Pre vedcov a inžinierov je užitočné zoskupovať kovy od najsilnejších po najslabšie, ale hlavnou prekážkou, ako to dosiahnuť zmysluplne, je skutočnosť, že pevnosť je definovaná niekoľkými vlastnosťami. Majte to na pamäti, oceľ a jej zliatiny sú zvyčajne na prvom mieste v zozname všeobecných pevností. Wolfrám je všeobecne číslo jedna na zoznamoch, ktoré sa obmedzujú na prírodné kovy, hoci titán je blízkym uchádzačom. Žiadny z týchto kovov nie je tvrdý ako diamant alebo húževnatý ako grafén, ale tieto uhlíkové mriežkové štruktúry nie sú kovy.
Štyri determinanty sily
Pri hodnotení pevnosti kovu môžete hovoriť o ktorejkoľvek zo štyroch kvalít:
-
Pevnosť v ťahu je miera toho, ako dobre kov odoláva roztrhnutiu. Cesto na sušienky a hlúpy tmel majú nízku pevnosť v ťahu, zatiaľ čo grafén má jednu z najvyšších pevností v ťahu, aká bola kedy zaznamenaná.
-
Tlaková sila alebo tvrdosť meria, ako dobre materiál odoláva stlačeniu k sebe. Jedným zo spôsobov, ako to zistiť, je použiť Mohsovu stupnicu s hodnotami od 0 do 10, pričom hodnota 10 je najťažšia.
-
Výťažnosť sa vzťahuje na to, ako dobre tyč alebo lúč konkrétneho kovu odoláva ohybu a trvalej deformácii. Pre statikov je to dôležité opatrenie.
-
Sila nárazu je schopnosť materiálu odolávať nárazom bez rozbitia. Aj keď diamant má podľa Mohovej stupnice hodnotu 10, môže sa rozbiť, ak ho zasiahne kladivo. Oceľ nie je taká tvrdá ako diamant, ale nemôžete ju ľahko rozbiť.
Zliatiny vs. Prírodné kovy
Zliatiny sú kombináciou kovov a hlavným dôvodom výroby zliatin je výroba silnejšieho materiálu. Najdôležitejšou zliatinou je oceľ, ktorá je kombináciou železa a uhlíka a je oveľa tvrdšia ako ktorákoľvek z jej dvoch elementárnych zložiek. Hutníci vytvárajú zliatiny väčšiny kovov, dokonca aj ocele, a patria medzi najtvrdšie kovy.
Zoznam najsilnejších kovov
Pretože toľko faktorov kombinuje definíciu sily kovu, je ťažké zoradiť zoradený zoznam od najsilnejších po najslabšie. Nasledujúci neusporiadaný zoznam obsahuje najsilnejšie prírodné kovy a zliatiny na svete, ale poradie by sa zmenilo v závislosti od toho, ktorá vlastnosť sa považuje za najdôležitejšiu.
Uhlíková oceľ - Táto bežná zliatina železa a uhlíka sa vyrába už celé storočia a má vysoké skóre vo všetkých štyroch vlastnostiach, ktoré určujú pevnosť. Má medzu klzu 260 mega pascalov (MPa) a pevnosť v ťahu 580 MPa. Má skóre okolo 6,0 podľa Mohsovej stupnice a je vysoko odolný proti nárazom.
Zliatina oceľ-železo-nikel - Existuje niekoľko variácií tejto zliatiny, ale vo všeobecnosti legovanie uhlíkovej ocele s niklom zvyšuje medzu klzu až na 1 420 MPa a pevnosť v ťahu až na 1 460 Mpa.
Nehrdzavejúca oceľ - Zliatina ocele, chrómu a mangánu produkuje kov odolný voči korózii s medzou klzu až 1 560 MPa a pevnosťou v ťahu až 1 600 MPa. Rovnako ako všetky druhy ocele je aj táto zliatina vysoko odolná proti nárazom a dosahuje stredný stupeň v Mohsovej stupnici.
Volfrám - S najvyššou pevnosťou v ťahu zo všetkých prirodzene sa vyskytujúcich kovov sa volfrám často kombinuje s oceľou a inými kovmi, aby sa vytvorili ešte pevnejšie zliatiny. Volfrám je krehký a pri náraze sa rozbije.
Karbid volfrámu - Zliatina volfrámu a uhlíka, ktorá sa bežne používa na nástroje s ostrými hranami, ako sú nože, kotúčové pílové kotúče a vrtáky. Volfrám a jeho zliatiny majú typické medze klzu od 300 do 1 000 MPa a pevnosti v ťahu od 500 do 1 050 MPa.
Titán - Tento prírodne sa vyskytujúci kov má najvyšší pomer pevnosti v ťahu k hustote zo všetkých kovov, vďaka čomu je z libry za libru silnejší ako volfrám. Skóre je však nižšie na Mohsovej stupnici tvrdosti. Zliatiny titánu sú silné a ľahké a často sa používajú v leteckom priemysle.
Aluminid titaničitý - Táto zliatina titánu, hliníka a vanádu má medzu klzu 800 MPa a pevnosť v ťahu 880 MPa.
Inconel - Superzliatina austenitu, niklu a chrómu si zachováva svoju pevnosť v extrémnych podmienkach podmienkach a vysokých teplotách, takže je vhodný pre vysokorýchlostné turbíny a jadrový reaktor aplikácie.
Chróm - Ak definujete silu kovu jednoducho na základe jeho tvrdosti, potom by sa na vašom zozname umiestnil chróm, ktorý má na Mohsovej stupnici skóre 9,0. Sám o sebe nie je taký silný ako iné kovy z hľadiska výťažnosti a pevnosti v ťahu, ale často sa pridáva do zliatin, aby boli tvrdšie.
Žehlička - Jedna z komponentov ocele a kov pre výrobcov nástrojov a zbraní po celé veky, železo dopĺňa zoznam najsilnejších kovov na svete. Liatina má skóre asi 5 na Mohsovej stupnici a jej výťažnosť a pevnosť v ťahu sú asi 246 a 414 MPa.