Какая сталь самая крепкая

Металл лежит в основе современной цивилизации – без него развитие истории пошло бы принципиально другим путём. Сегодня мы попробуем разобраться, какие из них считаются наиболее прочными и которые среди них возможно обнаружить в природе.

Для начала следует оговорить правила измерения – как определить наиболее сильный? Крепость – понятие относительное; химики и физики для определения сопоставимых качеств применяют комплексные показатели, агрегирующие от 5 до 7 параметров. Строго говоря, для физика прочность – это способность бороться с давлением извне и другими факторами влияния.

Методики измерения

Для оценки используется ряд шкал, в том числе:

Перечисленные показатели не являются единственными и исключительно правильными формулами – есть ещё более десяти дополнительных параметров, что можно добавить в комплексную таблицу, но смысла в этом нет. Определившись с правилами игры, мы рассмотрим десять прочнейших металлов – и поговорим, зачем они нужны в XXI веке.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ПРОТИВ САМОЙ ТВЕРДОЙ СТАЛИ

10. Тантал

Серебристо-белый, покрытый плотной плёнкой оксидов, физически синтезирован лишь в 1844 немецким химиком Розе, промышленное применение же началось и вовсе с началом Второй мировой.

Используется для:

• Формирования сплава, способного сопротивляться температурам и коррозии
• Изготовления лабораторной посуды и тиглей
• Сшивания нервов
• Как элемент криотрона
• Как декоративный и поделочный материал для ювелирки.

Распространён мало, в земной коре содержится порядка двух миллионных процента – что сказывается и на цене на рынках, она доходит до 300$ за грамм. Характеризуется тугоплавкостью (3000 по цельсию), высокой пластичностью, сравнимой с золотом, и твёрдостью.

9. Бериллий

Выявлен французским учёным Вокленом в 1798. Его довольно много – 4 грамма на тонну земной коры, а в щелочных породах – до 75. Чаще всего обнаруживается поблизости от действующих вулканов, где успешно замещает кремний. Сравнительно твёрдый, хрупкий, очень упругий, в воздушной среде покрыт окислами. Рекордно звукопроводим, что открывает перспективы в музыкальной индустрии.

В наше время 9 из 10 кило добываются в Китае, США и Казахстане. Россия строит комбинат по добыче, но сроки запуска пока туманны.

Задействован в:

• Рентгенологии
• Атомной энергетике
• Акустических материалах
• Аэрокосмической отрасли
• Тиглях для лабораторий.

8. Уран

Самый известный актиноид мало реактивен. Стал предметом научной дискуссии в 1789, выделен в 1840, а в 1896 был обнаружен распад радиации, что послужило отправной точкой в переходу прежде мирного урана на военные рельсы.

Тяжёл, имеет глянцевую поверхность с белым оттенком, менее прочен и более гибок, чем сталь, чуть-чуть магнитный.

В основном применяется в атомной энергетике и производстве топлива, а также при изучении возраста геологических образцов.

7. Сталь/ферриты

В чистом виде не отличается высокой прочностью, но многочисленные соединения с другими металлическими веществами меняют дело.

Пластичен, магнитится, плавится при 1500, а при 3000 вскипает. Полиморфичен. Запасы превышают 200 млрд. тонн, причём наибольшими обладают 8 стран, включая Индию, Украину, Польшу и РФ. Доля в индустриальном использовании превышает 90%. В составе соединений является важным для функционирования человеческого организма, так как служит катализатором при процессе дыхания.

6. Титан

Был одновременно открыт англичанином Грегором и германцем Клапротом в 1791.

Применяется в:

• Протезировании и изготовлении имплантатов
• Авиастроении
• Конструировании подводных лодок
• Ракетостроении
• Как материал для реакторов, химнасосов
• Бронежилетах
• Легирующих добавках к сталям.

Недорогой – около 6$ за кило, но стоимость завязана на чистоту. При низких температурах довольно хрупок, при этом пластичен.

5. Рений

Назван в честь реки Рейн, где был добыт впервые. Предсказан Мендеелевым, а открыт в чистом виде в 1928. Мировая потребность в рении перекрывалась единственной установкой с валовой добычей в 140 кило.

