Paras vastaus
Yleinen termi ”vahvuus” käsittää monenlaisia käsitteitä. Karkeasti se pidetään yleensä ”myötörajana” … kuormana, joka saa komponentin alkamaan kestävän plastisen muodonmuutoksen. (ts. kun kuorma poistetaan, muodonmuutos ei rentoudu eikä komponentti palaa alkuperäiseen muotoonsa.) Tyypillisin mittari on elastisuusmoduuli (joskus kutsutaan Youngin moduuliksi) ja se on ”jännitys-venymä-käyrän” lineaarinen osa vetokuormituksessa. Tätä mittausta varten voidaan verrata erilaisia materiaaleja … Kulta ja lyijy ovat erittäin pehmeitä ja sitkeitä. Niiden moduuli on noin 2 miljoonaa psi (tai, jos mieluummin metrinen, 14 GPa … giga-pascalia). Hopea on vähän vahvempi … 11 miljoonaa psi (75 GPa). Kupari ja seokset noin 16 Mpsi (110 GPa). Rauta- ja hiiliteräksillä on noin 30 Mpsi (205 GPa) … suunnilleen kaksinkertainen kuparin ja sen seosten moduuli. Vertaa nyt näitä volframiin (60 Mpsi / 400 GPa). Volframi on erittäin ”vahva” vetokuormituksessa … tehokkaasti kaksinkertainen vetomuodonmuutoksen vastustuskyky kuin rautaa ja useimpia pelkkähiiliteräksiä. Timantilla on noin kaksinkertainen volframin vahvuus … 120 miljoonaa psi, yli 800 GPa). On kuitenkin huomattava, että materiaalitieteessä on yleinen sääntö, jonka mukaan ”et saa mitään turhaan”. Vahvuuden suhteen tämä tarkoittaa sitä, että kun vahvuus kasvaa, sitkeys laskee. Erittäin vahvat materiaalit myös yleensä erittäin hauras. Tämä tekee työskentelystä erittäin vahvojen materiaalien kanssa erittäin vaikeaa. Volframia ei yleensä ”kylmätyötä” tehdä. Pohjimmiltaan sinun on valettava se lähes verkon muotoon tai sitten veistettävä tai leikattava se haluttu muoto. Ja jos halkeama kehittyy hauraassa rakenteessa, siitä tulee taipumus tulla hyvin ”anteeksiantamattomaksi”. (Luontoäiti näyttää rakastavan pieniä halkeamia erittäin vahvista materiaaleista. Stressit kerääntyvät heidän ympärilleen kuin leiriläiset nuotion ympärillä … ja he näyttävät laulavan aina samaa kappaletta … ”London Bridge Falling Down, Falling Down, Falling Down!”). Suunnitteluinsinöörit todella rakastavat ”sitkeyttä”. Esoteerisempi konsepti, joka yrittää tasapainottaa voimaa (vastarintaa) muodonmuutokseen) sitkeydellä (halkeamien kestävyys ja eteneminen). Tämä on yksi niistä asioista, jotka tekevät teräksestä niin monipuolisen. Se yhdistää kunnollisen korkean vetolujuuden (paljon vahvempi kuin kupari, messinki, pronssi tai alumiini ja sen seokset) ja halkeamien vastustuskyvyn, joka on paljon suurempi kuin esimerkiksi volframi ja muut erittäin kovat materiaalit. Lisätään tähän raudan erittäin laaja saatavuus ja alhainen hinta sekä helppous, jolla sen ”ominaisuuksia voidaan manipuloida seoskemian, lämpökäsittelyn ja kylmätyön kanssa, ja se todella toimii eräänlaisena” yleiskäyttöisenä teknisenä materiaalina ”. Kyllä, on olemassa” vahvempia seoksia ”. Jos itsemme rajoittuu metalleihin eikä keraamisiin / tulenkestäviin materiaaleihin, kuten korundi ja timantti, jne., Volframi olisi hyvä kilpailija erittäin korkealle vetolujuudelle. Mutta se on kallista (noin 10 dollaria / lb.), Hirvittävän tiheä (tiheä kuin kulta … 19,3 g / cm3 … melkein kolme kertaa teräksen tiheys) ja erittäin hauras. Ei ole hauskaa työskennellä ollenkaan.
Vastaa
Mikä metalli on vahvin?
Olet todennäköisesti etsimässä täältä yksinkertaista numeroitua luetteloa vahvista metalleista, luokiteltu vahvimmista heikoimpiin. Valitettavasti et aio saada vastausta niin helposti. Ensinnäkin meidän on määritettävä, mistä lujuudesta puhumme.
Metallien osalta vahvuus voidaan määritellä neljällä eri tavalla.
Mikä on maailman vahvin metalli?
Teräs ja seokset luettelo kokonaislujuudesta. Teräkset, rautaseokset ja muut metallit ovat paljon vaikeampia kuin mikään yksittäinen tyyppi. Seuraavat ovat maailman vahvimpia metalleja:
Hiiliteräkset : n hiilipitoisuus on enintään 2,1 painoprosenttia, myötöraja 260 megapascalia (MPa) ja vetolujuus 580 MPa. Niiden pisteet ovat noin 6 Mohsin asteikolla ja ovat erittäin iskuja kestävät.
Maraging-teräkset valmistetaan 15-25 prosentista nikkeliä ja muita elementtejä (kuten koboltti, titaani, molybdeeni ja alumiini) ja vähähiilinen. Niiden myötöraja on välillä 1400–2400 MPa.
St ainless Steel , jonka myötölujuus on enintään 1 560 MPa ja vetolujuus on enintään 1 600 MPa, valmistetaan vähintään 11 prosentin kromilla ja yhdistetään usein nikkelin kanssa korroosion estämiseksi.
Työkaluteräkset (joita käytetään työkalujen valmistamiseen) seostetaan koboltilla ja volframilla.
Inconel (austeniitin, nikkelin ja kromin superseos) voi kestää äärimmäisiä olosuhteita ja korkeita lämpötiloja.
Mikä on vahvin seostamaton metalli maailmassa?
Vaikka edellä mainittuja seoksia voidaan pitää maailman vahvimmat metallit, seuraavat metallit ovat vahvimpia puhtaita, seostamattomia metalleja:
Volframi on suurin vetolujuus mikä tahansa luonnonmetalli, mutta se on hauras ja taipuu murtua törmäyksessä.
Titaani vetolujuus on 63 000 PSI. Sen vetolujuus -lujuus-tiheys-suhde on korkeampi kuin mikään luonnonmetalli, jopa volframi, mutta se on matalampi Mohsin kovuusasteikolla. Se on myös erittäin korroosionkestävä.
Kovuus on Mohsin asteikolla Mohsin asteikolla kovin metalli. Se tuottaa 9,0 pistettä, mutta on erittäin hauras. Joten ellei sitä yhdistetä muihin metalleihin, se ei ole kovin hyödyllinen, jos tarvitset saantoa ja vetolujuutta.