Много от нас нямат представа кой метал е най-твърдият.
Стоманата, въпреки че е издръжлива, не е чист метал; тя се произвежда чрез легиране на желязо с въглерод и някои други метални добавки. И, ако е необходимо, стоманата се обработва, за да промени свойствата си.

Титан– най-твърдият и издръжлив метал в света.

Механичната якост на титана е два пъти по-голяма от желязото
Например, самолет на височина 20 километра достига скорост три пъти по-висока от скоростта на звука. А температурата на тялото му е около 300 градуса по Целзий.
Само титанова сплав може да издържи на такива натоварвания.

* Някои от най-твърдите метали също са осмий и иридий.

* Друг от най-твърдите и чисти метали на планетата е хромът.

Малко за титана:
Титанът е открит от немски и английски химици Грегор и Клапрот независимо един от друг, с разлика от шест години. Това се случи в края на 18 век. Веществото веднага зае мястото си периодична таблицаМенделеев. Три десетилетия по-късно е получена първата проба от метален титан. И металът не е бил използван доста дълго време поради неговата крехкост. Точно до 1925 г. - тогава след поредица от експерименти по йодидния метод е получен чист титан. Откритието беше истински пробив.

Титан се оказа технологично напреднал и дизайнерите и инженерите веднага му обърнаха внимание. И сега металът се получава от руда главно чрез магнезиево-термичен метод, който беше предложен през 1940 г.

Ако се докоснем до физичните свойства на титана, можем да отбележим неговата висока специфична якост, якост при високи температури, ниска плътност и устойчивост на корозия. Механичната якост на титана е два пъти по-висока от тази на желязото и шест пъти по-висока от тази на алуминия. При високи температури, където леките сплави вече не работят (на базата на магнезий и алуминий), титаниевите сплави идват на помощ. Например, самолет на височина 20 километра достига скорост три пъти по-висока от скоростта на звука. А температурата на тялото му е около 300 градуса по Целзий. Само титанова сплав може да издържи на такива натоварвания. Металът се нарежда на десето място по отношение на разпространението в природата. Титан се добива в Южна Африка, Русия, Китай, Украйна, Япония и Индия. И това е далеч от пълен списъкдържави

В света има много метали, които са идентични по твърдост, но не всички от тях се използват широко в индустрията. Може да има няколко причини за това: рядкост и следователно висока цена или радиоактивност, която предотвратява използването за човешки нужди. Сред най-твърдите метали има 6 лидера, които са покорили света със своите характеристики.

Твърдостта на металите обикновено се измерва с помощта на скалата на Моос. Методът за измерване на твърдостта се основава на оценка на устойчивостта на надраскване на други метали. Така беше установено, че уранът и волфрамът имат най-висока твърдост. Има обаче метали, които се използват повече в различни областиживот, въпреки че тяхната твърдост не е най-високата по скалата на Моос. Ето защо, когато обсъждаме темата за най-твърдите метали, би било погрешно да не споменаваме добре познатите титан, хром, осмий и иридий.

На въпроса кой е най-твърдият метал, всеки, който учи химия и физика в училище, ще отговори: „Титан“. Разбира се, има сплави и дори чисти късове, които го надминават по сила. Но сред тези, използвани в бита и производството, титанът няма равен.

Чистият титан е получен за първи път през 1925 г. и тогава е обявен за най-твърдия метал на Земята. Веднага започна да се използва активно в напълно различни области на производство - от ракетни части и въздушен транспорт до зъбни импланти. Причината за тази популярност на метала са няколко от основните му свойства: висок механична якост, устойчивост на корозия и високи температурии ниска плътност. По скалата на Моос за метална твърдост титанът има степен 4,5, което не е най-високото ниво. Въпреки това популярността и участието му в различни индустрииго прави на първо място по твърдост сред често използваните.

Титанът е най-твърдият метал, който обикновено се използва в производството.