Очень плотный, плавится при 3000, а кипит при 5600 градусах. Тугоплавок, пластичен, может нагреваться и остывать без всякого ущерба, чрезвычайно редок. Извлекается из руды молибдена. В Российской Федерации находится одно из наибольших месторождений с прогнозируемым запасом более 20 000 кг. Стоимость на рынке варьируется от 1000 до 10 000 долларов.

Находит применение в электротехнической промышленности и производстве ракет.

4. Хром

Имеет голубой цвет, магнитится при высоких «градусах» (а при ниже 37 – нет). Слабо подвержен обработке, сгорает в зелёный порошок, не реагирует на сильные неорганические кислоты. В природе встречается в смесях: в основном речь идёт о хромите и крокоите.

3. Иридий

Драгметалл в России — хранить незаконно, покупать и сбывать без лицензии нельзя. Открыт в 1803 англичанином Теннантом, даёт разноцветные соли. Становится мягким при 2000, а кипит при 4650 по Цельсию. Промышленного значения почти не имеет.

2. Осмий

Выделен в 1803 тем же Теннантом как осадок от растворения платинового слитка в царской водке. Серовато-голубой, очень прочный даже при воздействии высочайших температур, редок, инертен. Больше всего этого элемента в Сибири и на Урале. Используется в подшипниках трения, в ювелирной промышленности.

1. Вольфрам

Появился в 1750, а официально признан лишь в 1780 году после повторного открытия французскими братьями Эльюар. Распространён в оксидах; больше всего месторождений находится в Казахстане, Китае и Канаде, небольшие есть и в России. Ежегодно добывают до 50 000 т.

Сырьё для порошковой металлургии, в основном используется для изготовления тугоплавких элементов. Нити накаливания ламп состоят из сплава с этим веществом.

Источник: smapse.livejournal.com

Марки жаропрочной стали, виды и особенности

Жаропрочная сталь – востребованный материал в современном мире. Из нее изготавливаются печи и дымоходы. Характеристики материала раскрывают все его преимущества и позволяют судить о его уникальности.

Понятие жаропрочности

Данное свойство металлов определяет их устойчивость к коррозии при воздействии высоких температур. В агрессивной среде жаропрочная сталь не разрушается и не деформируется.

Применяется данный материал в производстве деталей, контактирующих с температурным режимом свыше 550 градусов и подверженные вибрационным нагрузкам: турбины, отопительные котлы, компрессоры и прочее. Для того чтобы повысить показатель жаропрочности, в металлические сплавы добавляют определенные вещества:

Задача таких добавок — создать защитный слой. Данные вещества при контакте с металлом во время нагревания образуют на нем тонкую пленку, которая снижает окисление. В зависимости от количества добавляемых веществ будет регулироваться уровень жаропрочности.

При производстве жаропрочной стали она проходит определенное тестирование. Первым делом полученный сплав нагревают до конкретной температуры, а затем на него воздействуют растягиванием. После удачного тестирования готовая продукция допускается к реализации.

Особенности жаропрочной стали

Преимущества жаропрочных изделий очевидны:

• При постоянном и долгом воздействии высоких температур эксплуатационные свойства металла остаются неизменными.
• Повышается устойчивость к механическим воздействиям. В условиях агрессивной среды сплав сохраняет свою прочность.
• Несмотря на влияние газовой среды и взаимодействие с кислотами стальной сплав сохраняет первоначальный химический состав.
• Добавляемые в сплав вещества придают ему свойство коррозионной устойчивости.

По длительности воздействия агрессивной среды жаропрочную сталь можно разделить на типы длительного и кратковременного нагрева. Для стали длительного нагрева характерна выдержка высоких температур долгое время. Однако при этом значение температурного режима не достигает критической отметки. В случае со сталью кратковременного нагрева ее применение требуется там, где происходят резкие скачки температуры до нескольких тысяч градусов.

Но все же данные параметры не являются определяющими для классификации жаропрочной стали по типам. Основным фактором здесь выступают дополнительные примеси, наделяющие сплав особыми свойствами.

