Einleitung: Arten von Stärken

Die Stärke eines Materials ist einfach seine Fähigkeit, Belastungen standzuhalten, bevor es sich verformt oder bricht. Metalle weisen verschiedene Arten von Festigkeiten auf, die sorgfältig analysiert werden müssen, um ihre Festigkeit und Härte sowie ihre Eignung für bestimmte Anwendungen zu bestimmen. Normalerweise verwenden wir a Härtetester um die Härte eines Objekts zu testen.

Einige Materialien eignen sich aufgrund ihrer Härte und Festigkeit besser für eine bestimmte Art von Anwendungen als andere Materialien. Das Verständnis der Festigkeit von Materialien trägt dazu bei, die Sicherheit und Qualität des Endprodukts zu gewährleisten, die den verschiedenen gesetzlichen Bestimmungen entsprechen. Die verschiedenen Arten der Festigkeit von Metallen werden nachstehend erörtert:

Druckfestigkeit

Die Druckfestigkeit eines Materials ist die maximale Kraft, die es aushalten kann, bevor es zusammengedrückt oder zusammengedrückt wird.

Die Druckfestigkeit des Materials widersteht der aufgebrachten Druckkraft. Verschiedene Materialien reagieren unterschiedlich, wenn sie ihre Druckfestigkeitsgrenze erreichen. Einige Materialien brechen an dieser Stelle, während andere sich irreversibel verformen können.

Die Druckfestigkeit wird mit einer Universalprüfmaschine gemessen und berechnet, indem die maximale Belastung durch die Querschnittsfläche der Probe dividiert wird.

[ux_featured_products products = ”” columns = ”4 ″]

 

Die Druckfestigkeit ist ein beliebter und wichtiger Indikator für die Eignung von Werkstoffen im Bausektor. Die Messung der Druckfestigkeit kann durch Testmethoden und Testumgebung beeinflusst werden.

Zerreißfestigkeit

Die Zugfestigkeit ist die maximale Belastung oder Kraft, der ein Material standhalten kann, bevor es auseinandergezogen wird oder bricht. Sie wird berechnet, indem die Gesamtkraft durch die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe dividiert wird.

Es wird allgemein als Pfund pro Zoll (psi) dargestellt. Die SI-Einheit für die Zugfestigkeit ist Pascal (Pa).

Die Zugfestigkeit einer Probe wird gemessen, indem die Probe mit einem Tensometer bei konstanter Dehnung gezogen wird, bis sie bricht. Einige Materialien brechen scharf ohne plastische Verformung und dies ist als Sprödbruch bekannt.

Andere Materialien, die duktiler sind, unterliegen einer geringen plastischen Verformung und ziehen sich dann vor dem Brechen aus. Die Zugfestigkeit ist ein wichtiges Maß für die Metallfestigkeit, um ihre Eignung für eine andere Art von Anwendungen zu beurteilen.

Schlagfestigkeit

Die Schlagfestigkeit eines Materials ist seine Fähigkeit, plötzliche Kraft oder Stöße zu absorbieren, bevor es bricht. Sie wird als Energie ausgedrückt - die Menge an mechanischer Energie, die das Material bei Verformung und Bruch absorbiert.

Die Schlagfestigkeit eines Materials ist ein wichtiger Indikator, anhand dessen bestimmt wird, ob es spröde oder duktil wirkt. Es gibt eine gute Vorstellung von der Zähigkeit des Materials.

 

Der Biegeschlagtest wird üblicherweise zur Bestimmung der Schlagfestigkeit einer Probe verwendet. Beim Absenken der Temperatur zeigt ein drastischer Abfall der Schlagfestigkeit der Probe die Sprödtemperatur des Materials an. Zuverlässige Schätzungen der Schlagzähigkeit einer Probe sind nur bei Temperaturen über der Sprödtemperatur möglich.

Zu den Faktoren, die die Schlagzähigkeit von Materialien beeinflussen, gehören das Volumen, der Elastizitätsmodul, die Streckgrenze und die Verteilung der Kräfte über den Materialabschnitt.

