Kādi ir 10 spēcīgākie metāli uz Zemes?

Zinātniekiem un inženieriem ir noderīgi grupēt metālus no stiprākajiem līdz vājākajiem, taču galvenais šķērslis, lai to izdarītu jēgpilni, ir tas, ka izturību nosaka vairākas īpašības. Paturot to prātā, tērauds un tā sakausējumi parasti ir visvairāk kopējās izturības sarakstā. Volframs parasti ir pirmais saraksts sarakstos, kas attiecas tikai uz dabīgiem metāliem, lai gan titāns ir ciešs konkurents. Neviens no šiem metāliem nav tik ciets kā dimants vai tik izturīgs kā grafēns, taču šīs oglekļa režģa struktūras nav metāli.

Novērtējot metāla izturību, jūs varētu runāt par kādu no četrām īpašībām:

• Stiepes izturība ir rādītājs tam, cik labi metāls iztur pretī, ja to izvelk. Gan cepumu mīklai, gan dumjajai špaktelei ir zema stiepes izturība, savukārt grafēnam ir viena no augstākajām stiepes izturībām, kāda jebkad reģistrēta.
  
• Spiedes izturība vai cietība mēra, cik labi materiāls pretojas saspiešanai. Viens no veidiem, kā to noteikt, ir izmantot Mosa skalu, kuras vērtības ir no 0 līdz 10, un visgrūtāk ir 10.
  
• Ražas stiprums attiecas uz to, cik labi kāda metāla stienis vai sija iztur izturību pret saliekšanos un paliekošu deformāciju. Tas ir svarīgs pasākums būvinženieriem.
  
• Trieciena izturība ir materiāla spēja pretoties triecienam, nesabojājot. Lai gan dimanta skala ir 10 joni Mosa skalas, tas var saplīst, ja to sit ar āmuru. Tērauds nav tik ciets kā dimants, taču jūs to nevarat viegli sagraut.
  

Sakausējumi ir metālu kombinācijas, un sakausējumu izgatavošanas galvenais iemesls ir stiprāka materiāla ražošana. Vissvarīgākais sakausējums ir tērauds, kas ir dzelzs un oglekļa savienojums un ir daudz cietāks nekā jebkurš no diviem tā elementiem. Metalurgi izveido lielākās daļas metālu, pat tērauda, ​​sakausējumus, un tie pieder cietāko metālu sarakstiem.

Tā kā tik daudz faktoru apvieno, lai noteiktu metāla izturību, ir grūti sakārtot sakārtotu sarakstu no stiprākajiem līdz vājākajiem. Šajā nesakārtotajā sarakstā ir pasaules spēcīgākie dabiskie metāli un sakausējumi, taču secība mainītos atkarībā no tā, kurš īpašums tiek uzskatīts par vissvarīgāko.

Oglekļa tērauds - Šis kopīgais dzelzs un oglekļa sakausējums ir ražots gadsimtiem ilgi, un tas ir ļoti vērtīgs visām četrām īpašībām, kas nosaka izturību. Tā tecēšanas stiprums ir 260 mega paskali (Mpa) un stiepes izturība ir 580 Mpa. Tas ir aptuveni 6,0 pēc Mosa skalas un ir ļoti izturīgs pret triecieniem.

Tērauda-dzelzs-niķeļa sakausējums - Šim sakausējumam ir dažas variācijas, taču kopumā oglekļa tērauda leģēšana ar niķeli palielina tecēšanas izturību līdz pat 1420 MPa un stiepes izturību līdz pat 1460 Mpa.

Nerūsējošais tērauds - Tērauda, ​​hroma un mangāna sakausējums ražo korozijizturīgu metālu ar izturību līdz 1560 Mpa un stiepes izturību līdz 1600 Mpa. Tāpat kā visi tērauda veidi, arī šis sakausējums ir ļoti izturīgs pret triecieniem un pēc vidējā līmeņa Mosa skalā.

Volframs - Ar visaugstāko metālu lielāko stiepes izturību volframu bieži kombinē ar tēraudu un citiem metāliem, lai izveidotu vēl spēcīgākus sakausējumus. Volframs tomēr ir trausls un trieciena laikā sadrumstalojas.

Volframa karbīds - volframa un oglekļa sakausējumu, šo materiālu parasti izmanto darbarīkiem ar griezējmalām, piemēram, nažiem, ripzāģa asmeņiem un urbjmašīnām. Volframa un tā sakausējumu raksturīgā izturība ir no 300 līdz 1000 Mpa un stiepes izturība no 500 līdz 1050 Mpa.

Titāns - Šim dabiski sastopamam metālam ir visaugstākā stiepes izturības un blīvuma attiecība nekā jebkuram metālam, kas padara to par mārciņu par mārciņu stiprāku nekā volframs. Tomēr tas ir zemāks par Mosa cietības skalu. Titāna sakausējumi ir stipri un viegli, un tos bieži izmanto aviācijas un kosmosa rūpniecībā.

Titāna aluminīds - Šī titāna, alumīnija un vanādija sakausējuma tecēšanas izturība ir 800 Mpa un stiepes izturība ir 880 Mpa.

Inconel - Austenīta, niķeļa un hroma supersakausējums, Inconel ārkārtīgi saglabā stiprās puses apstākļiem un augstām temperatūrām, padarot to piemērotu ātrgaitas turbīnām un kodolreaktoram lietojumprogrammas.

Hroms - Ja jūs definējat metāla stiprību, vienkārši pamatojoties uz to, cik grūti tas ir, tad hroms, kura rezultāts pēc Mosa skalas ir 9,0, būtu jūsu saraksta augšgalā. Pats par sevi tas nav tik spēcīgs kā citi metāli attiecībā uz ražu un stiepes izturību, bet to bieži pievieno sakausējumiem, lai tos padarītu grūtākus.

Dzelzs - Viena no tērauda sastāvdaļām un instrumentu un ieroču izgatavotāju metāls visu laiku, dzelzs papildina pasaules spēcīgāko metālu sarakstu. Čuguna rādītāji ir aptuveni 5 pēc Mosa skalas, un tā raža un stiepes izturība ir attiecīgi aptuveni 246 un 414 Mpa.