Топ-10 самых прочных металлов в мире

Металлы являются категоризацией отдельных элементов, которые отличаются их полировкой, пластичностью и проводимостью. У них есть различные преимущества в различной степени, благодаря которым эти элементы очень востребованы в различных сферах.

Сила является одной из ключевых характеристик, когда речь идет о различных металлах.

Что делает металл сильным?

Сила металла измеряется с использованием нескольких параметров. К ним относятся ударная прочность, которая измеряет, насколько металл способен выдерживать удар без разрушения.

Компрессионная прочность определяет сопротивление металла сжатию другим металлом.

Тяговая прочность измеряет способность металла выдерживать разрывное усилие.

Последним является предел текучести, который представляет собой количество напряжения, необходимое для перехода металла от упругого деформирования к пластическому деформированию.

Когда у вас есть все эти значения, вы в конечном итоге можете судить, сильный ли металл или нет.

10 самых сильных металлов в мире

Вот некоторые из самых сильных металлов, известных человеку:

1. Вольфрам

Это самый прочный металл на земле. У металла серовато-белый блестящий внешний вид. Он чрезвычайно плотный, что позволяет ему выдерживать экстремальные температуры до 3422ᵒC.

Несмотря на его впечатляющую прочность, вы поймете, что вольфрам хрупок и может расколоться при ударе.

Структура Атомов Вольфрама

• • Тяговая прочность вольфрама самая высокая среди всех металлических элементов и может достигать 980 МПа.

• • Средняя компрессионная прочность чистого вольфрама составляет около 166 753 фунтов/кв.дюйм (1150 МПа).

• • У него предел текучести 750 МПа, что делает его одним из самых прочных элементов в периодической таблице.

• • Его ударная прочность относительно ниже по сравнению с другими свойствами и составляет всего 47 МПа. Компрессионная прочность вольфрама изменяется в зависимости от чистоты металла. Компрессионные прочности его сплавов различаются в зависимости от типа добавленного металла. Например, в случае карбида вольфрама

• • Его компрессионная прочность составляет 4780 МПа

• • Его тяговая прочность составляет 350 МПа

• • Еще более низкая ударная прочность – 12 МПа

• • Предел текучести 140 МПа.

Его применения включают: режущие инструменты, мужские формы, горные инструменты, фрезерные фрезы, пресс-формы для проволоки, сверла и женские формы и др.

2. Сталь

Сталь является одним из самых прочных сплавов железа и углерода. У нее много превосходных свойств, включая высокую прочность, долговечность, пластичность, устойчивость к коррозии и универсальность. Она также обладает относительно высокой устойчивостью к высоким температурам.

• • • • АИСИ 4130, тяговая прочность которой составляет 951 МПа (1 110 фунтов/кв. дюйм)

     

     

• • • • API 5L X65 имеет 448 МПа (65 000 фунтов/кв. дюйм)

     

     

• • • • ASTM A514 имеет тяговую прочность 690 МПа (97 000 фунтов/кв. дюйм)

     

     

• • • • ASTM A36 имеет тяговую прочность 400-550 МПа (57 000-85 000 фунтов/кв. дюйм), среди прочих.

     

     

Предел текучести стали также изменяется в зависимости от состава и подготовки полученного сплава; примеры пределов текучести различных типов стали включают:

• • • • API 5L X65 с пределом текучести 448 МПа (65 кси)

     

     

• • • • A36 стали, предел текучести которой варьируется от 250-400 МПа (36-58 кси)

     

     

• • • • Прочность 1090 низкоуглеродистой стали составляет 247 МПа (36 кси)

     

     

• • • • Хром-ванадиевая сталь, у которой предел текучести AISI 6150: 620 МПа (90 кси)

     

     

Вы можете определить его ударную прочность, используя тестирование значений Чарпи. В зависимости от состава стали у нее различный диапазон ударной прочности, включая:

• • • • 1040 углеродистая сталь, которая измеряет 180 Джоулей

     

     

• • • • 8630 сталь с низким содержанием сплава, у которой 55 Джоулей

     

     

• • • • 410 нержавеющая сталь, способная выдержать 34 Джоуля

     

     

• • • • L2 быстрорежущая сталь с 26 Джоуля

     

     

Компрессионная прочность стали варьируется от 250 МПа до 1500 МПа в зависимости от метода подготовки и точного состава сплава. Ее применения включают; аэрокосмическую и автомобильную промышленность, строительство, транспорт, энергетику, промышленное применение, упаковку и искусство, среди прочего.

