Вот уже примерно лет 20, как раз со времён, когда в России сформировались профессиональные ножевые сообщества, не утихает тема о влиянии карбидов, их типа, свойств, количества и морфологии на свойства ножевых сталей. Вот и попробуем в этом разобраться в научно-популярном формате. Возможно, глянем чуть шире, захватив и некоторые перспективные с моей точки зрения фазы-упрочнители.
Итак, что же такое карбиды? (Да, карбид пишется через «д».) Это соединения углерода с металлами (шире – и другими элементами, например SiC, B4C). В зависимости от этих самых элементов связи «углерод — элемент» могут иметь различную химическую природу. Мы будем рассматривать только те соединения, которые имеют преимущественно ковалентный или металлический характер этих самых связей. Например, знакомый каждому советскому пионеру карбид кальция собственно карбидом не очень-то и является (это ацетилленид кальция). Поэтому ограничимся теми из них, которые обладают высокой твёрдостью и могут присутствовать в структуре сталей. При этом надо понимать, что в составе сталей крайне редко присутствуют «чистые» карбиды какого-либо элемента. Различные элементы, как легирующие, так и примеси, могут замещать атомы металла или углерода, что может значительно изменять их свойства.
Так откуда берутся в структуре стали эти самые карбиды, сколько их в сталях разного состава и зачем они вообще нужны? Собственно, карбиды в структуре стали – результат взаимодействия углерода с собственно железом и другими элементами. Для удобства можно расположить металлические элементы в порядке увеличения их сродства к углероду: Cu < Al < Ni < Co < Fe < Mn << Cr < Mo < W << V < Nb < Ti < Zr. Элементы с меди по кобальт собственных карбидов в сталях не образуют, но могут присутствовать в их составе в незначительных количествах. Собственно, наиболее известный карбид железа цементит Fe3C неустойчив при нормальных условиях, однако из-за наличия примесей и кинетических факторов в большинстве случаев вполне себе стабилен. Элементы от железа до ванадия, как правило, образуют комплексные карбиды различного состава, а элементы от ванадия и далее – кубические карбиды типа МС.
