Quel métal a la plus grande résistance à la traction ?

Dans l'industrie métallurgique, la résistance à la traction est l'une des propriétés les plus importantes que les fabricants et les ingénieurs recherchent lorsqu'ils essaient de concevoir des produits pour des applications à fortes contraintes. Alors que de nombreux métaux peuvent résister à ces applications, quel métal a la résistance à la traction la plus élevée ? Avec une résistance à la traction ultime de 980 MPa, le tungstène a la résistance à la traction la plus élevée de tous les autres métaux. Cependant, il est important de comprendre comment sa résistance à la traction se compare à sa résistance à la compression pour différencier les domaines d'application du tungstène.

Dans cet article, nous comparons la résistance à la traction et la résistance à la compression du tungstène et discutons d'autres métaux avec des propriétés de résistance à la traction élevées qui peuvent être utilisés à la place du tungstène.

Résistance à la traction du tungstène par rapport à la résistance à la compression

Alors que la résistance à la traction fait référence à la capacité d'un métal à résister à la tension ou à la contrainte (force de traction) avant qu'il ne se brise, la résistance à la compression fait référence à la capacité d'un métal à résister à la compression (force de poussée). Ci-dessous, nous détaillons la résistance à la traction et la résistance à la compression du tungstène.

Comprendre la résistance à la traction du tungstène

La résistance à la traction (également appelée résistance à la traction ultime) d'un matériau fait référence à sa capacité à résister à une charge ou à une contrainte avant qu'il ne se casse ou ne tombe en panne de façon permanente. À cet égard, le tungstène a la résistance à la traction la plus élevée parmi tous les métaux naturels.

La principale raison de sa résistance élevée à la traction est la disposition de ses atomes et molécules. Il existe une forte liaison métallique entre ses atomes par les électrons 5d. Ainsi, il faut une énorme quantité d'énergie pour rompre la liaison et, par conséquent, le tungstène a un point de fusion élevé de 6 192 ° F. Pour cette raison, le tungstène est utilisé dans les micro-ondes et dans l'éclairage à incandescence traditionnel.

En raison de sa haute résistance à la traction, le tungstène est largement utilisé pour produire des métaux durs à base de carbures de tungstène (acier au tungstène). Sa capacité à résister à des contraintes élevées en fait un alliage idéal pour les industries aérospatiale et automobile. Le tungstène présente des défis d'usinage ; cependant, avec des stratégies efficaces, il peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs hautement spécialisés, tels que des pièces de four à haute température, des disjoncteurs haute tension et des dispositifs de redressement à semi-conducteurs haute puissance.

Cependant, peu importe le métal qui a la résistance à la traction la plus élevée, à moins qu'il n'obtienne les mêmes résultats en matière de résistance à la compression pour les applications à haute résistance de tout type.

Comprendre la résistance à la compression du tungstène

Contrairement à la résistance à la traction, la résistance à la compression d'un matériau fait référence à sa capacité à résister à une force de compression uniaxiale jusqu'à sa rupture. Ce facteur est essentiel pour choisir les matériaux des structures de conception.

Plus un matériau peut supporter une charge élevée, plus il peut résister à la déformation plastique. Cette capacité du matériau à résister aux contraintes de charge est exprimée par la limite d'élasticité d'un matériau. La limite d'élasticité du tungstène et de ses alliages varie entre 300 et 1000 MPa. Un alliage tungstène-carbone (carbure de tungstène) présente une limite d'élasticité proche de celle d'un diamant. C'est pourquoi le carbure de tungstène est principalement utilisé pour les outils de coupe et d'exploitation minière.

Quel métal a la plus grande résistance à la traction après le tungstène ?

Bien que le tungstène ait la résistance à la traction la plus élevée, d'autres alliages métalliques, détaillés dans le tableau ci-dessous, peuvent également souvent être utilisés à sa place :

Alliages	Résistance à la traction ultime (MPa)	Limite d'élasticité (MPa)	Propriétés et caractéristiques	Applications
Acier inoxydable	860	520	Haute résistance à la corrosion Conserve une résistance élevée, même à des températures élevées Peu d'entretien Moins cher	Équipements médicaux Aéronautique et aérospatiale Architecture
Chrome	413	362	Le métal le plus dur au monde selon l'échelle de dureté de Moh Un élément d'alliage idéal pour augmenter la résistance des alliages ferreux Haute résistance à l'oxydation	Fabrication d'acier inoxydable Chromage pour offrir une finition miroir Moules pour la cuisson des briques
Titane (CP 4)	550	483	Deux fois plus résistant que l'aluminium Point de fusion élevé d'environ 2 750 °F Naturellement résistant à la corrosion Excellente biocompatibilité	Bijoux Implants médicaux Structures marines et aérospatiales
Vanadium	800	776	Point de fusion élevé d'environ 3 470 °F Malléable, ductile, haute résistance à la corrosion Avec le titane, atteint un rapport résistance/poids élevé	Ferrovanadium Outils de coupe Armures Implants dentaires Moteurs à réaction
Inconel (IN718)	965	550	Résistance exceptionnelle dans des conditions cryogéniques Capacité intrinsèque à former une couche d'oxyde protectrice contre la corrosion Facile à souder et à usiner	Impression 3D  Moteurs à turbine à gaz Pièces de moteur turboréacteur Métal moulé sous pression

Jusqu'en 1920, le tungstène était connu comme un élément d'alliage d'acier idéal et était utilisé comme filament dans les lampes à incandescence. En 1935, les premiers alliages de métaux lourds de tungstène ont été produits et les 40 années suivantes ont marqué sa demande industrielle exponentielle. Aujourd'hui, malgré la crise du COVID-19, le marché du tungstène est en plein essor et devrait connaître une croissance exponentielle à l'avenir.

Cependant, en raison des perturbations actuelles de la chaîne d'approvisionnement causées par le COVID-19, il est impératif de maintenir un stock excédentaire de tungstène ou de trouver des matériaux recyclés pour poursuivre la production quelle que soit la situation du marché à l'avenir.

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