De sterkste (hardheid) van een metaal verwijst doorgaans naar het vermogen om permanente vervorming of oppervlakteschade veroorzaakt door externe krachten (zoals krassen, deuken, slijtage, enz.) te weerstaan. Hardheid is een essentieel aspect van de fysieke eigenschappen van een metaal en is nauw verwant aan de structuur, samenstelling en verwerking van het materiaal.
Top 10 sterkste metalen
1. Wolfraam
– Treksterkte: ~1510 MPa
– Hardheid: 7,5 op de schaal van Mohs
– Kenmerken: Het heeft een extreem hoog smeltpunt (~3422 °C) en een extreem hoge dichtheid. Het wordt gebruikt in toepassingen met hoge temperaturen en in snijgereedschappen.
2. Titaan
– Treksterkte: ~434-1400 MPa (afhankelijk van de legering)
– Hardheid: ~6 op de schaal van Mohs
– Kenmerken: Het heeft een hoge sterkte-gewichtsverhouding en corrosiebestendigheid. Titanium wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, medische implantaten en hoogwaardige engineering.
3. Staal
– Treksterkte: ~370-2500 MPa (afhankelijk van de legering)
– Hardheid: ~4-8 op de schaal van Mohs (afhankelijk van legering en verwerking)
– Kenmerken: Staal is veelzijdig, heeft een hoge sterkte en taaiheid. Het wordt gebruikt in de bouw, de auto-industrie en de machinebouw.
4. Chroom
– Treksterkte: ~690 MPa
– Hardheid: Mohs 8,5
– Kenmerken: Extreem hard en corrosiebestendig. Wordt gebruikt in roestvrij staal en diverse metaalcoatings.
5. Hafnium
– Treksterkte: ~1700 MPa
– Hardheid: Mohs 5,5
– Kenmerken: Het heeft een hoog smeltpunt (~2233 °C) en is corrosiebestendig. Gebruikt in kernreactoren en de lucht- en ruimtevaart.
6. Renium
– Treksterkte: ~3450 MPa
– Hardheid: Mohs 5,5
– Kenmerken: Het heeft een hoog smeltpunt (~3180 °C) en een uitstekende sterkte. Gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en in superlegeringen voor hoge temperaturen.
7. Nikkel
– Treksterkte: ~500-1000 MPa (afhankelijk van de legering)
– Hardheid: Mohs 4,5
– Eigenschappen: Het is corrosiebestendig en wordt veel gebruikt in roestvrij staal en superlegeringen.
8. Kobalt
– Treksterkte: ~500-1300 MPa (afhankelijk van de legering)
– Hardheid: Mohs 5
– Kenmerken: Het heeft een hoge sterkte en magnetische eigenschappen. Wordt gebruikt in superlegeringen en hardmetalen.
9. Zirkonium
– Treksterkte: ~1200 MPa
– Hardheid: Mohs 5
– Kenmerken: Het heeft een hoog smeltpunt (~1855 °C) en is corrosiebestendig. Gebruikt in kernreactoren en chemische processen.
10. Molybdeen
– Treksterkte: ~550 MPa
– Hardheid: Mohs 5,5
– Kenmerken: Het heeft een hoog smeltpunt (~2623 °C) en een hoge sterkte. Gebruikt in toepassingen met hoge temperaturen en staallegeringen.
Effect van legeringen op sterkte
De toevoeging van legeringselementen verandert de kristalstructuur van metaal, waardoor de hardheid, sterkte, corrosiebestendigheid en andere mechanische eigenschappen verbeteren. Hieronder volgen enkele veelvoorkomende legeringselementen en hun effecten op de sterkte:
1. Koolstof:
Gevolg: Een hoger koolstofgehalte verhoogt doorgaans de hardheid en treksterkte van staal, maar vermindert de taaiheid.
Toepassing: Staalsoorten met een hoog koolstofgehalte worden gebruikt voor de productie van gereedschappen en messen vanwege hun hogere hardheid en sterkte.
2. Chroom:
Effect: Chroom verhoogt de hardheid en slijtvastheid van staal en verbetert tevens de corrosiebestendigheid.
Toepassing: RVS bevat chroom om de corrosiebestendigheid te verbeteren.
3. Nikkel:
Effect: Verbetert de taaiheid, corrosiebestendigheid en sterkte bij lage temperaturen. Nikkellegeringen hebben een goede slijtvastheid en mechanische eigenschappen.
Toepassing: Veelgebruikt in corrosiebestendige en zeer sterke legeringen, zoals roestvrij staal en superlegeringen op nikkelbasis.
4. Wolfraam:
Impact: Verbetert de sterkte en hardheid van de legering bij hoge temperaturen.
Toepassing: Wordt gebruikt bij de productie van snijgereedschappen en componenten met hoge temperaturen.
5. Titaan:
Impact: Verbetert de sterkte-gewichtsverhouding van de legering en de corrosiebestendigheid.
Toepassing: Gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en hoogwaardige sportuitrusting.
6. Aluminium:
Impact: Verbetert de sterkte en hardheid van de legering en vermindert tegelijkertijd de dichtheid.
Toepassing: Gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie en bouwconstructies.
