Aký je najsilnejší kov? Ultimátny sprievodca pevnosťou kovov?

Aký je najsilnejší kov? Ultimátny sprievodca pevnosťou kovov

Obsah

1. Úvod

2. Ako definujeme najsilnejší kov

3. 10 najsilnejších kovov zoradených podľa kritérií pevnosti

4. Titán vs. volfrám vs. oceľ – bližší pohľad

5. Aplikácie silných kovov

6. Mýty o najsilnejšom kove

7. Záver

8. Často kladené otázky

1. Úvod

Keď sa ľudia pýtajú, ktorý je najpevnejší kov, odpoveď závisí od toho, ako definujeme pevnosť. Máme na mysli pevnosť v ťahu, medzu klzu, tvrdosť alebo odolnosť voči nárazu? Rôzne kovy sa správajú odlišne v závislosti od typu aplikovanej sily alebo namáhania.

V tomto článku preskúmame, ako je pevnosť definovaná v materiálovej vede, ktoré kovy sa považujú za najsilnejšie v rôznych kategóriách a ako sa používajú v rôznych odvetviach, ako je letecký a kozmický priemysel, stavebníctvo, obrana a medicína.

2. Ako definujeme najsilnejší kov

Pevnosť kovov nie je univerzálny koncept. Musí sa hodnotiť na základe niekoľkých typov mechanických vlastností. Medzi hlavné kritériá patria:

Pevnosť v ťahu
Pevnosť v ťahu meria maximálne namáhanie, ktoré kov znesie pri naťahovaní pred pretrhnutím.

Medza klzu
Medza klzu sa vzťahuje na úroveň napätia, pri ktorej sa kov začína trvalo deformovať.

Pevnosť v tlaku
Toto naznačuje, ako dobre kov odoláva stlačeniu alebo rozdrveniu.

Tvrdosť
Tvrdosť meria odolnosť voči deformácii alebo poškriabaniu. Bežne sa meria pomocou Mohsovej, Vickersovej alebo Rockwellovej stupnice.

Nárazová húževnatosť
Toto hodnotí, ako dobre kov absorbuje energiu a odoláva lámaniu pri vystavení náhlym nárazom.

V závislosti od toho, ktorú vlastnosť uprednostňujete, sa môže najsilnejší kov líšiť.

3. 10 najsilnejších kovov na svete

Nižšie je uvedený zoznam kovov a zliatin zoradených podľa ich výkonu v kategóriách súvisiacich s pevnosťou.

1. Volfrám
Pevnosť v ťahu 1510 až 2000 MPa
Medza klzu 750 až 1000 MPa
Mohsova tvrdosť 7,5
Aplikácie Komponenty pre letecký priemysel, tienenie pred žiarením

2. Maragingová oceľ
Pevnosť v ťahu nad 2000 MPa
Medza klzu 1400 MPa
Tvrdosť podľa Mohsa okolo 6
Aplikácie Nástrojárstvo, obrana, letecký priemysel

3. Titánové zliatinyTi-6Al-4V
Pevnosť v ťahu 1000 MPa alebo viac
Medza klzu 800 MPa
Mohsova tvrdosť 6
Aplikácie Lietadlá, lekárske implantáty

4. Chróm
Pevnosť v ťahu do 700 MPa
Medza klzu okolo 400 MPa
Mohsova tvrdosť 8,5
Aplikácie Pokovovanie, vysokoteplotné zliatiny

5. InconelSuperzliatina
Pevnosť v ťahu 980 MPa
Medza klzu 760 MPa
Mohsova tvrdosť okolo 6,5
Aplikácie Prúdové motory, námorné aplikácie

6. Vanád
Pevnosť v ťahu do 900 MPa
Medza klzu 500 MPa
Mohsova tvrdosť 6,7
Použitie Nástrojové ocele, súčiastky prúdových motorov

7. Osmium
Pevnosť v ťahu okolo 500 MPa
Medza klzu 300 MPa
Mohsova tvrdosť 7
Použitie Elektrické kontakty, plniace perá

8. Tantal
Pevnosť v ťahu 900 MPa
Medza klzu 400 MPa
Mohsova tvrdosť 6,5
Aplikácie Elektronika, zdravotnícke pomôcky

9. Zirkónium
Pevnosť v ťahu do 580 MPa
Medza klzu 350 MPa
Mohsova tvrdosť 5,5
Aplikácie Jadrové reaktory

10. Zliatiny horčíka
Pevnosť v ťahu 350 MPa
Medza klzu 250 MPa
Mohsova tvrdosť 2,5
Aplikácie Ľahké konštrukčné diely

4. Titán vs. volfrám vs. oceľ – bližší pohľad

Každý z týchto kovov má jedinečné silné a slabé stránky.

