Крепче стали – список самых твёрдых пород деревьев и их применение

Невозможно не заметить, насколько высока востребованность твёрдых пород дерева в современном обществе. Более плотные и прочные доски являются предпочтительными для строительных работ и при создании мебельных конструкций. Каждый из таких материалов имеет свои уникальные преимущества и недостатки.

Тверже стали

С давних времён человечество испытывало потребность в твёрдых материалах. Существует мнение, что самые значительные показатели твердости демонстрируют различные металлы и их сплавы, такие как сталь и чугун. Тем не менее, среди древесных пород тоже есть чемпионы по твердости, древесина которых оказывается значительно прочнее самых твёрдых металлов.

Среди первых инструментов, использованных человечеством в начале цивилизации, были не только костяные и каменные изделия, но также и изделия из дерева. Люди, не имея понятий о твердости, всё же заметили, что древесина различных деревьев и кустарников варьируется по прочности. Именно по этой причине у них возникло понятие твердости. Деревья, обладающие наиболее высокими показателями по этой характеристике, стали именоваться «железными».

Важно отметить, что под термином «железные деревья» в различных географических регионах понимались совершенно разные виды древесины. Тем не менее, большинство из них не только отличались высокой прочностью, но и другими схожими свойствами. В частности, древесина таких деревьев:

• не плавает на поверхности или в толще воды, а тонет, погружаясь на дно;
• очень редко поражается заболеваниями, вредными насекомыми и другими биологических вредителями;
• трудно поддаётся обработке и требует особого подхода.

С современными достижениями в науке и технике люди проникли в самые глубинные тайны природы и научились определять твердость различных материалов. В частности, для тестирования древесины применяются два основных метода: по Бринеллю и по Роквеллу. Эти методы названы в честь учёных, которые их разработали и применили на практике. В первом методе (по Бринеллю) материал испытывается с помощью специального шарика, а во втором (по Роквеллу) используется алмазный инструмент. После проведения испытания на поверхности материала остаётся углубление разной глубины, по которому судят о твердости древесины.

Некоторые сорта дерева обладают такой высокой твердостью, что превышают показатели аналогичных характеристик металлов и сплавов. Некоторые из этих деревьев, известные как железные, используются для решения различных задач. Их древесину применяют для производства:

• гвоздей;
• мебели;
• конструктивных деталей сложных машин и агрегатов;
• строительных элементов и приспособлений, и так далее.

На прочность различных древесных пород одного и того же вида влияют следующие факторы:

• возраст: чем старше дерево, тем оно прочнее, так как со временем его древесина теряет влагу и становится более сухой;
• климатические условия произрастания: в засушливых регионах древесина обычно более твёрдая, нежели в влажных; при низких температурах рост саженцев замедляется, что также способствует увеличению прочности;
• технология распила древесины;
• участок древесины, из которого изготовлен образец: твердость у коры зачастую выше, чем у сердцевины.

Разновидности железных деревьев

Как упоминалось ранее, существует множество древесных пород, обладающих высокими показателями твердости и относящихся к категории железных деревьев. Ниже представлены самые распространённые виды, которые активно используются в производстве, строительстве и для изготовления мебели.

Ятоба – бразильская вишня

В тропических лесах Центральной и Южной Америки произрастает дерево, известное как южноамериканская (или бразильская) вишня. Индивидуальные экземпляры могут достигать высоты более 40 метров. Молодые побеги, покрытые мелкими коричневыми волосками, формируют широкую крону. Листья состоят из двух серповидных, острооконечных листочков длиной около 7,5 см.

На самом деле, это растение не имеет связи с обычной вишней, распространённой в нашей стране. Вероятно, оно получило своё название из-за древесины с сердцевиной насыщенного красного или оранжевого цвета, которая, распиленная и оставленная на открытом воздухе на неделю, быстро приобретает тёмный кирпично-красный оттенок.

Ятоба является одной из самых твёрдых пород: её твердость составляет 7 баллов по шкале Бринелля, что делает её прекрасным материалом для производства мебели и декоративных элементов.

Сукупира

Этот представитель флоры Южной Америки произрастает в лесных чащобах Колумбии, Бразилии и Венесуэлы. Сукупира выделяется выразительной текстурой и узкими светлыми или желтоватыми прожилками на тускло-красновато-коричневой древесине, которая значительно светлеет к краям. Помимо высокой твердости и прочности, сукупира отличается наличием в слоях древесины маслянистых веществ, которые предотвращают развитие заболеваний и поражение древесины вредителями.

Сукупира имеет твердость около 5,6 баллов, что делает процесс её распила довольно сложным. Без соблюдения технологии можно испортить весь заготовленный материал. Однако её обработка (шлифовка и полировка) проходит легко, и изделия из сукупиры могут приобретать качественное и красивое паркетное покрытие различных оттенков — от цвета какао с молоком до бордового. Мебель и другие изделия из сувенира успешно выдерживают воздействие ультрафиолетовых лучей и не подвержены гниению или атакам вредных насекомых.