Повече подробности за използването на титан в индустрията. Този метал има широка гама от приложения:

• Авиационна индустрия– части от части на планери на самолети, газови турбини, обшивка, силови елементи, части на шасито, нитове и др.;
• Космическа техника – корпуси, части;
• Корабостроене - корабни корпуси, помпени и тръбопроводни части, навигационни инструменти, турбинни двигатели, парни котли;
• Машиностроене – турбинни кондензатори, тръби, износоустойчиви елементи;
• Петролна и газова индустрия – сондажни тръби, помпи, съдове високо налягане;
• Автомобилна индустрия - в механизми на клапани и изпускателни системи, трансмисионни валове, болтове, пружини;
• Конструкция – външна и вътрешна облицовкасгради, покривни материали, леки закрепващи устройства и дори паметници;
• Медицина – хирургически инструменти, протези, импланти, корпуси за сърдечни апарати;
• Спорт – спортно оборудване, аксесоари за пътуване, части за велосипеди.
• Потребителски стоки - бижута, декоративни елементи, градински инструменти, ръчен часовник, кухненски прибори, кутии за електроника и дори звънци, а също така се добавят към бои, вар, пластмаса и хартия.

Можете да видите, че титанът е търсен в напълно различни области на индустрията поради своите физични и химични свойства. Въпреки че не е най-твърдият метал в света по скалата на Моос, продуктите, направени от него, са много по-здрави и по-леки от стоманата, износват се по-малко и са по-устойчиви на дразнители.

Титанът се счита за най-твърдият сред активно консумираните метали

Най-твърдият метал в естествената му форма се счита за синкаво-бял цвят - хром. Открит е в края на 18 век и оттогава се използва широко в производството. По скалата на Моос твърдостта на хрома е 5. И има защо - той може да реже стъкло, а в комбинация с желязо дори може да реже метал. Хромът се използва активно и в металургията - добавя се към стоманата, за да подобри физичните й свойства. Обхватът на приложения на хрома е много разнообразен. От него се изработват цеви за огнестрелни оръжия, медицинско и химико-технологично оборудване, предмети от бита - кухненски прибори, метални части от мебели и дори корпуси на подводници.

Най-високата твърдост в чист вид - хром

Хромът се използва в различни полета, например за производство на неръждаема стомана или за покритие на повърхности - хромиране (оборудване, автомобили, части, съдове). Този метал често се използва при производството на цеви за огнестрелни оръжия. Този метал също често може да се намери в производството на багрила и пигменти. Друга област на неговото използване, която може да изглежда изненадващо, е производството на хранителни добавки и в създаването технологично оборудванеЗа химически и медицински лаборатории е невъзможно да се направи без хром.

Осмият и иридият са представители на металите от платиновата група и имат почти еднаква плътност. В чист вид те се срещат изключително рядко в природата и най-често са легирани помежду си. Иридият по своята същност има висока твърдост, поради което е трудно да се работи с метал, както механичен, така и химически.

Осмий и иридий имат най-висока плътност

Иридият започна да се използва активно в индустрията сравнително наскоро. Преди това се използваше с повишено внимание, тъй като неговите физикохимични характеристики не бяха напълно проучени. Сега иридий дори се използва в производството на бижута (като инкрустации или легирани с платина), хирургически инструментии части за сърдечни стимулатори. В медицината металът е просто незаменим: неговите биологични продукти могат да помогнат в борбата с рака, а облъчването с радиоактивен изотоп може да спре процеса на растеж ракови клетки.

Две трети от добивания иридий в света отива в химическата промишленост, а останалата част се разпределя между други индустрии - разпрашване в металургичната промишленост, стоки популярна употреба(елементи на писалки, бижута), медицина в производството на електроди, пейсмейкърни елементи и хирургически инструменти, както и за подобряване на физикохимичните и механичните свойства на металите.

