Il metallo più duro conosciuto è la lega d’acciaio, che spesso è resa ancora più dura dall’aggiunta di carbonio e altri elementi. Con una resistenza alla trazione di 0.84 GPa (122,000 psi) e una resistenza allo snervamento di 0.64 GPa (67,000 psi), l’acciaio al carbonio è superato in durezza solo da non metalli molto duri, come rubini, diamanti o nanotubi di diamante aggregati. La durezza è definita come la resistenza di una materia all’abrasione o all’impronta. La scala di Mohs classifica gli elementi in base alla durezza comparativa, su una scala da 1 a 10, dove 10 è il più duro. I migliori acciai ad alto tenore di carbonio danno un punteggio da 8 a 9 sulla scala, rispetto al rubino a 9 e al diamante a 10. I metalli più duri sono ancora un po’ teneri rispetto ai non metalli più forti, in base ai legami più forti in chimica, il legame sp2 tra atomi di carbonio.
Acciaio al carbonio
L’acciaio al carbonio ad alta resistenza passa attraverso un processo di rinvenimento e ricottura, che utilizza il calore, per renderlo più duro. Mentre il calore rende il metallo più forte, lo rende anche meno duttile, il che significa che è meno in grado di piegarsi e muoversi quando è sotto stress. Il carbonio viene anche aggiunto all’acciaio, a quel punto il metallo in lega d’acciaio diventa acciaio al carbonio o acciaio rinforzato, il metallo più duro disponibile. Contenuti di carbonio fino al 2% possono essere presenti nel metallo più duro.
L’acciaio al carbonio è uno dei tipi più comuni di acciaio, l’altro tipo più comune è l’acciaio inossidabile. A causa del suo alto punto di fusione di 2,800 ° F (1,537 ° C), la maggior parte degli acciai al carbonio viene utilizzata in strumenti di costruzione come perforatrici da roccia e tasselli da costruzione. A volte i metalli molto duri, come l’acciaio al carbonio, sono indesiderabili a causa delle loro altre proprietà; l’acciaio al carbonio, ad esempio, è notoriamente soggetto a corrosione. Sebbene sia il metallo più duro, non è necessariamente il materiale più utile per ogni lavoro.
Altri materiali duri
Mentre spesso viene scambiato per essere il metallo più duro, il carburo di tungsteno, è in realtà un materiale composito fatto di tungsteno e carbonio, spesso con aggiunta di cobalto. Viene utilizzato sia in campo militare che per l’attrezzatura di ricarica delle armi, ed è anche una scelta popolare per le fedi nuziali da uomo.
Anche l’iridio e il titanio sono talvolta erroneamente chiamati i metalli più duri; anche se sono difficili, non sono i più difficili. Tuttavia, il titanio è stato utilizzato per costruire i sottomarini più profondi del mondo e l’iridio è noto per essere il metallo più resistente alla corrosione. Anche il cromo, che ha un valore di 8.5 sulla scala Mohs, è estremamente duro e viene spesso aggiunto agli acciai legati per questa qualità. L’uranio impoverito, il metallo preferito per i gusci dei carri armati, non è più duro del carburo di tungsteno o dell’acciaio al carbonio, ma è più denso, il che è preferibile per i proiettili. Il singolo elemento più forte è il carbonio, ma solo quando è sotto forma di diamante.