Die 10 stärksten Metalle der Welt: Eigenschaften und Verwendung

Metalle werden in einer Vielzahl von Branchen verwendet. Es gibt viele Arten von Metallen auf der Welt. Dazu gehören Aluminium, Gold, Kupfer, Stahl, Silber, Platin, Nickel, Blei, Zink und Quecksilber. Alle diese Metalle haben verschiedene Eigenschaften, die sie für unterschiedliche Anwendungen geeignet machen.

Einige Metalle können extremen Bedingungen standhalten, während andere in jedem Haushalt oder am Arbeitsplatz zu finden sind.

Die Metalle in unserer Welt sind ein wichtiger Bestandteil unseres Lebens. Sie würden dies wahrscheinlich nicht lesen, wenn es nicht die Metalle wären, die wir täglich zum Betrieb unserer Elektronik und Geräte verwenden.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die stärksten Metalle der Erde, ihre Eigenschaften und ihre Verwendung.

Vergleichstabelle der Metallfestigkeit (Zugfestigkeit und Schmelzpunkt)

Die folgende Tabelle stellt die 10 auf dieser Seite behandelten Metalle nach Zugfestigkeit gegenüber – dem Maß, das die meisten mit "stärkstes" meinen. Die Zugfestigkeit hängt stark von Sorte, Zustand und Verarbeitung ab, daher nennt jeder Wert die Form, für die er gilt, und das reine Metall wird von seinen technischen Legierungen getrennt gehalten, wo beide stark voneinander abweichen. Die Schmelzpunkte wiederholen die Angabe aus der jeweiligen Werkstoffliste weiter unten auf der Seite; Stahl bleibt offen, da er je nach Sorte variiert.

Die vier Arten der Metallfestigkeit

Metall-"Festigkeit" ist nicht eine Zahl. Ingenieure beschreiben sie mit vier verschiedenen mechanischen Eigenschaften, und ein Metall, das bei einer Eigenschaft herausragt, kann bei einer anderen schlecht abschneiden, was ein großer Teil davon ist, warum Listen des "stärksten" Metalls oft nicht übereinstimmen.

• Zugfestigkeit ist die maximale Spannung, der ein Metall beim Ziehen oder Dehnen standhält, bevor es bricht, üblicherweise gemessen in Megapascal (MPa) oder Pfund pro Quadratzoll (psi). Diese Eigenschaft vergleicht die obige Tabelle.
• Streckgrenze ist die Spannung, bei der ein Metall beginnt, sich dauerhaft zu verformen, und nach Entlastung nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurückfedert.
• Druckfestigkeit ist die Fähigkeit eines Metalls, Druck oder Quetschen ohne Versagen standzuhalten.
• Schlagzähigkeit beschreibt, wie viel Energie ein Metall aus einem plötzlichen Schlag aufnehmen kann, bevor es bricht oder zersplittert, statt sich zu biegen oder zu verformen. Gemessen wird dies mit einem Kerbschlagbiegeversuch wie dem Charpy-Test.

Ein Metall kann bei einer dieser Messgrößen an erster Stelle stehen und bei einer anderen zurückfallen. Wolfram beispielsweise hat eine extrem hohe Zugfestigkeit, ist aber spröde und kann bei Aufprall zersplittern, während Titan einen Teil seiner Rohzugfestigkeit gegen ein viel besseres Festigkeits-Gewichts-Verhältnis eintauscht. Die folgenden 10 Einträge behandeln die Eigenschaften jedes Metalls und die Aufgaben, für die es tatsächlich verwendet wird.

Was macht ein Metall stark?

Einige Materialeigenschaften werden gemeinsam betrachtet, um zu beurteilen, wie sich ein Metall unter Last, Verschleiß und Hitze verhält. Dazu gehören:

• Die Dichte: Dies ist das Maß dafür, wie viel Masse in einem gegebenen Volumen enthalten ist. Die Dichte allein macht ein Metall nicht stärker; sie ist der Bezugswert, an dem die Festigkeit gemessen wird, wenn Metalle nach dem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis verglichen werden. Deshalb kann ein leichteres Metall bei einem gewichtskritischen Bauteil ein schwereres übertreffen.
• Härte: Dies ist ein Maß dafür, wie widerstandsfähig das Metall gegenüber Kratzern, Dellen und anderen Beschädigungen ist. Ein härteres Metall ist widerstandsfähiger gegen Schäden.
• Elastizitätsmodul: Dies ist ein Maß für die Steifigkeit des Metalls. Ein höherer Elastizitätsmodul bedeutet, dass sich das Metall unter Belastung weniger leicht verformt.
• Schmelzpunkt: Dies ist die Temperatur, bei der das Metall schmelzen wird. Ein höherer Schmelzpunkt bedeutet, dass das Metall höhere Temperaturen aushalten kann, bevor es schmilzt.

