Proč je čepel nože CPM -20CV vynikající volbou

Když výrobce nožů plánuje nový design, výběr oceli čepele rozhodujícím způsobem přispívá k úspěchu či neúspěchu výrobku. Velikost čepele, nasazení čepele, materiály rukojeti, estetické hledisko, ergonomie tvaru a vyvážení rukojeti:

Čtyři poměrně objektivní kritéria a jedno poněkud subjektivní měřítko výkonnosti tvoří seznam vlastností, které výrobci nožů hodnotí při výběru oceli pro nový výrobek. Některé z těchto vlastností se vzájemně vyměňují na opačných koncích jednoho kontinua, což znemožňuje optimalizovat všechny vlastnosti jediné slitiny oceli.

1. Tvrdost měří, jak dobře ocel odolává silám, které se ji snaží deformovat. Od počátku 20. století se vědecká měření tvrdosti materiálů opírají o soubor laboratorních zkoušek zvaných Rockwellovy stupnice, pojmenovaný po Hughu Rockwellovi, spoluvynálezci zkušebního přístroje. Mezi těmito stupnicemi se pro vyjádření hodnot tvrdosti nožových ocelí používá stupnice C s číselnými hodnotami, za nimiž následuje zkratka „HRC“. Při zkoušce tvrdosti slitin se určitou silou vrazí nástroj s diamantovým hrotem do vzorku materiálu a hloubka vzniklého důlku odráží schopnost materiálu odolat úderu. Rockwellovy stupnice používají k vyjádření skóre libovolná čísla.

Ačkoli můžete použít Rockwellovo skóre k porovnání výsledků zkoušek tvrdosti jedné oceli s jinou, nemůžete skóre korelovat s žádným konkrétním pozorováním nebo výsledkem samotné zkoušky, protože Rockwellovo skóre je abstrakce. Většina nožových ocelí dosahuje skóre mezi 58 a 62 HRC, většina mezi 50 a 60.

Čepel nože, která se během provozu trvale ohýbá, dokazuje, že její ocel nemá dostatečnou tvrdost pro daný úkol. V některých případech může konstruktér tento nedostatek kompenzovat zesílením celé čepele nebo její části nebo změnou způsobu výroby oceli, aby se zvýšila její vlastní tvrdost. V jiných případech je jediným řešením zvolit tvrdší slitinu oceli.

U nožů Benchmade, které používají ocel CPM 20CV společnosti Crucible Industries, měří tvrdost 59 až 61 HRC. Protože „receptury“ tepelného zpracování ovlivňují výslednou tvrdost oceli nože, může jiný výrobce uvádět pro stejnou ocel jiné hodnoty HRC. Tato tvrdost je o něco vyšší než tvrdost oceli 440C, kterou společnost Benchmade používá jako dlouhodobě oblíbenou slitinu pro výrobu nožů a která měří 50 až 60 HRC.

2. Houževnatost vyjadřuje, jak dobře ocel odolává nárazům nebo namáhání, aniž by se u ní projevilo lámání, třísky nebo praskání. Selhání houževnatosti může způsobit katastrofální následky, pokud se nůž při používání zlomí, což má za následek potenciální zranění uživatele i nečekaný výsledek daného úkolu. U čepele nože je snazší předvídat postupný průběh opotřebení než náhlý výskyt poruchy houževnatosti a je lepší se opotřebit než selhat.

Nedostatečná houževnatost může být důsledkem samotného složení slitiny, způsobu tepelného zpracování oceli, nevhodného broušení při výrobě nebo mnoha kombinací dalších faktorů.

Houževnatost je obtížnější kvantifikovat než tvrdost, protože žádná jednotná zkouška neposkytuje standardizované měření této vlastnosti. Zkoušky houževnatosti se obvykle opírají o měření toho, jak daleko se může ocel ohnout, než se zlomí, nebo jak dobře materiál přežije náraz. V mnoha případech spolu houževnatost a tvrdost soupeří o prvenství v tom smyslu, že tuhost, která se rovná houževnatosti, může být na úkor schopnosti ohýbat se bez deformace.

Ocel CPM 20CV společnosti Crucible Industries nabízí houževnatost, která se v podstatě rovná houževnatosti oceli 440C, což je časem prověřená nerezová ocel často volená pro výrobu nožů.

