É útil para cientistas e engenheiros agrupar metais do mais forte ao mais fraco, mas o principal obstáculo para fazer isso de forma significativa é que a resistência é definida por várias propriedades. Tendo isso em mente, o aço e suas ligas geralmente estão no topo da lista de resistência geral. O tungstênio é geralmente o número um nas listas restritas aos metais naturais, embora o titânio seja um candidato próximo. Nenhum desses metais é tão duro quanto o diamante ou tão duro quanto o grafeno, mas essas estruturas de rede de carbono não são metais.
Quatro Determinantes de Força
Ao avaliar a resistência de um metal, você pode estar falando sobre qualquer uma das quatro qualidades:
-
Resistência à tração é uma medida de quão bem um metal resiste a ser separado. A massa de biscoito e a massa tola têm baixa resistência à tração, enquanto o grafeno tem uma das mais altas resistências à tração já registradas.
-
Força compressiva ou dureza mede o quão bem um material resiste a ser espremido. Uma forma de determinar isso é usar a escala de Mohs, com valores de 0 a 10, sendo 10 o mais difícil.
-
Força de rendimento refere-se a quão bem uma haste ou viga de um metal em particular resiste à flexão e deformação permanente. Esta é uma medida importante para engenheiros estruturais.
-
Força de impacto é a capacidade de um material de resistir ao impacto sem estilhaçar. Embora o diamante valha 10 íons na escala de Moh, ele pode se estilhaçar se for atingido por um martelo. O aço não é tão duro quanto o diamante, mas você não pode quebrá-lo facilmente.
Ligas vs. Metais Naturais
Ligas são combinações de metais, e a principal razão para fazer ligas é produzir um material mais forte. A liga mais importante é o aço, que é uma combinação de ferro e carbono e é muito mais dura do que qualquer um de seus dois componentes elementares. Os metalúrgicos criam ligas da maioria dos metais, até mesmo do aço, e fazem parte das listas dos metais mais duros.
Uma lista dos metais mais fortes
Como tantos fatores se combinam para definir a resistência de um metal, é difícil organizar uma lista ordenada do mais forte para o mais fraco. A seguinte lista não ordenada inclui os metais e ligas naturais mais fortes do mundo, mas a ordem mudaria dependendo de qual propriedade é considerada mais importante.
Aço carbono - Esta liga comum de ferro e carbono está em produção há séculos e pontua muito em todas as quatro qualidades que definem a resistência. Tem uma resistência ao escoamento de 260 mega pascais (Mpa) e uma resistência à tração de 580 Mpa. Ele pontua cerca de 6,0 na escala de Mohs e é altamente resistente a impactos.
Liga de aço-ferro-níquel - Existem algumas variações desta liga, mas em geral, ligando aço carbono com níquel aumenta o limite de escoamento para até 1.420 MPa e a resistência à tração para até 1.460 MPa.
Aço inoxidável - Uma liga de aço, cromo e manganês produz um metal resistente à corrosão com resistência ao escoamento de até 1.560 Mpa e resistência à tração de até 1.600 Mpa. Como todos os tipos de aço, esta liga é altamente resistente a impactos e pontua na faixa intermediária na escala de Mohs.
Tungstênio - Com a maior resistência à tração de qualquer metal natural, o tungstênio é frequentemente combinado com aço e outros metais para criar ligas ainda mais fortes. O tungstênio é frágil, no entanto, e se estilhaça com o impacto.
Carboneto de tungstênio - Uma liga de tungstênio e carbono, este material é comumente usado para ferramentas com arestas de corte, como facas, lâminas de serras circulares e brocas. O tungstênio e suas ligas têm limites de escoamento típicos de 300 a 1.000 Mpa e resistências à tração de 500 a 1.050 Mpa.
Titânio - Este metal que ocorre naturalmente tem a maior resistência à tração para a taxa de densidade de qualquer metal, o que o torna, libra por libra, mais forte do que o tungstênio. No entanto, tem pontuação mais baixa na escala de dureza de Mohs. As ligas de titânio são fortes e leves e são frequentemente utilizadas na indústria aeroespacial.
Alumineto de titânio - Esta liga de titânio, alumínio e vanádio tem um limite de escoamento de 800 Mpa e um limite de elasticidade de 880 Mpa.
Inconel - Uma superliga de austenita, níquel e cromo, o inconel mantém sua força ao extremo condições e altas temperaturas, tornando-o adequado para turbinas de alta velocidade e reator nuclear formulários.
Cromo - Se você definir a resistência de um metal simplesmente com base em sua dureza, o cromo, que pontua 9,0 na escala de Mohs, estará no topo de sua lista. Por si só, não é tão forte quanto outros metais em termos de escoamento e resistência à tração, mas geralmente é adicionado às ligas para torná-las mais duras.
Ferro - Um dos componentes do aço e o metal preferido pelos fabricantes de ferramentas e armas ao longo dos tempos, o ferro completa a lista dos metais mais fortes do mundo. O ferro fundido pontua cerca de 5 na escala de Mohs, e seu rendimento e resistência à tração são cerca de 246 e 414 Mpa, respectivamente.