1. Wolfram

Wolfram gilt als eines der stärksten Metalle der Welt. Es hat einen sehr hohen Schmelzpunkt und ist äußerst hitzebeständig und verschleißfest. Das macht es zu einem idealen Werkstoff für viele industrielle und militärische Anwendungen. Es wird auch bei der Herstellung von Glühbirnen und elektronischen Bauteilen verwendet.

Aufgrund seiner außergewöhnlichen Festigkeit und Hitzebeständigkeit ist Wolfram auch ein unverzichtbarer Werkstoff in der Luft- und Raumfahrttechnik, wo Auftragsfertigung für Flugzeugteile erfordert Materialien, die extremen Bedingungen standhalten können.

Eigenschaften von Wolfram:

• Hoher Schmelzpunkt: 3410°C
• Dichte: 19,3 g/cm³
• Härte: 8,5 Mohs
• Zugfestigkeit: ca. 345–1.380 MPa (50.000–200.000 psi) in umgeformten Formen, bis zu etwa 3.450 MPa (500.000 psi) bei fein gezogenem Draht

2. Chrom

Chrom ist ein starkes, glänzendes und korrosionsbeständiges Metall. Es findet breite Verwendung bei der Herstellung von rostfreiem Stahl sowie bei der Beschichtung und anderen Oberflächenbehandlungen. Es wird auch bei der Herstellung von Gusseisen und Superlegierungen verwendet.

Eigenschaften von Chrom:

• Hoher Schmelzpunkt: 1907°C
•  Dichte: 7,19 g/cm³
• Härte: 8 Mohs
• Zugfestigkeit: für das reine Metall nicht sinnvoll angegeben. Chrom ist bei Raumtemperatur spröde und wird als Legierungselement in Edelstahl und als galvanische Beschichtung verwendet, nicht als eigenständiger Konstruktionswerkstoff

3. Titan

Titan ist ein weiteres starkes Metall, das in verschiedenen Branchen weit verbreitet ist. Es ist bekannt für sein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, was es zu einer idealen Wahl für die Luft- und Raumfahrt und für militärische Anwendungen macht. Es wird auch im medizinischen Bereich für Implantate und andere Geräte verwendet.

Eigenschaften von Titan:

• Schmelzpunkt: 1668°C
• Dichte: 4,506 g/cm³
• Härte: 6 Mohs
• Zugfestigkeit: etwa 331–662 MPa (48–96 ksi) über die geglühten kommerziell reinen Sorten. Die Luftfahrtlegierung Ti-6Al-4V erreicht etwa 1.172 MPa (144–170 ksi)

4. Stahl

Stahl ist ein beliebtes Metall, das in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird. Es ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, die ihm seine Festigkeit und Haltbarkeit verleiht. Es gibt verschiedene Arten von Stahl, die jeweils eigene Eigenschaften haben.

Gängige Stahlsorten unterscheiden sich stark in der Festigkeit. Kohlenstoffstahl ist der Typ, der im allgemeinen Bau und Maschinenbau verwendet wird. Veröffentlichte Werte für gängige unlegierte Kohlenstoffstähle reichen von etwa 300 MPa (43.000 psi) für eine warmgewalzte niedriglegierte Güte wie AISI 1006 bis zu etwa 814 MPa (118.000 psi) für eine walzharte höherlegierte Güte wie AISI 1060. Werkzeugstahl wird wärmebehandelt zu einer deutlich härteren, verschleißfesten Oberfläche für Schneidwerkzeuge und Matrizen. Maraging-Stahl ist ein ultrahochfester Nickelstahl, der in seinen gealterten Hochleistungsgüten wie Grade 300 eine Zugfestigkeit von etwa 2.030 MPa (rund 294.000 psi) erreicht, eine der höchsten aller kommerziellen Stähle.