3. Odolnost proti opotřebení měří schopnost oceli přijít do styku s nejrůznějšími látkami a odolat buď ztrátě části svého objemu při tření o drsný materiál, nebo zachycení kousků hmoty z jiných předmětů. Příčiny opotřebení mohou pocházet ze samotných předmětů, které se uživatel pokouší řezat, i z dalších vlivů pracovního prostředí. Testování opotřebení simuluje reálný kontakt čepele nože se zdrojem destruktivní interakce.

Když se drsný povrch otírá o čepel nože a odstraňuje část kovu, představuje tato forma opotřebení abrazi. Abrazivní opotřebení může změnit ostrou hranu čepele v tupý a zaoblený povrch, a to i bez působení velkého tlaku na nůž. Naopak, když se hladký povrch čepele nože dostane do kontaktu s hladkým, ale tvrdým povrchem, jako jsou jiné ocelové předměty, může dojít k přenosu materiálu na čepel nože. Na rozdíl od otěru vyžaduje adheze dostatečně vysoký tlak, aby vzniklo tření potřebné k roztržení povrchu čepele.

Ocel CPM 20CV společnosti Crucible Industries nabízí v podstatě pětkrát vyšší odolnost proti opotřebení než ocel 440C.

4. Odolnost proti korozi vyjadřuje, jak dobře se ocel vyhýbá rozvoji oxidace v reakci na působení vlhkosti, vlhkosti nebo soli v prostředí. Nejběžnější způsob zvýšení korozní odolnosti spočívá v zavedení chromu do chemického složení slitiny. Ačkoli známý termín „korozivzdorná ocel“ ve skutečnosti představuje příliš optimistické nesprávné pojmenování, obsah chromu skutečně koreluje se schopností oddálit nebo snížit oxidaci a umožnit preventivní údržbu, která ji předejde.

Ocel CPM 20CV společnosti Crucible Industries vykazuje větší odolnost proti korozi než ocel 440C, přičemž odolnost oceli 440C je o šest sedmin vyšší než u oceli CPM 20CV.

5. Zachování ostří se pokouší kvantifikovat, jak dobře a jak dlouho zůstává čepel ostrá během používání. Cutlery and Allied Trade Research Association neboli CATRA vyvinula zkušební stroj, který se pokouší vyhodnotit relativní zachování ostří. Ve zkušebním přístroji se zkoumaný nůž upevní ostřím nahoru a na čepel se spustí hromádka speciálního syntetického papíru napuštěného 5 % oxidu křemičitého. Nůž se pohybuje dopředu a dozadu, zařezává se do papíru a obsah oxidu křemičitého způsobuje mírné opotřebení ostří. Při testu se měří výkonnost čepele v novém stavu z výroby a také počet a hloubka řezů, které je čepel schopna provést. Tato kombinace počátečního řezného výkonu (ICP) a celkového řezu karty (TCC) tvoří hodnotící parametry. Stejným testovacím přístrojem lze hodnotit i brousicí zařízení. Testovací přístroj CATRA je součástí hodnotícího zařízení používaného u mnoha předních výrobců nožů, včetně společností Benchmade, Buck Knives a Spyderco.

Nůž CPM 20CV společnosti Crucible Industries dosahuje v testu CATRA skóre 180 bodů, zatímco u nože 440C je to 100 bodů.

Složení slitiny

Úplné a přesné složení slitiny CPM 20CV společnosti Crucible Industries zůstává utajeno. Nominální obsah oceli je však dobře zdokumentován: 1,9 % uhlíku, 20,0 % chromu, 1,0 % molybdenu, 4,0 % vanadu, 0,3 % křemíku, 0,6 % wolframu a 0,3 % manganu. Vysoký obsah uhlíku přináší značnou tvrdost. Značné množství chromu poukazuje na odolnost proti korozi. CPM 20CV ve skutečnosti obsahuje největší množství chromu ze všech nerezových ocelí s vysokým obsahem vanadu na současném trhu. Tento obsah vanadu zajišťuje houževnatost, odolnost proti opotřebení a zachování ostří. Mangan ve slitině zvyšuje tvrdost, pevnost v tahu a odolnost proti opotřebení. Molybden zvyšuje odolnost ostří. Wolfram zvyšuje odolnost proti opotřebení a křemík zvyšuje tvrdost a zabraňuje vzniku důlkové vady.

