Ножи, которые можно разбить: новые острые грани
- Новые ножи, изготовленные из керамики, титана, тефлона и композитов, значительно лучше классических и владеют, возможно, только одним неспециализированным недочётом — они не держатся на магнитных держателях для кухонных ножей
«Популярная механика» рекомендует добавить в кухонный арсенал титановый нож. Легкий, невосприимчивый к любым химическим действиям и феноменально износостойкий. Карбиды титана, равномерно распределенные в титановой матрицы, трудясь как микрозубчатый инструмент, разрешают резать все — от ласковых помидоров до твёрдых сухожилий
Режущие инструменты каменного века были немудрящи, не смотря на то, что потребовали определенных знаний и навыков при изготовлении из кремня, раковин либо вулканического стекла — обсидиана. Резали они недурно, но отличались хрупкостью, что потребовало аккуратности в работе и быстро снижало удобство пользования. Позднее показались более вязкие и прочные ножи из латуни, после этого уступившей место жёсткой и упругой стали.
С изобретением в начале ХХ века коррозионно-стойкой стали выбор материала на поварской меч был, казалось, предопределен на многие десятилетия вперед. Многовековая мечта человечества о прочном и упругом режущем металле, не опасающемся собственного главного неприятеля — ржавчины, — воплотилась в судьбу. Но исследователи искали клинковый материал, во всех отношениях совершенный для того чтобы.
В отыскивании совершенства
Механизм резания ножом таков: давление, передаваемое рукой через рукоять на узкую режущую кромку, разрезает продукт. Само по себе упрочнение руки мало, но, будучи приложенным к узкому лезвию, достигает больших размеров. В один момент боковые наклонные грани меча расклинивают и растягивают разрезаемый объект до полного разделения.
Так, при разрезании на продукт действуют три силы: сжатия режущей кромкой, внедрения клина и, конечно, трения.
Чем уже лезвие и меньше угол заточки, тем эргономичнее резать, но сверхтонкое лезвие непрочно и вряд ли переживет встречу со случайной косточкой либо хрящиком. Толстое лезвие не опасается нерасчетных нагрузок и ударов, но рука быстро устает: резать таким ножом некомфортно. Шероховатый, не хорошо обработанный меч вязнет в разрезаемом предмете, частицы которого, налипая на поверхность, еще более затрудняют процесс.
Дабы нож резал прекрасно и продолжительно, требуется оптимальная геометрия режущей кромки, выбранная с учетом особенностей металла меча, и антифрикционная поверхность. Это соотношение технологи режущего инструмента ищут не первую сотню лет
Помимо этого, в последней четверти ХХ века восхищения от преимуществ клинков из коррозионно-стойких сталей пара поутихли. В частности, стало известно, что популярные «нержавейки» 420-го типа, которые содержат до 0,65% углерода и 12−14% хрома, владеют достаточно скромной износостойкостью. Поварской инструмент, изготовленный из этих относительно «мягких» (твердостью до 52−56 HRC) сталей, потребовал очень нередкой правки режущей кромки.
Доходило до того, что другой повар, любящий очень острые мечи, хватался за мусат чуть ли не шесть раз в час.
Рубаха для меча
Применение высокоуглеродистых сталей, где количество углерода доходило до 1% и более, а твердость возрастала до 59−61 HRC, не смотря на то, что и решало проблему увеличения износостойкости, но рождало кучу новых. повышенная хрупкость и Тут высокоуглеродистых хромистых сталей, и усложнение заточки, и основное — появление ржавчины (с ростом количества углерода коррозионная стойкость «нержавеек» значительно снижалась).
Подверженные коррозии железные ножи обычно оставляют следы на фруктах — а железный привкус нравится далеко не всем. Дабы избавиться от неприятности ржавчины раз и окончательно, решили обезопасисть меч ножа прочным и износостойким покрытием.
Для данной цели самый активно используются пластмассовые покрытия из тефлона (политетрафторэтилена), владеющие высокой водо-, кислото- и щелочестойкостью. Процесс нанесения аналогичных покрытий таков: полимер на базе политетрафторэтилена либо другой пластмассы напыляется в пара приемов на меч, что после этого прогревается при температуре около 150 °C.
Хорошее внедрение для того чтобы материала в поры металла разрешает обеспечить антикоррозионную защиту кроме того на участках с поврежденным покрытием. Покрытие имеет широкий диапазон устойчивости к температурам от -260°С до +300°С (краткосрочно), ко всем химически агрессивным средам, свету, тёплому пару и негативным климатическим условиям. Оно владеет высокими антифрикционными и антисклеивающими свойствами, не горюче, имеет хорошие диэлектрические особенности, не гигроскопично, физиологически нейтрально.
