Если вы не мазохист и не любитель приключений, никому не нравится, когда на часах появляются царапины.
Конечно, со временем они придают часам характер, но они также отвлекают внимание и выглядят неуклюже до тех пор, пока царапины не станут ровными. И это еще без учета стоимости при перепродаже. Полировка часто может быть разрушительным процессом, поскольку она удаляет часть материала и может смягчить четкие грани корпуса, так что это не решение проблемы. Поэтому легко понять, почему люди идут на крайние меры, чтобы полностью избежать царапин с помощью современных материалов или обработки твердости. Но как именно количественно определить твердость?
Материаловедение – это огромный мир, влияющий практически на все сферы профессиональной и научной деятельности. Независимо от того, пытаетесь ли вы построить небоскреб или мобильный телефон, вам необходимо точно знать свойства выбранных вами материалов, чтобы убедиться в их пригодности для использования по назначению. Твердость может показаться расплывчатым фактором, но у нее есть конкретное определение, связанное с локальной пластической деформацией. Это относится к таким вещам, как вмятины и царапины – практически ко всему, что перемещает атомы на поверхности, и они не возвращаются в исходное положение. На твердость влияет множество факторов, таких как упругость, прочность на разрыв, пластичность и другие, поэтому были разработаны тесты, позволяющие правильно ранжировать материалы по их относительной способности подвергаться царапинам и вмятинам.
Не стоит забывать и о том, что в отношении твердости существует несколько мифов, поэтому давайте сначала разберемся с некоторыми из них. Легче всего поверить в то, что все материалы обладают врожденной твердостью, но это не так. Существует определенный диапазон, который можно ожидать от некоторых материалов, но на разных литейных заводах или фабриках с разными “рецептами” часто получаются разные результаты. На твердость сильно влияет процесс отжига, который является термической обработкой, а не строго определяется составом сплава. Кроме того, разные участки одного и того же куска металла могут быть закалены по-разному, даже непреднамеренно. Под закалкой понимается естественное упрочнение металла, подвергшегося механической или иной физической деформации, поэтому участки, которым уделяется больше внимания при изготовлении, в итоге получаются более твердыми, чем остальные.
Nivada Granchen F77 из титана 5-го класса.
Некоторые считают, что титан тверже нержавеющей стали, но это не всегда верно. Чистый титан, также известный как титан класса 2, намного мягче, чем стандартная нержавеющая сталь 316L. Титан класса 5 (более распространенный в часовом деле, но не исключительно используемый) легирован алюминием и ванадием, что делает его гораздо тверже нержавеющей стали. В чем титан всегда превосходит нержавеющую сталь, так это в прочности на разрыв, коррозионной стойкости, биосовместимости для человеческих имплантатов и гипоаллергенности. Идея о том, что титан по своей природе более устойчив к царапинам, чем сталь, может также объясняться его более темным оттенком и тем фактом, что царапины “заживают”, поскольку поцарапанная поверхность темнеет после окисления.
Еще один миф заключается в том, что материал с высокой твердостью не может быть поцарапан материалом с более низкой твердостью. Вообще говоря, если потереть два материала друг о друга, то более мягкий материал будет поцарапан, а более твердый – в порядке. Однако сила имеет значение. У вас могут быть невероятно твердые часы, но при сильном ударе о деревянную дверь на них все равно останется царапина. Предметы одинаковой твердости тоже могут поцарапать друг друга, иначе люди никогда бы не смогли огранить алмазы.
Если вкратце коснуться вопроса о цельном золоте как материале для часов, то существует мнение, что золото более высокой чистоты легче поцарапать, чем более низкой. Как всегда, все зависит от ситуации. Из-за разнообразия материалов, используемых в различных сплавах, это бывает трудно определить. Золото 9к обычно имеет ту же твердость, что и золото 18к, его довольно легко поцарапать, но, что удивительно, оно не намного ниже твердости стали. 14-каратное золото обычно является наиболее прочной смесью, причем белые сплавы тверже желтых. Платина, как правило, считается гораздо более прочной и долговечной, чем золото, но может ли она на самом деле легче царапаться? Существует много противоречивой информации: платина оценивается в 4,5 балла по шкале Мооса, а 18-каратное золото – в 2,8 балла, но если посмотреть на шкалу Виккерса, то обе эти платины достигают максимума в ~210HV, причем платина обычно получает более низкие баллы. Некоторые говорят, что платина легче царапается, но царапины менее заметны из-за более яркого блеска металла.
