पृथ्वी पर सबसे कठिन धातु क्या है?

जब धातुओं की बात आती है, तो कठोरता एक महत्वपूर्ण संपत्ति है जो विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उनकी उपयुक्तता निर्धारित करती है। लेकिन वास्तव में पृथ्वी पर सबसे कठिन धातु क्या है? इसका उत्तर उतना सीधा नहीं है जितना कि यह लग सकता है, क्योंकि "कठोरता" को अलग -अलग तरीकों से परिभाषित किया जा सकता है - जैसे कि खरोंच प्रतिरोध, इंडेंटेशन प्रतिरोध, या तन्य शक्ति। हालांकि, एक धातु लगातार समग्र कठोरता के संदर्भ में बाहर खड़ा है: टंगस्टन।
धातुओं में कठोरता को समझना
टंगस्टन को सबसे कठिन धातु क्यों माना जाता है, इसमें गोता लगाने से पहले, यह स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है कि कठोरता को कैसे मापा जाता है। सामग्री विज्ञान में, कठोरता का मूल्यांकन आमतौर पर मोह्स हार्डनेस स्केल (स्क्रैच प्रतिरोध के लिए) और विकर्स या रॉकवेल स्केल (इंडेंटेशन प्रतिरोध के लिए) जैसे तराजू का उपयोग करके किया जाता है।
• MOHS स्केल 1 से 10 (नरम, तालक की तरह) से 10 (सबसे कठिन, डायमंड की तरह) को रैंक करता है। धातुएं आम तौर पर इस पैमाने पर 2 और 9 के बीच आती हैं।
• विकर्स हार्डनेस टेस्ट एक डायमंड पिरामिड द्वारा इंडेंटेशन के लिए एक सामग्री के प्रतिरोध को मापता है, जिसमें विकर्स हार्डनेस (एचवी) इकाइयों में रिपोर्ट किए गए परिणाम हैं। उच्च एचवी मान अधिक कठोरता का संकेत देते हैं।
धातुओं के लिए, इन मापों का एक संयोजन - के साथ -साथ पिघलने बिंदु और तन्य शक्ति जैसे गुणों के साथ - व्यावहारिक रूप से उनकी "कठोरता" निर्धारित करने में मदद करता है। टंगस्टन कई मेट्रिक्स में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं, जिससे यह शीर्ष दावेदार है।
टंगस्टन: सबसे कठिन स्वाभाविक रूप से होने वाली धातु
टंगस्टन, रासायनिक प्रतीक डब्ल्यू और परमाणु संख्या 74 के साथ, एक दुर्लभ धातु है जिसे इसकी असाधारण कठोरता के लिए जाना जाता है। यहाँ क्यों यह शीर्षक अर्जित करता है:
• मोह्स हार्डनेस: टंगस्टन मोह्स स्केल पर लगभग 7.5 रैंक पर है, इसे अधिकांश अन्य धातुओं के ऊपर रखकर। तुलना के लिए, स्टील आमतौर पर 4 से 7 तक होता है, जबकि टाइटेनियम 6 पर बैठता है।
• विकर्स हार्डनेस: प्योर टंगस्टन में विकर्स की कठोरता लगभग 343 एचवी है, लेकिन जब अन्य धातुओं (जैसे कि निकल, लोहा, या कोबाल्ट) के साथ मिश्र धातु में वृद्धि होती है, तो इसकी कठोरता काफी बढ़ जाती है। टंगस्टन कार्बाइड, टंगस्टन और कार्बन का एक यौगिक, 1,800–2,400 एचवी - की एक विकर्स कठोरता का दावा करता है, यह सबसे कठिन आदमी - बना धातु - आधारित सामग्री में से एक है।
• पिघलने बिंदु: टंगस्टन में 6,192 डिग्री एफ (3,422 डिग्री) पर किसी भी धातु का उच्चतम पिघलने बिंदु है। यह चरम गर्मी प्रतिरोध इसके मजबूत परमाणु बॉन्ड से जुड़ा हुआ है, जो इसकी कठोरता में भी योगदान देता है।
• तन्यता ताकत: टंगस्टन में एक उच्च तन्यता ताकत है (अधिकतम तनाव इसे तोड़ने से पहले सामना कर सकता है), आगे एक टिकाऊ और कठोर धातु के रूप में अपनी प्रतिष्ठा को बढ़ाता है।
टंगस्टन अन्य कठिन धातुओं की तुलना कैसे करते हैं​
जबकि अन्य धातुएं कठिन हैं, कोई भी टंगस्टन के समग्र प्रदर्शन से मेल नहीं खाता है:
• क्रोमियम: क्रोमियम को अपनी कठोरता (MOHS 8.5) के लिए जाना जाता है और अक्सर खरोंच प्रतिरोध को जोड़ने के लिए अन्य धातुओं को प्लेट करने के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि, यह संरचनात्मक अनुप्रयोगों में टंगस्टन की तुलना में भंगुर और कम बहुमुखी है।
• टाइटेनियम: टाइटेनियम मजबूत और हल्का है, लेकिन टंगस्टन की तुलना में कम मोहस कठोरता (6) और विकर्स हार्डनेस (लगभग 200 एचवी) है।