Proces CPM a jeho výhody

V roce 1970 představila společnost Crucible Industries ze Solvay ve státě New York patentovaný proces výroby oceli, který navrhla pod názvem Crucible Particle Metallurgy. Tato inovativní výrobní metoda překonává specifické kritické nevýhody konvenční výroby oceli a poskytuje produkt, který zlepšuje užitné vlastnosti tradičně vyráběných slitin.

Při staromódním způsobu výroby oceli se složky slitiny taví v elektrické obloukové peci. Poté, co roztavený kov projde druhotnou rafinační fází, přechází do pánve, která jej nalije do forem. Problém s touto posloupností kroků nastává, když se slitina ochladí do ingotů.

Smíchané v roztaveném stavu v peci se prvky, které tvoří ocelovou slitinu, důkladně promíchají. Při tuhnutí a ochlazování v ingotových formách se prvky oddělí do hrubé mikrostruktury, která není v celém objemu rovnoměrná. Dalším zpracováním lze oddělené prvky rozbít a pokusit se obnovit homogenní směs, která vznikla v peci, ale prvky se nikdy zcela nespojí. U oceli s tak významným procentem legujících prvků a tak velkým množstvím uhlíku, jaké obsahuje vzorec pro CPM 20CV, účinky segregace prvků přetrvávají ještě více a negativní účinky na schopnosti hotového kovu jsou výraznější, než by tomu bylo u jednodušší kombinace slitin.

Patentovaný proces CPM společnosti Crucible tyto problémy zmírňuje dříve, než mohou začít. Kromě počáteční nutnosti roztavit legující prvky společně v peci má CPM s běžnou výrobou oceli společných jen několik procesních kroků. Jakmile se slitina CPM roztaví a smísí, roztavený materiál prochází malou tryskou a rozprašuje se do spreje jemných částic poháněných vysokotlakým plynem. Částice oceli se ochladí na malé kuličky a vytvoří prášek, který si zachovává původní homogenní složení roztaveného kovu. Každá částice kovu tvoří miniaturní ingot.

Prášková ocel se nakládá do uzavřeného kanystru, z něhož je odstraněn vzduch. Nádoba se podrobí lisování za tepla (Hot Isostatic Pressing, HIP), což je proces, při němž se pomocí tepla a tlaku částice oceli spojí v pevnou látku zvanou kompakt. Kompakt může být vyfrézován do forem, které vyhovují specifickým výrobním procesům výrobku, a může být podroben tepelnému zpracování potřebnému k finalizaci a optimalizaci specifických vlastností oceli pro požadované použití.

CPM 20CV je martenzitická ocel, což odkazuje na její tvrdou krystalickou strukturu s čočkovitými nebo čočkovitými zrny. Ve slitině bohaté na uhlík, jako je CPM 20CV, se procesem austenitizace ocel zahřívá, dokud se její krystalická struktura nezmění na austenit místo feritu. Martenzit vzniká, když se austenit ochladí tak rychle, že uhlík v oceli přesytí zvláštní formu feritu. Atomy v kovu se vlastně přeskupí do formy, která vykazuje změnu hustoty, a tedy i objemu. Martenzit vykazuje výrazné zvýšení houževnatosti oproti svým prekurzorům.

Proces tepelného zpracování začíná pomalým zahříváním, předehřátím na rovnoměrnou teplotu před zvýšením na teplotu austenizace, která je určena chemickým složením slitiny oceli. Ve fázi kalení se teplota sníží o 1 000 stupňů F nebo více, což umožní, aby se kov stal martenzitickým. Kalení dokončí proces kalení a působí proti křehkosti martenzitu.

Srovnání s jinými nožířskými ocelemi

Při zkoumání vlastností CPM 20CV ve srovnání s jinými předními slitinami ocelí rychle zjistíte, že nabízí řadu vlastností, které jsou ideální pro výrobu nožů.

Při obsahu 1,9 % uhlíku, 20,0 % chromu, 1,0 % molybdenu, 4,0 % vanadu, 0,3 % křemíku, 0,6 % wolframu a 0,3 % manganu vyniká CPM 20CV odolností proti opotřebení a korozi. Nabízí také dobrou houževnatost. Díky schopnosti udržet ostří se snadno udržuje ostré, ale potenciálně se obtížně brousí.

