Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ ενός κράματος και ενός καθαρού μετάλλου;

Τα μέταλλα αποτελούν την πλειοψηφία του περιοδικού πίνακα στοιχείων. Στην καθαρή τους κατάσταση, κάθε μέταλλο έχει τη δική του χαρακτηριστική μάζα, σημείο τήξης και φυσικές ιδιότητες. Η ανάμιξη δύο ή περισσότερων από αυτά τα μέταλλα σε ένα μείγμα με ένα νέο σύνολο ιδιοτήτων σχηματίζει ένα κράμα, ένα σύνθετο μέταλλο που μπορεί να έχει εντυπωσιακά διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Εξ ορισμού, τα καθαρά μέταλλα αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο. Τα δείγματα αυτών των μετάλλων δεν περιέχουν τίποτα άλλο από άτομα μιας μεμονωμένης μεταλλικής ουσίας. Τα κράματα περιέχουν δύο ή περισσότερα στοιχεία ή κράματα που τήκονται και αναμιγνύονται, έτσι οι χημικοί τύποι τους αποτελούνται από περισσότερα από ένα στοιχεία. Για παράδειγμα, ο σίδηρος καθαρού μετάλλου αποτελείται μόνο από άτομα σιδήρου. Ο χάλυβας, ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα, περιέχει κυρίως άτομα σιδήρου με απομονωμένα άτομα άνθρακα που του προσδίδουν δύναμη. Η προσθήκη μετάλλων χρωμίου ή μολυβδαινίου στον χάλυβα παράγει ένα ακόμη κράμα: ανοξείδωτο χάλυβα.

Ένας λόγος που οι κατασκευαστές συνδυάζουν καθαρά μέταλλα για να σχηματίσουν κράματα είναι να αλλάξουν τις φυσικές ιδιότητες των μετάλλων. Τα καθαρά μέταλλα μπορεί να είναι πολύ μαλακά για να συγκρατούν την κανονική χρήση, αλλά η κράμα τους τα καθιστά πιο σκληρά. Ως καθαρό μέταλλο, ο χρυσός λυγίζει και τεντώνεται τόσο εύκολα που θα τραβήξει γρήγορα από το σχήμα εάν διαμορφωθεί σε δαχτυλίδι και φοριέται στο δάχτυλο. Οι κατασκευαστές κοσμημάτων κρατούν καθαρό χρυσό με ασήμι, χαλκό ή ψευδάργυρο για να βελτιώσουν την αντοχή και την ακαμψία του μετάλλου. Ο χρυσός συμβάλλει στο χρώμα και την αντοχή του στη διάβρωση. τα άλλα μέταλλα συμβάλλουν στη δύναμή τους. Το αποτέλεσμα είναι ένα χρυσό δαχτυλίδι 14 καρατίων που αντέχει στην καθημερινή φθορά.

Στη φυσική τους στοιχειακή κατάσταση, ορισμένα καθαρά μέταλλα αντιδρούν έντονα με το περιβάλλον τους, οξειδωτικά και διαβρώνουν έως ότου καταστούν άχρηστα. Η ανάμειξη αυτών των μετάλλων με λιγότερο αντιδραστικά μέταλλα αλλάζει την αντιδραστικότητά τους, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του κράματος. Ο ανοξείδωτος χάλυβας παίρνει το όνομά του από το γεγονός ότι δεν σκουριάζει ή χτυπά εύκολα τον τρόπο που ένα καθαρό εργαλείο σιδήρου. Τα κράματα μετάλλων είναι ένα μέσο για να τα καταστήσουν λιγότερο αντιδραστικά και πιο κατάλληλα για τις ανάγκες του κατασκευαστή.

Ελαφριά μέταλλα όπως αλουμίνιο και τιτάνιο μειώνουν τη μάζα των καθαρών μετάλλων με τα οποία κράμα. Αυτά τα ελαφρύτερα κράματα διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην αεροδιαστημική βιομηχανία, καθώς επιτρέπουν στους κατασκευαστές να σχεδιάζουν και να κατασκευάζουν ελαφρύτερα σκάφη. Ένας ελαφρύτερος μαχητής μπορεί να κρατά περισσότερα καύσιμα, εξοπλισμό και εξοπλισμό από ένα βαρύ. Οι τροχοί από κράμα αλουμινίου ελαφρύνουν το συνολικό βάρος ενός οχήματος, συμβάλλοντας στην καλύτερη απόσταση σε μίλια αερίου και προσθέτοντας ταχύτητα στην πίστα.

Τα κράματα μετάλλων αλλάζουν τη θερμική τους ανοχή. Δεδομένου ότι αποτελούνται από δύο ή περισσότερα καθαρά μέταλλα, τα κράματα δεν έχουν κανένα σημείο τήξης, αλλά αντίθετα τήκονται σε μια σειρά θερμοκρασιών. Η μοριακή δομή τους μπορεί να αυξήσει το συνολικό εύρος τήξης του μετάλλου πάνω από εκείνο οποιουδήποτε από τα συστατικά του μέταλλα. Η αύξηση του εύρους τήξης ενός μετάλλου έχει σημαντικές επιπτώσεις για βιομηχανική και εμπορική χρήση. Το SR-71 Blackbird, ένα από τα πιο προηγμένα τεχνολογικά αεροσκάφη αναγνώρισης της εποχής του, βασίστηκε στο ελαφρύ πλαίσιο από κράμα τιτανίου για να αντέξει τη θερμική πίεση του υπερηχητικού του πτήσεις.