Eigenschaften von Stahl:

• Dichte: 7,85 g/cm³
• Härte: Variiert je nach Stahlsorte
• Zugfestigkeit: variiert stark je nach Güte. Etwa 300–814 MPa (43.000–118.000 psi) für gängige einfache Kohlenstoffstähle und deutlich höher für wärmebehandelte Werkzeug- und Maraging-Stähle (siehe oben)

5. Aluminium

Aluminium ist ein Weichmetall, das in verschiedenen Branchen weit verbreitet ist. Es ist bekannt für sein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und für seine Korrosionsbeständigkeit. Es wird auch für den Bau von Flugzeugen und Raumfahrzeugen verwendet.

Eigenschaften von Aluminium:

• Schmelzpunkt: 660°C
• Dichte: 2,7 g/cm³
• Härte: 2 Mohs
• Zugfestigkeit: etwa 69–290 MPa (10–42 ksi) für weichgeglühtes Aluminium, ansteigend auf 152–572 MPa (22–83 ksi) für wärmebehandelte Knetlegierungen, wie sie in Flugzeugstrukturen verwendet werden

6. Nickel

Nickel ist ein starkes Metall, das häufig in Legierungen wie Edelstahl verwendet wird. Es hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ist auch hitzebeständig. Dies macht es ideal für die Verwendung in der chemischen Industrie.

Eigenschaften von Nickel

• Schmelzpunkt: 1453°
• Dichte: 8,9 g/cm³
• Härte: 4 Mohs
• Zugfestigkeit: etwa 462 MPa (rund 67.000 psi) für kommerziell reines Nickel 200 im geglühten Zustand

7. Kupfer

Kupfer ist ein beliebtes Metall, das vielseitig einsetzbar ist. Es ist ein ausgezeichneter Strom- und Wärmeleiter, ideal für elektrische Anwendungen. Außerdem ist es korrosionsbeständig, was es zu einer guten Wahl für Sanitäranlagen und andere Anwendungen macht. Kupfer ist weiter verbreitet als Silber und Gold. Es wird zur Herstellung von Drähten, Kabeln und Telefonmasten verwendet. Es wird auch in Rohren und Rohrleitungen verwendet. Dieses Metall wird auch zur Herstellung von Messing, Bronze und Messingbeschichtungen verwendet.

Eigenschaften des Kupfers:

• Schmelzpunkt: 1084°C
• Dichte: 8,96 g/cm³
• Härte: 3 Mohs
• Zugfestigkeit: etwa 220–415 MPa (32.000–60.000 psi) für reines Kupfer, vom geglühten bis zum kaltverfestigten Zustand

8. Gold

Gold ist ein wertvolles Metall, das häufig für Schmuck und andere dekorative Gegenstände verwendet wird. Es ist außerdem ein ausgezeichneter Stromleiter und korrodiert nicht. Wegen seiner Seltenheit und seines hohen Wertes ist dieses Metall bei Sammlern sehr beliebt. Gold wird für Schmuck und Dekorationsartikel verwendet. Außerdem wird es zur Herstellung von Münzen, Medaillen und Papiergeld verwendet.

Eigenschaften von Gold:

• Schmelzpunkt: 1064°C
• Dichte: 19,3 g/cm³
• Härte: 2,5 Mohs
• Zugfestigkeit: hier nicht angegeben. Veröffentlichte Werte für reines Gold variieren stark je nach Härte und Bearbeitung, und die uns verfügbaren Quellen widersprechen sich, daher wird kein einzelner Wert genannt, statt einen zu drucken, der irreführend sein könnte

9. Silber

Silber ist ein weiteres Edelmetall, das vielseitig einsetzbar ist. Es ist ein ausgezeichneter Strom- und Wärmeleiter und rostet nicht so leicht. Es ist auch eines der teuersten Metalle der Welt. Es ist reaktionsfreudiger als Platin und Gold. Silber ist am häufigsten in Münzen und Medaillen zu finden. Es wird auch zur Herstellung von elektrischen Leitungen und vielen Haushaltsgeräten verwendet.