• स्टील मिश्र: उच्च - कार्बन स्टील या टूल स्टील बहुत कठिन हो सकते हैं, लेकिन उनकी कठोरता अक्सर गर्मी उपचार के माध्यम से प्राप्त की जाती है, और वे टंगस्टन की प्राकृतिक कठोरता और गर्मी प्रतिरोध से मेल नहीं खाते हैं।
• ओस्मियम: ओस्मियम 7 की एक मोहस कठोरता के साथ एक घनी धातु है, लेकिन यह टंगस्टन की तुलना में कम प्रचुर मात्रा में और अधिक भंगुर है, इसके व्यावहारिक उपयोग को सीमित करता है।
टंगस्टन कार्बाइड, विशेष रूप से, कई धातुओं और यहां तक ​​कि कुछ सिरेमिक को बेहतर बनाता है। यह अधिकांश स्टील्स की तुलना में कठिन है और केवल हीरे या क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड जैसी सामग्रियों द्वारा खरोंच किया जा सकता है।
टंगस्टन की कठोरता के व्यावहारिक अनुप्रयोग
टंगस्टन की कठोरता, इसकी गर्मी प्रतिरोध और शक्ति के साथ संयुक्त, यह कई उद्योगों में अमूल्य बनाती है:
• टूलमेकिंग: टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग कटिंग टूल, ड्रिल बिट्स और मिलिंग इंसर्ट बनाने के लिए किया जाता है। ये उपकरण स्टील, कंक्रीट, और यहां तक ​​कि अन्य धातुओं जैसे कठोर सामग्री के माध्यम से जल्दी से सुस्त हो सकते हैं।
• एयरोस्पेस और रक्षा: टंगस्टन का उपयोग रॉकेट नोजल, कवच - भेदी गोला -बारूद, और विमान भागों में किया जाता है जो उच्च तापमान और चरम बलों का सामना करना चाहिए।
• इलेक्ट्रॉनिक्स: गरमागरम प्रकाश बल्बों और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में टंगस्टन फिलामेंट्स उच्च तापमान पर पिघलने का विरोध करने की अपनी क्षमता पर निर्भर करते हैं।
• खनन और निर्माण: टंगस्टन - ड्रिल बिट्स और देखा ब्लेड रॉक और कंक्रीट में ड्रिलिंग के लिए आवश्यक हैं।
टंगस्टन की सीमाएँ
अपनी कठोरता के बावजूद, टंगस्टन में कमियां हैं। शुद्ध टंगस्टन कमरे के तापमान पर भंगुर है, जिससे मशीन के लिए मुश्किल हो जाती है। इसे दूर करने के लिए, यह अक्सर अन्य धातुओं (जैसे निकल या लोहे) के साथ मिश्र धातु है, जो कठोरता को बनाए रखते हुए लचीलापन में सुधार करता है। टंगस्टन भी दुर्लभ और महंगा है, जो इसके उपयोग को कम - लागत अनुप्रयोगों में सीमित करता है।
क्या "धातु" कठिन हैं?
यह ध्यान देने योग्य है कि कुछ आदमी - बनाई गई सामग्री टंगस्टन की तुलना में कठिन हैं, लेकिन शुद्ध धातु नहीं हैं। उदाहरण के लिए:
• टंगस्टन कार्बाइड: जैसा कि उल्लेख किया गया है, यह एक यौगिक (एक शुद्ध धातु नहीं) है, लेकिन अक्सर इसके धातु गुणों के कारण व्यावहारिक संदर्भों में धातुओं के साथ समूहीकृत किया जाता है।
• अनाकार धातु (धातु चश्मा): इनमें अनियमित परमाणु संरचनाएं होती हैं और बहुत कठिन हो सकती हैं, लेकिन वे स्वाभाविक रूप से नहीं होते हैं और प्रयोगशालाओं में उत्पादित होते हैं।
• नैनोस्ट्रक्टेड मेटल्स: नैनोस्केल में इंजीनियर किए गए धातुओं ने कठोरता को बढ़ाया हो सकता है, लेकिन वे सिंथेटिक हैं और प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं।
स्वाभाविक रूप से शुद्ध धातुओं के बीच, हालांकि, टंगस्टन सबसे कठिन बना हुआ है।
निष्कर्ष
पृथ्वी पर सबसे कठिन धातु टंगस्टन है। उच्च मोहस कठोरता, विकर्स कठोरता, गर्मी प्रतिरोध और तन्य शक्ति का संयोजन इसे अन्य धातुओं से अलग करता है। जब टंगस्टन कार्बाइड बनाने के लिए कार्बन के साथ मिश्र धातु, यह और भी कठिन हो जाता है, तो यह औद्योगिक उपकरणों और उच्च - प्रदर्शन अनुप्रयोगों में एक प्रधान हो जाता है। जबकि अन्य धातु और आदमी - बनाई गई सामग्री विशिष्ट क्षेत्रों में अपनी कठोरता को प्रतिद्वंद्वी कर सकती है, टंगस्टन के प्राकृतिक गुण और बहुमुखी प्रतिभा ग्रह पर सबसे कठिन धातु के रूप में अपनी स्थिति को मजबूत करते हैं। चाहे काटने के उपकरण, एयरोस्पेस घटकों, या इलेक्ट्रॉनिक्स में, टंगस्टन की कठोरता इंजीनियरिंग और विनिर्माण में नवाचार को जारी रखती है।