водой и протереть сухой тряпкой насухо. Для длительного хранения клинка, его необходимо промокнуть оружейным маслом или вазелином.
Инструментальная сталь 4140
Инструментальной сталью называют сплавы, которые хорошо подходят для изготовления различных типов инструментов или оборудования. Эти составы используются для обработки других металлов, пластмасс и дерева.
Сталь 4140 определённо попадает в эту категорию. Она является одной разновидностью инструментальной стали. Также одним из показателей инструментального состава считается содержание в нём углерода и хрома. Чем больше хрома – тем лучше.
А присутствие молибдена увеличивает коррозионную устойчивость стали 4140. Он также является связующим элементом в твёрдости сплава. Грамотная закалка и термическая обработка позволяет рассматриваемой стали беспрекословно относится к инструментальным металлам.
Аналоги
У стали 4140 имеются аналоги среди импортных металлов и отечественных. Перечислим их:
- 42CrMo4 – Евросоюз;
- SCM440H – Япония;
- 2244 – Швеция;
- 40ХФА – Россия;
- 38ХМА – Россия.
Ножи из стали 4140
Представленные ножи изготовлены из инструментальной стали 4140. Они имеют высокую остроту режущей кромки и почти не подвергаются коррозии. Но следует не забывать, что изделия требуют к себе ухода. Ножи из стали пользуются большой популярностью среди населения.
Нож Cold Steel 35AP Outdoorsman
Каждый нож Cold Steel проходит немыслимые испытания на прочность и качество реза перед тем как попасть в серийное производство. Именно по этому держа в руках такое изделие сразу чувствуешь феноменально правильно рассчитанный и сбалансированный инструмент, не содержащий в себе никаких лишних деталей. Характеристики клинка:
- Длина ножа: 285 мм;
- Длина клинка: 155 мм;
- Ширина клинка: 30 мм;
- Толщина обуха: 5.0 мм;
- Материал клинка: 4140;
- Материал рукояти: Kraton;
- Вес: 250 грамм;
- Производитель: Cold Steel.
Нож Cold Steel Master Tanto
Master Tanto – фиксированный нож с тактическим клинком в форме танто, изготовленным из высококачественной японской многослойной стали. Нож дополнен небольшими функциональными ножнами. Отверстие в рукоятке допускает крепление ножа как к страховочному ремешку или корду. Характеристики изделия:
- Длина ножа: 287 мм;
- Длина клинка: 152 мм;
- Ширина клинка: 27 мм;
- Толщина обуха: 4.8 мм;
- Материал клинка: 4140;
- Материал рукояти: Кратон;
- Производство: Cold Steel, США;
- Вес: 264 грамм.
Нож Cold Steel 20PBS Peace Maker
Peace Maker – новый универсальный нож от Cold Steel. Модель оснащена удобной, ухватистой рукоятью из прорезиненого пластика и клинком из стали 4140. Рукоять выполнена из популярного ударостойкого материала – прорезиненного пластика. Это недорогой, но достаточно прочный материал. Характеристики ножа:
- Общая длина: 213 мм;
- Длина клинка: 101 мм;
- Длина рукояти: 112 мм;
- Толщина обуха: 2,5 мм;
- Материал рукояти: Пластик;
- Вес: 91 грамм.