Твърдостта на иридия по скалата на Мос е 5

Осмият е сребристо-бял метал със синкав оттенък. Открит е година по-късно от иридия и сега често се среща в железни метеорити. В допълнение към високата си твърдост, осмият се отличава с високата си цена - 1 грам чист метал се оценява на 10 хиляди долара. Друга негова особеност е теглото му – 1 литър разтопен осмий се равнява на 10 литра вода. Учените обаче все още не са намерили приложение на това свойство.

Поради своята рядкост и висока цена, осмият се използва само там, където не може да се използва друг метал. Той никога не е бил широко използван и няма смисъл да се търси, докато доставките на метала не станат редовни. Осмият сега се използва за направата на инструменти, които изискват висока точност. Продуктите от него почти не се износват и имат значителна здравина.

Индексът на осмиевата твърдост достига 5,5

Един от най-известните елементи, който е един от най-твърдите метали в света, е уранът. Това е светлосив метал със слаба радиоактивност. Уранът се смята за един от най-тежките метали – неговият специфично тегло 19 пъти теглото на водата. Той също така има относителна пластичност, ковкост и гъвкавост и парамагнитни свойства. По скалата на Мос твърдостта на метала е 6, което се счита за много високо.

Преди това уранът почти никога не е бил използван, а е бил открит само като руден отпадък по време на извличането на други метали - радий и ванадий. Днес уранът се добива в находища, като основните източници са Скалистите планини на САЩ, Република Конго, Канада и Южноафриканския съюз.

Въпреки своята радиоактивност, уранът се консумира активно от човечеството. Най-търсен е в ядрената енергетика - използва се като гориво за ядрени реактори. Уранът се използва и в химическата промишленост и в геологията за определяне на възрастта на скалите.

Военното инженерство също не пропусна невероятните показатели за специфично тегло. Уранът редовно се използва за създаване на ядра на бронебойни снаряди, които поради високата си якост вършат отлична работа.

Уранът е най-твърдият метал, но е радиоактивен

Начело на нашия списък с най-твърдите метали на Земята е брилянтният сребристосив волфрам. По скалата на Моос волфрамът има твърдост 6, като урана, но за разлика от последния не е радиоактивен. Естествената твърдост обаче не го лишава от гъвкавост, поради което волфрамът е идеален за коване на различни метални изделия, а устойчивостта му на високи температури позволява да се използва в осветлението и електрониката. Потреблението на волфрам не достига високи нива, като основната причина за това е ограниченото му количество в депозитите.

Поради високата си плътност волфрамът се използва широко в оръжейната промишленост за производството на тежкотоварни и артилерийски снаряди. Като цяло волфрамът се използва активно във военното инженерство - куршуми, противотежести, балистични ракети. Следващата най-популярна употреба на този метал е авиацията. От него се произвеждат двигатели и части от електровакуумни устройства. Използва се в строителството режещи инструментиизработени от волфрам. Също така е незаменим елемент в производството на лакове и светлоустойчиви бои, огнеупорни и водоустойчиви тъкани.

Волфрамът се счита за най-огнеупорен и издръжлив

След като проучихме свойствата и областите на потребление на всеки метал, е трудно да се каже недвусмислено кой е най- твърд металв света, ако вземем предвид не само показателите по скалата на Моос. Всеки от представителите има редица предимства. Например титанът, който няма ултрависока твърдост, твърдо заема първо място сред най-използваните метали. Но уранът, чиято твърдост достига най-високото ниво сред металите, не е толкова популярен поради слабата си радиоактивност. Но волфрамът, който не излъчва радиация и има най-висока якост и много добра гъвкавост, не може да се използва активно поради ограничените ресурси.

Първият метал, който човечеството започна да използва за икономически цели, беше медта: лесно се обработва, среща се доста често в природата, така че не е изненадващо, че тя служи като материал за първите метални ножове и брадви. Малко по-късно хората открили, че като добавят калай към медта, могат да получат много по-здрава сплав - бронз. И когато усвоиха желязото, се оказа, че в чист вид то не е много по-здраво от медта, но когато се комбинира с въглерод, придобива много по-добри якостни свойства. Средновековните алхимици, в допълнение към търсенето философски камък, експериментира със сплави, опитвайки се да определи кой е най-твърдият метал в света, но всички експерименти потвърдиха: сплавите са по-здрави от чистия метал, независимо какъв е той. Но какво е положението днес?

