Teadlastele ja inseneridele on kasulik rühmitada metallid tugevamatest nõrgemateni, kuid selle sisukaks tegemiseks on peamine takistus see, et tugevust defineerivad mitmed omadused. Seda silmas pidades on teras ja selle sulamid üldise tugevuse osas tavaliselt kõige enam nimekirjas. Volfram on üldjuhul loendites, mis piirduvad looduslike metallidega, kuigi titaan on lähedane konkurent. Ükski neist metallidest pole nii kõva kui teemant või nii kõva kui grafeen, kuid need süsinikvõre struktuurid pole metallid.
Neli tugevust määravat tegurit
Metalli tugevuse hindamisel võiksite rääkida mis tahes neljast omadusest:
-
Tõmbetugevus on mõõt selle kohta, kui hästi metall vastu peab. Mõlemal küpsisetainal ja tobedal kittil on madal tõmbetugevus, grafeenil on aga üks suurimaid tõmbetugevusi.
-
Survetugevus või kõvadus mõõdab, kui hästi materjal kokkusurumisele vastu peab. Üks viis selle kindlakstegemiseks on kasutada Mohsi skaalat, mille väärtused on 0 kuni 10, kusjuures 10 on kõige raskem.
-
Saagikuse tugevus osutab sellele, kui hästi metalli varras või tala paindumisele ja püsivale deformatsioonile vastu peab. See on ehitusinseneride jaoks oluline meede.
-
Löögi tugevus on materjali võime vastu pidada löögile purunemata. Kuigi teemant hindab 10 iooni Mohi skaalat, võib see haamriga löögi korral puruneda. Teras pole nii kõva kui teemant, kuid te ei saa seda kergesti purustada.
Sulamid Vs. Looduslikud metallid
Sulamid on metallide kombinatsioonid ja sulamite valmistamise peamine põhjus on tugevama materjali tootmine. Kõige olulisem sulam on teras, mis on raua ja süsiniku kombinatsioon ning on palju kõvem kui kumbki selle elementaarkomponent. Metallurgid loovad enamiku metallide, isegi terase sulamid ja need kuuluvad kõige raskemate metallide nimekirja.
Tugevamate metallide loend
Kuna metalli tugevuse määratlemiseks on ühendatud nii palju tegureid, on raske korraldada järjestatud loendit tugevamast nõrgimani. Järgmine tellimata loend sisaldab maailma tugevamaid looduslikke metalle ja sulameid, kuid järjestus muutuks sõltuvalt sellest, millist omadust peetakse kõige olulisemaks.
Süsinikteras - See tavaline raua ja süsiniku sulam on olnud sajandeid tootmises ja hindab kõrgelt kõigi nelja tugevust määrava omaduse eest. Selle voolavuspiir on 260 mega paskaali (Mpa) ja tõmbetugevus 580 Mpa. Selle tulemus on Mohsi skaalal umbes 6,0 ja on väga löögikindel.
Teras-raud-nikkel sulam - Sellel sulamil on mõned variatsioonid, kuid üldiselt suurendab nikkeliga legeeriva süsinikterase voolavuspiir kuni 1420 MPa ja tõmbetugevus kuni 1460 Mpa.
Roostevaba teras - Terase, kroomi ja mangaani sulamist saadakse korrosioonikindel metall, mille voolavuspiir on kuni 1560 Mpa ja tõmbetugevus kuni 1600 Mpa. Nagu kõik terasetüübid, on see sulam väga löögikindel ja saavutab Mohsi skaalal keskmise vahemiku.
Volfram - Kõigi looduslikult esinevate metallide kõrgeima tõmbetugevusega kombineeritakse volfram sageli terase ja muude metallidega, et luua veelgi tugevamaid sulameid. Volfram on aga habras ja puruneb löögi ajal.
Volframkarbiid - volframi ja süsiniku sulamist kasutatakse seda materjali tavaliselt lõiketeradega tööriistade jaoks, nagu noad, ketassae terad ja puuriterad. Volframil ja selle sulamitel on tüüpiline voolavuspiir 300–1000 Mpa ja tõmbetugevus 500–1050 Mpa.
Titaan - Selle looduslikult esineva metalli tõmbetugevuse ja tiheduse suhe on suurem kui mis tahes metallil, mis muudab selle nael-naela jaoks tugevamaks kui volfram. Kuid see on Mohsi kõvaduse skaalal madalam. Titaanisulamid on tugevad ja kerged ning neid kasutatakse sageli lennundustööstuses.
Titaanaluminiid - Selle titaani, alumiiniumi ja vanaadiumi sulami voolavuspiir on 800 Mpa ja tõmbetugevus 880 Mpa.
Inconel - Austeniidi, nikli ja kroomi super sulam, inkonel säilitab oma tugevused äärmuslikes tingimustes tingimustes ja kõrgetel temperatuuridel, muutes selle sobivaks kiiretel turbiinidel ja tuumareaktoritel rakendused.
Kroom - Kui määratlete metalli tugevuse lihtsalt selle põhjal, kui raske see on, siis oleks kroom, mille tulemus on Mohsi skaalal 9,0, teie nimekirja etteotsa. Iseenesest pole see saagise ja tõmbetugevuse poolest nii tugev kui teised metallid, kuid seda lisatakse sulamitele sageli nende raskemaks muutmiseks.
Raud - Raud on üks komponentidest ning tööriistade ja relvade valmistajate jaoks mõeldud metall läbi aegade, täiendab raud maailma tugevamate metallide nimekirja. Malmi hind on Mohsi skaalal umbes 5 ning selle saagis ja tõmbetugevus on vastavalt umbes 246 ja 414 Mpa.