3. Хром

Хром является одним из самых твердых металлов. Он стально-серого цвета и блестящий, а также имеет высокую температуру плавления с увеличенной устойчивостью к коррозии. Его различные прочности варьируют в зависимости от состава элемента.

• • • • • • • • Тяговая прочность металла варьируется от 370 до 760 МПа.

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Его предел текучести в среднем составляет 131 МПа.

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Компрессионная прочность варьируется от 185 МПа до 430 МПа.

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Его ударная прочность варьируется от 120 МПа до 150 МПа.

             

             

         

         

     

     

Также у хромовых сплавов различные прочности, например, хром-кобальтовые сплавы имеют тяговые прочности от 145 до 270 МПа. Предел текучести у них колеблется от 470 до 1600 МПа. Его применения включают укрепление стали, металлокерамику, хромирование, производство сплавов, огнеупоры, литейные цеха и магнитную ленту.

4. Титан

Титан – серебристо-белый металл. Это легкий металл, устойчивый к коррозии, с высокой температурой плавления. Он является одним из наиболее распространенных металлических элементов на земле. Несмотря на его низкую плотность, у него высокая прочность.
Элемент Титана

• • • • • • • • Предел текучести чистого титана составляет около 250 МПа

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Его ударная устойчивость в среднем составляет от 55 до 60 МПа

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Тяговая прочность элемента варьируется в пределах от 240 до 241 МПа

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Компрессионная прочность варьируется от 130 до 170 МПа

             

             

         

         

     

     

И у его сплава также различные прочности, которые изменяются в зависимости от состава добавленных элементов в сплаве, а также от прочности самого элемента. Например, если посмотреть на карбид титана, то можно обнаружить, что металл является невероятно прочным сплавом.

• • • • • • • • Его тяговая прочность составляет 310 МПа

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Предел текучести сплава составляет 20 ГПа

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Его компрессионная прочность составляет 3789 МПа

             

             

         

         

     

     

Приложения включают: медицинскую отрасль, аэрокосмическую промышленность, химию, морские установки опреснения, корабли, подводные лодки и украшения, среди прочего.

5. Ванадий

Это переходный металл серебристо-серый цвет. Ванадий не встречается в чистом виде, но он получается из множества других элементов. Он также обладает низкими свойствами поглощения нейтронов.
Элемент Ванадия

• • • • • • • • У ванадия тяговая прочность составляет 800 МПа (116 000 фунтов/кв. дюйм)

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Предел текучести элемента составляет 776 МПа (113 000 фунтов/кв. дюйм)

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Его компрессионная прочность варьируется от 125 до 130 МПа

             

             

         

         

     

     

• • • • • • • • Его предел прочности на изгиб варьируется от 70 до 150 МПа, а его ударная прочность меняется в зависимости от состава ванадия

             

             

         

         

     

     

Один из сильных ванадиевых сплавов – феррованадий, который включает железо. Его тяговая прочность приблизительно составляет 1200 МПа. Его ударная прочность может варьироваться от 2,80 Дж/см² до 13,91 Дж/см² в зависимости от точного состава сплава.
Приложения ванадия включают создание стальных сплавов, космических аппаратов, ядерных реакторов и авианосцев, медицинскую промышленность, керамику как пигмент, а также для оснований и пресс-форм.

6. Лютеций

Это серебристо-белый металл, который очень редок и, следовательно, дорог. Он относится к группе металлов, известной как лантаноиды, и, возможно, является сильнейшим в этой группе. Он не добывается в чистом виде, а извлекается из хлорида лютеция.
Элемент лютеция

• • • • Предел прочности металла составляет 140 МПа (20300 фунтов на кв. дюйм)

     

     

• • • • Его предел текучести примерно 60,0 МПа (8700 фунтов на кв. дюйм)

     

     

• • • • Твердость по Виккерсу составляет примерно 1100 МПа, а твердость по Бринеллю варьируется от 890 до 1300 МПа

     

     

Применения лютеция включают: нефтяная промышленность, компоненты электроники, применяется в лечении рака, а также в сенсорах примесей в металлургическом и зубопротезном производстве.

