Корисно је за научнике и инжењере да групишу метале од најснажнијих до најслабијих, али главна препрека да се то смислено уради је то што је чврстоћа дефинисана са неколико својстава. Имајући ово на уму, челик и његове легуре обично су на првом месту на листи опште чврстоће. Волфрам је углавном број један на листама које су ограничене на природне метале, иако је титан блиски кандидат. Ниједан од ових метала није тако тврд као дијамант или чврст попут графена, али ове структуре од карбонске решетке нису метали.
Четири одреднице снаге
Када процењујете чврстоћу метала, можете говорити о било којем од четири квалитета:
-
Затезна чврстоћа је мера колико добро се метал одупире раздвајању. Тесто за колачиће и глупи кит имају малу затезну чврстоћу, док графен има једну од највећих затезних чврстоћа икад забележених.
-
Јачина притиска или тврдоћа мери колико се материјал одупире сабијању. Један од начина да се ово утврди је употреба Мохсове скале, са вредностима од 0 до 10, при чему је 10 најтежа.
-
Снага приноса односи се на то колико се шипка или греда одређеног метала одупире савијању и трајним деформацијама. Ово је важна мера за грађевинске инжењере.
-
Снагу удара је способност материјала да се одупре ударцу без дробљења. Иако дијамант постиже 10 јона Мохове скале, може се разбити ако га удари чекић. Челик није тако тврд као дијамант, али не можете га лако разбити.
Аллоис Вс. Природни метали
Легуре су комбинације метала, а главни разлог за прављење легура је производња јачег материјала. Најважнија легура је челик, који је комбинација гвожђа и угљеника и много је тврђи од било које од две елементарне компоненте. Металурзи стварају легуре већине метала, чак и челика, и они спадају на листе најтврђих метала.
Списак најјачих метала
Будући да се толико фактора комбинира да би се дефинисала чврстоћа метала, тешко је сложити поредану листу од најјачих до најслабијих. Следећа несређена листа укључује најјаче светске природне метале и легуре, али редослед би се мењао у зависности од тога које се својство сматра најважнијим.
Угљен челик - Ова уобичајена легура гвожђа и угљеника производи се вековима и постиже високе оцене за све четири особине које дефинишу чврстоћу. Има границу течења 260 мега паскала (Мпа) и влачну чврстоћу 580 Мпа. Оцењује се са око 6,0 на Мохсовој скали и изузетно је отпоран на ударце.
Легура челик-гвожђе-никал - Постоји неколико варијација ове легуре, али генерално, легирање угљеничног челика никлом повећава границу течења на чак 1.420 МПа, а влачну чврстоћу на чак 1.460 Мпа.
Нерђајући челик - Легура челика, хрома и мангана даје метал отпоран на корозију са границом попуштања до 1.560 Мпа и затезном чврстоћом до 1.600 Мпа. Као и све врсте челика, ова легура је врло отпорна на ударце и постиже средњи ниво на Мохсовој скали.
Волфрам - Уз највећу затезну чврстоћу од било ког метала у природи, волфрам се често комбинује са челиком и другим металима да би се створиле још чвршће легуре. Волфрам је, међутим, крхак и разбија се под ударом.
Волфрам карбид - Легура волфрама и угљеника, овај материјал се обично користи за алате са резним ивицама, као што су ножеви, листови кружне тестере и сврдла. Волфрам и његове легуре имају типичну границу течења од 300 до 1.000 Мпа и влачну чврстоћу од 500 до 1.050 Мпа.
Титан - Овај природни метал има највећи однос затезне чврстоће и густине од било ког метала, што га чини килограмом за фунту јачим од волфрама. Ипак је нижи на Мохсовој скали тврдоће. Легуре титана су јаке и лагане и често се користе у ваздухопловној индустрији.
Титан алуминијум - Ова легура титана, алуминијума и ванадијума има границу попуштања од 800 Мпа и влачну чврстоћу од 880 Мпа.
Инцонел - Суперлегура аустенита, никла и хрома, инконел задржава своју снагу у екстремним условима условима и високим температурама, што га чини погодним за велике брзине турбина и нуклеарни реактор апликације.
Цхромиум - Ако чврстоћу метала дефинишете једноставно на основу тога колико је тврд, тада би хром, који на Мохсовој скали постиже оцену 9,0, био на врху ваше листе. Сам по себи није јак као други метали у погледу течења и влачне чврстоће, али се често додаје легурама да би их ојачао.
Гвожђе - Једна од компонената челика и метала за произвођаче алата и оружја током векова, гвожђе употпуњује листу најјачих метала на свету. Ливено гвожђе постиже око 5 на Мохсовој скали, а његова течност и влачна чврстоћа су око 246, односно 414 Мпа.