Das härteste bekannte Metall ist eine Stahllegierung, die oft durch Zugabe von Kohlenstoff und anderen Elementen noch härter wird. Mit einer Zugfestigkeit von 0.84 GPa (122,000 psi) und einer Streckgrenze von 0.64 GPa (67,000 psi) wird Kohlenstoffstahl in der Härte nur von sehr harten Nichtmetallen wie Rubinen, Diamanten oder aggregierten Diamant-Nanostäben übertroffen. Härte ist definiert als die Widerstandsfähigkeit eines Stoffes gegen Abrieb oder Eindrücken. Die Mohs-Skala ordnet die Elemente nach ihrer Vergleichshärte auf einer Skala von 1 bis 10, wobei 10 die härteste ist. Die besten kohlenstoffreichen Stähle bewerten eine 8 bis 9 auf der Skala, verglichen mit Rubin mit 9 und Diamant mit 10. Die härtesten Metalle sind im Vergleich zu den stärksten Nichtmetallen noch etwas weich, basierend auf den stärksten Bindungen in der Chemie, der sp2bond zwischen Kohlenstoffatome.
Kohlenstoffstahl
Hochfester Kohlenstoffstahl durchläuft einen Temper- und Glühprozess, bei dem Wärme verwendet wird, um ihn härter zu machen. Hitze macht das Metall zwar stärker, aber auch weniger duktil, was bedeutet, dass es sich unter Belastung weniger biegen und bewegen kann. Dem Stahl wird auch Kohlenstoff zugesetzt, an welchem Punkt das Stahllegierungsmetall zu Kohlenstoffstahl oder verstärktem Stahl, dem härtesten verfügbaren Metall, wird. Im härtesten Metall können Kohlenstoffgehalte von bis zu 2 Prozent vorhanden sein.
Kohlenstoffstahl ist eine der gebräuchlichsten Stahlsorten, die andere häufigste ist Edelstahl. Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts von 2,800 ° F (1,537 ° C) werden die meisten Kohlenstoffstähle in Bauwerkzeugen wie Gesteinsbohrern und Baudübeln verwendet. Manchmal sind sehr harte Metalle wie Kohlenstoffstahl wegen ihrer anderen Eigenschaften unerwünscht; Kohlenstoffstahl zum Beispiel ist notorisch anfällig für Korrosion. Obwohl es das härteste Metall ist, ist es nicht unbedingt das nützlichste Material für jeden Job.
Andere harte Materialien
Obwohl Wolframcarbid oft fälschlicherweise als das härteste Metall angesehen wird, ist es eigentlich ein Verbundmaterial aus Wolfram und Kohlenstoff, oft mit Kobaltzusatz. Es wird sowohl beim Militär als auch für Waffennachladegeräte verwendet und ist auch eine beliebte Wahl für Herren-Trauringe.
Iridium und Titan werden manchmal auch fälschlicherweise als die härtesten Metalle bezeichnet; obwohl sie hart sind, sind sie nicht die schwersten. Titan wurde jedoch verwendet, um die am tiefsten tauchenden U-Boote der Welt zu bauen, und Iridium ist als das korrosionsbeständigste Metall bekannt. Chrom, das auf der Mohs-Skala mit 8.5 bewertet wird, ist ebenfalls extrem hart und wird für diese Qualität häufig legierten Stählen zugesetzt. Abgereichertes Uran, das Metall der Wahl für Panzergranaten, ist nicht härter als Wolframkarbid oder Kohlenstoffstahl, aber dichter, was für Projektile vorzuziehen ist. Das stärkste Einzelelement ist Kohlenstoff, aber nur in Form eines Diamanten.