Видео описание

Жаропрочные и жаростойкие стали

Виды жаропрочной стали

Выделяют несколько видов стали в зависимости от ее внутренней структуры:

• мартенситная;
• перлитная;
• аустенитная;
• мартенситно-ферритная.

Жаропрочную сталь делят ещё на два типа:

• ферритная;
• аустенитно-ферритная.

Здесь определяющим является входящий в состав феррит.

Марки жаропрочной стали мартенситного типа

Самые популярные марки:

• X5. Предназначается для труб, используемых при температурном режиме 650 градусов. На большую температуру данная марка не рассчитана.
• 1Х8ВФ. Применяется для изготовления деталей паровых турбин. Выдерживает температуру 500 градусов. При этом срок их эксплуатации равен 10 000 часам.
• Несколько марок объединены в одну группу, так как имеют схожие характеристики: Х5М, Х5ВФ, 1 Х8ВФ, Х6СМ, 1 Х12Н2ВМФ. Предназначаются для элементов, изготовленных для эксплуатации при температурном режиме от 500 до 600 градусов. Срок службы деталей варьируется от 1000 часов до 10 000 часов.
• Ещё две марки объединены по общим показателям: 3Х13Н7С2, 4Х9С2. Из них изготавливаются клапаны транспортных двигателей. Способны выдержать температуру от 850 до 950 градусов.

Мартенситные стали имеют в составе перлит. При повышении уровня хрома в сплаве он меняет свое состояние. Марки стали, содержащей перлит и хром:

Принцип производства мартенситных сталей заключается в соединении составных элементов и дальнейшей их закалки при температуре 1000 градусов. Для повышения уровня жаропрочности происходит отпуск сплава при температурном режиме 8100 градусов. Именно эта процедура позволяет стали выдерживать длительное нагревание.

Марки ферритных сплавов

В таких соединениях содержится порядка 30% хрома. Мелкозернистая структура металла приобретается путем отжига. К таким сталям относят:

Производство ферритной стали проходит этапы закалки, обжига, а впоследствии отпуска. Из-за мелкозернистой структуры нагрев сплава может производиться только при температуре 180 градусов. Увеличение температурного режима приведет к нарушению целостности и сделает сплав хрупким. Используются такие сплавы в основном для теплообменных устройств.

Мартенсит и феррит — марки стали

Стоит отметить, что сталь может быть мартенситно-ферритной. Такой материал используют в машиностроении. Отличительной особенностью является устойчивость к температуре 600 градусов. При таком воздействии, даже длительном, эксплуатационные свойства стали не изменяются.

Марки стали такого состава:

• 2Х12ВМБФР;
• Х6СЮ;
• 1Х12В2МФ;
• 1Х13;
• 1Х12ВНМФ;
• 1 Х11МФ.

Характеристикой состава мартенситно-ферритных сплавов является присутствие хрома не более 14% и не менее 10%. В качестве добавочных металлов используют вольфрам, ванадий и молибден.

Видео описание

Конструкционные и инструментальные углеродистые стали.

Аустенитная и аустенитно-ферритная сталь

Особенностями таких сплавов является присутствие никеля, который формирует структуру материала, а также хрома, обеспечивающего жароустойчивость. В некоторых марках стали этой категории наблюдается присутствие титана и ниобия.

Аустенитная сталь является нержавеющей. Она устойчива к образованию окалины при воздействии рабочей среды до 1000 градусов.

Жаропрочные составы делятся на две категории:

• гомогенные;
• дисперсионно-твердеющие.

Гомогенные стали используются для изготовления арматуры, труб с эксплуатацией при повышенных нагрузках. Воздействие на конструкцию происходит не только на температурном уровне, но и с высоким давлением и ударных нагрузках. К маркам этого вида стали относят:

• 1Х14Н16Б.
• Х25Н20С2.
• 1Х14Н18В2Б.
• Х25Н16Г7АР.
• Х18Н12Т.
• Х23Н18.
• Х18Н10Т.

Дисперсионно-твердеющие составы применяются для изготовления турбинного оборудования и моторных клапанов. Для них характерен долгий и регулярный нагрев, а также частое охлаждение. Перепады температурного режима не сказываются на эксплуатационных характеристиках сплава. Марки дисперсионно-твердеющей стали:

• 0Х14Н28В3Т3ЮР.
• Х12Н20Т3Р.
• 4Х14Н14В2М.
• 4Х12Н8Г8МФБ.