Най-трудното

Всички най-издръжливи „чисти“ метали са открити от човека доста късно. Причината е проста: те са много по-рядко срещани от желязото или медта, с които сме свикнали. Има няколко метода за определяне на твърдостта на материалите: Моос, Викерс, Бринел и Рокуел, чиито данни се различават леко. По скалата на Моос, например, желязото има стойност само 4, а най-високата твърдост на диаманта е 10. А дузина метали, чиято твърдост е 5 единици или по-висока, изглеждат така:

• иридий – 5;
• рутений – 5;
• тантал – 5;
• технеций – 5;
• хром – 5;
• берилий – 5,5;
• осмий – 5,5;
• рений – 5,5;
• волфрам – 6;
• уран - 6.

Повечето от тези „великолепни десет“ са изключително редки в природата (например годишното производство на рутений в света е около 18 тона, а рений е около 40 тона) или имат радиоактивност, което затруднява използването им в ежедневието. И всички те имат много значителна цена, с възможно изключение на хрома. Това е високата твърдост и относително ниска ценана този метал го направи популярен в производството на трайни сплави.

Използване на най-твърдите метали

Поради факта, че повечето от най-твърдите метали са много редки в природата, техните якостни качества остават непотърсени или са в изключително ограничено търсене, например за покриване на компоненти и части на механизми, подложени на най-голямо натоварване. Но използването на добавки от рений или рутений при производството на инструментална стомана или броня, разбирате ли, е глупаво. Просто няма достатъчно от тези метали за всичко. Следователно хромът се оказа много търсен. Това е най-важната легираща добавка, подобряваща както здравината, така и устойчивостта на корозия на сплавите.

Някои от твърдите метали се използват в много малки количества в медицината, при създаването на космическа техника, като катализатори и в някои други области. В тези случаи не беше търсена тяхната твърдост, а други съпътстващи качества. Волфрамът, например, като най-огнеупорният метал на планетата (точка на топене +3422 по Целзий), е намерил приложение при създаването на нишки с нажежаема жичка осветителни тела. Добавя се в малки количества към сплави, които трябва да издържат на въздействието висока температурадълго време – например в металургичната индустрия.

Уран

Уранът, подобно на волфрама, е най-твърдият метал на Земята, но уранът е много по-често срещан на нашата планета и следователно е намерил много по-широко приложение. И неговата радиоактивност не пречи на това. Най-известната употреба на уран е като „гориво“ в атомни електроцентрали. Използва се и в геологията за определяне на възрастта на скалите и в химическата промишленост.

Силните свойства и високото специфично тегло на урана (той е 19 пъти по-тежък от водата) бяха полезни при създаването на бронебойни боеприпаси. В този случай не се използва чист метал, а неговата обеднена версия, почти изцяло състояща се от слабо радиоактивния изотоп уран-238. Тежките ядра, изработени от този метал, перфектно проникват дори в добре бронирани цели. Колко вредни са остатъчните ефекти от използването на такива боеприпаси? средаи за хората, все още не е известно със сигурност, тъй като статистическите материали за този проблемНатрупано е твърде малко.

Време за четене: 5 мин.

Металите съпътстват човечеството почти през целия му съзнателен живот. Това започна, разбира се, с медта, тъй като тя е най-податливият на обработка материал и наличен в природата.

Еволюцията помогна на хората да се развият значително технически и с течение на времето те започнаха да изобретяват сплави, които ставаха все по-здрави и по-здрави. В наше време експериментите продължават и всяка година се появяват нови издръжливи сплави. Нека разгледаме най-добрите от тях.

Титан

Титанът е материал с висока якост, който е много търсен в много индустрии. Най-често срещаната област на приложение е авиацията. Това се дължи на успешната комбинация от ниска маса и висока якост. Също така свойствата на титана са висока специфична якост, устойчивост на физически влияния, температури и корозия.

