Азбука ножа

Юрий Иванов

В книге автор попытался в форме дружеской беседы представить свой взгляд на теорию резания, образования режущей кромки ножа, его стойкости. На доступных неподготовленному читателю аналогиях описана термическая обработка стали, влияние легирующих элементов, процессы, происходящие при заточке на различных абразивах. Рассмотрены способы определения твёрдости стали, виды заточных камней, их свойства и классификация. Книга ориентирована на широкий круг читателей, начиная со школьного возраста.

Из чего это сделано?

Инструмент, подобный ножу, использовался человеком уже тысячи лет назад. Правда, материал, из которого его изготавливали, периодически менялся: костяные наконечники, острые обломки ракушек, камень с острым краем, бронзовые и, наконец, железные ножи, топоры и т. д. Понятно, что человек не просто так переходил с костей животных на камень, а потом на металл. В те далёкие времена без ножа, копья было просто не выжить — необходимо было постоянно охотиться, чтобы обеспечить себя пищей и защищаться от диких зверей, чтобы самому не стать обедом. Костяные ножи и наконечники копий были просты в изготовлении, но быстро приходили в негодность. Изготовление каменных инструментов требовало куда больше умения, времени, зато и служили они гораздо дольше и позволяли обрабатывать ту же самую кость. Переход на бронзовые изделия потребовал применения высокой температуры, но человек пошёл на это, несмотря на лишние хлопоты, а использование железа стало возможным лишь после того, как древние люди научились разогревать особенные камни красно-рыжего цвета до ещё более высоких температур, что позволило людям получать очень долговечное оружие, хотя и уступающее по твёрдости камню, но гораздо более прочное — каменный топор от неловкого удара мог расколоться и человек оставался один на один с опасностью лишь с деревянной рукояткой, а топором из железа уже можно было спокойно рубить дерево, кости и даже раскалывать небольшие камни. Историки эти эпохи называют каменным веком, бронзовым и, соответственно, железным. С тех пор прошло очень много времени, но железо так и осталось главным материалом для изготовления всего режущего, колющего, рубящего. Переход от камня к бронзе и затем к железу потребовал от человека осознания, что ему важнее: простота изготовления или надёжность и долговечность того, что обеспечит ему существование и безопасность. Здесь нужно сразу уточнить, что современные ножи, топоры и прочие острые вещи делаются не из чистого железа, а из смеси железа и некоторых веществ, главным из которых является углерод. Углерод окружает нас повсюду — он входит в состав воздуха, которым мы с вами дышим, является основой для грифельных карандашей, которыми мы рисуем и пишем, сгоревшее в печке или костре полено превращается в уголь, который большей частью состоит из углерода. Да что там полено — мы с вами своей жизнью обязаны углероду — он входит в состав так называемой ДНК (Дезоксирибонуклеиновой кислоты), благодаря которой организм воспроизводит себе подобных и из человека получается человек, а из собаки — собака, а не акула или динозавр. Если представить, что на Земле жизнь была бы основана не на углероде, а, предположим, на кремнии, то мы, скорее всего, увидели бы каменные статуи, очень медленно передвигающиеся по улицам городов, иногда нам встречались бы такие же каменные кошки, собаки, которые для нас с вами выглядели, как неподвижные изваяния, но на самом деле они бы спешили куда-то по своим делам, только очень — очень медленно. Но мы несколько замечтались, весьма сильно ушли в сторону и пора возвращаться к тому, с чего начали. Так как же этот таинственный углерод подружился с железом, и что вышло из этой дружбы?

Само по себе железо — это достаточно мягкий материал, чистое железо не способно строгать дерево или рубить гвозди. По правде сказать, абсолютно чистое железо не существует в природе, для его получения нужно изрядно постараться, а те предметы, которые мы в обиходе называем железными, на самом деле не железные, а стальные, то есть изготовленные из стали. Теперь попробуем разобраться, что такое сталь и почему она прочнее чистого железа. Мы с вами современные люди и знаем, что все предметы, вещества состоят из мельчайших частичек — молекул, атомов. Атомы, в свою очередь, тоже состоят из ещё более мелких частиц… Разговор на эту тему можно продолжать бесконечно, но мы не будем умничать и постараемся понять свойства стали на понятных и простых примерах, а заумные выводы оставим специалистам и тем, кто себя таковыми считает.

