Pro vědce a inženýry je užitečné seskupovat kovy od nejsilnějších po nejslabší, ale hlavní překážkou smysluplného provedení je to, že síla je definována několika vlastnostmi. Mějte na paměti, že ocel a její slitiny jsou obvykle na prvním místě v seznamu obecných pevností. Wolfram je obecně číslo jedna na seznamech, které jsou omezeny na přírodní kovy, ačkoli titan je blízkým kandidátem. Žádný z těchto kovů není tvrdý jako diamant nebo tvrdý jako grafen, ale tyto uhlíkové mřížkové struktury nejsou kovy.
Čtyři determinanty síly
Při hodnocení síly kovu můžete mluvit o kterékoli ze čtyř kvalit:
-
Pevnost v tahu je měřítkem toho, jak dobře kov odolává roztržení. Těsto na pečení a hloupý tmel mají nízkou pevnost v tahu, zatímco grafen má jednu z nejvyšších pevností v tahu, jaké kdy byly zaznamenány.
-
Pevnost v tlaku nebo tvrdost měří, jak dobře materiál odolává tomu, aby byl stlačen k sobě. Jedním ze způsobů, jak to určit, je použít Mohsovu stupnici s hodnotami od 0 do 10, přičemž 10 je nejtěžší.
-
Mez kluzu označuje, jak dobře tyč nebo paprsek konkrétního kovu odolává ohybu a trvalé deformaci. Pro statiky je to důležité opatření.
-
Rázová síla je schopnost materiálu odolat nárazu bez rozbití. Přestože diamant dosáhne 10 Mohovy stupnice, může se rozbít, pokud je zasažen kladivem. Ocel není tak tvrdá jako diamant, ale nelze ji snadno rozbít.
Slitiny vs. Přírodní kovy
Slitiny jsou kombinace kovů a hlavním důvodem pro výrobu slitin je výroba silnějšího materiálu. Nejdůležitější slitinou je ocel, která je kombinací železa a uhlíku a je mnohem tvrdší než kterákoli z jejích dvou elementárních složek. Hutníci vytvářejí slitiny většiny kovů, dokonce i oceli, a patří do seznamu nejtvrdších kovů.
Seznam nejsilnějších kovů
Protože tolik faktorů kombinuje definování síly kovu, je obtížné uspořádat seřazený seznam od nejsilnějšího po nejslabší. Následující neuspořádaný seznam obsahuje nejsilnější přírodní kovy a slitiny na světě, ale pořadí by se změnilo v závislosti na tom, která vlastnost je považována za nejdůležitější.
Uhlíková ocel - Tato běžná slitina železa a uhlíku se vyrábí již po staletí a má vysoké hodnocení u všech čtyř kvalit, které definují sílu. Má mez kluzu 260 mega pascalů (MPa) a pevnost v tahu 580 MPa. Má skóre asi 6,0 na Mohsově stupnici a je vysoce odolný proti nárazu.
Slitina ocel-železo-nikl - Existuje několik variant této slitiny, ale obecně legování uhlíkové oceli s niklem zvyšuje mez kluzu až na 1420 MPa a pevnost v tahu až na 1460 MPa.
Nerezová ocel - Slitina oceli, chrómu a manganu produkuje kov odolný proti korozi s mezí kluzu až 1560 MPa a pevností v tahu až 1600 MPa. Stejně jako všechny druhy oceli je i tato slitina vysoce odolná proti nárazům a dosahuje střední hodnoty na Mohsově stupnici.
Wolfram - S nejvyšší pevností v tahu jakéhokoli přirozeně se vyskytujícího kovu se wolfram často kombinuje s ocelí a jinými kovy, aby se vytvořily ještě silnější slitiny. Wolfram je křehký a při nárazu se roztříští.
Karbid wolframu - Slitina wolframu a uhlíku, tento materiál se běžně používá pro nástroje s řeznými hranami, jako jsou nože, pilové kotouče a vrtáky. Wolfram a jeho slitiny mají typické meze kluzu od 300 do 1 000 MPa a pevnosti v tahu od 500 do 1 050 MPa.
Titan - Tento přirozeně se vyskytující kov má nejvyšší poměr pevnosti v tahu k hustotě ze všech kovů, díky čemuž je z libry na libru silnější než wolfram. Na Mohsově stupnici tvrdosti je však skóre nižší. Slitiny titanu jsou silné a lehké a často se používají v leteckém a kosmickém průmyslu.
Aluminid titaničitý - Tato slitina titanu, hliníku a vanadu má mez kluzu 800 MPa a pevnost v tahu 880 MPa.
Inconel - Super slitina austenitu, niklu a chrómu, inconel si extrémně zachovává své silné stránky podmínky a vysoké teploty, takže je vhodný pro vysokorychlostní turbíny a jaderný reaktor aplikace.
Chrom - Pokud definujete sílu kovu jednoduše na základě toho, jak tvrdá je, pak by se na vašem seznamu umístil chrom, který má na Mohsově stupnici skóre 9,0. Samo o sobě není tak silné jako jiné kovy, pokud jde o výtěžek a pevnost v tahu, ale často se přidává do slitin, aby byly tvrdší.
Žehlička - Železo jako jedna ze součástí oceli, která je pro výrobce nástrojů a zbraní po celé věky typická pro kov, doplňuje seznam nejsilnějších kovů na světě. Litina má skóre asi 5 na Mohsově stupnici a její výtěžek a pevnost v tahu jsou asi 246 a 414 MPa.