Аустенитная сталь относится к разряду дисперсионно-твердеющих составов. Для высоких качественных показателей в них добавляют карбид, а также интерметаллидный уплотнитель. Применяется такая жаропрочная сталь для печи. Состав может выдерживать температуру равную 700 градусам.

Аустенитные и аустенитно-ферритные металлы делятся на три категории:

Последний вид — самый прочный и жаростойкий. Это обусловлено входящими в состав компонентами:

• титан;
• алюминий;
• молибден;
• бром;
• вольфрам.

Такие сплавы закаливаются при 1050 градусах либо воздушным способом, либо в жидкости.

Тугоплавкие металлы

Входящие в стальной сплав тугоплавкие металлы придают дополнительные свойства, повышая жаропрочность стали. Такие металлы могут выдерживать температуру от 1000 до 2000 градусов. Тугоплавкая сталь подвержена деформациям. При высокой температуре ее структура разрушается. Для того чтобы сохранить прочность такой стали в сплав добавляют иные вещества. Наиболее распространенные составы жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов:

• вольфрам, как основной металл, и рений в качестве легирующего вещества (30%);
• железо как основа (48%), а добавочные вещества: ниобий – 15%, молибден – 5%, цирконий – 1%;
• ванадий (60%) и легирующий ниобий (40%);
• вольфрам и тантал в равно соотношении – 10%.

Существуют сплавы, которые способны выдерживать огромные температуры, даже свыше 3000 градусов:

• Вольфрам. Не реагирует на агрессивную среду. Его порог температуры — 3410 градусов.
• Рений. Наиболее жаропрочный металл, который способен выдержать температуру 3180 градусов.
• Тантал. Не менее жаропрочен, чем рений. Его максимальная прочность определяется температурой 3000 градусов.
• Молибден. Выдерживает нагрев до 2600 градусов.
• Ниобий – 2415 градусов.
• Гафний. Используется в сплавах, которые впоследствии будут применяться при накале в 2000 градусов.
• Ванадий. На него можно воздействовать средой в 1900 градусов.
• Цирконий. Эксплуатируется при 1855 градусов максимально.

Принимая во внимание описанные свойства и характеристики жаропрочной стали, можно сделать вывод, что классификация выстраивается в зависимости от следующих показателей:

• допустимый температурный режим, при котором сплав не деформируется;
• период нагревания металла;
• стойкость к кислотной среде и повышенной влажности.

Никелевые сплавы

Наиболее популярны марки жаропрочной стали на основе никеля:

• ХН78Т.
• ХН60В.
• ХН78МТЮ.
• ХН67ВМТЮ.
• ХН77ТЮ.
• ХН70.
• ХН70МВТЮБ.

Некоторые виды марок используются для конкретных изделий:

• ХН35ВМТ, ХН35ВТ – роторы в качестве турбинного оборудования;
• ХН5ВМТЮ – детали газовых коммуникаций;
• ХН35ВТЮ – составные детали для компрессоров, например, диски;
• ХН5ВТР – некоторые детали конструкции турбины.

Жаропрочные марки стальных сплавов способы работать при повышенных температурах. В зависимости от состава сплава зависят их эксплуатационные характеристики. Легирующие компоненты придают прочность металлу, предел которой зависит от типа дополнительного вещества. В совокупности все показатели влияют на сферу применения изделий из жаропрочной стали. Некоторые марки используются только лишь в промышленных целях, а другие подходят для бытового применения.

Выбор марки стали для печей или бани

Жаропрочные стали для использования в домашних условиях значительно отличаются от промышленных вариантов. Для печи, например, следует подбирать сплавы, способные разогреваться до 500 градусов. Причем возможно применение различных вариантов сплавов в зависимости от используемого элемента конструкции. Марки стали, в том числе жаропрочной, для отдельных деталей печи:

• 08Х17Т, AISI430 – подойдут для отделения топки. Если возникнут трудности с приобретением этих марок, то их сможет заменить сталь Ст-10.
• 08ПС, 08Ю – используются для тепловых щитов.
• Ст-3 – подходит для печного корпуса.
• Большинство марок жаропрочной стали могут применяться для печного заслона. В некоторых случаях может использоваться чугун.

