โลหะที่ยากที่สุดในโลกคืออะไร?

เมื่อพูดถึงโลหะความแข็งเป็นคุณสมบัติสำคัญที่กำหนดความเหมาะสมสำหรับการใช้งานต่างๆ แต่โลหะที่ยากที่สุดในโลกคืออะไร? คำตอบนั้นไม่ตรงไปตรงมาอย่างที่เห็นว่าเป็น "ความแข็ง" สามารถกำหนดได้ในรูปแบบที่แตกต่างกัน - เช่นความต้านทานรอยขีดข่วนการต้านทานการเยื้องหรือความต้านทานแรงดึง อย่างไรก็ตามโลหะหนึ่งตัวโดดเด่นอย่างต่อเนื่องในแง่ของความแข็งโดยรวม: ทังสเตน
ทำความเข้าใจกับความแข็งในโลหะ
ก่อนที่จะดำน้ำถึงสาเหตุที่ทังสเตนถือเป็นโลหะที่ยากที่สุดจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องชี้แจงว่าวัดความแข็งได้อย่างไร ในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุโดยทั่วไปแล้วความแข็งจะถูกประเมินโดยใช้เครื่องชั่งเช่นระดับความแข็งของ MOHS (สำหรับความต้านทานรอยขีดข่วน) และเครื่องชั่ง Vickers หรือ Rockwell (สำหรับความต้านทานต่อการเยื้อง)
•สเกล Mohs จัดอันดับวัสดุจาก 1 (อ่อนที่สุดเช่นแป้ง) ถึง 10 (ยากที่สุดเช่นเพชร) โดยทั่วไปโลหะจะอยู่ระหว่าง 2 และ 9 ในระดับนี้
•การทดสอบความแข็งของวิคเกอร์วัดความต้านทานของวัสดุต่อการเยื้องโดยปิรามิดเพชรโดยรายงานผลลัพธ์ในหน่วย Vickers Hardness (HV) ค่า HV ที่สูงขึ้นบ่งบอกถึงความแข็งที่มากขึ้น
สำหรับโลหะการรวมกันของการวัดเหล่านี้ - พร้อมกับคุณสมบัติเช่นจุดหลอมละลายและความต้านทานแรงดึง - ช่วยกำหนด "ความแข็ง" ของพวกเขาในแง่การปฏิบัติ ทังสเตนเก่งในหลายเมตริกทำให้เป็นคู่แข่งอันดับต้น ๆ
ทังสเตน: โลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ยากที่สุด
ทังสเตนที่มีสัญลักษณ์ทางเคมี W และ Atomic Number 74 เป็นโลหะหายากที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งพิเศษ นี่คือเหตุผลที่มันได้รับชื่อ:
•ความแข็งของ MOHS: ทังสเตนอยู่ในระดับ 7.5 ในระดับ MOHS วางไว้เหนือโลหะอื่น ๆ ส่วนใหญ่ สำหรับการเปรียบเทียบโดยทั่วไปแล้วเหล็กจะอยู่ในช่วง 4 ถึง 7 ในขณะที่ไทเทเนียมอยู่ที่ 6
• Vickers Hardness: Pure Tungsten มีความแข็งของ Vickers ประมาณ 343 HV แต่เมื่อผสมกับโลหะอื่น ๆ (เช่นนิกเกิล, เหล็กหรือโคบอลต์) ความแข็งของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ทังสเตนคาร์ไบด์สารประกอบของทังสเตนและคาร์บอนมีความแข็งของ Vickers 1,800–2,400 HV - ทำให้เป็นหนึ่งในคนที่ยากที่สุด - ทำให้โลหะ - วัสดุที่ใช้
•จุดหลอมเหลว: ทังสเตนมีจุดหลอมเหลวสูงสุดของโลหะใด ๆ ที่ 6,192 องศา F (3,422 องศา) ความต้านทานความร้อนที่รุนแรงนี้เชื่อมโยงกับพันธะอะตอมที่แข็งแกร่งซึ่งยังช่วยให้ความแข็งของมัน
•ความต้านทานแรงดึง: ทังสเตนมีความต้านทานแรงดึงสูง (ความเครียดสูงสุดที่สามารถทนได้ก่อนที่จะแตก) เพิ่มชื่อเสียงให้เป็นโลหะที่ทนทานและแข็ง
ทังสเตนเปรียบเทียบกับโลหะแข็งอื่น ๆ ได้อย่างไร​
ในขณะที่โลหะอื่น ๆ นั้นยากไม่มีการจับคู่ประสิทธิภาพโดยรวมของทังสเตน:
•โครเมียม: โครเมียมเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็ง (MOHS 8.5) และมักใช้ในการทำโลหะโลหะอื่น ๆ เพื่อเพิ่มความต้านทานรอยขีดข่วน อย่างไรก็ตามมันเปราะและอเนกประสงค์น้อยกว่าทังสเตนในการใช้งานโครงสร้าง
•ไทเทเนียม: ไทเทเนียมมีความแข็งแรงและมีน้ำหนักเบา แต่มีความแข็ง Mohs ต่ำกว่า (6) และความแข็งของ Vickers (ประมาณ 200 HV) มากกว่าทังสเตน