Eigenschaften von Silber:

• Schmelzpunkt: 961°C
• Dichte: 10,49 g/cm³
• Härte: 2,5 Mohs
• Zugfestigkeit: hier nicht angegeben. Veröffentlichte Werte für reines Silber schwanken stark je nach Zustand und Umformung, und die uns verfügbaren Quellen widersprechen sich, daher wird kein einzelner Wert genannt, statt einen zu drucken, der irreführen könnte

10. Platin

Platin ist ein wertvolles Metall, das häufig für Schmuck, Münzen und andere dekorative Gegenstände verwendet wird. Es wird auch bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen und Katalysatoren verwendet. Es ist sehr teuer. Es ist das zweitteuerste Metall der Welt. Es wird hauptsächlich für Schmuck und Dekorationsartikel verwendet. Platin ist wertvoller als Gold, weil es weniger reaktiv ist. Dadurch lässt es sich leichter bearbeiten und läuft nicht so leicht an. Platin wird auch für die Herstellung von Münzen und Medaillen verwendet. Es wird auch für die Herstellung von gasbetriebenen Motoren verwendet, insbesondere für Autos und Flugzeuge.

Eigenschaften von Platin:

• Schmelzpunkt: 1768°C
• Dichte: 21,45 g/cm³
• Härte: 4 Mohs
• Zugfestigkeit: hier nicht angegeben. Veröffentlichte Werte für reines Platin variieren stark je nach Zustand und Bearbeitung, und die uns verfügbaren Quellen widersprechen sich, daher wird kein einzelner Wert genannt, statt einen zu drucken, der irreführen könnte

Einige andere Metalle, die als die stärksten angesehen werden, sind:

Magnesium-Legierungen

Magnesium ist ein leichtes Metall, das häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet wird. Es ist bekannt für sein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und seine Korrosionsbeständigkeit.

Eigenschaften von Magnesium

• Schmelzpunkt: 650°C
• Dichte: 1,74 g/cm³
• Härte: 2 Mohs

Eisen

Eisen ist ein starkes und vielseitiges Metall, das seit Jahrhunderten verwendet wird. Am häufigsten wird es in Form von Stahl verwendet, der eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff ist. Stahl wird häufig im Bauwesen, in der Technik und in der Fertigung verwendet. In der Regel werden aus Stahl Konstruktionswerkstoffe wie Balken, Träger, Armierungseisen, Stahl und Rohre aus duktilem Eisen hergestellt. Eisen wird auch für die Herstellung von Eisenbahnschienen verwendet.

Eigenschaften von Eisen:

• Hoher Schmelzpunkt: 1538°C
• Dichte: 7,87 g/cm³
• Härte: 4 Mohs

Inconel

Inconel ist eine Superlegierung, d. h. es besteht aus mehreren verschiedenen Metallen, die für zusätzliche Festigkeit und Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion sorgen. Es wird häufig in Hochtemperaturanwendungen wie Düsentriebwerken und Raketenmotoren eingesetzt. Eine Partnerschaft mit einem China CNC-Bearbeitung Der Hersteller der Teile stellt sicher, dass die Inconel-Komponenten mit der Präzision und Qualität gefertigt werden, die für solch anspruchsvolle Umgebungen erforderlich sind.

Eigenschaften von Inconel:

• Schmelzpunkt: 1350°C
• Dichte: 8,4 g/cm³
• Härte: 7 Mohs
• Elastizitätsmodul: 193 GPa

Palladium

Palladium ist ein wertvolles Metall, das häufig für Schmuck, Münzen und andere dekorative Gegenstände verwendet wird. Es wird auch bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen und Katalysatoren verwendet.

Der Anstieg der Metallverwendung

Die Stärke der verschiedenen Metalle, die zur Herstellung dieser erstaunlichen Kreationen verwendet werden, ist sehr unterschiedlich. Einige dieser Metalle sind von Natur aus stark, aber dank des technischen Fortschritts werden andere durch spezielle Verfahren, die dem Metall mehr Gewicht verleihen, stärker gemacht. Einige dieser Metalle sind so stark, dass sie zum Schmieden ganzer Flugzeuge, Schiffe und Panzer verwendet wurden.

Wie Sie sehen können, gibt es eine Vielzahl von Metallen, die als die stärksten der Welt gelten. Jedes Metall hat einzigartige Eigenschaften die es für bestimmte Anwendungen ideal machen. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie werden wir in Zukunft wahrscheinlich noch mehr Anwendungen für diese starken Metalle sehen.

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