Уран

Един от най-издръжливите елементи. В естествени условия той е слабо радиоактивен метал. Може да се намери в свободно състояние, много е тежък и е широко разпространен навсякъде поради парамагнитните си свойства. Уранът е гъвкав, има висока ковкост и относителна пластичност.

Волфрам

Най-огнеупорният метал, известен в момента. Има сребристосив цвят и е така нареченият преходен елемент. Свойствата на волфрама му позволяват да издържа на химическа атака и да може да се кове. Най-известната област на приложение се използва в лампи с нажежаема жичка.

Рений

Сребристо-бял метал. В природата се среща в чист вид, но има и молибденова суровина, в която също се намира. Отличителна чертаОгнеупорност на рений. Принадлежи към скъпите метали, така че цената му също е извън класациите. Основната област на приложение е електрониката.

Осмий

Осмият е сребристо-бял метал с лек син оттенък. Той принадлежи към групата на платината и има необичайно силно сходство с иридия по отношение на свойства като огнеупорност, твърдост и крехкост.

Берилий

Този метал е елемент, който има светлосив оттенък и е силно токсичен. Притежавайки такива необичайни свойства, материалът е намерил широко приложение в областта на ядрената енергетика и лазерните технологии. Високата якост на берилия позволява да се използва при производството на легиращи сплави.

хром

Синкаво-белият оттенък прави хрома да се откроява от тълпата. Устойчив е на основи и киселини. В природата може да се намери в чист вид. Хромът често се използва за създаване на различни сплави, които по-късно се използват в областта на медицината и химическото оборудване.

Струва си да се отбележи, че ферохромът е сплав от хром и желязо. Използва се при производството на металорежещи инструменти.

Тантал

Това е сребрист метал с висока твърдост и плътност. Оловен оттенък върху метала се образува поради появата на оксиден филм на повърхността. Металът се поддава добре на обработка.

Днес танталът се използва успешно при изграждането на ядрени реактори и металургичното производство.

Рутений

Сребрист метал, който принадлежи към групата на платината. Има необичаен състав: съдържа мускулна тъкан на живи организми. Друг отличителен факт е, че рутеният се използва като катализатор за много химични реакции.

Иридий

Този метал е на първо място в нашия рейтинг. Има сребристо бял цвят. Иридият също принадлежи към групата на платината и има най-висока твърдост от горните метали. IN модерен святизползва се много често. Добавя се главно към други метали, за да подобри тяхната устойчивост на киселинни среди. Самият метал е много скъп, тъй като е много слабо разпространен в природата.

Прочетете също:

Често срещано схващане за твърдостта е диамант или дамаска стомана/дамаска стомана. Ако първият минерал превъзхожда всичко прости вещества, съществуващи на Земята, които природата е създала, тогава невероятните свойства на редки стоманени остриета, те дължат на умението на ковачи-оръжейници, добавки от други метали. Много технически сплави, използвани например за производството на свръхтвърди ножове в машиностроенето, създаващи издръжливи, надеждни инструменти с уникални свойства, са свързани с тези добавки в обичайната симбиоза на желязо и въглерод, накратко, традиционно наречени стомана - хром, титан, ванадий, молибден, никел. Когато читателите попитат кой е най-твърдият метал в света, те са бомбардирани с порой от противоречива информация на страниците на уебсайтовете. В тази роля, според авторите на различни статии, действат или волфрам, или хром, или иридий с осмий, или титан с тантал.

За да преминем през джунглата на не винаги правилно интерпретирани, макар и точни факти, струва си да се обърнем към първоизточника - системата от елементи, съдържащи се както в състава, така и в други космически обекти, оставени на човечеството от великия руски химик и физик D.I. Менделеев. Той притежаваше енциклопедични знания, направи много научни пробиви в знанията за структурата, състава, взаимодействието на веществата, в допълнение към известната таблица, основана на фундаменталните периодичен законкръстен на него.