Такое покрытие, в большинстве случаев имеющее чёрный либо серебристый цвет, снабжает достаточную антикоррозионную защиту мечам из углеродистых сталей. На него не налипают продукты, и оно владеет низким коэффициентом трения — резать делается легко и приятно. К сожалению, подобные покрытия характеризует не сильный стойкость к царапинам и низкая износостойкость.
Эти недочёты побудили исследователей продолжить поиски.
Броня для меча
Жёсткие напыляемые покрытия обширно прижились в промышленном производстве для повышения износостойкости резцов, сверл и другого режущего инструмента. Защищенное твердосплавной рубахой лезвие меча получает высокую твердость, а прочная и вязкая сердцевина наряду с этим не дает мечу крошиться.
Хороший опыт таковой защиты уже имелся — в середине ХХ века для увеличения износостойкости надёжных бритв их кромку хромировали в вакуумной камере способом катодного напыления. Узкий слой хрома повышал износостойкость бритвенного лезвия процентов на двадцать, благодаря чему срок работы бритв вырастал многократно.
Одной из первых изготавливать ножи с износостойкой режущей кромкой начала известнейшая компания из Золингена — Zwilling J.A. Henckels AG с торговой маркой Zwilling («близнецы»). Серия поварских ножей TWINSTAR plus взяла упрочненную металлокерамическим напылением MagnaDur лезвийную часть, снабжающую при аккуратном использовании и правильном уходе повышенную износостойкость лезвия из классической коррозионно-стойкой стали типа 420.
Напыление наносилось только с одной стороны лезвия, при необходимости исправить режущую кромку ножа это возможно было сделать с противоположной стороны простым мусатом. Первый опыт не был очень успешным, но дал толчок целому направлению создания защитных покрытий методом нанесения на меч тугоплавких металлов плазменными и ионно-плазменными способами.
На протяжении плазменного напыления поверхность меча бомбардируется частицами порошка, разогретого до пластического состояния. Наряду с этим передача тепловой и кинетической энергии производится плазменной либо газоплазменной струей. Так, американская компания Microtech сейчас применяет покрытия на базе напыления нитрида хрома CrN и карбида бора B4C. Из-за пористости покрытия на базе карбида бора надежная защита от коррозии достигается при его нанесении на подслой хрома.
В итоге получается двух- либо трехслойное защитно-декоративное покрытие хром — карбид бора — керамика. Химические составы типа Tech-12 от K-TECH Inc. наносят на покрытия при комнатной температуре. По окончании их низкотемпературного обжига образуется дополнительное защитное поверхностное керамическое покрытие, которое заполняет все поры и трещины в ранее нанесенных подслоях, снабжая повышенную твёрдость и антикоррозионную стойкость до 2850 HV.
Сходные составы используются и для защиты более классических хромированных поверхностей, что быстро повышает их защитные свойства и стойкость.
До первого ремонта
При ионно-плазменном способе в вакуумной установке само осаждаемое вещество испаряют, ионизируют, а после этого взятую плазму напыляют на упрочняемую поверхность меча в воздухе реакционного либо инертного газа. При толщине около 5 микрон покрытия владеют прекрасной прочностью сцепления с мечом, защищая его не только от действия коррозии, но и от износа: покрытие на базе нитрида титана TiN имеет твердость около 2000 HV, а из карбонитрида титана TiNC — более 3000 HV. Для сравнения возможно заявить, что твердости в 70 HRC соответствует 1076 HV.
Из-за большой отличия между твердостью защищаемого оболочки и материала ее толщину ограничивают 5 микронами для исключения скола при деформации меча. Кроме того такая малый толщина в полной мере действенно защищает мечи от окисления на воздухе и является прекрасным диэлектриком во всем промежутке температур. Одним из первых разработку Ionfusion — напыление нитрида бора на поверхность меча — применила компания Buck.
Применяемое американской компанией Benchmade защитное покрытие Black-Ti основано на напылении узкого (до 3 микрон) слоя карбонитрида титана. Это покрытие имеет чёрный цвет, владеет прекрасной стойкостью и прочностью к повреждениям и износу, повышает антикоррозионные особенности. Сходная разработка применена на последовательности моделей от Masters of Defense и Microtech.
