โลหะชนิดใดแข็งแกร่งที่สุด? คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับความแข็งแกร่งของโลหะ
สารบัญ
-
การแนะนำ
-
เราจะนิยามโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดได้อย่างไร
-
10 อันดับโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดจัดอันดับตามเกณฑ์ความแข็งแกร่ง
-
ไททาเนียม เทียบกับ ทังสเตน เทียบกับ เหล็ก พิจารณาอย่างใกล้ชิด
-
การประยุกต์ใช้โลหะที่แข็งแรง
-
ตำนานเกี่ยวกับโลหะที่แข็งแกร่งที่สุด
-
บทสรุป
-
คำถามที่พบบ่อย
1. บทนำ
เมื่อมีคนถามว่าโลหะชนิดใดแข็งแกร่งที่สุด คำตอบขึ้นอยู่กับว่าเรานิยามความแข็งแกร่งไว้อย่างไร เรากำลังหมายถึงความต้านทานแรงดึง ความแข็งแรงคราก ความแข็ง หรือความต้านทานแรงกระแทก โลหะแต่ละชนิดมีสมรรถนะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของแรงหรือความเค้นที่กระทำ
ในบทความนี้ เราจะมาสำรวจว่าความแข็งแกร่งถูกกำหนดขึ้นอย่างไรในศาสตร์วัสดุ โลหะชนิดใดถือว่ามีความแข็งแกร่งที่สุดในหมวดหมู่ต่างๆ และมีการใช้โลหะเหล่านี้อย่างไรในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อวกาศ การก่อสร้าง การป้องกันประเทศ และการแพทย์
2. เราจะนิยามโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดได้อย่างไร
ความแข็งแรงของโลหะไม่ใช่แนวคิดที่ตายตัว การประเมินความแข็งแรงต้องพิจารณาจากคุณสมบัติเชิงกลหลายประเภท เกณฑ์หลักๆ ประกอบด้วย:
ความแข็งแรงแรงดึง
ความแข็งแรงแรงดึงวัดแรงดึงสูงสุดที่โลหะสามารถทนได้ขณะถูกยืดก่อนที่จะแตกหัก
ความแข็งแรงในการยอมจำนน
ความแข็งแรงในการยืดหยุ่นหมายถึงระดับความเค้นที่โลหะเริ่มเสียรูปถาวร
ความแข็งแรงในการบีบอัด
สิ่งนี้บ่งชี้ว่าโลหะสามารถต้านทานการถูกบีบอัดหรือถูกบีบได้ดีเพียงใด
ความแข็ง
ความแข็งวัดความต้านทานต่อการเสียรูปหรือรอยขีดข่วน โดยทั่วไปวัดโดยใช้สเกลโมห์ส วิคเกอร์ส หรือร็อกเวลล์
ความเหนียวต่อแรงกระแทก
การประเมินนี้จะประเมินว่าโลหะสามารถดูดซับพลังงานได้ดีเพียงใด และต้านทานการแตกหักเมื่อได้รับแรงกระแทกฉับพลันได้ดีเพียงใด
โลหะที่แข็งแกร่งที่สุดอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่คุณให้ความสำคัญ
3. 10 อันดับโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก
ด้านล่างนี้เป็นรายการโลหะและโลหะผสมที่ได้รับการจัดอันดับตามประสิทธิภาพในหมวดหมู่ที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแกร่ง
1. ทังสเตน
ความต้านทานแรงดึง 1510 ถึง 2000 MPa
ความแข็งแรงผลผลิต 750 ถึง 1,000 MPa
ความแข็งโมห์ส 7.5
การประยุกต์ใช้งาน ส่วนประกอบการบินและอวกาศ การป้องกันรังสี
2. มาราจิง สตีล
ความต้านทานแรงดึงมากกว่า 2,000 MPa
ความแข็งแรงคราก 1400 MPa
ความแข็งโมห์สประมาณ 6
การประยุกต์ใช้งาน เครื่องมือ การป้องกันประเทศ การบินและอวกาศ
3. โลหะผสมไททาเนียมไททาเนียม-6อัล-4วี
ความต้านทานแรงดึง 1000 MPa หรือมากกว่า
ความแข็งแรงคืบหน้า 800 MPa
ความแข็งโมห์ส 6
การใช้งาน เครื่องบิน อุปกรณ์ทางการแพทย์