•โลหะผสมเหล็ก: สูง - เหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กเครื่องมืออาจแข็งมาก แต่ความแข็งของพวกเขามักจะทำได้ผ่านการรักษาด้วยความร้อนและพวกเขาไม่ตรงกับความแข็งตามธรรมชาติและความต้านทานความร้อนของทังสเตน
• Osmium: Osmium เป็นโลหะหนาแน่นที่มีความแข็ง Mohs ที่ 7 แต่มันมีความอุดมสมบูรณ์น้อยกว่าและเปราะบางกว่าทังสเตน จำกัด การใช้งานจริง
โดยเฉพาะอย่างยิ่งทังสเตนคาร์ไบด์มีประสิทธิภาพสูงกว่าโลหะจำนวนมากและแม้แต่เซรามิกบางส่วน มันยากกว่าเหล็กส่วนใหญ่และสามารถมีรอยขีดข่วนโดยวัสดุเช่นเพชรหรือลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
การใช้งานจริงของความแข็งของทังสเตน
ความแข็งของทังสเตนเมื่อรวมกับความต้านทานความร้อนและความแข็งแรงทำให้มันมีค่ามากในหลายอุตสาหกรรม:
•การสร้างเครื่องมือ: ทังสเตนคาร์ไบด์ใช้ในการทำเครื่องมือตัดบิตสว่านและเม็ดมีดมิลลิ่ง เครื่องมือเหล่านี้สามารถตัดผ่านวัสดุแข็งเช่นเหล็กคอนกรีตและโลหะอื่น ๆ โดยไม่ต้องหมองคล้ำอย่างรวดเร็ว
•การบินและอวกาศและการป้องกัน: ทังสเตนใช้ในหัวฉีดจรวดเกราะ - กระสุนเจาะและชิ้นส่วนเครื่องบินที่ต้องทนต่ออุณหภูมิสูงและกองกำลังที่รุนแรง
•อิเล็กทรอนิกส์: เส้นใยทังสเตนในหลอดไฟและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับความสามารถในการต้านทานการหลอมที่อุณหภูมิสูง
•การขุดและการก่อสร้าง: ทังสเตน - บิตสว่านปลายและใบมีดเลื่อยเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเจาะเข้าไปในหินและคอนกรีต
ข้อ จำกัด ของทังสเตน
แม้จะมีความแข็ง แต่ทังสเตนก็มีข้อเสีย ทังสเตนบริสุทธิ์เปราะที่อุณหภูมิห้องทำให้เป็นเรื่องยาก เพื่อเอาชนะสิ่งนี้มันมักจะผสมกับโลหะอื่น ๆ (เช่นนิกเกิลหรือเหล็ก) เพื่อปรับปรุงความเหนียวในขณะที่รักษาความแข็ง ทังสเตนยังหายากและมีราคาแพงซึ่ง จำกัด การใช้งานในแอปพลิเคชันต้นทุนต่ำ -
มี "โลหะ" ที่ยากขึ้นหรือไม่?
เป็นที่น่าสังเกตว่าผู้ชายบางคน - วัสดุที่ทำนั้นยากกว่าทังสเตน แต่ไม่ใช่โลหะบริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่น:
•ทังสเตนคาร์ไบด์: ดังที่ได้กล่าวไว้นี่เป็นสารประกอบ (ไม่ใช่โลหะบริสุทธิ์) แต่มักจะถูกจัดกลุ่มด้วยโลหะในบริบททางปฏิบัติเนื่องจากคุณสมบัติโลหะ
•โลหะอสัณฐาน (แว่นตาโลหะ): สิ่งเหล่านี้มีโครงสร้างอะตอมที่ผิดปกติและอาจเป็นเรื่องยากมาก แต่ก็ไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติและผลิตในห้องปฏิบัติการ
•โลหะนาโนที่มีโครงสร้าง: โลหะที่ออกแบบมาที่ระดับนาโนสามารถเพิ่มความแข็งได้ แต่พวกมันเป็นสังเคราะห์และไม่พบในธรรมชาติ
อย่างไรก็ตามในบรรดาโลหะบริสุทธิ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทังสเตนยังคงยากที่สุด
ข้อสรุป
โลหะที่ยากที่สุดในโลกคือทังสเตน การรวมกันของความแข็ง Mohs สูงความแข็งของวิคเกอร์ความต้านทานความร้อนและความแข็งแรงแรงดึงทำให้มันแตกต่างจากโลหะอื่น ๆ เมื่อผสมกับคาร์บอนเพื่อสร้างทังสเตนคาร์ไบด์มันจะยากขึ้นทำให้เป็นหลักในเครื่องมืออุตสาหกรรมและการใช้งานประสิทธิภาพสูง - ในขณะที่โลหะและมนุษย์อื่น ๆ - วัสดุที่ทำอาจเทียบเคียงความแข็งในพื้นที่เฉพาะคุณสมบัติตามธรรมชาติของทังสเตนและความสามารถรอบตัวทำให้สถานะเป็นโลหะที่แข็งที่สุดในโลก ไม่ว่าจะเป็นเครื่องมือในการตัดส่วนประกอบการบินและอวกาศหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความแข็งของทังสเตนยังคงผลักดันนวัตกรรมในด้านวิศวกรรมและการผลิต