10 อันดับโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลกคืออะไร?

เป็นประโยชน์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรในการจัดกลุ่มโลหะจากจุดแข็งที่สุดไปหาจุดอ่อนที่สุด แต่อุปสรรคหลักในการทำเช่นนี้อย่างมีความหมายคือความแข็งแกร่งนั้นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติหลายประการ เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ เหล็กและโลหะผสมมักจะอยู่ในอันดับต้น ๆ ของความแข็งแกร่งโดยทั่วไป โดยทั่วไปแล้วทังสเตนเป็นอันดับหนึ่งในรายการที่จำกัดเฉพาะโลหะธรรมชาติ แม้ว่าไทเทเนียมจะเป็นคู่แข่งที่ใกล้ชิด ไม่มีโลหะใดที่แข็งเท่ากับเพชรหรือแข็งเท่ากราฟีน แต่โครงสร้างตาข่ายคาร์บอนเหล่านี้ไม่ใช่โลหะ

เมื่อประเมินความแข็งแรงของโลหะ คุณอาจพูดถึงคุณสมบัติใดคุณสมบัติหนึ่งจากสี่ประการต่อไปนี้:

• แรงดึง เป็นการวัดว่าโลหะต้านทานการถูกดึงออกจากกันได้ดีเพียงใด แป้งคุกกี้และผงสำหรับอุดรูโง่ทั้งคู่มีความต้านทานแรงดึงต่ำ ในขณะที่กราฟีนมีความต้านทานแรงดึงสูงสุดเท่าที่เคยบันทึกไว้
  
• กำลังอัด หรือความแข็งวัดว่าวัสดุต้านทานการบีบตัวได้ดีเพียงใด วิธีหนึ่งในการพิจารณาเรื่องนี้คือการใช้มาตราส่วน Mohs โดยมีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 10 โดยที่ 10 จะยากที่สุด
  
• ความแข็งแรงของผลผลิต หมายถึงแท่งหรือคานของโลหะชนิดใดชนิดหนึ่งที่ต้านทานการดัดงอและการเสียรูปถาวรได้ดีเพียงใด นี่เป็นมาตรการที่สำคัญสำหรับวิศวกรโครงสร้าง
  
• แรงกระแทก คือความสามารถของวัสดุในการต้านทานการกระแทกโดยไม่ทำให้แตกเป็นเสี่ยง แม้ว่าเพชรจะมีคะแนน 10 ไอออนจากมาตราส่วนของ Moh แต่ก็สามารถแตกได้หากกระแทกด้วยค้อน เหล็กไม่ได้แข็งเหมือนเพชร แต่คุณไม่สามารถทำให้แตกได้ง่ายๆ
  

โลหะผสมเป็นส่วนผสมของโลหะ และเหตุผลหลักในการผลิตโลหะผสมคือการผลิตวัสดุที่แข็งแรงกว่า โลหะผสมที่สำคัญที่สุดคือเหล็ก ซึ่งเป็นส่วนผสมของเหล็กและคาร์บอน และแข็งกว่าส่วนประกอบทั้งสองอย่าง นักโลหะวิทยาสร้างโลหะผสมของโลหะส่วนใหญ่ แม้กระทั่งเหล็กกล้า และอยู่ในรายชื่อโลหะที่แข็งที่สุด

เนื่องจากมีปัจจัยหลายอย่างรวมกันเพื่อกำหนดความแข็งแกร่งของโลหะ เป็นการยากที่จะจัดเรียงรายการเรียงลำดับจากจุดแข็งที่สุดไปหาจุดอ่อนที่สุด รายการที่ไม่เรียงลำดับต่อไปนี้รวมถึงโลหะธรรมชาติและโลหะผสมที่แข็งแรงที่สุดในโลก แต่ลำดับจะเปลี่ยนไปตามคุณสมบัติที่ถือว่าสำคัญที่สุด

เหล็กกล้าคาร์บอน – โลหะผสมทั่วไปของเหล็กและคาร์บอนนี้มีการผลิตมานานหลายศตวรรษและให้คะแนนสูงสำหรับคุณสมบัติทั้งสี่ที่กำหนดความแข็งแกร่ง มีความแข็งแรงของผลผลิต 260 เมกะปาสกาล (Mpa) และความต้านทานแรงดึง 580 Mpa ได้คะแนนประมาณ 6.0 ในระดับ Mohs และทนต่อแรงกระแทกได้สูง

