Twardość stali według skali Rockwella (HRC)

Wybierając rodzaj stali, kowale biorą pod uwagę takie właściwości, jak czas utrzymywania ostrości, łatwość konserwacji i ostrzenia, a także cenę i dostępność stali. Wszystkie te praktyczne właściwości są nierozerwalnie związane z twardością stali – główną właściwością, według której ocenia się stale narzędziowe (sztućce).

Twardość to z definicji odporność materiału na wytłoczenia lub miejscowe (trwałe) odkształcenia plastyczne. W konsekwencji oznacza to także odporność na zużycie. Twardość materiału metalicznego zależy od jego składu chemicznego i obróbki termomechanicznej. Pierwiastkiem chemicznym mającym największy wpływ na twardość stali jest węgiel, na który pozytywnie wpływają również chrom, mangan, wanad i molibden. Razem z węglem te ostatnie pierwiastki tworzą nowe, niezwykle twarde związki zwane węglikami.  

Związek pomiędzy twardością a zawartością węgla jest wyraźnie widoczny na poniższym przykładzie: im wyższa zawartość węgla, tym wyższa jest również HRC różnych rodzajów stali białej:

  • Stal biała 1 / 63 HRC / C = 1,25-1,35% 
  • Stal biała 2 / 61-62 HRC / C = 1,05-1,15%
  • Stal biała 3/ 60 HRC / C = 0,80-0,90%
  • Pomiar twardości

    Istnieje kilka metod pomiaru twardości, które wykorzystują własne skale twardości. Twardość względną stali określa się według tych skal, mierząc głębokość penetracji wgłębnika. Najczęściej stosuje się diament stożkowy i odciska się go na materiale, po czym mierzy się głębokość penetracji przy standardowej sile. Różne skale twardości wykorzystują własne kombinacje sił testowych i wgłębień testowych (stożek, kula itp.) i są dostosowane do rodzaju testowanego materiału. W przemyśle sztućcowym najczęściej stosowaną skalą jest skala Rockwella (HRC).

    Twardość solidnych noży kuchennych zaczyna się od 56 HRC, ale takie ostrza szybko tracą ostrość i trudniej je ponownie naostrzyć. Są jednak bardziej wytrzymałe i plastyczne. 

    Twardość większości japońskich noży mieści się w przedziale 60–62 HRC, długo zachowują ostrość, a dzięki stalowej konstrukcji można je łatwo ponownie naostrzyć. Są jednak podatne na pęknięcia i mogą ulec uszkodzeniu, jeśli będą używane nieprawidłowo. 

    Współczesne stale metalurgii proszków plasują się najwyżej w skali Rockwella i charakteryzują się twardością około 64 i 68 HRC. Stale te są rzadkie (a przez to droższe) i trudniejsze w obróbce, ale prawidłowo stosowane zapewniają niewiarygodną i długotrwałą ostrość. Są też nieco bardziej wrażliwe i wymagające ostrzenia. 

    Jak twarda jest stal ZDP-189?

    ZDP-189 / 66-67 HRC / C= 3%

    Stal ZDP-189 ma ciekawy skład chemiczny, gdyż zawiera aż 3% węgla i 20% chromu (i innych pierwiastków stopowych). Jest to sproszkowana stal, która po odpowiedniej obróbce cieplnej może osiągnąć nawet 70 HRC, podczas gdy w przypadku noży kuchennych twardość wynosi zwykle około 66 i 67 HRC.

    Stal ZDP-189 ma wyjątkowo wysoką zawartość węgla, co jest niezwykłe w przypadku stali narzędziowych (żeliwo ma zwykle wysoką zawartość węgla).

    Ze względu na dużą zawartość chromu, stal ZDP-189 musi zawierać tak dużą zawartość węgla, aby pierwiastki mogły przekształcić się w węgliki. Węgliki wpływają na twardość i czas utrzymywania ostrości.

    Główną zaletą tego rodzaju stali jest to, że bardzo długo zachowuje krawędź. Ponieważ jest bardzo twardy, nie jest tak twardy i jest bardziej podatny na pękanie. Dlatego wymaga delikatnego obchodzenia się z odpowiednią powierzchnią cięcia. 

    Skale twardości

    Twardość według Rockwella (HRc – stożek i HRb – kula)

    Głębokość penetracji wgłębnika mierzy się poprzez obciążenie określoną siłą. Można zastosować kulkę (HRb) lub stożek (HRc). Jest to szybki i prosty pomiar, szczególnie odpowiedni dla stali sztućców.

    Test twardości Vickersa (HV) 

    Stosuje się piramidalny wgłębnik diamentowy o kącie 136° i mierzy się siłę i powierzchnię wgłębionej piramidy.

    Skala twardości minerału Mohsa

    Skala Mohsa mierzy twardość minerałów i materiałów syntetycznych, charakteryzując odporność na zarysowania różnych minerałów poprzez zdolność twardszego materiału do zarysowania miękkiego materiału. W skali Mohsa talk ma twardość 1, a diament ma twardość 10 (według nowej skali 15).

    Jak mierzy się twardość według HRC?

    Do pomiaru twardości metodą HRC wykorzystuje się specjalne urządzenie składające się z trzech głównych części: kowadła, stożka diamentowego i tarczy pomiarowej. Próbkę umieszcza się na kowadle i przykłada niewielkie obciążenie. Tarcza pomiarowa jest ustawiona na zero, a następnie przykładane jest duże obciążenie. Głębokość penetracji od punktu zerowego mierzona jest za pomocą tarczy.