Най-близките до Слънцето планети - Меркурий, Венера, Марс, заедно с нашата планета се класифицират в една - земна група. Причини за това има не само сред астрономите, физиците и математиците, но и сред геолозите и химиците. Причината за такива заключения сред последните е, наред с други неща, фактът, че всички те се състоят главно от силикати, т.е. различни производни на елемента силиций, както и множество метални съединения от таблицата на Дмитрий Иванович.

По-специално нашата планета предимно(до 99%) се състои от десет елемента:

Но човекът, освен желязото и сплавите на негова основа, необходими за оцеляването и развитието, винаги е бил много по-привличан от благородните метали, често наричани с уважение благородни метали - златото и среброто, а по-късно и платината.

Заедно с нея научна класификацияСпоред химиците групата на платината включва рутений, родий, паладий и осмий с иридий. Всички те също принадлежат към благородни метали. Въз основа на тяхната атомна маса те условно се разделят на две подгрупи:

Последните две са от особен интерес за нашето псевдонаучно изследване на тема кой тук е най-трудният. Това се дължи на факта, че е голям в сравнение с други елементи, атомна маса: 190.23 за осмий, 192.22 за иридий, според законите на физиката предполага огромна специфична плътност и следователно твърдостта на тези метали.

Ако плътното, тежко злато и оловото са меки, пластични вещества, които се обработват лесно, тогава осмият и иридият, открити в началото на XIXвекове се оказаха крехки. Тук е необходимо да се помни, че мярката на това физически свойства– диамантът, който може да се използва за изписване без много усилия върху всеки друг твърд материал от естествен или изкуствен произход, също е изключително крехък, т.е. Доста лесно е да се счупи. Въпреки че на пръв поглед това изглежда почти невъзможно.

В допълнение, осмият и паладият имат много по-интересни свойства:

• Много висока огнеупорност.
• Устойчив на корозия и окисляване дори при нагряване до високи температури.
• Устойчив на концентрирани киселини и други агресивни съединения.

Следователно, заедно с платината, включително под формата на съединения с нея, те се използват в производството на катализатори за много химически процеси, високоточни инструменти, оборудване, инструменти в медицинския, научен, военен и космически сектори на човешката дейност.

Именно осмий и иридий, а учените след изследвания смятат, че това свойство им е дадено приблизително еднакво от природата, са най-твърдите метали в света.



И всичко би било наред, но не много добре. Въпросът е, че тъй като присъствието им в земната кора, и съответно световното производство на тези много полезни минерали е нищожно:

• 10 -11% е съдържанието им в твърдата обвивка на планетата.
• Общото количество произведен чист метал за година е в следните граници: 4 тона за иридий, 1 т за осмий.
• Цената на осмия е приблизително равна на цената на златото.

Ясно е, че тези редкоземни, скъпи метали, въпреки тяхната твърдост, дори не могат да се използват в ограничена степен като суровини за производство; може би като добавки към сплави, съединения с други метали за придаване на уникални свойства.

Кой е за тях?

Но човек не би бил себе си, ако не беше намерил заместител на иридий с осмий. Тъй като използването им е непрактично и твърде скъпо, вниманието не беше безуспешно насочено към други метали, намерили своето приложение в различни ситуации, индустрии за създаване на нови сплави, композитни материали, производство на оборудване, машини и механизми за граждански и военни цели:

Въпреки че най-твърдият метал в света, или по-скоро два от тях - иридий и осмий, са показали своите уникални свойства само в лабораторни условия, а също и като незначителни процентни добавки в сплави, други съединения за създаване на нови материали, необходимо за човек, трябва да сме благодарни на природата и за този дар. В същото време няма съмнение, че любознателните умове на талантливи учени и гениални изобретатели ще измислят нови вещества с уникални свойства, както вече се случи със синтеза на фулерени, които се оказаха по-твърди от диаманта, който е вече изненадващо.