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: |
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.
⬌
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 56-58 HRC |