Растение достигает зрелости примерно за 100 лет, однако уже через 25 лет после высадки его ствол, как правило, становится практически цилиндрическим и не имеет боковых веток.

Мутения

В влажных тропических лесах Западной Африки можно встретить уникальное дерево, высота которого колеблется от 50 до 60 метров при диаметре ствола около 1 метра. Древесина мутении напоминает мурдое и отличается привлекательной текстурой. Эта порода дерева имеет твердость 5 баллов, однако иногда этой прочности может не хватать при механическом воздействии.

Древесина мутении ценится среди мебельщиков и строителей, потому что она не трескается и не коробится во время сушки, а световые лучи попадая на неё создают завораживающий эффект. Однако высокая гигроскопичность не позволяет покрывать мутению лаком или грунтовкой, но это не требуется, так как сама древесина обладает естественным блеском. Из неё изготавливаются различные мебельные изделия, а также она используется для отделки интерьеров и в производстве паркета и шпона.

Самое твердое дерево в России

Россия, известная своими обширными лесами, имеет в своих недрах одно из самых твердых деревьев – березу Шмидта. Эта порода, произрастающая в заповеднике Кедровая падь в Приморье, считается самым твёрдым деревом в стране. Древесина берёзы Шмидта очень прочная, её свойства позволяют пулям отскакивать от неё. Она моментально тонет в воде, обладает способностью к самоконсервированию, что предотвращает гниение, и превосходит по прочности чугун. Считается, что из этой древесины можно производить подшипники для машин. Дерево названо в честь ботаника Шмидта, который его обнаружил. Берёза предпочитает расти на склонах оврагов в каменистых почвах. Обычно стволы деревьев наклонены, гребенчатые и достигают 80 сантиметров в обхвате. Высота железной берёзы может достигать 25 метров, причем крона начинается лишь на высоте 8 метров. Эти деревья отличаются долговечностью — их средняя продолжительность жизни составляет около 350 лет.

Твёрдые древесины находят применение в самых разных областях, в зависимости от породы. Например, из бразильской вишни (ятоба) производятся трости, киї для бильярда, мебель и паркет. Однако в кораблестроении эту древесину не используют, так как она легко портится в морской воде. Древесина акации, обладая желтым оттенком, известна краснодеревщикам благодаря своей стойкости к гниению и износу. Из неё изготавливают паркет, который на протяжении времени становится лишь красивее и прочнее.

Древесина марбау, благодаря своей высокой твердости, широко используется в строительстве общественных зданий и для изготовления паркета. Она также идеальна для оформления влажных помещений, так как не подвержена воздействию воды. Из прочной древесины ясеня раньше производили не только орудия для охоты, но и боевые орудия, включая копья и дубинки. Древесина бука, поддающаяся обработке паром, легко гнётся. Эта способность незаменима при изготовлении округлой мебели, включая венские стулья. Кроме того, из бука изготавливаются приклады для ружей, ткацкие челноки и даже музыкальные инструменты. Бук также используется для создания фанеры и тары, а также в производстве паркета и измерительных инструментов.

Дерево с самой прочной древесиной

Известно, что самое прочное дерево на планете принадлежит к классу так называемых железных деревьев. Его прочность порой превосходит характеристики обычного железа. Из этих деревьев можно добыть древесину, использующуюся для производства гвоздей и деталей машин. На сегодняшний день существует несколько видов таких деревьев, растущих в различных частях света. В частности, берёза Шмидта, древесина которой в полтора раза прочнее чугуна, произрастает в Приморском крае, в Бразилии имеется ещё один представитель с железной древесиной — амазонское дерево, а в Африке аналогичным является азобе. Тисс (или Taxus) также относится к железным видам; его древесина абсолютно устойчива к гниению и носит название «негной-дерево». В Азербайджане и Иране произрастает железное дерево, известное как темир-агач. В Северо-Иране и Закавказье же можно встретить персидскую парротию.

Древья-рекордсмены известны не только своей прочностью, но также и размерами. Например, согласно данным uznayvse.ru, самое большое дерево в мире достигает высоты более 150 метров.

В Азербайджане данное дерево называется темир агадж, а на турецком языке — демир агадж (где «демир» переводится как «железо»).

От чего зависит твёрдость древесины

Показатели плотности и прочности древесины различаются в зависимости от породы, однако есть несколько общих факторов, влияющих на эти характеристики.

