Znanstvenikom in inženirjem je koristno razvrščati kovine od najmočnejših do najšibkejših, vendar je glavna ovira za to smiselno, da trdnost določa več lastnosti. Upoštevajoč to jeklo jeklo in njegove zlitine navadno spadajo med najbolj priljubljene sezname glede splošne trdnosti. Volfram je na prvem mestu na seznamih, ki so omejeni na naravne kovine, čeprav je titan tesen kandidat. Nobena od teh kovin ni tako trda kot diamant ali trda kot grafen, vendar te ogljikove rešetkaste strukture niso kovine.
Štiri trdnostne snovi
Pri ocenjevanju trdnosti kovine lahko govorite o kateri koli od štirih lastnosti:
-
Natezno trdnost je merilo, kako dobro se kovina upira razstavljanju. Testo za piškote in neumen kiti imata nizko natezno trdnost, medtem ko ima grafen eno največjih nateznih trdnosti doslej.
-
Tlačna trdnost ali trdota meri, kako dobro se material upira stiskanju. Eden od načinov, kako to ugotoviti, je uporaba Mohsove lestvice z vrednostmi od 0 do 10, pri čemer je 10 najtežja.
-
Moč donosa se nanaša na to, kako dobro se palica ali nosilec določene kovine upira upogibanju in trajni deformaciji. To je pomemben ukrep za gradbene inženirje.
-
Udarna moč je sposobnost materiala, da se upre udarcem brez drobljenja. Čeprav diamant doseže 10-ionsko Mohovo lestvico, se ob udarcu s kladivom lahko razbije. Jeklo ni tako trdo kot diamant, vendar ga ne morete zlahka razbiti.
Zlitine vs. Naravne kovine
Zlitine so kombinacije kovin, glavni razlog za izdelavo zlitin pa je izdelava močnejšega materiala. Najpomembnejša zlitina je jeklo, ki je kombinacija železa in ogljika in je veliko trše od obeh osnovnih sestavin. Metalurgi ustvarjajo zlitine večine kovin, tudi jekla, in spadajo na sezname najtrših kovin.
Seznam najmočnejših kovin
Ker toliko dejavnikov skupaj določa trdnost kovine, je težko urediti urejen seznam od najmočnejših do najšibkejših. Naslednji neurejeni seznam vključuje najmočnejše naravne kovine in zlitine na svetu, vendar bi se vrstni red spreminjal glede na to, katera lastnost se šteje za najpomembnejšo.
Ogljikovo jeklo - Ta običajna zlitina železa in ogljika se proizvaja že stoletja in dosega vse štiri lastnosti, ki določajo trdnost. Ima mejo tečenja 260 mega paskalov (Mpa) in natezno trdnost 580 Mpa. Na Mohsovi lestvici doseže približno 6,0 in je zelo odporen na udarce.
Zlitina jeklo-železo-nikelj - Obstaja nekaj različic te zlitine, vendar na splošno zlitje ogljikovega jekla z nikljem poveča mejo tečenja na kar 1.420 MPa in natezno trdnost na kar 1.460 Mpa.
Nerjaveče jeklo - Iz zlitine jekla, kroma in mangana nastane korozijsko odporna kovina z mejo tečenja do 1.560 Mpa in natezno trdnostjo do 1.600 Mpa. Kot vse vrste jekla je tudi ta zlitina zelo odporna na udarce in dosega srednji razred po Mohsovi lestvici.
Volfram - Z največjo natezno trdnostjo katere koli naravne kovine se volfram pogosto kombinira z jeklom in drugimi kovinami, da se ustvarijo še močnejše zlitine. Volfram pa je krhek in se pri udarcu razbije.
Volframov karbid - Ta zlitina iz volframa in ogljika se pogosto uporablja za orodja z rezalnimi robovi, kot so noži, listi krožne žage in svedri. Volfram in njegove zlitine imajo tipično mejo tečenja od 300 do 1.000 Mpa in natezno trdnost od 500 do 1.050 Mpa.
Titan - Ta naravno prisotna kovina ima najvišjo razmerje med natezno trdnostjo in gostoto od katere koli kovine, zaradi česar je funt za funt močnejša od volframa. Vendar je na Mohsovi lestvici trdote nižji. Titanove zlitine so močne in lahke in se pogosto uporabljajo v vesoljski industriji.
Titanov aluminid - Ta zlitina titana, aluminija in vanadija ima mejo tečenja 800 Mpa in natezno trdnost 880 Mpa.
Inconel - Nadzlitina avstenita, niklja in kroma, inkonel ohranja svoje močne lastnosti pogojev in visokih temperatur, zaradi česar je primeren za hitre turbine in jedrski reaktor aplikacij.
Krom - Če trdnost kovine določite zgolj glede na to, kako trda je, bi bil na vrhu vaš seznam krom, ki ima 9,0 na Mohsovi lestvici. Sama po sebi ni tako močna kot druge kovine glede izkoristka in natezne trdnosti, vendar jo pogosto dodajo zlitinam, da postanejo trše.
Železo - Železo je ena od sestavnih delov jekla in je namenjena izdelovalcem orodij in orožja skozi vse starosti, kar dopolnjuje seznam najmočnejših kovin na svetu. Litoželezno je na Mohsovi lestvici približno 5, njegova izkoristka in natezna trdnost pa sta približno 246 oziroma 414 Mpa.