Volfrám
Volfrám má jednu z najvyšších pevností v ťahu a najvyšší bod topenia zo všetkých kovov. Je mimoriadne hustý a dobre sa správa pri vysokých teplotách. V čistej forme je však krehký, čo obmedzuje jeho použitie v konštrukčných aplikáciách.

Titán
Titán je známy svojim vynikajúcim pomerom pevnosti k hmotnosti a prirodzenou odolnosťou proti korózii. Hoci v surovom stave nie je najpevnejší, ponúka rovnováhu medzi pevnosťou, hmotnosťou a odolnosťou, ideálnu pre letecký a biomedicínsky priemysel.

Oceľové zliatiny
Oceľ, najmä v legovaných formách, ako je maragenová alebo nástrojová oceľ, môže dosiahnuť veľmi vysokú pevnosť v ťahu a medzu klzu. Oceľ je tiež široko dostupná, ľahko sa obrába a zvára a je nákladovo efektívna pre konštrukciu a výrobu.

5. Aplikácie silných kovov

Pevné kovy sú nevyhnutné v mnohých moderných priemyselných odvetviach. Medzi ich aplikácie patria:

Letectvo a kozmonautika
Titánové zliatiny a Inconel sa používajú v konštrukciách lietadiel a motoroch kvôli ich vysokému pomeru pevnosti k hmotnosti a tepelnej odolnosti.

Výstavba a infraštruktúra
Vysokopevnostné ocele sa používajú v mostoch, mrakodrapoch a konštrukčných prvkoch.

Zdravotnícke pomôcky
Titán je preferovaný pre chirurgické implantáty kvôli svojej biokompatibilite a pevnosti.

Námorné a podmorské inžinierstvo
Inconel a zirkónium sa používajú v hlbokomorskom a pobrežnom prostredí kvôli ich odolnosti voči korózii a tlaku.

Obrana a armáda
Volfrám a vysokokvalitné ocele sa používajú v pancierovej munícii, pancierovaní vozidiel a súčiastkach leteckej a kozmickej obrany.

6. Mýty o najsilnejšom kove

Okolo témy pevných kovov panuje veľa mylných predstáv. Nižšie uvádzame niekoľko bežných:

Mýtus: Nerezová oceľ je najpevnejší kov
Nerezová oceľ sa hojne používa kvôli svojej odolnosti voči korózii, ale nie je najpevnejšia z hľadiska pevnosti v ťahu alebo medze klzu.

Mýtus: Titán je vo všetkých prípadoch pevnejší ako oceľ
Titán je ľahší a vysoko odolný voči korózii, ale niektoré ocele ho prekonávajú v absolútnej pevnosti v ťahu a medzi klzu.

Mýtus: Čisté kovy sú pevnejšie ako zliatiny
Väčšina najodolnejších materiálov sú v skutočnosti zliatiny, ktoré sú navrhnuté tak, aby optimalizovali špecifické vlastnosti, ktoré čisté kovy často nemajú.

7. Záver

Najsilnejší kov závisí od vašej definície pevnosti a zamýšľaného použitia.

Volfrám je často najsilnejší, čo sa týka pevnosti v ťahu a tepelnej odolnosti.
Titán vynikne, keď je hmotnosť kritickým faktorom.
Oceľové zliatiny, najmä martenzitické a nástrojové ocele, ponúkajú rovnováhu medzi pevnosťou, cenou a dostupnosťou.

Pri výbere kovu pre akúkoľvek aplikáciu je dôležité zvážiť všetky relevantné výkonnostné faktory vrátane mechanickej pevnosti, hmotnosti, odolnosti voči korózii, ceny a obrobiteľnosti.

8. Často kladené otázky

Je diamant pevnejší ako volfrám?
Diamant je tvrdší ako volfrám, ale nie je to kov a pri náraze môže byť krehký. Volfrám je silnejší, čo sa týka húževnatosti a pevnosti v ťahu.

Prečo je volfrám taký silný
Volfrám má pevne usporiadanú atómovú štruktúru a silné atómové väzby, čo mu dáva bezkonkurenčnú hustotu, tvrdosť a bod topenia.

Je oceľ pevnejšia ako titán
Áno, niektoré ocele sú pevnejšie ako titán v ťahu a medzi klzu, hoci titán má lepší pomer pevnosti k hmotnosti.

Aký je najpevnejší kov používaný v armáde?
Volfrámová a martenzitická oceľ sa používajú v obranných aplikáciách pre svoju schopnosť odolávať vysokému namáhaniu a nárazom.

Môžem si kúpiť najsilnejší kov na osobné použitie?
Áno, volfrám, titán a vysokopevnostné ocele sú komerčne dostupné prostredníctvom priemyselných dodávateľov, hoci môžu byť drahé v závislosti od čistoty a formy.