4. โครเมียม
ความต้านทานแรงดึงสูงสุด 700 MPa
ความแข็งแรงผลผลิตประมาณ 400 MPa
ความแข็งโมห์ส 8.5
การใช้งาน การชุบโลหะผสมที่อุณหภูมิสูง
5. อินโคเนลซูเปอร์อัลลอย
ความต้านทานแรงดึง 980 MPa
ความแข็งแรงการยืดหยุ่น 760 MPa
ความแข็งโมห์สประมาณ 6.5
การประยุกต์ใช้งาน เครื่องยนต์เจ็ท การใช้งานทางทะเล
6. วาเนเดียม
ความต้านทานแรงดึงสูงสุด 900 MPa
ความแข็งแรงคราก 500 MPa
ความแข็งโมห์ส 6.7
การใช้งาน เหล็กกล้าเครื่องมือ ชิ้นส่วนเจ็ท
7. ออสเมียม
ความแข็งแรงแรงดึงประมาณ 500 MPa
ความแข็งแรงคราก 300 MPa
ความแข็งโมห์ส 7
การใช้งาน หน้าสัมผัสไฟฟ้า ปากกาหมึกซึม
8. แทนทาลัม
ความต้านทานแรงดึง 900 MPa
ความแข็งแรงคราก 400 MPa
ความแข็งโมห์ส 6.5
การประยุกต์ใช้งาน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ทางการแพทย์
9. เซอร์โคเนียม
ความต้านทานแรงดึงสูงสุด 580 MPa
ความแข็งแรงคราก 350 MPa
ความแข็งโมห์ส 5.5
การประยุกต์ใช้งานเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
10. โลหะผสมแมกนีเซียม
ความต้านทานแรงดึง 350 MPa
ความแข็งแรงคราก 250 MPa
ความแข็งโมห์ส 2.5
การใช้งาน ชิ้นส่วนโครงสร้างน้ำหนักเบา
4. ไททาเนียม เทียบกับ ทังสเตน เทียบกับ เหล็ก พิจารณาอย่างใกล้ชิด
โลหะแต่ละชนิดมีจุดแข็งและจุดอ่อนที่แตกต่างกัน
ทังสเตน
ทังสเตนมีความแข็งแรงแรงดึงสูงสุดและมีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด มีความหนาแน่นสูงมากและทำงานได้ดีในงานที่ต้องใช้ความร้อนสูง อย่างไรก็ตาม ทังสเตนในรูปบริสุทธิ์มีความเปราะบาง ซึ่งเป็นข้อจำกัดในการใช้งานในงานโครงสร้าง
ไทเทเนียม
ไทเทเนียมขึ้นชื่อในเรื่องอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานการกัดกร่อนตามธรรมชาติ แม้จะไม่ได้แข็งแกร่งที่สุดเมื่อเทียบกันตามปริมาณดิบ แต่ก็มีความสมดุลระหว่างความแข็งแรง น้ำหนัก และความทนทาน เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและชีวการแพทย์
โลหะผสมเหล็ก
เหล็กกล้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบโลหะผสม เช่น เหล็กกล้ามาราจิง หรือเหล็กกล้าเครื่องมือ สามารถรับแรงดึงและแรงครากได้สูงมาก นอกจากนี้ เหล็กกล้ายังหาได้ง่าย ง่ายต่อการกลึงและเชื่อม และคุ้มค่าสำหรับงานก่อสร้างและการผลิต
5. การประยุกต์ใช้โลหะที่แข็งแรง
โลหะที่แข็งแรงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมสมัยใหม่หลายประเภท การประยุกต์ใช้โลหะเหล่านี้มีดังต่อไปนี้:
อวกาศและการบิน
โลหะผสมไททาเนียมและอินโคเนลถูกนำมาใช้ในโครงสร้างเครื่องบินและเครื่องยนต์เนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงและทนความร้อน
การก่อสร้างและโครงสร้างพื้นฐาน
เหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูงใช้ในสะพาน ตึกระฟ้า และส่วนประกอบโครงสร้าง
อุปกรณ์ทางการแพทย์
ไททาเนียมได้รับความนิยมสำหรับการฝังในร่างกายทางศัลยกรรมเนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและมีความแข็งแรง