Для постройки банной печи используется сталь, в которой содержится хром не менее 12%. Важно учитывать толщину стального листа. Для подобной конструкции он должен быть 5 мм. Жаропрочная сталь применяется для оборудования, отапливающего большую площадь.

Заключение

Разновидностей жаропрочной стали множество. Каждый вид имеет свои особенности. Практически все легирующие компоненты помимо прочности придают металлу антикоррозийные свойства. Это значительным образом продлевает срок эксплуатации изделий. Однако процесс создания такой стали трудоемкий.

Соответственно и расценки на материал будут значительно выше. Во многих случаях стоимость жаропрочных изделий оправдана. Ведь дополнительные компоненты могут придавать сплавам иные характеристики, например, электропроводность. В этом случае состав жаропрочной стали обеспечивает максимальную безопасность и надежность.

Источник: m-strana.ru

ТОП-10 самых прочных металлов в мире

Использование металлов и прогресс человеческой цивилизации идут рука об руку на протяжении многих столетий. Многие металлы стали неотъемлемой частью современной промышленности благодаря своим уникальным свойствам для тех или иных задач.

Металл представляет собой материал, который, обычно, обладает высокой прочностью, блестит и легко меняет форму. Обычно все металлы имеют хорошую проводимость электрического тока. Но не все металлы похожи друг на друга. Именно поэтому они используются для разных целей в зависимости от поставленной задачи. В периодической системе Менделеева 91 из 118 элементов считается металлом, но не все они обладают достаточной прочностью.

Что делает металл прочным?

Прочность металла зависит от следующих свойств:

1. Прочность на растяжение: насколько хорошо металл сопротивляется растяжению;

2. Прочность на сжатие: насколько хорошо металл выдерживает сжатие;

3. Предел текучести: насколько хорошо стержень или балка из определённого металла противостоит изгибу и постоянному повреждению;

4. Ударопрочность: способность противостоять разрушению при столкновении с другим объектом или поверхностью.

Самые прочные металлы

№ 1: Вольфрам — производство пуль и ракет;

№ 2: Сталь — строительство железнодорожных путей, дорог и другой инфраструктуры;

№ 3: Хром — производство нержавеющей стали;

№ 4: Титан — использование в аэрокосмической промышленности в качестве легкого и при этом прочного металла;

№ 5: Железо — строительство мостов, электричество, режущий инструмент и т. д.;

№ 6: Ванадий — 80% ванадия легировано железом, чтобы сделать сталь устойчивой к ударам и коррозии;

№ 7: Лютеций — в качестве катализатора при добыче нефти;

№ 8: Цирконий — использование на атомных электростанциях;

№ 9: Осмий — добавка для платины или индия, чтобы укрепить металлы;

№ 10: Тантал — используется в качестве добавки в сплавах благодаря высокой температуре плавления и устойчивости к коррозии.

Самая популярная золотая монета в РФ — Георгий Победоносец по выгодным ценам!
Клубная цена от 10 шт. и ОПТ от 100 шт. — КУПИТЬ

золото, бизнес, инвестиции, деньги

Источник: gold.ru

Топ 10 самые прочные металлы в мире

Использование металлов в повседневной жизни началось на заре развития человечества, и первым металлом являлась медь, поскольку является доступной в природе и легко поддается обработке. Недаром археологи при раскопках находят различные изделия и домашнюю утварь из этого металла. В процессе эволюции люди постепенно учились соединять различные металлы, получая все более прочные сплавы, пригодные для изготовления орудий труда, а позже и оружия. В наше время продолжаются эксперименты, благодаря которым можно выявить самые прочные металлы в мире.

10. Титан

Открывает наш рейтинг титан – высокопрочный твердый металл, который сразу же привлек к себе внимание. Свойствами титана являются:

• высокая удельная прочность;
• стойкость к высоким температурам;
• низкая плотность;
• коррозийная стойкость;
• механическая и химическая стойкость.

Титан применяется в военной промышленности, медицине авиации, кораблестроении, и других сферах производства.