Если вы хотите углубиться в кроличью нору, вам нужно знать о шкалах. Существует множество шкал твердости, и некоторые из них более распространены в часовом мире, чем другие. Все они основаны на определенных тестах, которые можно провести с материалом, но поскольку разные материалы имеют разные свойства, шкалы не всегда легко перевести друг в друга. Сбиты с толку? Я вас не виню. Давайте разберем их по порядку на нескольких примерах. Слово “Виккерс” встречается довольно часто, особенно в связи с покрытием твердости на стали или титане. В тесте Виккерса используется алмазная пирамида и определенная нагрузка, чтобы вдавить в материал вмятину. Затем это углубление можно измерить, чтобы определить твердость материала, называемую HV. Твердость нержавеющей стали 316L по Виккерсу может варьироваться от ~150HV до ~220HV.
Diashield от Seiko – это покрытие с твердостью ~500HV, что примерно в два раза превышает твердость стали 316L и титана Grade 5. Если идти дальше, то существует химическая обработка поверхности (не покрытие), которая позволяет довести твердость стали до ~1 200HV. Такую обработку можно встретить на часах Sinn и Héron, и в этом случае только крупные царапины не пройдут. Далее, PVD-покрытия могут быть от 1 500HV до 4 500HV. Основная причина, по которой PVD-покрытия иногда имеют репутацию накапливающих царапины, в основном на старинных часах, заключается в том, что связь между покрытием и корпусом может быть слабой, и его можно соскоблить. DLC, безусловно, обладает самой высокой твердостью, однако у разных производителей она может сильно различаться. Некоторые показатели составляют всего 1 000HV, в то время как другие достигают 9 000HV.
Другие распространенные шкалы твердости – Бринелля (аналогичный тест Виккерса, но с использованием стального или вольфрамового шарика вместо алмазной пирамиды) и Роквелла, который легче рассчитать, поскольку он не требует оптического анализа. Они не могут быть пересчитаны 1:1, так как природа их тестов слишком разнообразна, но приблизительные расчеты возможны. Кроме того, все они являются количественными шкалами, что означает, что числовые значения основаны на расчетах. Шкала Мооса, о которой вы, скорее всего, слышали, является качественной шкалой. Все другие тесты на твердость включают в себя вдавливание, в то время как шкала Мооса классифицирует способность материала к царапанию. Проще говоря, материал с более высоким номером по шкале Мооса всегда будет способен поцарапать материал с более низким номером.
Шкала Мооса, появившаяся в 1812 году, имеет более чем 2000-летнюю историю и ориентирована на минералы и драгоценные камни. Поэтому чаще всего шкала Мооса используется в отношении часовых кристаллов, хрупкая природа которых затрудняет испытания на вдавливание. Алмаз, самый твердый материал, оценивается в 10 баллов по шкале Мооса, а тальк – в 1. Сапфир имеет 9 баллов, и из-за этой высокой твердости он стал стандартом для часовых кристаллов. Сапфиры, выращенные в лабораториях, существуют уже более 200 лет благодаря процессу плавления, и их можно производить по вполне доступным ценам. Теоретически его можно поцарапать только алмазом (10) или муассанитом (9,5), однако каждый, кто ударял сапфировое стекло о кухонный стол или другую каменную поверхность, может заверить вас, что оно не защищено от царапин.
Минеральное стекло соответствует 5-6 баллам по шкале Мооса, а акриловые кристаллы – 3 баллам. У всех трех видов, включая сапфир, есть свои плюсы и минусы, но главное, что шкала Мооса не является линейной. При использовании шкалы Виккерса акриловые кристаллы могут быть менее 20HV, в то время как сапфировые – около 2 000HV. Керамические корпуса часов фактически имеют схожую с сапфировыми корпусами устойчивость к царапинам: и те, и другие достигают среднего значения в 2 000HV и 9 баллов по шкале Мооса.
Очевидно, что здесь есть над чем подумать. Соотношение между твердостью и устойчивостью к царапинам будет продолжать развиваться по мере разработки новых технологий и роста желания иметь часы без царапин. Еще один аспект, о котором следует подумать, – это то, что различные виды отделки могут влиять на то, насколько заметны царапины: полированные поверхности легко их обнаруживают, а матовые хорошо их скрывают. В любом случае, матовое покрытие – это целенаправленное нанесение царапин в одном направлении, а абразивная обработка обеспечивает равномерную матовую текстуру. В заключение приведем подборку наиболее распространенных часовых материалов и их твердость по шкале Виккерса от самого мягкого до самого твердого.