วิศวกรรมทางทะเลและใต้ทะเล
อินโคเนลและเซอร์โคเนียมถูกนำมาใช้ในสภาพแวดล้อมใต้ทะเลลึกและนอกชายฝั่งเนื่องจากมีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนและแรงดัน
การป้องกันประเทศและการทหาร
ทังสเตนและเหล็กเกรดสูงใช้ในกระสุนเจาะเกราะ เกราะยานพาหนะ และส่วนประกอบป้องกันอากาศยาน
6. ตำนานเกี่ยวกับโลหะที่แข็งแกร่งที่สุด
มีความเข้าใจผิดมากมายเกี่ยวกับโลหะที่มีความแข็งแรง ด้านล่างนี้คือความเข้าใจผิดที่พบบ่อย:
ความเชื่อผิดๆ ที่ว่าสแตนเลสเป็นโลหะที่แข็งแกร่งที่สุด
สแตนเลสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อน แต่ไม่ได้แข็งแกร่งที่สุดในแง่ของแรงดึงหรือแรงยืดหยุ่น
ตำนานไททาเนียมแข็งแกร่งกว่าเหล็กในทุกกรณี
ไททาเนียมมีน้ำหนักเบากว่าและทนทานต่อการกัดกร่อนสูง แต่เหล็กบางชนิดมีแรงดึงและจุดยืดหยุ่นสูงกว่า
ตำนานโลหะบริสุทธิ์มีความแข็งแกร่งกว่าโลหะผสม
วัสดุที่แข็งแกร่งที่สุดส่วนใหญ่เป็นโลหะผสม ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติเฉพาะที่โลหะบริสุทธิ์มักไม่มี
7. บทสรุป
โลหะที่แข็งแกร่งที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับคำจำกัดความของความแข็งแกร่งและการใช้งานที่คุณต้องการ
ทังสเตนมักมีความแข็งแกร่งที่สุดในแง่ของแรงดึงดิบและทนความร้อน
ไททาเนียมจะเปล่งประกายเมื่อน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ
โลหะผสมเหล็ก โดยเฉพาะเหล็กมาราจิงและเหล็กเครื่องมือ ให้ความสมดุลระหว่างความแข็งแกร่ง ต้นทุน และความพร้อมใช้งาน
เมื่อเลือกโลหะสำหรับการใช้งานใดๆ ก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาปัจจัยด้านประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องทั้งหมด รวมถึงความแข็งแรงทางกล น้ำหนัก ความทนทานต่อการกัดกร่อน ต้นทุน และความสามารถในการตัดเฉือน
8. คำถามที่พบบ่อย
เพชรแข็งแกร่งกว่าทังสเตนหรือไม่
เพชรมีความแข็งกว่าทังสเตน แต่ไม่ใช่โลหะ และอาจเปราะเมื่อถูกกระแทก ทังสเตนมีความแข็งแรงกว่าทั้งในด้านความเหนียวและแรงดึง
ทำไมทังสเตนถึงแข็งแกร่งมาก
ทังสเตนมีโครงสร้างอะตอมที่อัดแน่นและพันธะอะตอมที่แข็งแกร่ง ซึ่งทำให้มีความหนาแน่น ความแข็ง และจุดหลอมเหลวที่ไม่มีใครเทียบได้
เหล็กมีความแข็งแกร่งกว่าไททาเนียมหรือไม่
ใช่ เหล็กบางชนิดมีความแข็งแรงกว่าไททาเนียมในด้านแรงดึงและแรงยืดหยุ่น แม้ว่าไททาเนียมจะมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่เหนือกว่าก็ตาม
โลหะชนิดใดที่แข็งแกร่งที่สุดที่ใช้ในกองทัพ
เหล็กทังสเตนและเหล็กมาราจิงใช้ในงานด้านการป้องกันประเทศ เนื่องจากมีความสามารถในการทนต่อแรงกดดันและแรงกระแทกสูง
ฉันสามารถซื้อโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดสำหรับใช้ส่วนตัวได้หรือไม่
ใช่ ทังสเตน ไททาเนียม และเหล็กกล้าแรงสูงมีวางจำหน่ายทั่วไปตามซัพพลายเออร์ในอุตสาหกรรม แม้ว่าอาจมีราคาสูงขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และรูปแบบก็ตาม
เวลาโพสต์: 10 ก.ค. 2568