7. Molybdeen:
Impact: Verbetert de sterkte en hardheid bij hoge temperaturen. Het verbetert de slijtvastheid en stabiliseert de kristalstructuur van de legering.
Toepassing: Toegevoegd aan hittebestendige legeringen en staalsoorten voor verbeterde sterkte en slijtvastheid.
8. Kobalt:
Impact: Verbetert de hardheid, slijtvastheid, sterkte bij hoge temperaturen en oxidatiebestendigheid.
Toepassing: Gebruikt in hardmetalen en superlegeringen ter verbetering van de bestendigheid tegen hoge temperaturen.
9. Mangaan:
Impact: Verhoogt de hardheid, sterkte en slijtvastheid van staalsoorten.
Toepassing: Gebruikt in hoogsterktestaal en slijtvast staal.
10. Aluminium:
Impact: Verhoogt de sterkte en verlaagt de dichtheid van legeringen, waardoor de sterkte-gewichtsverhouding verbetert.
Toepassing: Gebruikt in lichtgewicht ontwerp voor de lucht- en ruimtevaart en automobielindustrie.
Door legeren kunnen de eigenschappen van een materiaal worden afgestemd op een specifieke toepassing. Zo worden de sterkte, hardheid, corrosiebestendigheid en andere mechanische eigenschappen verbeterd.
Welke andere methoden kunnen metalen versterken?
Naast legeren kunnen verschillende andere methoden de sterkte van metalen verbeteren, waaronder fysische behandeling, warmtebehandeling en chemische behandeling. Hier zijn enkele standaardprocedures om de sterkte van metalen te verhogen:
1. Warmtebehandeling
– Blussen: Het verhitten van metaal tot een hoge temperatuur en het vervolgens snel afkoelen om de hardheid en sterkte te vergroten.
– Temperen: het verhitten van het gebluste metaal onder de blustemperatuur om de brosheid te verminderen en de taaiheid te vergroten.
– Normaliseren: Het verhitten van een metaal boven een kritische temperatuur en het vervolgens afkoelen in de lucht om de uniformiteit en mechanische eigenschappen te verbeteren.
– Gloeien: het verwarmen van een metaal en het vervolgens langzaam afkoelen om de hardheid te verminderen en de plasticiteit en taaiheid te vergroten.
Warmtebehandeling
2. Mechanische verwerking
– Koud bewerken: Door de vorm van een metaal te veranderen door processen als koudwalsen, rekken, enz., kunnen de sterkte en hardheid ervan toenemen (zoals koudverharden).
– Compressie: Het uitoefenen van druk op een metaal om de korrels fijner te maken en zo de sterkte te vergroten.
3. Versterking van de solide oplossing
– Het toevoegen van andere elementen aan de metaalmatrix om een stevige oplossing te vormen die de beweging van dislocaties kan belemmeren en zo de sterkte van het materiaal kan verbeteren.
4. Neerslagverharding
– Het vormen van een delicate neerslagfase in het metaal verhoogt de sterkte. Deze methode wordt vaak gebruikt voor aluminiumlegeringen en roestvrij staal.
5. Oppervlakteverharding
– Oppervlakteblussen: Alleen het oppervlak van het metaal blussen om de hardheid van het oppervlak te vergroten.
– Nitreren: het aanbrengen van stikstof op het metaaloppervlak om een nitridelaag te vormen en zo de hardheid van het oppervlak te verbeteren.
– Carbureren: het aanbrengen van koolstof op het metaaloppervlak om de hardheid en slijtvastheid te verbeteren.
6. Microstructurele modificatie
– Korrelverfijning: Door de afkoelsnelheid van het metaal en de samenstelling van de legering te controleren, wordt een fijnere korrelstructuur verkregen en wordt de sterkte verbeterd.
– Fasetransformatie: Het gebruiken van verschillende fasen van metalen (zoals martensiet en bainiet) om de sterkte te verbeteren.
7. Oppervlaktecoatings
– Coatings: Metalen of niet-metalen coatings (zoals chroomplating of nikkelplating) kunnen de sterkte en slijtvastheid van metalen oppervlakken verbeteren.
– Spuiten: Het aanbrengen van harde coatings met behulp van thermische of koude spuittechnieken om de oppervlaktesterkte te verbeteren.
Deze methoden kunnen alleen of in combinatie met legeren worden gebruikt om de sterkte en andere eigenschappen van metalen te optimaliseren en zo te voldoen aan de specifieke vereisten van verschillende toepassingen.
Waarom SSM uw vertrouwde leverancier is van speciale metaalproducten
Het selecteren van de juiste staalproducten voor uw project is een cruciale beslissing, en bij SSM begrijpen we dat dit niet aan het toeval mag worden overgelaten. We zijn meer dan alleen een leverancier – wij zijn uw betrouwbare partner in het leveren van roestvrijstalen producten.
Neem vandaag nog contact met ons op voor een gratis offerte en ervaar het verschil van een samenwerking met echte experts op het gebied van metaalkwaliteit.
Gerelateerde bronnen:
https://physicsproblem.quora.com/Which-metal-is-the-worlds-strongest-metal
NL 
EN 
DE 
RU 
FA 
ID 
ES 
FR