Указанные средства превосходно защищают тело меча и режущую кромку — последнее, к сожалению, только до первого небольшого ремонта. По окончании него покрытия приходится удалять абразивными заточными материалами. К решению проблемы подключились японские эксперты.
Альтернатива стали?
Ученые продолжали поиски совершенного материала. А не попытаться ли применять иные металлы, не «болеющие» коррозией?
Бериллиевые сплавы, из которых делают ножи для минёров и подводников, были через чур токсичны в производстве, а вот кобальтовые сплавы в полной мере подошли.
Стеллиты (кобальтовые сплавы, которые содержат 30% Cr, и W, Si и С) много лет используют для наплавки на режущие инструменты в целях увеличения их сопротивления износу. Сплав STELLITE 6BH, запатентованный американской компанией Deloro, и Talonite, запатентованный компанией Carbide Processors Inc., владеют не только высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью за счет структуры — карбидов хрома и вольфрама в вязкой кобальтовой матрице, но и недурными прочностными особенностями, допускающими их применение на мечах ножей.
Они имеют следующий состав: Ni — 3%; Si — 2%; Fe — 3%; Mn — 2%; Cr — 28−32%; Mo — 1,5%; W — 3,5−5,5%; C — 0,9−1,4%. Но ножи из кобальтовых сплавов были через чур дороги в производстве. Потребовалась технологичная и не через чур дорогая альтернатива.
керамика и Титан
Новая концепция поварских ножей пришла к нам из Японии, страны богатой как собственными традициями, так и сверхсовременными разработками. Так, серия ножей Forever компании Fuji Cutlery решает проблему коррозии легко и действенно. Две новые серии — Titan 21 и Ceramic — не смотря на то, что и демонстрируют различные подходы к данной задаче, но решают ее с блеском.
Серия Titan 21 развивает концепцию вязких низкоуглеродистых «нержавеек». При низкой твердости (45−46 HRC) режущая кромка владеет замечательной износостойкостью за счет карбидов титана, равномерно распределенных в титановой матрицы.
Режущую кромку для того чтобы ножа возможно легко исправить оселком либо мусатом, как простую мягкую нержавейку, но итог будет совсем иным — лезвие, кроме того будучи заполированным «в зеркало», продолжает необычным образом резать, трудясь как микрозубчатый инструмент. А титановая матрица делает меч совсем невосприимчивым к любым негативным химическим действиям — от физиологических жидкостей до «ядреных» рассолов.
Керамика на базе оксида циркония (ZrO2), напротив, больше похожа по особенностям на высокоуглеродистые стали. При твердости порядка 75 HRC меч из для того чтобы материала режет подобно ножам отечественных далеких пращуров — из кремня и обсидиана. Но в противоположность ножам неолита современная керамика владеет куда как ударной вязкостью и большей прочностью: беседы о том, что керамический меч ломается от случайного приземления на столешницу, — явное преувеличение.
Но износостойкость режущей кромки превосходит классические стали практически в 100 раз! Дополнительное преимущество керамики — безотносительная химическая нейтральность: любители сыроедения уже давно с наслаждением применяют это свойство керамических клинков для нарезки овощей и фруктов.
В помощь кулинару
Тогда как более консервативные повара-профи до тех пор пока еще с некоей бдительностью посматривают на новые материалы, циркониевая керамика и титановые сплавы с уверенностью покоряют любительские кухни. Практичность, простота и неприхотливость ухода в далеком прошлом снискали моделям из «нетрадиционных» материалов широчайшую популярность у кулинаров-любителей.
Не любите копаться с заточкой, но тупой инструмент на вашей кухне недопустим? Неприятность в полной мере решаема: керамический меч остается острым, даже в том случае, если его не точить семь дней. В то время, когда же и он притупится (а это неизбежно случается со всяким режущим инструментом, из каких бы сверхматериалов он ни состоял), нож отдается в заточку.
Алмазный круг либо хон способны вернуть мечу из керамики прежнюю остроту, что бы по этому поводу ни говорили их соперники.
Любите легкие как перышко ножи? Обратите внимание на ножи из титановых сплавов. Они практически невесомы и в придачу владеют антибактериальными особенностями за счет дополнительного покрытия серебром.
Само собой разумеется, мечи из новых материалов имеют и собственные недочёты — как, но, каждые качественные ножи. Они, к примеру, не обожают нагрузок на рубки и излом костей, мороженого и хрящей мяса. Но новые разработки способны дать неповторимые возможности кулинару и повару в создании самых разнообразных гастрономических шедевров.