Streckgrenze

Die Streckgrenze hilft zu bestimmen, inwieweit ein Material hartnäckig oder duktil ist. Der Punkt, an dem ein Material vollständig plastisch wird und nachgibt, wird als Streckgrenze bezeichnet.

Die Streckgrenze ist das Ausmaß der Spannung, bei der eine bleibende Verformung der Probe auftritt. Vor Erreichen der Streckgrenze verformt sich das Material elastisch und kehrt in seine ursprüngliche Form zurück. Sobald jedoch die Streckgrenze erreicht ist, ist die Verformung plastisch und irreversibel.

Die Streckgrenze gibt die Grenze des elastischen Verhaltens eines Materials an. Duktile Metalle wie Eisen haben eine höhere Streckgrenze als Kunststoffe. Die Streckgrenze wird von den Ingenieuren verwendet, um die Eignung für den Einsatz in Bau- und Bauarbeiten zu bestimmen.

Details der stärksten Materialien der Welt

Die Details einiger der stärksten Materialien der Welt sind unten aufgeführt:

Stahl

Stahl ist kein reines Metall, sondern eine Legierung aus der Kombination von Eisen, Kohlenstoff und einigen anderen Elementen. Eisen wird im Ofen erhitzt und seine Verunreinigungen werden entfernt, gefolgt von der Zugabe von Kohlenstoff. Das Hinzufügen anderer Elemente wie Mangan, Niob und Vanadium verleiht Stahl mehr Festigkeit.

 

Stahl ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle der Welt. Es hat verschiedene Anwendungen und wird hauptsächlich in Transport, Infrastruktur, Bau usw. verwendet.

Die meisten zeitgenössischen Gebäude und anderen Strukturen verwenden stark Stahl, um ihn zusammenzuhalten. Es gibt verschiedene Arten von Stahllegierungen.

Edelstahl ist eine rost- und korrosionsfreie Stahllegierung, die durch Zugabe von mindestens 11% Chrom zum normalen Stahl hergestellt wird. Maraging-Stahl wird durch Hinzufügen von Nickel und anderen Elementen hergestellt. Es hat einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und ist sehr stark, was es ideal für fortgeschrittene Anwendungen wie die Herstellung von Raketen- und Raketenhaut, Zaunblättern usw. macht.

Titan

Titan ist ein silberfarbenes Metall, das leicht ist und eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Es kommt auf der Erde häufig als Oxide in genialen Gesteinen vor. Obwohl es ein hartes Metall ist, ist es nicht so hart wie ein Teil des wärmebehandelten Stahls. Es ist auch nicht so stark oder hart wie ein Diamant.

Das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Dichte ist jedoch höher als bei Wolfram, liegt jedoch auf der Mohsschen Härteskala im Vergleich zu Wolfram niedriger.

 

Einer der entscheidenden Vorteile der Verwendung von Titan gegenüber Stahl besteht darin, dass es leicht ist. Titan wird mit verschiedenen anderen Metallen wie Eisen, Aluminium, Vanadium usw. gemischt, um festere und härtere Legierungen zu bilden.

Diese Titanlegierungen sind vielseitig, leicht und extrem langlebig und finden eine Vielzahl von Anwendungen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Luftfahrt- und anderen industriellen Anwendung.

Es wird üblicherweise zur Herstellung von Flugzeugteilen verwendet. Titan ist außerdem sehr beständig gegen Korrosion und Rost, was es für verschiedene Anwendungen beliebt macht.

Wolfram

Wolfram ist ein seltenes Metall, das Carl Scheele im Jahr 1781 entdeckt hat. Es hat einen sehr hohen Schmelzpunkt und eine Endfestigkeit von 1510 Megapascal, was es zu einem der härtesten Metalle der Erde macht.

Es hat eine metallisch graue Farbe und ist, wenn es zu seiner reinsten Form raffiniert wird, stärker als viele Arten von Stählen. Wolfram hat unter allen reinen Metallen den höchsten Schmelzpunkt, den niedrigsten Verdampfungspunkt und die höchste Zugfestigkeit.

