זה שימושי עבור מדענים ומהנדסים לקבץ מתכות מהחזקות לחלשות ביותר, אך המכשול העיקרי לעשות זאת בצורה משמעותית הוא שכוח מוגדר על ידי כמה מאפיינים. עם זאת, פלדה וסגסוגותיה בדרך כלל מובילות ברוב הרשימות עבור חוזק כללי. טונגסטן הוא בדרך כלל המקום הראשון ברשימות המוגבלות למתכות טבעיות, אם כי טיטניום הוא מתמודד קרוב. אף אחת מהמתכות הללו אינן קשות כמו יהלום או קשוחה כמו גרפן, אך מבני סריג הפחמן הללו אינם מתכות.
ארבעה קובעי כוח
כשאתה מעריך את חוזק המתכת, אתה יכול לדבר על כל אחת מארבע התכונות:
-
חוזק מתיחה הוא מדד עד כמה מתכת מתנגדת להתפרקות. לבצק עוגיות ולמרק מטופש שניהם בעלי חוזק מתיחה נמוך, ואילו גרפן הוא בעל חוזק מתיחה גבוה ביותר שנרשם אי פעם.
-
חוזק לחיצה או קשיות מודדת עד כמה חומר מתנגד להידחס יחד. אחת הדרכים לקבוע זאת היא להשתמש בסולם מוה, עם ערכים בין 0 ל -10, כאשר 10 הם הקשים ביותר.
-
כוח תשואה מתייחס עד כמה מוט או קרן של מתכת מסוימת עומדים בפני כיפוף ועיוות קבוע. זהו מדד חשוב עבור מהנדסי מבנים.
-
כוח ההשפעה היא היכולת של חומר לעמוד בפני השפעה מבלי להתנפץ. למרות שהיהלום מקבל ציון של 10 יונים בקנה המידה של מו, הוא יכול להתנפץ אם מכה אותו בפטיש. פלדה אינה קשה כמו יהלום, אך אינך יכול לנפץ אותה בקלות.
סגסוגות נגד מתכות טבעיות
סגסוגות הן שילובים של מתכות, והסיבה העיקרית לייצור סגסוגות היא ייצור חומר חזק יותר. הסגסוגת החשובה ביותר היא פלדה, שהיא שילוב של ברזל ופחמן והיא קשה בהרבה משני מרכיבי היסוד שלה. מטלורגנים יוצרים סגסוגות של רוב המתכות, אפילו פלדה, והן שייכות לרשימות המתכות הקשות ביותר.
רשימת המתכות החזקות ביותר
מכיוון שכל כך הרבה גורמים משלבים את הגדרת חוזקה של מתכת, קשה לסדר רשימה מסודרת מהחזקה לחלשה. הרשימה הלא מסודרת הבאה כוללת את המתכות והסגסוגות הטבעיות החזקות בעולם, אך הסדר ישתנה בהתאם לתכונה הנחשבת לחשובה ביותר.
פלדת פחמן - סגסוגת נפוצה זו של ברזל ופחמן נמצאת בייצור כבר מאות שנים ומבקשת ציון גבוה לכל ארבע התכונות המגדירות חוזק. יש לו חוזק תפוקה של 260 מגה פסקל (Mpa) וחוזק מתיחה של 580 Mpa. הוא ציון של 6.0 בסולם המוהים ועמיד מאוד בפני פגיעות.
סגסוגת פלדה-ברזל-ניקל - ישנן מספר וריאציות לסגסוגת זו, אך באופן כללי, סגסוגת פלדת פחמן עם ניקל מגבירה את חוזק התשואה עד ל -1,420 מגה-פיקסל ואת חוזק המתיחה עד ל -1,460 מגה-פיקסל.
פלדת אל - חלד - סגסוגת פלדה, כרום ומנגן מייצרת מתכת עמידה בפני קורוזיה עם חוזק תפוקה של עד 1,560 מגה-פיקסל וחוזק מתיחה של עד 1,600 מגה-פיקסל. כמו כל סוגי הפלדה, גם סגסוגת זו עמידה מאוד בפני פגיעות וקולעת אמצע טווח בסולם מוה.
ווֹלפרָם - עם חוזק המתיחה הגבוה ביותר של כל מתכת טבעית, טונגסטן משולב לעיתים קרובות עם פלדה ומתכות אחרות כדי ליצור סגסוגות חזקות עוד יותר. טונגסטן שביר, לעומת זאת, ומתנפץ תחת השפעה.
טונגסטן קרביד - סגסוגת של טונגסטן ופחמן, חומר זה משמש בדרך כלל לכלים עם חיתוך קצוות, כגון סכינים, להבי מסור עגולים ומקדחים. לטונגסטן ולסגסוגות שלה עוצמות תפוקה אופייניות בין 300 ל -1,000 מגה-פיקסל ועוצמות מתיחה בין 500 ל -1,050 מגה-פיקסל.
טִיטָן - למתכת טבעית זו יש יחס חוזק המתיחה והצפיפות הגבוה ביותר של כל מתכת, מה שהופך אותה, קילו-קילו, לחזקה יותר מטונגסטן. עם זאת, הוא מקבל ציונים נמוכים יותר בסולם הקשיות של מוהס. סגסוגות טיטניום חזקות וקלות ומשמשות לעתים קרובות בתעשייה האווירית.
אלומיניד טיטניום - סגסוגת זו של טיטניום, אלומיניום ונדיום, בעלת עוצמת תפוקה של 800 מגה-פיקסל ועוצמת מתיחה של 880 מגפ"ס.
אינקונל - סגסוגת על של אוסטניט, ניקל וכרום, אינוונל שומר על חוזקותיו בצורה קיצונית תנאים וטמפרטורות גבוהות, מה שהופך אותו מתאים לטורבינות מהירות וכור גרעיני יישומים.
כרום - אם אתה מגדיר את חוזק המתכת פשוט על בסיס כמה קשה זה, אז הכרום, שציון 9.0 בסולם המוה, יעמוד בראש הרשימה שלך. כשלעצמו, היא אינה חזקה כמו מתכות אחרות מבחינת התשואה ועוצמת המתיחה, אך לעתים קרובות היא מתווספת לסגסוגות כדי להקשות עליהן.
ברזל - אחד ממרכיבי הפלדה והמתכת המיועדת ליצרני כלים ונשק לאורך הדורות, ברזל משלים את רשימת המתכות החזקות בעולם. ברזל יצוק משיג כ -5 בסולם המוהים, ותפוקתו ועוצמת המתיחה שלו עומדות על 246 ו -414 מגפ"ס בהתאמה.