CPM M4, rovněž výrobek společnosti Crucible Industries, obsahuje 1,42 % uhlíku, 4,0 % chromu, 5,25 % molybdenu, 4,0 % vanadu, 0,06 % křemíku, 5,5 % wolframu a 0,3 % manganu. Přestože se jedná o ocel s vysokým obsahem uhlíku, obsahuje méně uhlíku než CPM 20CV a také méně chromu. Kombinace molybdenu, vanadu a wolframu v oceli CPM M4 vytváří ve spojení s uhlíkem vynikající houževnatost, vysokou tvrdost 62 až 64 HRC a stejně vysokou odolnost proti opotřebení. Na rozdíl od CPM 20CV však CPM M4 není nerezová ocel. Zabránit vzniku oxidace této slitiny vyžaduje zvláštní úsilí. CPM M4 je nejméně o třetinu houževnatější než CPM 20CV, má stejnou odolnost proti opotřebení a možná o jednu sedminu vyšší odolnost proti korozi.

440C je martenzitická korozivzdorná ocel s vynikající odolností proti korozi a vysokým stupněm tvrdosti při HRC 58 až 60. V případě CPM M4 se jedná o nerezovou ocel s vysokou tvrdostí. Je oporou mezi výrobci nožů a obsahuje nejvíce uhlíku ze všech tří ocelí skupiny 440. Je to ocel, která se vyznačuje vysokým obsahem uhlíku. Ve srovnání s ocelí CPM 20CV má stejnou houževnatost, přibližně pětinovou odolnost proti opotřebení a přibližně šestisedminovou odolnost proti korozi. Její schopnosti udržet ostří také zaostávají za schopnostmi oceli CPM 20CV.

Významné nože

V produktové řadě Benchmade pro rok 2016 jsou dva nože, které obsahují čepele vyrobené z oceli CPM 20CV společnosti Crucible Industries. Patří mezi ně Benchmade 928 Proxy a Benchmade 698 Foray.

Nůž Benchmade 928 Proxy se vyznačuje spolehlivostí a odolností třídy Blue Class pro každodenní použití. Navrhl jej Warren Osborne a obsahuje čepel typu drop-point s hladkým nebo částečně vroubkovaným ostřím v nepotažené saténové povrchové úpravě. Stupnice rukojeti kombinují titan 6AL-4V na levé straně, který podporuje monolockovou konstrukci nože, a laminát G10 v pouštní hnědi na pravé straně. Oboustranný tip-up kapesní klip z nerezové oceli s dělenou střelkou se připevňuje třemi šrouby Torx. Nůž Benchmade 928 Proxy měří celkově 8,85 palce a v zavřeném stavu 5,09 palce, přičemž čepel o tloušťce 0,15 palce měří 3,87 palce. Rukojeť měří 0,5 palce. Tento taktický, outdoorový a na přežití zaměřený nůž váží 4,86 unce. Jeho výrobcem doporučená maloobchodní cena je 295 dolarů.

Nůž Benchmade 698 Foray, který rovněž patří do modré třídy, představuje designovou práci Allena Elishewitze a aktualizuje nůž Benchmade 690, který se stal nožem roku 2001 podle časopisu Shooting Industry. Tento oboustranně použitelný nůž s pojistkou AXIS Lock používá čepel typu drop-point, která je k dispozici buď s hladkým ostřím, nebo se zoubkováním, a to pouze v saténovém provedení. CPM 20CV představuje vylepšení tohoto nového nože oproti jeho předchůdci, který používal 154 CM. Benchmade 698 Foray má tvarovanou černou rukojeť ze sklolaminátového kompozitu G10 se střenkami z nerezové oceli 410SS. Oboustranný kapesní klip tip-up se připevňuje k oběma stupnicím rukojeti. Nůž měří celkově 7,32 palce a v zavřeném stavu 4,14 palce, čepel má tloušťku 3,24 palce a tloušťku 0,137 palce. Rukojeť měří na tloušťku 0,56 palce. Tento nůž pro každodenní nošení a outdoorové aktivity váží 3,58 unce. Výrobcem doporučená maloobchodní cena je 225 USD.

V závěru

Crucible Industries vytvořila CPM 20CV pro použití při výrobě dílů vstřikovacích zařízení, nožů pro peletizaci a granulaci, potravinářských zařízení a nožů pro individuální použití. Všechny tyto aplikace vyžadují schopnost odolávat opotřebení v náročných podmínkách. Vlastnosti materiálu CPM 20CV mu umožňují nabídnout tvrdost, houževnatost, odolnost proti opotřebení a korozi a zachování ostří, které přinášejí skvělý výkon pro náročné majitele nožů.

Leave a comment

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.