Es ist auch bekannt, dass es den niedrigsten Wärmeausdehnungskoeffizienten unter allen reinen Metallen aufweist. Der größte Teil des Wolframs wird kommerziell zur Herstellung von harten Materialien, insbesondere Wolframcarbid, verwendet.

Es wird zur Herstellung von Messern, Bohrern, Drehmaschinen usw. verwendet. Es wird auch häufig in elektrischen und militärischen Anwendungen verwendet. Die Zähigkeit von Wolfram kann durch Legieren mit Stahl drastisch verbessert werden.

 

Inconel

Inconel ist eine Nickel-Chrom-Superlegierung, die erstmals in den 1940er Jahren entwickelt wurde. Obwohl die genaue Zusammensetzung der Inconel-Legierungen erheblich variiert, handelt es sich bei allen um Nickel in Kombination mit Chrom als zweitem Element. Es ist eine oxidations- und korrosionsbeständige Legierung und ideal für den Einsatz in extremen Umgebungen, die hohem Druck und kinetischer Energie ausgesetzt sind.

Inconel zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit aus, die auch bei hohen Temperaturen nicht beeinträchtigt wird. Dies macht es perfekt für Anwendungen mit extrem hohen Temperaturen, bei denen Aluminium und Stahl sonst der Hitze erliegen würden.

 

In Anbetracht der Tatsache, dass Inconel eine extrem harte Legierung ist, die extremen Arbeitsbedingungen standhält, wird es häufig in Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie eingesetzt. Es wird auch häufig in Gasturbinenschaufeln, Brunnenpumpenwellen, chemischen Verarbeitungsanlagen, Kernwasserreaktoren mit Kerndruck usw. verwendet.

Diamant

Diamant ist das härteste Mineral auf der Erde. Es ist ein Allotrop aus Kohlenstoff und das härteste natürlich vorkommende Mineral. Es ist der am wenigsten komprimierbare und beste Wärmeleiter unter allen natürlichen Materialien.

Die Härte eines Diamanten ist die höchste Stufe der Mohs-Skala 10. Es ist 1000-mal härter als Quarz und 150-mal härter als Korund.

Auf der Rockwell-Skala beträgt die Härte des Diamanten 98,07 HRC, während Titan in Bezug auf die Härte 36 HRC auf derselben Skala misst.

 

Da Diamant das härteste bekannte Mineral der Welt ist, wird es in großem Umfang zur Herstellung von Bohrern, Gesteinsbohrern, Schneidwerkzeugeinsätzen, Extrusionswerkzeugen, optischen Schleifwerkzeugen, Beschichtungen für Kugellager usw. verwendet.

Diamant hat auch ausgezeichnete Halbleitereigenschaften, aufgrund derer er üblicherweise auch zur Herstellung von Hochleistungstransistoren, integrierten Hochtemperaturschaltungen, piezoelektrischen Bauelementen usw. verwendet wird. Es wird auch bei Härteprüfungen als Eindringkörper verwendet.

Chrom

Chrom ist das härteste bekannte Metall der Erde und misst 8,5 auf der Mohs-Skala. Es hat auch einen hohen Schmelzpunkt. Es zeigt bei Raumtemperatur antiferromagnetische Eigenschaften, wandelt sich jedoch oberhalb von 30 Grad Celsius in paramagnetisches Material um.

Es hat eine hohe Spiegelreflexion, aufgrund derer es zur Beschichtung für Reflexionszwecke verwendet wird.

Es ist auch sehr beständig gegen Korrosion und Rost, was es als Beschichtungsmaterial auf Außenflächen zum Schutz vor Korrosion beliebt macht. Aus diesem Grund wird es mit Stahl gemischt, um eine Edelstahllegierung zu bilden, die frei von Korrosion und Rost ist.

