Det hårdest kendte metal:Fra krom til wolframcarbid og osmiumdiborid

Af David Kennedy, Opdateret 24. marts 2022

Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Når vi taler om hårdhed, henviser vi til et materiales evne til at modstå ridser, deformation og slid ved høje temperaturer. Mens mange metaller kan hærdes gennem legering, skiller en håndfuld grundstoffer og forbindelser sig virkelig ud som de hårdeste kendte materialer.

Forstå hårdhedsskalaer

Hårdhed er ikke en enkelt, absolut måling. Forskere bruger flere skalaer til at vurdere, hvordan et materiale kan sammenlignes med andre:

• Mohs-skala – Et relativt system, der rangerer materialer efter deres ridsemodstand. Diamant topper listen med 10, mens talkum sidder på 1.
• Vickers-skala – Anvender en diamantpyramideindrykker presset ind i prøven i 10-15 sekunder, hvilket giver et Vickers Hardness Number (VHN).

Stållegeringer og krom

Stål, en legering af jern, kulstof og andre elementer, kan konstrueres til enestående hårdhed. Tilføjelse af krom - et element med en Mohs-rating på 8,5 - skaber "krom" eller "krom" stål, som er hårdere end selve det rene metal. Selv minimalt kromindhold øger styrke, korrosionsbestandighed og hårdhed dramatisk. Forkromning, et tyndt beskyttende lag, forbedrer overfladens holdbarhed yderligere.

Tungsten Carbide 857

Wolframit-baseret wolframcarbid 857 (85,7 % WC, 9,5 % Ni, 1,8 % Ta, 1,5 % Ti, 1 % Nb, 0,3 % Cr) rangerer 8-9 på Mohs-skalaen – fire gange hårdere end titanium. Dette kompositmateriale er værdsat for skærende værktøjer og slidbestandige komponenter.

Metalforbindelser, der overstråler diamant

Når metaller kombineres med andre grundstoffer, vil de resulterende "metalloider" eller "keramiske" strukturer - kendt som kovalent-bundne faste stoffer -kan overgå selv diamantens naturlige hårdhed. Rhenium og osmium, for eksempel, danner borider, der er hårdere end stål. Bemærkelsesværdigt nok kan osmiumdiborid ridse naturlig diamant, det hårdeste naturligt forekommende stof.