Thông tin này hữu ích cho các nhà khoa học và kỹ sư để nhóm các kim loại từ mạnh nhất đến yếu nhất, nhưng trở ngại chính để thực hiện điều này một cách có ý nghĩa là sức mạnh được xác định bởi một số tính chất. Hãy ghi nhớ điều này, thép và hợp kim của nó thường đứng đầu hầu hết các danh sách về sức mạnh chung. Vonfram thường là số một trong danh sách kim loại mạnh nhất trong tự nhiên, mặc dù titan là một ứng cử viên gần gũi. Không có kim loại nào trong số này cứng như kim cương hoặc dai như graphene, nhưng các cấu trúc mạng carbon kiểu này không phải là kim loại.
Bốn yếu tố quyết định sức mạnh
Khi đánh giá sức mạnh của kim loại, bạn có thể nói về bất kỳ một trong bốn phẩm chất:
- Độ bền kéo là thước đo mức độ bền của kim loại khi bị kéo ra. Bánh quy hay kẹo cao su đều có độ bền kéo thấp, trong khi graphene có một trong những độ bền kéo cao nhất từng được ghi nhận.
- Độ bền nén hoặc độ cứng đo lường mức độ bền của vật liệu được ép với nhau. Một cách để xác định điều này là sử dụng thang đo Mohs, với các giá trị từ 0 đến 10, với 10 là khó nhất.
- Sức bền uốn liên quan đến việc một thanh hoặc chùm của một kim loại cụ thể chống uốn cong và biến dạng vĩnh viễn tốt như thế nào. Đây là một biện pháp quan trọng cho các kỹ sư kết cấu.
- Sức bền động là khả năng của vật liệu chống lại tác động mà không bị vỡ. Mặc dù kim cương đạt 10 điểm theo thang Mohs, nhưng nó có thể vỡ nếu bị búa đập. Thép không cứng như kim cương, nhưng bạn không thể phá vỡ nó dễ dàng.
Hợp kim với Kim loại tự nhiên
Hợp kim là sự kết hợp của kim loại, và lý do chính để chế tạo hợp kim là để tạo ra một vật liệu mạnh hơn. Hợp kim quan trọng nhất là thép, là sự kết hợp giữa sắt và carbon và cứng hơn nhiều so với một trong hai thành phần nguyên tố của nó. Các nhà luyện kim tạo ra hợp kim của hầu hết các kim loại, thậm chí là thép và chúng thuộc danh sách các kim loại cứng nhất.
Danh sách các kim loại / hợp kim mạnh nhất
Bởi vì rất nhiều yếu tố kết hợp để xác định độ bền của kim loại, thật khó để sắp xếp một danh sách theo thứ tự từ mạnh nhất đến yếu nhất. Danh sách không có thứ tự sau đây bao gồm các kim loại và hợp kim tự nhiên mạnh nhất thế giới, nhưng thứ tự sẽ thay đổi tùy thuộc vào tính chất nào được coi là quan trọng nhất.
Thép Carbon
Hợp kim phổ biến này của sắt và carbon đã được sản xuất trong nhiều thế kỷ và đạt điểm cao cho cả bốn phẩm chất xác định sức mạnh. Nó có độ bền uốn 260 mega pascals (Mpa) và độ bền kéo là 580 Mpa. Nó đạt khoảng 6.0 trên thang điểm Mohs và có khả năng chống va đập cao.
Hợp kim thép-sắt-niken
Có một vài biến thể của hợp kim này, nhưng nói chung, thép carbon hợp kim với niken làm tăng độ bền uốn lên tới 1.420 MPa và độ bền kéo lên tới 1.460 Mpa.
Thép không gỉ
Một hợp kim của thép, crom và mangan tạo ra kim loại chống ăn mòn với độ bền uốn lên tới 1.560 Mpa và độ bền kéo lên đến 1.600 Mpa. Giống như tất cả các loại thép, hợp kim này có khả năng chịu va đập cao và đạt điểm trung bình trên thang Mohs.
Vonfram
Với độ bền kéo cao nhất của bất kỳ kim loại tự nhiên nào, vonfram thường được kết hợp với thép và các kim loại khác để tạo ra các hợp kim mạnh hơn nữa. Vonfram là giòn, tuy nhiên, và phá vỡ dưới tác động.
Vonfram cacbua
Một hợp kim của vonfram và carbon, vật liệu này thường được sử dụng cho các công cụ có cạnh cắt, chẳng hạn như dao, lưỡi cưa tròn và mũi khoan. Vonfram và hợp kim của nó có độ bền uốn điển hình từ 300 đến 1.000 Mpa và cường độ kéo từ 500 đến 1.050 Mpa.
Titanium
Kim loại tự nhiên này có độ bền kéo cao nhất so với tỷ lệ mật độ của bất kỳ kim loại nào, làm cho nó mạnh hơn vonfram. Nó đạt điểm thấp hơn trên thang độ cứng Mohs. Hợp kim titan rất mạnh và nhẹ và thường được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ.
Titanium aluminide
Hợp kim titan, nhôm và vanadi này, có độ bền uốn 800 Mpa và độ bền kéo là 880 Mpa.
Inconel
Một siêu hợp kim của austenite, niken và crom, inconel vẫn giữ được sức mạnh của nó trong điều kiện khắc nghiệt và nhiệt độ cao, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng tua-bin và lò phản ứng hạt nhân tốc độ cao.
Chromium
Nếu bạn xác định cường độ của kim loại chỉ đơn giản dựa trên mức độ khó của nó, thì crom đạt điểm 9.0 trên thang Mohs, sẽ đứng đầu danh sách của bạn. Chính nó, nó không mạnh như các kim loại khác về năng suất và độ bền kéo, nhưng nó thường được thêm vào hợp kim để làm cho chúng cứng hơn.
Sắt
Một trong những thành phần của thép, và là kim loại dành cho các nhà sản xuất công cụ và vũ khí trong mọi thời đại, sắt hoàn thành danh sách các kim loại mạnh nhất thế giới. Gang đạt khoảng 5 điểm theo thang Mohs, độ bền uốn và độ bền kéo của nó lần lượt là khoảng 246 và 414 Mpa.