 

Es wird auch zur Beschichtung von Kraftfahrzeugteilen verwendet, die diese vor Korrosion schützen und die optische Attraktivität verbessern. Es wird geschätzt, dass fast 851 TP1T Chrom zur Herstellung von Metalllegierungen verwendet werden und die restlichen werden in Farbstoffen und Farben, Holzschutzmitteln, Gerbstoffen, feuerfesten Materialien, einem Katalysator zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen usw. verwendet.

Bornitrid

Bornitrid ist eine Verbindung aus Bor und Stickstoff. Es existiert in vielen kristallinen Formen. Die Wurtzitform von Bornitrid ist selten und gilt als noch härter als Diamant. Basierend auf den Ergebnissen einer Simulation soll diese Form von Bornitrid 18% härter sein als Diamant.

Da jedoch nur eine sehr geringe Menge dieses Minerals vorhanden ist, wurde es nicht ausführlich getestet, um die Behauptung experimentell zu verifizieren.

Bornitrid weist ein sehr hohes Maß an chemischer und thermischer Stabilität auf. Es wird in Kosmetika, Farben, Zahnzement, Bleistiftminen usw. verwendet.

 

Aufgrund seiner außergewöhnlichen thermischen und chemischen Stabilität wird es auch zur Herstellung von Teilen von Hochtemperaturgeräten verwendet. Es kann in verschiedenen Metallen, Keramiken, Kunststoffen, Gummi usw. zugesetzt werden, um ihnen selbstschmierende Eigenschaften zu verleihen. Diese Materialien sind dann ideal für den Bau von Kugellagern und die Herstellung von Stahl.

Lonsdaleite

Lonsdaleit ist ein Allotrop aus Kohlenstoff mit einem hexagonalen Gitter, aufgrund dessen es üblicherweise auch als hexagonaler Diamant bezeichnet wird. Es kommt natürlich vor, wenn Meteoriten, die Graphit enthalten, auf die Erde treffen.

Die extreme Hitze und der Druck des Meteoriteneinschlags wandeln den Graphit in Diamant um, behalten jedoch das hexagonale Kristallgitter bei, das ein Schlüsselmerkmal von Lonsdaleite ist.

Es wurde erstmals 1967 während des Meteoritenschlags von Canyon Diablo entdeckt. Seitdem wurde es auch in einem Labor hergestellt, das durch Komprimieren und Erhitzen von Graphit oder durch chemische Gasphasenabscheidung eingerichtet wurde.

Lonsdaleit hat eine durchscheinende und bräunlich-gelbe Farbe und seine Härte wird als 58% höher angesehen als die eines Diamanten. Es ist auch bekannt, Eindrückdrücken von 152 Gpa zu widerstehen, während Diamant bei 97 Gpa brechen soll. Lonsdaleit ist auch stärker als Bornitrid, da die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen darin viel stärker sind als die Bor-Stickstoff-Bindungen in Bornitrid.

[ux_latest_products columns = ”4 ″]

Graphen  

Graphen ist ein Allotrop aus Kohlenstoff, das in zweidimensionaler und hexagonaler Gitterform vorliegt.

Graphen hat viele signifikante Eigenschaften und ist bekanntermaßen mindestens 100-mal stärker als die stärkste Stahlform. Es ist nahezu transparent und ein ausgezeichneter Wärme- und Stromleiter. Graphen hat eine Zugfestigkeit von 130 Gpa und ist damit eines der stärksten Materialien, die jemals entdeckt wurden.

Graphen ist nicht nur extrem stark, sondern auch bemerkenswert leicht. Es wiegt etwa 0,77 mg pro Quadratmeter, was 1000-mal leichter ist als das Gewicht von 1 Quadratmeter Papier.

 

Graphen hat einige erstaunliche Eigenschaften und viele neue Funktionen werden noch entdeckt. Es wird häufig in Bereichen wie Biotechnik, optische Elektronik, Entwicklung von Wasserfiltrationssystemen usw. verwendet. In Zukunft wird erwartet, dass Graphen zur Herstellung von Verbundwerkstoffen verwendet wird, die um ein Vielfaches fester und leichter sind als derzeit Metalle und Legierungen.

de_DEDeutsch