7. Гадолиний

Это редкий серебристо-белый земельный металл. Он естественным образом находится в окисленном состоянии и должен быть обработан, чтобы получить его чистую форму. Металл обладает хорошей удлиняемостью и пластичностью. Он ядовит, но может применяться в магнитно-резонансной томографии, также известной как МРТ.
Элемент гадолиния
Различные параметры прочности этих металлов варьируют в зависимости от структуры и состава металла.

• • Его предел текучести около 635 МПа

• • Предел прочности металла составляет примерно от 170 до 430 МПа

• • Его предел прочности на сжатие колеблется от 160 до 300 МПа

• • Предел прочности на разрушение этого металла варьируется от 45 до 90 МПа

Применения гадолиния включают: медицинские применения, промышленные применения, ядерная энергетика, электронные и оптические устройства.

8. Тантал

Это переходный металл сине-серого цвета. Он очень хороший проводник тепла и электричества, а также обладает высокой стойкостью к коррозии.
Элемент тантала

• Предел текучести тантала варьируется от 100 до 200 МПа
• Его предел прочности составляет примерно 900 МПа
• Ударная прочность около 1200 до 400 МПа
• Предел прочности на сжатие металла колеблется от 135 до 1060 МПа

Сплавы, содержащие различные проценты других элементов, будут иметь различные прочности в зависимости от структуры и состава сплава. Применения тантала включают: электротехнические применения и оборудование, промышленные применения, аэрокосмическая отрасль, оборона, научно-исследовательская деятельность.

9. Цирконий

Этот элемент – блестящий серо-белый переходный металл. Он обладает высокой стойкостью к жару и коррозии, а также обладает хорошей удлиняемостью. Этот элемент получают из минерала, известного как цирконий. Металлы также поддаются обработке и пластичны.

Элемент циркония

• Его предел текучести примерно 230 МПа (33400 фунтов на кв. дюйм)
• Предел прочности элемента составляет 330 МПа (47900 фунтов на кв. дюйм)
• Твердость по Виккерсу составляет 150 МПа, а твердость по Бринеллю примерно 145 МПа

Разные сплавы имеют различные прочности, такие как Zircaloy-4, чей предел текучести составляет приблизительно 381 МПа, а предел прочности – около 514 МПа; циркониевый гидрид – предел текучести 709 МПа и предел прочности 998 МПа.

Применения циркония включают: ядерные реакторы, промышленные применения, медицинские и зубные применения, керамика и огнеупорные материалы, антиперспиранты и лосьоны, производство абразивов.

10. Осмий

Это серо-белый металл, иногда с голубоватым оттенком, который одновременно твердый и хрупкий. Его получают из сплавных металлов, например платины. Этот элемент является одним из наиболее плотных известных природных элементов.

Элемент осмия

• Предел прочности металла составляет от 2000 до 7000 МПа.
• У этого элемента предел прочности по разрушению составляет примерно от 120 до 150 МПа, а предел выносливости – от 800 до 3600 МПа
• Предел прочности на сжатие металла колеблется от 1000 до 3600 МПа

Этот металл можно использовать во многих областях, таких как наконечники перьевых ручек, опоры для инструментов, электрические контакты, абразивная обработка и полировка линз, ювелирные изделия, легирующие агенты, катализаторы и ядерная промышленность.

Вывод

Разница между самым прочным и самым слабым металлом в значительной степени зависит от их химической структуры и состава. Эти металлы часто используются в сочетании с другими элементами для увеличения их прочности, а также других свойств.

Также следует понимать, что чистота металла напрямую влияет на его прочность. Поэтому один и тот же металл может иметь различные прочности в зависимости от его марки.

Дополнительные ресурсы:

Сильнейшие и самые твердые металлы – Источник: OWLCation

Топ-10 самых прочных металлов на Земле – Источник: Sciencing

Список всех металлов – Источник: Thought. Co

Таблица механических свойств металлов – Источник: Machine MFG

Таблица прочности металлов – Источник: KDM