Рожденная ядерной энергетикой
Циркониевая керамика пришла на кухню из ядерной техники, где она занимает позицию лидера среди огнеупорных конструкционных материалов. Известны три модификации диоксида циркония — кубическая, тетрагональная и моноклинная. Полное наименование циркониевой керамики — YTZAP (иттриевый поликристаллический оксид титана-циркония-алюминия). Составляющие порошки таковой керамики формуются на прессе, а после этого спекаются под давлением при температуре около 1400−1500°С способом экструзии.
В следствии образуется зернистая поликристаллическая структура, которая и снабжает мечу прекрасные режущие особенности. Твердость этого материала приближается к бриллианту (порядка 8,5 единицы по шкале Мооса), и он легко режет стекло. Пионер в производстве ножей из циркониевой керамики для кухни — японская компания Kyocera, более известная своей офисной техникой.
Циркониевая керамика владеет полной пищевой нейтральностью. Главным направлением ее применения на кухне стали отдельные операции (нарезка, обработка рыбного филе, чистка овощей и фруктов), так как для компенсации хрупкости режущую кромку было нужно делать более большой толщины, чем на нержавеющих сталях.
Второе направление применения этого материала — изготовление медицинских резаков и скальпелей со сменными мечами для технических потребностей, в частности — для резки оптоволокна. Керамические мечи полностью невидимы для металлодетекторов и потому используются для изготовления боевых подводных ножей — таких, к примеру, как нож Mirage Operator от американской компании Mad Dog Knives.
Титановые сплавы
Преимущество титановых сплавов перед вторыми конструкционными материалами содержится в том, что их большая удельная прочность при комнатной и больших температурах сочетается с коррозионной стойкостью на воздухе, в морской воде и многих химически активных средах. Титановые сплавы имеют высокий предел прочности и смогут выдерживать высокие упругие напряжения. У титана отсутствует склонность к коррозионному растрескиванию в ряде водных сред, вызывающих растрескивание вторых металлов, к примеру нержавеющих сталей.
Основной потребитель титановых сплавов на данный момент — промышленность, создающая летательные аппараты, где снижения веса и вопросы термостойкости конструкции имеют первостепенное значение. Эти сплавы используются для главных подробностей (лопаток, дисков, колец) компрессора реактивных двигателей, для того чтобы планера самолетов, шасси, фюзеляжа, подробностей управления, оперения и др. Титановые сплавы активно используются и в судостроении.
Прежде всего из них изготовляют подробности, соприкасающиеся с морской водой: обшивка, узлы и ходовые винты их крепления, подробности морских гидронасосов и помп, теплообменников и др.
Сплавы титана возможно поделить на три группы: сплавы с альфа-структурой, с альфа+бета-структурой и с бета-структурой. Как раз бета-сплавы, которые содержат до 25% ванадия, 15% хрома, 2% алюминия, до 0,15% кислорода и от 0,1 до 0,3% углерода, употребляются для изготовления клинков ножей, каковые сочетают хорошую пластичность с высокой прочностью и имеют твердость до 48 HRC.
Преимущества таких клинков — высокая коррозионная стойкость, низкий вес (на 40% меньший, чем у стали), высокая упругость, повышенная износостойкость режущей кромки при динамической нагрузке а также бактерицидные особенности. Режущие особенности — приблизительно на уровне 420 НС.
Но, имея матрицу твердостью около 40−44 HRC, режущая кромка из для того чтобы материала была совсем негодна к точечным ударным нагрузкам и очень чувствительна к небрежному обращению (может помяться, не смотря на то, что и легко поправляется мусатом). Главное использование такие материалы (сплавы Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al и Ti-8V-6Cr-3Al-4Mo-4Zr) нашли в нескольких экспериментальных моделях, в основном дайверской направленности — к примеру, Multi Purpose Knife (MPK) от американской компании Mission Knives & Tools.
Тарелки, унитазы и другое
У многих читателей слово «керамика» (материал, приобретаемый спеканием окислов и других неорганических соединений) ассоциируется разве что с кухонной посудой да сантехникой. Но в действительности данный материал играется огромную роль Сейчас высоких разработок. Без прецизионных пьезокерамических сервомоторов и керамических же абразивов была бы немыслима современная полупроводниковая индустрия.
Без керамических головок — магнитные носители информации. Благодаря собственной высокой стойкости и химической инертности к температурам и износу керамика активно используется в химической, автомобильной и авиационной индустрии. А высокая твердость керамики обусловливает ее использование в качестве режущих инструментов (среди них и кухонных ножей) и абразивов.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№65, март 2008).
<
h4>