ساعت شما چقدر سخت است؟ رمزگشایی سختی مواد به کار رفته در ساعت

مگر اینکه از آن دسته افراد ماجراجو باشید که از سختی لذت می برید، هیچ کس افتادن خراش روی ساعتش را دوست ندارد. درسته که این خراش ها با گذشت زمان به ساعت شخصیت می دهند، اما تا زمانی که خراش ها یکنواخت نشوند، حواس پرت کننده هستند و بی دقتی به نظر می رسند. تازه ارزش فروش مجدد ساعت را هم در نظر نگرفتیم. پولیش کردن اغلب یک فرآیند مخرب است زیرا مقداری از مواد را از بین می برد و ممکن است لبه های تیز بدنه را نرم کند، بنابراین راه حل خوبی نیست. پس می شه فهمید چرا مردم برای اجتناب کامل از خراش ها، با استفاده از مواد مدرن یا شیوه های نگهداری سخت، تا این حد زیاده روی می کنند. اما دقیقاً چطور میشه سختی رو اندازه گیری کرد؟

علم مواد یک دنیای بسیار عظیم است که تقریباً بر هر زمینه حرفه ای و علمی تأثیر می گذارد. چه بخواهید یک آسمان خراش بسازید یا یک تلفن همراه، باید بدانید که ویژگی های دقیق مواد انتخابی شما چیست تا مطمئن شوید که متناسب با هدف هستند. سختی ممکن است مفهومی مبهم به نظر برسد، اما در رابطه با تغییر شکل پلاستیکی موضعی آن، تعریف خاصی دارد. این به چیزهایی مانند فرورفتگی ها و خراش ها اشاره دارد، تقریباً هر چیزی که اتم های سطح را جابجا کند و آنها به موقعیت اصلی خود بازنگردند. عوامل زیادی مانند الاستیسیته، مقاومت کششی، چقرمگی و غیره بر سختی تأثیر می گذارند، بنابراین آزمایش هایی برای رتبه بندی صحیح مواد بر اساس توانایی نسبی آنها در خراش برداشتن یا فرورفتن توسعه یافته اند.

متأسفانه چند افسانه در مورد سختی هم وجود دارن که قضیه رو پیچیده تر می کنن، پس بیایید ابتدا برخی از آنها را روشن کنیم. آسان ترین موردی که می شه باور کرد اینه که همه مواد سختی ذاتی دارند، که درست نیست. محدوده ای وجود داره که می توان انتظار داشت برخی مواد در آن قرار بگیرند، اما کارخانه های مختلف با «فرمول های» متفاوت اغلب نتایج متفاوتی به دست می آورند. سختی تحت تأثیر شدید فرآیند بازپخت قرار دارد که یک نوع عملیات حرارتی است و به طور دقیق توسط ترکیب آلیاژ تعیین نمی شود. نه تنها این، بلکه مناطق مختلف یک قطعه فلز می توانند به صورت متفاوتی سخت شوند، حتی به طور ناخواسته. کار سختی به سخت شدن طبیعی فلزی اشاره دارد که ماشینکاری شده یا به نحوی از نظر فیزیکی تغییر شکل داده شده است، بنابراین قسمت هایی که توجه بیشتری در ساخت دریافت می کنند، در نهایت سخت تر از بقیه خواهند شد.

برخی معتقدند تیتانیوم از فولاد ضد زنگ سخت تر است، اما این همیشه دقیق نیست. تیتانیوم خالص، که به عنوان تیتانیوم درجه 2 نیز شناخته می شود، نسبت به فولاد ضد زنگ استاندارد صنعتی 316L بسیار نرم تر است. تیتانیوم گرید 5 (که در ساعت سازی رایج تر است، اما به طور انحصاری استفاده نمی شود) با آلومینیوم و وانادیوم آلیاژ می شود و اغلب آن را بسیار سخت تر از فولاد ضد زنگ می کند. تیتانیوم همیشه در استحکام کششی، مقاومت در برابر خوردگی، سازگاری زیستی برای ایمپلنت های انسانی و خواص ضد حساسیت از فولاد ضد زنگ پیشی می گیرد. تصور اینکه تیتانیوم ذاتاً در برابر خراش مقاوم تر از فولاد است، ممکن است به دلیل رنگ تیره‌تر آن و این واقعیت باشد که خراش‌ها «ترمیم» می‌شوند زیرا سطح خراشیده پس از اکسیداسیون تیره می‌شود.

