Як визначається міцність металу?

Коли говорять про міцність металу, мають на увазі такі його властивості:

• Міцність при розтягуванні. Щоб виміряти міцність при розтягуванні, потрібно виміряти силу, яка буде потрібна для того, щоб розтягнути матеріал до точки, в якій він розламається на частини. Наприклад, золото має низьку міцність, тому що його легко розірвати, а ось сталь – високу.

• Міцність при стисканні. Це показник того, наскільки добре матеріал пручається стиску.Якщо висловиться простіше – це жорсткість матеріалу. Для виміру твердості матеріалів використовують шкалу Мооса. У цій шкалі 10 поділів, де 0 – м'який, а 10 – найтвердіший матеріал. Наприклад, алмази відносяться до 10-бальної міцності.

• Межа плинності. Межа плинності визначається тим, наскільки добре виріб з певного металу чинить опір вигинам та постійній деформації.

• Удароміцність. Це здатність матеріалу протистояти ударам без руйнування. Якщо повернутись до алмазів, то вони мають 10 балів за шкалою Моосу, але можуть бути розбиті при ударі молотком. У той час як сталь витримає удар і не розлетиться на уламки.

Який метал найміцніший і твердіший?

Виходить, що одні метали міцніші, а інші - твердіші. Наприклад, за загальною міцністю ніщо не зрівняється зі сталлю. Якщо говорити про твердість, то тут лідирує вольфрам.А суперник як міцної сталі, і твердого вольфраму - титан. Давайте розберемо властивості та сфери застосування найміцніших і твердих металів.

Вуглецева сталь

Цей сплав заліза та вуглецю (звідси і назва) існує вже багато століть і його використовують у всіх сферах застосування металів: від будівництва будівель, мостів та доріг до предметів повсякденного користування. Вуглецева сталь має високі показники за всіма чотирма властивостями, що визначають міцність.

• Межа плинності – 260 МПа.
• Міцність на розрив – до 580 МПа.
• Твердість - 6 за шкалою Мооса.
• Висока ударостійкість.

Нержавіюча сталь

Це особливий сплав сталі, хрому та марганцю. В результаті змішування виходить корозійностійкий метал із дивовижними властивостями. Нержавіюча сталь добре підходить для токарної та фрезерної обробки.

• Межа плинності – до 1560 МПа.
• Міцність на розрив – до 1600 МПа.
• Висока ударостійкість.
• Твердість - від 5,5 до 6,3 за шкалою Мооса.

Вольфрам

Вольфрам володіє найвищою міцністю на розрив і найвищою температурою плавлення серед усіх металів, що зустрічаються в природі. У чистому вигляді він використовується нечасто, оскільки тендітний і схильний до руйнування під ударом. Тому його сплавляють з іншими металами для створення ще міцніших матеріалів.

• Міцність на розрив – до 1725 МПа.
• Межа плинності – 750 МПа.
• Низька удароміцність.
• Твердість - 7,5 за шкалою твердості Мооса.

Карбід вольфраму

Як ми пояснили вище, вольфрам від природи дуже тендітний, тому його сплавляють з іншими матеріалами.При з'єднанні з вуглецем виходить карбід вольфраму. Твердість цього матеріалу робить його ідеальним для використання в інструментах з ріжучими кромками, від звичайних ножів до дискових пилок. Військові використовують вольфрам для виготовлення снарядів та ракет

• Межа плинності – від 300 до 1000 МПа.
• Міцність на розрив – від 500 до 1500 МПа.
• Висока ударостійкість.
• Твердість - від 9 до 9,5 за шкалою Мооса.

Титан

Часто використовується в аерокосмічній промисловості. Чистий титан має низьку межу плинності - від 275 до 580 МПа. Тому його зазвичай легують для отримання більш міцних варіантів.

• Титанові сплави можуть мати межу плинності до 1200 МПа.
• Міцність на розрив – до 980 МПа.
• Твердість - 6 за шкалою Мооса.

Тантал

Рідкісний тугоплавкий метал, схожий у цьому сенсі з вольфрамом. Через свою високу вартість використовується в невеликих кількостях найчастіше у виробництві складної техніки: потужних конденсаторів, автомобільної електроніки, смартфонів, фотокамер.

• Межа плинності -до 170 МПа.
• Міцність на розрив – 285 МПа.
• Висока ударостійкість.
• Твердість - 6,5 за шкалою Мооса.