โลหะผสมเหล็ก - เหล็ก - นิกเกิล – โลหะผสมนี้มีความหลากหลายเล็กน้อย แต่โดยทั่วไป การผสมเหล็กกล้าคาร์บอนกับนิกเกิลจะเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตได้มากถึง 1,420 MPa และความต้านทานแรงดึงสูงถึง 1,460 Mpa

สแตนเลส – โลหะผสมของเหล็ก โครเมียม และแมงกานีสทำให้เกิดโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อน โดยมีความแข็งแรงในการให้ผลผลิตสูงถึง 1,560 Mpa และความต้านทานแรงดึงสูงถึง 1,600 Mpa เช่นเดียวกับเหล็กทุกประเภท โลหะผสมนี้มีความทนทานต่อแรงกระแทกสูงและได้คะแนนระดับกลางในระดับ Mohs

ทังสเตน – ด้วยความต้านทานแรงดึงสูงสุดของโลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ทังสเตนมักจะถูกรวมเข้ากับเหล็กและโลหะอื่นๆ เพื่อสร้างโลหะผสมที่แข็งแรงยิ่งขึ้น ทังสเตนมีความเปราะบางและแตกเป็นเสี่ยง ๆ ภายใต้แรงกระแทก

ทังสเตนคาร์ไบด์ – เป็นโลหะผสมของทังสเตนและคาร์บอน วัสดุนี้มักใช้สำหรับเครื่องมือที่มีคมตัด เช่น มีด ใบเลื่อยวงเดือน และดอกสว่าน ทังสเตนและโลหะผสมมีความแข็งแรงของผลผลิตโดยทั่วไปตั้งแต่ 300 ถึง 1,000 Mpa และความต้านทานแรงดึงตั้งแต่ 500 ถึง 1,050 Mpa

ไทเทเนียม – โลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินี้มีอัตราส่วนความต้านทานแรงดึงต่อความหนาแน่นสูงสุดของโลหะใดๆ ซึ่งทำให้โลหะชนิดนี้มีความแข็งแรงมากกว่าทังสเตน แม้ว่าคะแนนความแข็งของ Mohs จะต่ำกว่าก็ตาม ไททาเนียมอัลลอยด์มีความแข็งแรงและน้ำหนักเบาและมักใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

ไทเทเนียมอลูมิไนด์ – โลหะผสมของไททาเนียม อะลูมิเนียม และวาเนเดียมนี้มีความแข็งแรงของผลผลิต 800 Mpa และความต้านทานแรงดึง 880 Mpa

อินโคเนล – ซูเปอร์อัลลอยของออสเทนไนต์ นิกเกิล และโครเมียม อินโคเนลยังคงความแข็งแกร่งไว้อย่างสุดขั้ว สภาพและอุณหภูมิสูงทำให้เหมาะสำหรับกังหันความเร็วสูงและเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แอปพลิเคชัน

โครเมียม – หากคุณกำหนดความแข็งแกร่งของโลหะโดยพิจารณาจากความแข็ง โครเมียมซึ่งได้คะแนน 9.0 ในระดับ Mohs จะอยู่ในอันดับต้นๆ ในรายการของคุณ ด้วยตัวมันเอง มันไม่แข็งแรงเท่ากับโลหะอื่นๆ ในแง่ของผลผลิตและความต้านทานแรงดึง แต่มักถูกเติมลงในโลหะผสมเพื่อทำให้แข็งขึ้น

เหล็ก – หนึ่งในส่วนประกอบของเหล็กและโลหะที่ทุกคนคุ้นเคยสำหรับผู้ผลิตเครื่องมือและอาวุธตลอดทุกยุคทุกสมัย เหล็กทำให้รายชื่อโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก เหล็กหล่อให้คะแนนประมาณ 5 ในระดับ Mohs และผลผลิตและความต้านทานแรงดึงอยู่ที่ประมาณ 246 และ 414 Mpa ตามลำดับ