    HRc ( stożek )

    Diamentowy stożek o kącie 120° odciska się na powierzchni przykładając siłę 100 N. Jest to punkt początkowy pomiaru. Przykłada się dodatkową siłę od 1400 N do 1500 N i pozostawia na „czas przebywania” wystarczający do zatrzymania wcięcia. Następnie obciążenie to jest zwalniane i mierzona jest głębokość penetracji stożka w milimetrach przy obciążeniu początkowym 100 N. Twardość HRc = 100-500h, gdzie h równa się głębokości penetracji w mm.

    Co oznacza wyższa wartość twardości noży?

    ✅Wyższa wartość twardości ➨ długotrwała ostrość
    ✅ Wyższa twardość ➨ cieńsze ostrze
    ❌ Wyższa wartość twardości ➨ wyższa kruchość

    Do najprostszych narzędzi skrawających można zastosować dowolną stal, pod warunkiem, że uzyska ona odpowiednią twardość w połączeniu z wytrzymałością podczas obróbki cieplnej. Wyższa wartość twardości oznacza dłuższą żywotność ostrza, ponieważ im dłużej nóż pozostaje ostry (przy prawidłowym użytkowaniu), tym rzadziej trzeba go ostrzyć

    ✅ Największą zaletą twardszych noży jest długotrwała ostrość i cienkie ostrze. Twardość 60+ HRC pozwala na zastosowanie mniejszego kąta ostrzenia, a co za tym idzie, do cięcia potrzebna jest mniejsza siła. 

    ❌ Wadą twardych noży jest to, że mogą ulec uszkodzeniu w przypadku nieprawidłowego użycia.

    HRC Rockwell 1
    HRC Rockwell 2
    HRC Rockwell 3

    Niestety nie da się połączyć najwyższych wartości twardości, wytrzymałości i wytrzymałości, dlatego producenci noży starają się znaleźć właściwą równowagę pomiędzy tymi właściwościami, zwłaszcza szukając idealnego punktu pomiędzy czasem trwania ostrości i kruchością. 

    Przy wyborze noża ważne jest zatem uwzględnienie jego przeznaczenia i właściwości, także pod kątem twardości. Chociaż HRC jest wyznacznikiem jakości materiału, nie powinno to być główną wskazówką przy wyborze noża kuchennego. Różne stale mają swoje własne optymalne proporcje zakresów właściwości i zastosowań, dlatego oprócz ostrości należy również przyjrzeć się indywidualnym właściwościom stali w zależności od tego, jakie będzie główne przeznaczenie Twojego noża.

    Poniższa tabela przedstawia wszystkie właściwości narzędzi skrawających według skali HRC 👇

    HRC: WŁAŚCIWOŚCI NARZĘDZI SKRAWAJĄCYCH

    52-54 HRC
    To bardzo miękka stal, ale można z niej zrobić stosunkowo solidne i niedrogie noże. Ich ostrość jest rozsądna, ale niezbyt gładka i delikatna. Ze względu na strukturę tych stali, nie jest łatwo je naostrzyć osełkami w domu. Ze względu na lepszą plastyczność, nóż o niższej wartości HRC wygina się, a nie łamie, jeśli przyłożona zostanie zbyt duża siła. To lepszy wybór w przypadku noży outdoorowych.

    54-56 HRC
    Większość francuskich noży kuchennych należy do tej kategorii. Stal jest wystarczająco twarda na noże kuchenne, jednak aby zachować ostrość, należy je regularnie ostrzyć za pomocą osełki. Łatwo je naostrzyć.

    56-58 HRC
    Profesjonalne niemieckie noże kuchenne o tej twardości zachowują dobrą ostrość, jeśli są regularnie i często ostrzone stalowym prętem do honowania. Łatwo je naostrzyć.

    58-60 HRC
    Twardość ta jest typowa dla wysokiej jakości noży kieszonkowych, takich jak Spyderco, Cold Steel i Buck, a także niektórych japońskich noży kuchennych, takich jak Global. Noże te zachowują ostrość znacznie dłużej. Łatwo je naostrzyć.

    60-64 HRC
    Większość światowej klasy japońskich noży mieści się w tym przedziale twardości i pozostają ostre przez niewiarygodnie długi czas. Wymagają szczególnej pielęgnacji i pracy na odpowiedniej powierzchni, aby zapobiec złamaniu i uszkodzeniu ostrza. Ze względu na ich lekką kruchość w połączeniu z cienkim ostrzem nie nadają się do żadnego zadania. Należy się z nimi obchodzić delikatnie i precyzyjnie. Łatwo je naostrzyć.

    65-68 HRC
    Stale proszkowe: ZDP-189, HAP-40, R2, Super X itp.
    W ostatnich latach postęp technologiczny stał się bodźcem do stworzenia nowych rodzajów stali, które osiągają twardość aż do 64-68 HRC i mogą poszczycić się niesamowitymi właściwościami. Trochę trudniej je ponownie naostrzyć. Noże starannie wykonane ze stali proszkowej to crème de la crème wśród narzędzi kuchennych.

    ← Starszy post Nowszy post →