世界上最硬的金属,金属硬度排名表

金属界 2023-12-06
1922 字丨阅读本文需 5 分钟

金属的定义

金属是具有光泽、富有延展性、容易导电和导热等性质的物质。延伸定义,具有以下5个特征的物质被定义为金属:在常温下是固体;容易塑性变形,能够进行延展加工;不透明并具有闪亮的金属光泽;具有很好的导电与导热能力;在水溶液中以阳离子形式存在。但是,也有例外,汞(俗称水银)也是一种金属,常温下以液态形式存在。另外,非金属元素在特定环境下也可能呈现金属特征。

最硬的金属是什么

铬是目前世界上最硬的金属,铬莫氏硬度为9,也是在全宇宙中目前为止所探测到的最硬的金属。

材料的硬度可以用我们日常生活中“软”与“硬”的概念去理解。金属的硬度综合了其弹性、塑性、强度和韧性等力学性能,是一项重要的性能指标,既可理解为是金属材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为金属材料抵抗残余变形与抵抗破坏的能力。

纯金属铬(Cr)是一种银白色金属,质极硬而脆。铬是硬度很高的金属,莫氏硬度为9,仅次于莫氏硬度为10的金刚石。铬具有很高的耐腐蚀性,在空气中,即便是在炽热的状态下,氧化也很慢。铬常作为镀层金属可以保护金属制品防止其氧化,起到耐腐蚀的作用,如图1。

铬是不锈钢的关键成分。只有当铬含量达到一定值时,钢才具有耐蚀性。不锈钢中,一般铬含量(质量分数)至少为10.5%,在某些不锈钢合金中铬要占到总重量的1/4。铬具有非常好的光反射性能,外表颜色与银相似。因此,便宜的“银餐具”可能是由以铬为主要成分的不锈钢制成的。另外,铬还是人与动物不可缺少的微量营养元素之一,能够帮助维持体内正常的葡萄糖含量。

金属硬度排名表

在排行之前,要知道“最硬的金属排行”这句话定义的太宽泛了,硬度包括:衡量耐刮擦的莫氏硬度(主要针对矿物晶体),衡量抗侵入的布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度,衡量抗变形(使多大劲能把它压弯)的屈服强度,以下结果以金属的屈服强度为主要指标:

No.6钢

钢,严格意义上讲,它是合金而不是单独的一种金属,是由铁和其他元素(如碳、铬、镍、锰等)制成的合金金属。它是建筑、机械工程和其他工业中使用最多的材料。由于钢材可以采用多种不同的质量等级,因此没有统一的硬度值。为了提高钢的耐磨性、耐热性,有多种不同的回火技术。例如硼涂层可以优化钢材的硬度,而不会使其变脆。

碳钢(碳含量2.1%),约占钢产量的90%,屈服强度为260MPa

镍合金碳钢,屈服强度为1560 MPa

No.5铱(1670 MPa)

90%铂和10%铱制成的国际米尺样板

铱,铂族金属,非常坚硬、其密度被认为是世界上第二高的金属(每立方厘米22.56克),耐高温(熔点超过2000°C)、耐腐蚀,但也比较脆。

No.4钛(716-2770 MPa)

高纯度(99.999%)钛具有可见的微晶

钛,以其强度著称。尽管在布氏硬度方面,它无法与其他任何一种金属相比,但钛的强度重量比令人印象深刻,几乎是钢的2倍,即使是纯钛,也比许多钢硬,所以钛及其合金(例如:和铁碳的合金、铝钛合金)常用于航空航天工程中,用于航天器板,燃油箱和喷气发动机零件。它也广泛用于造船,腐蚀性环境的管道建设以及用作框架材料。

钛即使在大剂量时也无毒,并且在人体内部不发挥任何自然作用,具有生物相容性,因此它具有许多医疗用途。

No.3钨(1960–2450 MPa)

钨是自然界中最硬的金属之一,同时也是具有最高抗拉强度的天然金属,具有高密度(每立方厘米19.25克)和高熔点(3422°C),钨的高熔点使钨成为用于火箭喷嘴等应用的良好材料。但钨较脆,并且在撞击时容易遭到破坏,这点与陶瓷类似,但高纯度钨其脆性会得到改善。

应用范围:钨在钢铁工业中用于制造耐磨的合金钢,也被用于照明设备,航空航天和化工领域。碳化钨

钨和碳合金()存在于诸如刀具和圆锯之类的切削工具中,以及采矿设备和压路机的耐用工作部件中。

No.2锇(3920-4000 MPa)

锇晶体,通过化学气相输运法生长

锇,铂族金属,是地球上密度最大的天然元素(每立方厘米22.59克)。耐高温(熔点超过3033°C),常与其他铂族金属(如铱、铂和钯)构成合金,用于许多需要硬度和耐久性的不同领域。

No.1铬(687-6500 MPa)

铬,是已知最硬的金属,经常被用于制造合金(如不锈钢)。在测量耐划痕性的莫氏(Mohs)标准上它名列前茅。铬的价值不仅在于它的硬度,而且在于它的高耐蚀性,由于铬比铂族金属更容易处理,而且含量也更丰富,因此铬是合金中常用的元素。

铬的莫氏硬度也非常高(8.5,满分10,为钻石),这意味着它可以划伤石英和黄玉的样品,但可以被刚玉划伤。

铬作为一种能够被高度抛光而又不会变色的金属也被高度重视。抛光铬反射近70%的可见光谱,近90%的红外光被反映。

钛合金有多硬

钛对于很多人来说,是一种有所耳闻但又知之甚少的金属。它以希腊神话中的泰坦命名,是地球上最坚硬的金属。虽然钛并不属于稀有金属,但由于它开采和生产成本高,因此价格昂贵。

由于其具有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、强碱,以及具有高强度、低密度等一系列诸多完美的资质,所以经常被用于制造火箭和太空飞船,这位来自地球的扛把子也因此赢得了“太空金属”的美誉。

钛合金(钛和其他金属的混合物)是地球上所有金属中,强度重量比最高的。纯钛和钢一样坚固,但它比钢轻45%。由于钛的强度重力比极高,使钛合金成为制造飞机发动机和机身、火箭、导弹的首选材料,因为这些应用场合需要金属部件足够坚固而且重量轻。

文章来源: 金属世界、哈尔鲍曼9000科学剃刀

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