Если посмотреть на кусок стали при очень — очень большом увеличении, то можно будет разглядеть, что этот кусок не сплошной, а представляет из себя очень много частиц, похожих на кубики, пирамиды или многогранники, выстроившиеся стройными рядами по всему объёму нашего куска стали, как солдаты на параде. Иногда эта стройность нарушается, встречаются пустоты, вместо правильных геометрических фигур кое-где обнаруживаются скопления чего-то другого, иногда эти частицы стоят ближе друг к другу, иногда — реже. Это более-менее упорядоченное скопление частиц специалисты называют кристаллической решёткой. Но мы с вами не специалисты и будем докапываться до истины без заумных определений. Представим себе, что наш кусок стали состоит не из каких-то невидимых фигур, а, скажем, из тряпичных сумок, с которыми мы ходим в магазин за продуктами. Развесим эти сумки на верёвку, одна за другой, рядом натянем ещё одну верёвку с сумками, потом ещё и ещё. Зрелище фантастическое — поляна, поле, целый аэродром затянут рядами верёвок, на которых болтаются подвешенные авоськи. Мы можем подойти и смять каждую сумку, сложить её пополам, вчетверо — как угодно, ведь это просто кусок материи. Даже простой ветер заставит эти сумки болтаться в разные стороны. Теперь давайте представим, что кто-то огромный сходил с этими сумками в магазин и в каждую из них насыпал доверху яблок или картошки, а чтобы по дороге домой ничего не выпало, связал вместе ручки каждой авоськи и развесил всё обратно, как было. Теперь каждая сумка уже не просто бесформенная тряпка, а тугой раздувшийся мешок, бесконечные ряды этих сумок с картошкой уже не могут болтаться на ветру, потому что каждую сумку со всех сторон плотно подпирают такие же раздувшиеся соседи и все вместе они образуют нечто плотное и крепкое. Даже если мы попробуем, как прежде, смять, сложить или свернуть любую из этих сумок, то у нас ничего не получится — туго набитая в них картошка (или яблоки) не дадут нам изменить форму сумки. Попытки сдвинуть какую-нибудь сумку с места также потерпят неудачу — её со всех сторон плотно держат сёстры-близнецы и сдвинуть с места можно лишь весь длиннющий ряд висящих авосек, но это потребует уже колоссальных усилий.

Мы опять увлеклись фантазиями, но именно сейчас на наших глазах произошёл процесс, который на языке специалистов называется закалкой стали. Сама по себе закалка стали — довольно распространённый и хорошо изученный процесс, описанный во многих умных книгах, но вот только описан он там такими умными и непонятными словами, что обычные люди, такие как мы с вами, запутаются на второй странице и не вынесут для себя ничего полезного. Мы же поставили себе цель не запутаться или сойти с ума от обилия непонятных терминов и формул, а разобраться, поэтому оставим эту заумную науку тем, кому она интересна и продолжим наше путешествие внутри куска стали, общаясь на понятном нам языке.

Чтобы не томить любознательного читателя, сразу скажу, что под развешанными на аэродроме сумками мы подразумевали мельчайшие частицы железа, картошка в этих сумках выступала в роли частичек углерода, которые каким-то образом смогли туда проникнуть, а весь этот картофельно — сумочный аэродром и есть кусок стали, внутри которого мы с вами путешествуем. Самое главное, для чего мы всё это представляли — мы увидели, что железо, изначально мягкое и податливое, после насыщения углеродом приобретает прочность, твёрдость и уже способно рубить и резать, а не только гнуться и мяться. Теперь осталось совсем немного до понимания того, как углерод проникает в железо и что для этого нужно сделать.