Il est utile pour les scientifiques et les ingénieurs de regrouper les métaux du plus fort au plus faible, mais le principal obstacle pour le faire de manière significative est que la résistance est définie par plusieurs propriétés. En gardant cela à l'esprit, l'acier et ses alliages sont généralement en tête de liste pour la résistance générale. Le tungstène est généralement le numéro un sur les listes limitées aux métaux naturels, bien que le titane soit un concurrent sérieux. Aucun de ces métaux n'est aussi dur que le diamant ou aussi résistant que le graphène, mais ces structures en treillis de carbone ne sont pas des métaux.
Quatre déterminants de la force
Lors de l'évaluation de la résistance d'un métal, vous pourriez parler de l'une des quatre qualités suivantes :
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Résistance à la traction est une mesure de la résistance d'un métal à être séparé. La pâte à biscuits et le mastic idiot ont tous deux une faible résistance à la traction, tandis que le graphène a l'une des résistances à la traction les plus élevées jamais enregistrées.
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Résistance à la compression ou la dureté mesure dans quelle mesure un matériau résiste à l'écrasement. Une façon de déterminer cela est d'utiliser l'échelle de Mohs, avec des valeurs de 0 à 10, 10 étant la plus difficile.
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Limite d'élasticité fait référence à la résistance d'une tige ou d'une poutre d'un métal particulier à la flexion et à la déformation permanente. Il s'agit d'une mesure importante pour les ingénieurs en structure.
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La résistance aux chocs est la capacité d'un matériau à résister aux chocs sans se briser. Bien que le diamant marque 10 ion sur l'échelle de Moh, il peut se briser s'il est frappé par un marteau. L'acier n'est pas aussi dur que le diamant, mais vous ne pouvez pas le briser facilement.
Alliages vs. Métaux naturels
Les alliages sont des combinaisons de métaux et la principale raison de la fabrication d'alliages est de produire un matériau plus résistant. L'alliage le plus important est l'acier, qui est une combinaison de fer et de carbone et est beaucoup plus dur que l'un ou l'autre de ses deux composants élémentaires. Les métallurgistes créent des alliages de la plupart des métaux, même de l'acier, et ils figurent sur les listes des métaux les plus durs.
Une liste des métaux les plus forts
Parce que tant de facteurs se combinent pour définir la résistance d'un métal, il est difficile d'organiser une liste ordonnée du plus fort au plus faible. La liste non ordonnée suivante comprend les métaux et alliages naturels les plus résistants au monde, mais l'ordre changerait en fonction de la propriété considérée comme la plus importante.
Acier Carbone – Cet alliage commun de fer et de carbone est produit depuis des siècles et obtient des notes élevées pour les quatre qualités qui définissent la résistance. Il a une limite d'élasticité de 260 mégapascals (Mpa) et une résistance à la traction de 580 Mpa. Il obtient un score d'environ 6,0 sur l'échelle de Mohs et est très résistant aux chocs.
Alliage Acier-Fer-Nickel – Il existe quelques variantes de cet alliage, mais en général, l'alliage d'acier au carbone avec du nickel augmente la limite d'élasticité jusqu'à 1420 MPa et la résistance à la traction jusqu'à 1460 MPa.
Acier inoxydable - Un alliage d'acier, de chrome et de manganèse produit un métal résistant à la corrosion avec une limite d'élasticité allant jusqu'à 1 560 MPa et une résistance à la traction allant jusqu'à 1 600 MPa. Comme tous les types d'acier, cet alliage est très résistant aux chocs et obtient des notes moyennes sur l'échelle de Mohs.
Tungstène – Avec la résistance à la traction la plus élevée de tous les métaux naturels, le tungstène est souvent combiné avec de l'acier et d'autres métaux pour créer des alliages encore plus résistants. Cependant, le tungstène est fragile et se brise sous l'impact.
Le carbure de tungstène – Alliage de tungstène et de carbone, ce matériau est couramment utilisé pour les outils à tranchants, tels que les couteaux, les lames de scies circulaires et les forets. Le tungstène et ses alliages ont des limites d'élasticité typiques de 300 à 1 000 Mpa et des résistances à la traction de 500 à 1 050 Mpa.
Titane – Ce métal naturel a le rapport résistance à la traction/densité le plus élevé de tous les métaux, ce qui le rend, livre pour livre, plus résistant que le tungstène. Cependant, il obtient un score inférieur sur l'échelle de dureté de Mohs. Les alliages de titane sont solides et légers et sont souvent utilisés dans l'industrie aérospatiale.
Aluminure de titane – Cet alliage de titane, d'aluminium et de vanadium, a une limite d'élasticité de 800 Mpa et une résistance à la traction de 880 Mpa.
Inconel – Superalliage d'austénite, de nickel et de chrome, l'inconel conserve ses atouts à l'extrême conditions et températures élevées, ce qui le rend approprié pour les turbines à grande vitesse et les réacteurs nucléaires applications.
Chrome – Si vous définissez la résistance d'un métal simplement sur la base de sa dureté, le chrome, qui obtient un score de 9,0 sur l'échelle de Mohs, figurerait en tête de votre liste. En soi, il n'est pas aussi solide que les autres métaux en termes de limite d'élasticité et de résistance à la traction, mais il est souvent ajouté aux alliages pour les rendre plus durs.
Le fer - L'un des composants de l'acier et le métal de prédilection pour les fabricants d'outils et d'armes à travers les âges, le fer complète la liste des métaux les plus résistants au monde. La fonte obtient un score d'environ 5 sur l'échelle de Mohs, et sa limite d'élasticité et sa résistance à la traction sont respectivement d'environ 246 et 414 Mpa.