افسانه دیگر این است که چیزی با سختی بالا نمی تواند توسط ماده ای با سختی کمتر خراشیده شود. به طور کلی، اگر این دو را به هم بمالید، ماده نرم تر خراشیده می شود و ماده سخت تر سالم می ماند. با این حال، نیرو تفاوت ایجاد می کند. ممکن است یک ساعت فوق العاده سخت داشته باشید، اما کوبیدن آن به یک در چوبی، اگر ضربه قدرتمندی باشد، باز هم می تواند خراشی ایجاد کند. اشیاء با سختی برابر هم می توانند یکدیگر را خراش بدهند، در غیر این صورت انسان هرگز نمی توانست الماس را تراش دهد.

با اشاره مختصری به طلای جامد به عنوان یک ماده ساعت سازی، این تصور وجود دارد که طلا با خلوص بالاتر نسبت به خلوص پایین تر آسان تر خراشیده می شود. مثل همیشه، جواب صحیح به خیلی چیزها بستگی دارد. به دلیل تنوع مواد مورد استفاده در آلیاژهای مختلف، مشخص کردن آن دشوار است. طلای 9 عیار معمولاً در حدود سختی طلای 18 عیار است و به راحتی خراشیده می شود، اما به طرز شگفت آوری از حد پایین سختی فولاد دور نیست. طلای 14 عیار معمولاً مقاوم ترین ترکیب است و آلیاژهای سفید از انواع زرد سخت تر هستند. پلاتین به طور کلی بسیار قوی تر و بادوام تر از طلا در نظر گرفته می شود، اما آیا واقعاً می تواند راحت تر خراشیده شود؟ اطلاعات متناقض زیادی در این مورد وجود دارد، پلاتین در مقیاس موس 4.5 و طلای 18 عیار 2.8 رتبه بندی شده است، اما با نگاهی به مقیاس ویکرز، هر دو آنها در ~210HV به اوج می رسند، در حالی که پلاتین معمولاً نمرات پایین تری دریافت می کند. برخی می گویند پلاتین راحت تر خراشیده می شود، اما به دلیل جلای درخشان تر فلز، خراش ها کمتر قابل مشاهده هستند.

ویکرز (Vickers) و موس (Mohs)

اگر می خواهید عمیق تر به این موضوع بپردازید، باید در مورد این مقیاس ها بدانید. مقیاس های زیادی برای سختی وجود دارد که برخی از آنها در دنیای ساعت سازی رایج تر از بقیه هستند. همه آنها بر اساس آزمایش های خاصی هستند که می توان روی ماده انجام داد، اما از آنجایی که مواد مختلف خواص متفاوتی دارند، مقیاس ها همیشه به راحتی به یکدیگر تبدیل نمی شوند. گیج شدید؟ تقصیر شما نیست. بیایید آنها را یکی یکی با چند مثال بررسی کنیم. کلمه ویکرز به طور منظم، به ویژه در رابطه با پوشش های سختی روی فولاد یا تیتانیوم مطرح می شود. آزمون ویکرز از یک هرم الماس و یک بار مشخص برای فشار دادن یک فرورفتگی در ماده استفاده می کند. آن فرورفتگی سپس می تواند برای تعیین سختی ماده اندازه گیری شود که به HV اشاره دارد. سختی فولاد ضد زنگ 316L در ویکرز می تواند از ~150HV تا ~220HV متغیر باشد.

دیاشیلد سیکو یک پوشش سختی با رتبه ~500HV است که تقریباً دو برابر سخت تر از حد بالای فولاد 316L و تیتانیوم گرید 5 است. با پیشروی بیشتر، تیمارهای شیمیایی سطحی (نه پوشش ها) وجود دارند که می توان روی فولاد انجام داد و سختی آن را تا ~1,200HV افزایش می دهند. می توانید آن را روی ساعت های Sinn و Héron پیدا کنید و در آن نقطه، فقط خراش های عمده از آن عبور خواهند کرد. علاوه بر این، پوشش های PVD می توانند از 1,500HV تا 4,500HV باشند. دلیل اصلی اینکه پوشش های PVD گاهی اوقات شهرت جمع آوری خراش ها را دارند این است که پیوند بین پوشش و بدنه ممکن است ضعیف باشد و می تواند خراشیده شود. DLC قطعاً قادر به بالاترین سطوح سختی است، اما هنوز هم می تواند بین تولیدکنندگان مختلف بسیار متفاوت باشد. برخی از اعداد تا 1,000HV پایین هستند، در حالی که برخی دیگر تا 9,000HV بالا هستند.