Факторы, влияющие на твердость дерева, включают:

• возраст породы: старые деревья имеют более высокие характеристики прочности. Молодая древесина сохраняет большую влажность, в то время как старая становится устойчивее к нагрузкам;
• климат и география произрастания. Например, в холодных климатах деревья растут медленнее, что приводит к большей прочности;
• метод распила дерева. Правильный распил может позитивно сказаться на прочности древесины;
• участок, с которого был получен материал. Как правило, плотность коры выше, чем у сердцевины дерева.

Преимущества и недостатки твёрдых пород дерева

Несмотря на то что прочные древесные породы обуславливают высокие стандартные показатели в строительстве и мебельном производстве, имеется как положительное, так и отрицательное влияние. Преимущества твёрдых пород древесины:

• не требует дополнительной пропитки;
• доски из таких пород обладают высокой износостойкостью и прочностью;
• древесина и мебель из неё имеют уникальную и красивую текстуру.

Однако необходимо учитывать и недостатки:

• сложность обработки этих досок;
• высокая стоимость;
• не все породы подходят для всех видов мебели и полов.

Твёрдые породы дерева требуют минимального ухода и считаются неприхотливыми, однако могут возникнуть трудности при их закреплении на стене или в ремонте при необходимости забивания гвоздей.

Обзор пород

Существует множество твёрдых древесных пород, каждая из которых имеет свои уникальные особенности и внешние признаки. Рассмотрим некоторые из них более подробно.

Акация

Акация считается одной из самых ценных и твёрдых древесных пород. Эта древесина обладает выдающейся водостойкостью, её легко шлифовать и полировать. Изделия из высушенной акации сохраняют почти любые формы, и различные детали можно без проблем соединять друг с другом с помощью клея или шурупов. Акация является лиственной породой с плотной, но пружинистой структурой. Волокна древесины направлены в разных направлениях и пересекаются.

Эта порода древесины хорошо противостоит трению, но при избыточной сушки её обработка становится сложнее.

Амарант

Амарант — дерево, происходящее из Центральной Америки. Обладает плотной, но гибкой древесиной. Характеризуется красивым красно-фиолетовым оттенком наряду с выраженной и привлекательной текстурой. Древесина обладает водонепроницаемыми свойствами. Несмотря на свою твердость, амарант считается хрупкой породой.

По мнению специалистов, с ним просто работать, поскольку этот материал является податливым. В настоящее время амарант применяется в изготовлении дорогой мебели и редких аксессуаров, стоимость которых зачастую высока.

Афрормозия

Следующая порода, включенная в список самых твёрдых, — афрормозия. Это экзотический вид, вырастающий до значительных высот и принадлежащий к семейству бобовых. Он произрастает в смешанных лесах, например, на территории Берега Слоновой Кости, Камеруна и Ганы. Эти гиганты нередко имеют одинокий крепкий ствол, лишённый ветвей.

Свежесрубленная древесина афрормозии отличается лёгким жёлтым цветом в сердцевине, в то время как корица более светлая. Со временем жёлтый оттенок значительно приглушается. Волокна этой породы прямые и слегка переплетённые, а текстура её древесины тонкая. Афрормозия считается очень плотной и ценной, признаётся одной из самых стабильных древесных пород.

Эта древесина устойчива к атакам насекомых-вредителей, грибков и гнили. Она может служить альтернативой тиковому дереву.

Бамбук

Бамбук также входит в число твёрдых древесных пород. Формально его нельзя назвать деревом, так как он относится к семейству злаковых. Он обладает древовидными стеблями, которые могут достигать до 40 метров в высоту и 30 сантиметров в диаметре. Бамбук имеет золотисто-соломенный цвет, разбавленный контрастными тёмными полосами. Плотная структура этой твёрдой древесины является однородной. Сырьё древесины бамбука не рекомендуется использовать в производстве — оно для этого не подходит. Продукция, такая как паркетные планки, изготавливается на заводах из отдельных полосок бамбука.

Материал не подвержен механическим повреждениям, и даже экстремальные климатические условия не представляют для него опасности. Несмотря на это, для качественной шлифовки бамбука необходимо тщательно выбирать абразивные материалы и уметь грамотно работать с ними. Это требует определённого опыта и навыков.

Балау

Балау (или бангкирай) — это очень прочная порода древесины, произрастающая на территориях Юго-Восточной Азии. Она отличается едва заметным рисунком. Древесина балау почти не гниёт. Эта порода часто используется для производства террасных досок, полов в ванных комнатах и садовой мебели.

Сферы применения

Твёрдые породы дерева применяются в самых разных отраслях:

• используются в судостроении;
• подходят для создания роскошных напольных покрытий, как простых, так и мозаичных;
• многие из этих пород идеально подходят для отделки интерьеров;
• из твёрдых пород деревьев создают высококачественную и стильную мебель всех видов;
• из них изготавливаются разнообразные музыкальные инструменты;
• твёрдая древесина успешно используется в строительстве;
• иногда её применяют в лечебных целях, например, для борьбы с астмой (в этом контексте речь идет о красном дереве).

