Что такое твердость клинка и HRC?

Твердость стали – один из важнейших параметров, на который следует обращать внимание при выборе ножа, ведь в том числе и от него зависит, как долго клинок сможет оставаться острым. Но означает ли это, что чем больше цифра указана в характеристиках, тем нож лучше? Давайте разбираться.

Твердомер в работе

 

 

Что такое твердость?

 

Твердость – это способность материала противостоять деформации под воздействием другого материала с более высокими прочностными характеристиками. Для таких испытаний используют закаленный до больших величин шарик или алмазный наконечник, которые называются инденторами. Чем больше индентор испытывает сопротивления во время испытания, тем тверже материал.

Методы измерения

Способы измерения твердости стали делят на:

• статические;
• динамические.

Представителями статических способов испытаний являются:

• метод Бринелля;
• метод Виккерса;
• Роквелла.

Из динамических способов измерения наиболее популярным является способ Шора. Рассмотрим их подробнее.

Закалка клинка

 

Бринелль

 

Шведский инженер предложил определять прочность материала путем вдавливания в него стального закаленного шарика. Для этого был создан твердомер – пресс Бринелля. Во время замеров, шарик (2,5 мм, 5 мм или 10 мм диаметром) определенное время вдавливается в материал. Обычно процесс занимает около 30, но может достигать и 180 секунд. После окончания приложения нагрузки замеряется диаметр отпечатка, оставшегося после шарика и вычисляется твердость ножа.

Виккерс

Еще один статический способ измерения твердости, получивший название от английского военно-промышленного концерна «Vickers Limited». В качестве индентора при измерении по Виккерсу используется алмазная четырехгранная пирамида, вершина которой образована гранями, сходящимися строго под углами в 136 градусов. Для вычисления уровня термообработки, необходимо знать показатели давления на алмазную пирамиду и площади отпечатка пирамидальной поверхности в материале. Особенность данного метода состоит в том, что он требует использования микроскопа для считывания данных с поверхности испытуемого материала.  

Шор

Способ по Шору принадлежит к разряду динамических. Придуманный Альбертом Ф. Шором в 1906-м году, американцем по происхождению, этот вид измерения иногда называют методом отскока. Диапазон измерения твердости клинков по Шору может варьироваться от 20 до 140 единиц hsd.

Согласно ему, твердость металла вычисляется по высоте, на которую отскакивает после удара боек (индентор). Главным минусом определения прочности по методу Шору являются ограничения по заготовке – она должна весить не менее 100 грамм, а ее толщина не должна быть меньше 10 мм. Согласитесь, что клинок с такими параметрами найти не просто.

Метод Роквелла

Самым популярным среди способов измерения твердости металлов и стали является метод, придуманный двумя американцами – Стенли и Хью Роквеллами. Свою первую заявку на патент они подали в 1914 году. В последствии изобретением занимался только Стенли Роквелл, который усовершенствовал твердомер и уже в 1924 году получил на него патент.

Твердомер Роквелла

 

Принцип измерения

 

Процесс измерения твердости стали (hrc) способом Роквелла достаточно прост:

• выбирается тип шкалы, вид индентора, определяется уровень нагрузки;
• производится два пробных теста для проверки правильности выбранных параметров;
• к заготовке, закрепленной на твердомере, прикладывается предварительная нагрузка, равная 10 кгс;
• после предварительной, прикладывается основная нагрузка;
• затем остается лишь зафиксировать результаты и произвести рассчеты.

Для вычислений используется разница, полученная между предварительной и основной нагрузкой.

Шкала Роквелла

При измерении твердости способом Роквелла применяется 11 типов шкал: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T. Каждая шкала отличатся типом индентора, применяемой нагрузкой, которая может составлять 60 кг, 100 кг или 150 кг, и константами для вычисления результатов.

Для определения уровня закалки стали используется шкала С, именно поэтому в ножевой области твердость клинка в характеристиках имеет обозначение HRC, где HR – обозначение твердости, а С – выбранная шкала.

Для этого вида шкалы, в качестве индентора используется алмазный конус с углом схождения 120 градусов и закругленной вершиной, а применяемая нагрузка составляет 150 кг.

Проверка на прочность ножа компании Cold Steel

Почему Роквелл?

Какие же преимущества по сравнению с другими, имеет способ Роквелла:

• измерения не разрушают материал, в отличии от метода Бринелля, оставляя на нем лишь небольшой отпечаток;
• простота измерения, позволяющая не использовать микроскоп и другие специальные приспособления - данные, необходимые для расчета, выводятся на табло твердомера;
• один из самых быстрых способов, в котором основной замер занимает от 3 до 5 секунд;
• для измерения стали нет необходимости в очистке и полировке поверхности, на которой будет проводиться измерение;
• применим для закаленных сталей.

 

 

Испытания Mora Robust

 

Выбор твердости клинка (hrc)

 

Главный химический элемент, отвечающий за количество Роквеллов «на клинке» – углерод. Чем больше в составе углерода, тем тверже сталь. Ярким примером тому является знаменитая японская сталь ZDP-189 с содержанием углерода от 2,9 до 3 %, закалить которую можно до фантастических 69 единиц по шкале Роквелла. По сравнению с японским монстром, американская 420hc, углерода в которой всего 0,45—0,55 % и закалкой в 57 HRC, выглядит более чем скромно, однако это не мешает ей вот уже несколько десятилетий оставаться одной из самых востребованных сталей для производства ножей.

Нож из японской премиум стали zdp-189

 

Главным преимуществом сталей с высокой твердостью (hrc) и большим содержанием углерода является их способность долго держать остроту. Говоря простым языком, такие клинки дольше остаются острыми и их надо реже точить, поэтому они хорошо себя показывают на кухонных ножах. В туристических, универсальных, ножах для дайвинга и бушкрафта, где важна прочность и возможность заточить режущую кромку в полевых условиях, чаще используют стали, которые меньше склонны к коррозии, которые гораздо лучше переносят боковые и ударные нагрузки, легче точатся. В химическом составе таких сталей меньше угля и ниже твердость (hrc).

 

Поэтому, при выборе колюще-режущего инструмента необходимо учитывать:

• его назначение;
• размер клинка;
• желаемый тип спусков;
• вид стали;
• толщину сведения режущей кромки.

Сегодня уже никого не удивить цифрой в 60 и больше hrc, но стоит понимать, что такие высокие показатели подходят не для всех задач. Учитывайте это при выборе ножа, и тогда работа с ним будет доставлять вам одно удовольствие!