سایر مقیاس های رایج سختی شامل برینل (Brinell: آزمایشی مشابه ویکرز، اما با یک گوی فولادی یا تنگستن به جای هرم الماس) و راکول (Rockwell) است که محاسبه آن آسان تر است زیرا به تجزیه و تحلیل نوری نیاز ندارد. آنها تبدیل های یک به یک ندارند زیرا ماهیت آزمایشات آنها بسیار متنوع است، اما تقریب ها امکان پذیر هستند. همچنین همه آنها مقیاس های کمی هستند، به این معنی که مقادیر عددی بر اساس محاسبات هستند. مقیاس موس، که احتمالاً در مورد آن شنیده اید، یک مقیاس کیفی است. تمام آزمون های سختی دیگر شامل فرورفتگی هستند، در حالی که مقیاس موس فقط توانایی یک ماده برای خراش برداشتن را طبقه بندی می کند. به زبان ساده، یک عدد بالاتر در مقیاس موس همیشه می تواند یک عدد پایین تر را خراش بدهد.

با پایه ای در تاریخ که به بیش از 2000 سال قبل برمی گردد، مقیاس موس که در سال 1812 معرفی شد، به طور خاص بر مواد معدنی و سنگ های قیمتی متمرکز است. به همین دلیل است که بیشتر موس را در ارتباط با کریستال های ساعت می بینید و ماهیت شکننده آنها آزمایش فرورفتگی را دشوار می کند. الماس، سخت ترین ماده، در مقیاس موس 10 رتبه بندی شده است و تالک در رتبه 1 قرار دارد. یاقوت کبود 9 است و به دلیل سختی بالای آن، تبدیل به استاندارد کریستال های ساعت شده است. یاقوت های پرورش یافته در آزمایشگاه اکنون به لطف فرآیند ذوب شعله، بیش از 200 سال است که وجود دارند و می توانند به صورت نسبتاً مقرون به صرفه تولید شوند. در تئوری، فقط باید توسط الماس (10) یا موآسانیت (9.5) خراشیده شود، اما هر کسی که یک کریستال یاقوت کبود را به کانتر آشپزخانه یا سطح سنگی دیگری کوبیده باشد، می تواند به شما اطمینان دهد که در برابر خراش مقاوم نیست.

شیشه معدنی تقریباً 5-6 در مقیاس موس است و کریستال های آکریلیک 3 هستند. هر سه مورد از جمله یاقوت کبود، مزایا و معایب مختلفی دارند، اما نکته اصلی این است که مقیاس موس خطی نیست. هنگام استفاده از مقیاس ویکرز، آکریلیک ها می توانند کمتر از 20HV باشند در حالی که یاقوت کبود حدود 2,000HV است. پس در واقع قاب های سرامیکی ساعت مقاومت در برابر خراش مشابهی با قاب های یاقوت کبود دارند، که هر دو به میانگین 2,000HV و معیار 9 موس می رسند.

واضح است که باید موارد زیادی را در نظر گرفت. رابطه بین سختی و مقاومت در برابر خراش با توسعه فناوری های جدید و افزایش تمایل به ساعت های بدون خراش، همچنان در حال تحول خواهد بود. جنبه دیگری که باید در نظر داشت این است که پرداخت های مختلف نیز می توانند بر میزان قابل مشاهده بودن خراش ها تأثیر بگذارند، به طوری که سطوح صیقلی به راحتی آنها را جذب می کنند و پرداخت های برس خورده به خوبی آنها را پنهان می کنند. برس زدن در اصل فقط خراش عمدی در یک جهت یکنواخت است و پرداخت های ماسه ای بافت مات یکنواخت خراشیده ای ایجاد می کنند. برای پایان دادن، در اینجا مجموعه ای از رایج ترین مواد ساعت سازی و سختی های تقریبی آنها بر اساس مقیاس ویکرز از نرم ترین تا سخت ترین آورده شده است.