9. Уран

Самый известный элемент, который считается одним из самых прочных металлов в мире, и в нормальных условиях представляет собой слабый радиоактивный металл. В природе находится как в свободном состоянии, так и в кислых осадочных породах. Он достаточно тяжел, широко распространен повсеместно и обладает парамагнитными свойствами, гибкостью, ковкостью, и относительной пластичностью. Уран применяется во многих сферах производства.

8. Вольфрам

Известен как самый тугоплавкий металл из всех существующих, и относится к самым прочным металлам в мире. Представляет собой твердый переходный элемент блестящего серебристо-серого цвета. Обладает высокой прочностью, отличной тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям. Благодаря своим свойствам поддается ковке, и вытягивается в тонкую нить. Известен в качестве вольфрамовой нити накаливания.

7. Рений

Среди представителей данной группы считается переходным металлом высокой плотности серебристо-белого цвета. В природе встречается в чистом виде, однако встречается в молибденовом и медном сырье. Отличается высокой твердостью и плотностью, и имеет отличную тугоплавкость. Обладает повышенной прочностью, которая не теряется при многократных перепадах температур.

Рений относится к дорогим металлам и имеет высокую стоимость. Используется в современной технике и электронике.

6. Осмий

Блестящий серебристо-белый металл со слегка голубоватым отливом, относится к платиновой группе и считается одним из самых прочных металлов в мире. Аналогично иридию имеет высокую атомную плотность высокую прочность и твердость. Поскольку осмий относится к платиновым металлам, имеет схожие с иридием свойства: тугоплавкость, твердость, хрупкость, стойкость к механическим воздействиям, а также к влиянию агрессивных сред. Нашел широкое применение в хирургии, электронной микроскопии, химической промышленности, ракетной технике, электронной аппаратуре.

5. Бериллий

Относится к группе металлов, и представляет собой элемент светло-серого цвета, обладающий относительной твердостью и высокой токсичностью. Благодаря своим уникальным свойствам бериллий применяется в самых различных сферах производства:

• ядерной энергетике;
• аэрокосмической технике;
• металлургии;
• лазерной технике;
• атомной энергетике.

Из-за высокой твердости бериллий используется при производстве легирующих сплавов, огнеупорных материалов.

4. Хром

Следующим в десятке самых прочных металлов в мире является хром – твердый, высокопрочный металл голубовато-белого цвета, стойкий к воздействию щелочей и кислот. В природе встречается в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства. Хром Используется для создания различных сплавов, которые используются при изготовлении медицинского, а также химического технологического оборудования. В соединении с железом образует сплав феррохром, который используется при изготовлении металлорежущих инструментов.

3. Тантал

Бронзу в рейтинге заслуживает тантал, поскольку является одним из самых прочных металлов в мире. Он представляет собой серебристый металл с высокой твердостью и атомной плотностью. Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, имеет свинцовый оттенок.

Отличительными свойствами тантала являются высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к коррозии, воздействию агрессивных сред. Металл является достаточно пластичным металлом и легко поддается механической обработке. Сегодня тантал успешно используется:

• в химической промышленности;
• при сооружении ядерных реакторов;
• в металлургическом производстве;
• при создании жаропрочных сплавов.

2. Рутений

Вторую строчку рейтинга самых прочных металлов в мире занимает рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов. Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения. Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.

1. Иридий

Рейтинг самых прочных металлов в мире возглавляет именно иридий – серебристо-белый, твердый и тугоплавкий металл, который относится к платиновой группе. В природе высокопрочный элемент встречается крайне редко, и часто входит в соединение с осмием. Из-за своей природной твердости он плохо поддается механической обработке и обладает высокой стойкостью к воздействию химический веществ. Иридий с большим трудом реагирует на воздействие галогенов и перекиси натрия.

Этот металл играет важную роль в повседневной жизни. Его добавляют к титану, хрому и вольфраму для улучшения стойкости к кислым средам, применяют при изготовлении канцелярских принадлежностей, используют в ювелирном деле для создания ювелирных изделий. Стоимость иридия остается высокой из-за ограниченного присутствия в природе.

Источник: top10a.ru