Промышленное использование металлов и сплавов на основе стали ведется во многом благодаря прочности материалов, способности выдерживать механические и климатические нагрузки. Отдельные марки допускается применять в экстремальных условиях за счет уникальных характеристик. Известные на земле металлы отличаются по параметрам. Наиболее прочные из них имеют высокую стоимость, так как могут использоваться там, где другие материалы не способны выдержать нагрузки.
Какие характеристики влияют на прочность стали
Металлы делятся на несколько категорий по ряду параметров, в том числе по прочности. Данная характеристика одна из наиболее важных при выборе марки стали, зависит от следующих показателей:
- плотность металла определяет отношение веса заготовки к ее объему. Чем выше данный показатель, тем прочнее будет сплав на его основе;
- также прочность зависит от твердости, способности выдерживать нагрузки без повреждения поверхности. Отсутствие царапин и вмятин говорит о высокой прочности материала;
- такой показатель, как модуль Юнга, определяет сопротивляемость металла к растяжению и сжатию, деформирующим нагрузкам. Чем выше данный коэффициент, тем более прочный материал;
- еще одна характеристика, определяющая прочность – температура плавления. Твердые марки способны выдерживать в твердом состоянии высокие температуры.
Указанные характеристики в комплексе определяют прочность стали. Чем больше каждый показатель по отдельности, тем более стойким к нагрузкам выбранный металл.
Наиболее прочные виды металла
В зависимости от целей и задач, возлагаемых на готовое изделие или комплектующие, при выборе металла сравнивают доступные материалы по ряду характеристик, в том числе по прочности. Существует рейтинг марок.
Иридий
Наиболее прочным из известных металлов – иридий. Материал относится к категории платиновых, имеет серебристо-белый цвет. Основные характеристики::
- иридий твёрдый и плохо поддающийся механической обработке специальным инструментом;
- металл хорошо выдерживает воздействие химически активных и агрессивных веществ, например галогенов и перекиси натрия;
- иридий очень тугоплавкий, способен сохранять структуру при воздействии высоких температур.
По стоимости материал дорогой в связи с его ограниченным содержанием в природе. Часто используется в качестве добавки к вольфраму или титану для улучшения устойчивости к агрессивным воздействиям, при изготовлении ювелирных украшений.
Рутений
Еще один прочный материал, также относящийся к платиновой категории. В состав входит мышечная ткань живых организмов. Металл отличается высокой прочностью и химической устойчивостью, имеет улучшенную твердость и тугоплавкость. Использование рутения актуально в производстве электродов и контактных групп.
Тантал
На третьем месте в рейтинге наиболее прочных металлов находится тантал. Данный материал имеет серебристый оттенок, отличается хорошей атомной плотностью и отличной твердостью. Металл выдерживает воздействие коррозии и химически активных веществ. При этом тантал хорошо обрабатывается механическим инструментом и является достаточно пластичным. Применяется в качестве одного из компонентов для ядерных реакторов, при изготовлении жаропрочных сплавов, в металлургии.
Хром
По сочетанию таких параметров, как твердость и распространенность в использовании, хром один из наиболее востребованных металлов. Материал голубовато-белого оттенка твердый и устойчивый к воздействию химически активных веществ. Хром добывается в природе в открытом виде, используется в производственных, научных, лабораторных целях. Также материал используется для производства сплавов, используемых в изготовлении медицинского, технологического, металлообрабатывающего оборудования.
Бериллий
Отличительными свойствами бериллия являются высокая токсичность и относительная твердость. Светло-серый металл используется при создании легирующих сплавов, а также в производстве огнеупорных материалов. Бериллий востребован в аэрокосмической отрасли, металлургии, ядерной энергетика, других видах деятельности.
Осмий
Еще одним прочным металлом, входящим в категорию платиновых, является осмий. Серебристо-белый материал отличается высокой атомной плотностью, тугоплавкостью и твердостью. Несмотря на некоторую хрупкость, осмий выдерживает механические нагрузки, воздействие агрессивных веществ. Использование металла актуально в электронике, химической промышленности, при создании ракетной техники, современной аппаратуры различного назначения.
Рений
На седьмом месте в рейтинге металлов по прочности часто упоминается рений. Материал серебристо-белого оттенка добывается как в чистом виде, так и в составе медной и молибденовой руды. При многократных перепадах температуры, сильном нагреве металл сохраняет структуру и исходные параметры. Несмотря на высокую стоимость, использование рения актуально при производстве электронной аппаратуры и техники.
Вольфрам
Одним из наиболее прочных и самым тугоплавким является вольфрам. Кроме указанных характеристик металл устойчив к воздействию химически активных и агрессивных веществ. Материал хорошо воспринимает ковку и способен вытягиваться в тонкую нить. Использование вольфрама актуально при изготовлении ламп накаливания промышленного и бытового применения.
Уран
Один из самых известных металлов уран в свободном состоянии имеет небольшую радиоактивность. Материал добывается в открытом состоянии, а также входит в кислые осадочные породы. Применение урана актуально во многих сферах производства, гибкий, ковкий и пластичный.
Титан
Замыкает ТОП-10 наиболее прочных материалов титан. Данный металл широко известен и имеет большой диапазон применения. Титан выдерживает температурные нагрузки, так как характеризуется хорошей тугоплавкостью, обладает коррозийной устойчивостью, способностью выдерживать химические нагрузки. Использование металла актуально в медицине, авиастроении, судостроении, при создании образцов современного оружия.
Указанные в ТОП-10 металлы широко востребованы в промышленности и других сферах деятельности. Материалы добываются как в открытом виде, так и в составе руд. Существующие технологии позволяют отделять металл от породы, обрабатывать его с помощью специального оборудования использовать по назначению.
Кроме указанных материалов, к прочным металлам относятся стальные сплавы, никель, платина. Также пользуются спросом магниевые сплавы, железо, палладий и другие марки. При выборе металла для изготовления металлоконструкций твердость и прочность определяющая характеристика. Также учитываются такие параметры, как температура плавления и способность противостоять коррозии, химически активным и агрессивным веществам.