Плотность древесины

Как известно, плотность древесины напрямую связана с уровнем влажности. Поэтому для целей сравнения все заготовленные образцы приводят к общему показателю этого параметра — 12%. Принято считать, что тяжелая древесина имеет повышенные прочностные характеристики, в то время как легкие породы, как правило, менее надёжны. Древесина делится на три группы в зависимости от её влажности:

• Породы с низкой плотностью (сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, орех, каштан);
• Породы средней плотности (лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень);
• Породы с высокой плотностью (акация, береза, самшит, фисташка, кизил);

Закрепить детали, даже из самой плотной древесины, не составит труда, если правильно подобрать крепёж. Например, конструкционные саморезы Trusty можно без проблем ввинтить даже в одну из самых плотных пород древесины — амарант.

Качество и твердые характеристики древесины определяются по нескольким критериям. Рассмотрим детали каждого из них:

• Износостойкость. Это характеристика, обозначающая способность древесины сопротивляться коррозии и износу, вызванному трением. Показатель износостойкости повышается с увеличением твердости и характерной неодинаковости его распределения по поверхности заготовки. Чем ниже влажность древесины, тем выше её износостойкость.
• Ударная вязкость. Этот параметр подразумевает способность древесины поглощать удары. Она определяется при испытаниях на прочность с помощью сбрасывания на конструкцию металлического шарика. В среднем лиственные породы показывают в два раза лучший результат, чем хвойные.
• Гибкость древесины. Эта характеристики описывает способность древесины изгибаться. Хвойные сорта имеют низкую гибкость, а кольцесосудистые (такие как ясень и дуб) — значительно большую. Гибкость древесины особенно важна при изготовлении деталей, которые нужно предварительно увлажнять или нагревать, чтобы затем придать им необходимую форму.
• Деформативность. Для древесины характерно наличие ряде свойств: под определёнными нагрузками в заготовках могут возникать небольшие деформации, которые исчезают с прекращением нагрузки. Основной показатель деформативности — упругость, которая увеличивается вместе с влажностью образца. В процессе высыхания некоторые заготовки теряют упругость и естественную гибкость, что также приводит к снижению их способности противостоять деформациям.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что качество паркетного покрытия определяется следующим принципом: чем выше твердость древесины, тем выше надёжность паркета, а сама твердость определяется значениями Бринелля, то есть разностью твердости различных древесных пород. Однако ни одна порода дерева не способна выдерживать постоянные точечные нагрузки от ножек тяжёлой мебели и тому подобного, а качество паркета влияет лишь на его долговечность и внешний вид.

Ещё немного таблиц

В завершение приведём таблицу с популярными породами древесины и их характеристиками по Янку (кгс/мм²):

Порода дерева	Твёрдость	Плотность	Регион произрастания
Акация (Acacia)	7.1 кгс/мм2	800 кг/м3	Северная Америка
Берёза (Betula)	3.3 кгс/мм2	650 кг/м3	Европа
Бук (Buche)	3.8 кгс/мм2	670 кг/м3	Северное полушарие
Вишня (Cherry)	3.6 кгс/мм2	610 кг/м3	Европа, Азия, Америка
Граб (Cárpinus)	3.5 кгс/мм2	750 кг/м3	Юг России
Дуб (Oak)	3.8 кгс/мм2	700 кг/м3	Европа и Северная Америка
Ель	2.3 кгс/мм2	450 кг/м3	Северное полушарие
Клён (Maple)	4.8 кгс/мм2	720 кг/м3	Северная Америка и Европа
Лиственница (Larche)	3.1 кгс/мм2	660 кг/м3	Азия, Европа, Америка

Олива (Oliven)	6.0 кгс/мм2	900 кг/м3	Юг Европы и Азия
Ольха (Alnus)	3.0 кгс/мм2	525 кг/м3	Азия, Европа
Падук (Padouk)	3.8 кгс/мм2	750 кг/м3	Западная Африка
Палисандр (Palisander)	3.5 кгс/мм2	700 кг/м3	Америка и Азия
Сапеле (Sapelli)	5.0 кгс/мм2	640 кг/м3	Африка
Сосна	2.6 кгс/мм2	520 кг/м3	Практически везде
Тик (Teak)	3.6 кгс/мм2	670 кг/м3	Лаос и Таиланд
Черешня (Prunus)	3.5 кгс/мм2	600 кг/м3	Европа и Азия
Эбен (Ebony)	8.0 кгс/мм2	1050 кг/м3	Тропики Азии и Африка
Ясень (Ash)	4.1 кгс/мм2	700 кг/м3	Европа