Od czego zależy twardość stali?

Stal to materiał, który bezsprzecznie wpłynął na rozwój cywilizacji, a jego znaczenie jest wciąż nie do przecenienia. Co zadziwiające, choć jest ona tak powszechnie stosowana, to niewielu z nas wie, od czego zależą jej właściwości, a szczególnie twardość. W niniejszym artykule odkrywamy tajemnice stali i wyjaśniamy, od czego zależy twardość stali i jak się ją bada.

Parę słów o stali i jej twardości

Stal jest jednym z najważniejszych i najczęściej stosowanych materiałów konstrukcyjnych. Składa się głównie z żelaza oraz węgla, a także różnych dodatków stopowych. Istnieje wiele rodzajów stali o zróżnicowanych właściwościach, które mogą być modyfikowane poprzez komponenty chemiczne lub procesy obróbki cieplnej. Twardość stali zależy od kilku czynników. Pierwszym z nich jest jej skład chemiczny, czyli zawartość poszczególnych pierwiastków w stopie. Procesy obróbki cieplnej, takie jak hartowanie czy odpuszczanie, wpływają również na właściwości mechaniczne stali, a tym samym jej twardość. Kolejnym istotnym czynnikiem jest mikrostruktura stali, która ma wpływ na jej zdolność do odkształceń plastycznych, a co za tym idzie, jej twardość.

Jak bada się twardość stali w laboratoriach badań materiałowych?

Twardość stali bada się zwykle przy użyciu twardościomierzy Vickersa lub Brinella. Pomiar twardości polega na naciskaniu specjalnego diamentowego wgłębnika na powierzchnię materiału i obserwowaniu odkształceń powstałych pod wpływem nacisku. Dzięki temu uzyskuje się wartości twardości, które pozwalają na ocenę jakości oraz wytrzymałości stali. Jedną z firm zajmujących się badaniem stopów metali jest laboratorium materiałowe Staltest Pomorze w Gdańsku, które przeprowadza  badania nieniszczące i niszczące, między innymi badania magnetyczno-proszkowe MT, badania radiograficzne RT i badania penetracyjne PT.

Dlaczego badanie twardości stali jest ważne?

Twardość stali jest jednym z najważniejszych wskaźników jej jakości i wytrzymałości. Dzięki badaniom twardości metali, które zalicza się do materiałowych badań nieniszczących, można określić odpowiednią stal do konkretnego zastosowania oraz ocenić jej trwałość i możliwość pracy w trudnych warunkach. W praktyce badanie twardości stali jest niezbędne m.in. w produkcji narzędzi, elementów maszyn czy konstrukcji stalowych. Ważne jest, aby twardość stali była dopasowana do jej zastosowania i wymagań wytrzymałościowych. Na przykład stal o dużej twardości może być podatna na pękanie pod wpływem dużych naprężeń, podczas gdy zbyt miękka stal nie będzie w stanie wytrzymać ekstremalnych obciążeń.