Aluminium vs rustfrit stål

Hvad er aluminium

Aluminium er et let metalmateriale med stærk korrosionsbestandighed. Styrken af ​​aluminium i sig selv er ikke høj, men styrken af ​​aluminiumslegering forbedres efter tilføjelse af nogle elementer.

Fysiske egenskaber af aluminium

De densitet af aluminium og aluminiumslegeringer er 2,7 g/cm³, smeltepunktet er 660°C, kogepunktet er 2520°C, og de har stærk elektrisk ledningsevne, Termisk ledningsevne, duktilitet og korrosionsbestandighed. Derfor, aluminium og aluminiumslegeringer er meget udbredt inden for bilindustrien, luftfartsindustrien, skibsbygning, byggeansøgninger, medicinal- og fødevareemballage, osv.

Hvad er rustfrit stål

Rustfrit stål er en type legering, der primært er lavet af jern og kulstof, med en betydelig tilsætning af chrom, normalt i det mindste 10.5%. Dette kromindhold er det, der giver rustfrit stål dets bemærkelsesværdige korrosionsbestandighed, da det danner en tynd, passivt lag af chromoxid på overfladen, der forhindrer rust og nedbrydning, når det udsættes for fugt og luft.

Fysiske egenskaber af rustfrit stål

Rustfrit stål udviser en række fysiske egenskaber, der gør det til et alsidigt materiale til mange anvendelser. Her er de vigtigste fysiske egenskaber ved rustfrit stål:

1. Densitet

• – Typisk rækkevidde: 7.75 til 8.1 g/cm³.
• – Beskrivelse: Densiteten af ​​rustfrit stål er relativt høj, bidrager til dens styrke og holdbarhed. Den nøjagtige massefylde kan variere lidt afhængigt af den specifikke legeringssammensætning.

2. Smeltepunkt

• – Typisk rækkevidde: 1,370°C til 1.530 °C (2,500°F til 2.800 °F).
• – Beskrivelse: Rustfrit stål har et højt smeltepunkt, hvilket gør den velegnet til applikationer med høje temperaturer, såsom i ovne og jetmotorer.

3. Termisk ledningsevne

• - Typisk værdi: 16 til 24 W/m · k (watt per meter-kelvin) ved stuetemperatur.
• – Beskrivelse: Rustfrit stål har lavere varmeledningsevne sammenlignet med andre metaller som kobber eller aluminium, hvilket betyder, at den er mindre effektiv til at overføre varme. Denne egenskab er fordelagtig i applikationer, der kræver varmetilbageholdelse.

4. Termisk ekspansion

• – Termisk udvidelseskoefficient: Tilnærmelsesvis 16.5 til 18.5 x 10⁻6/°C.
• – Beskrivelse: Rustfrit stål udvider sig og trækker sig sammen med temperaturændringer. Den termiske udvidelseskoefficient er vigtig i applikationer, hvor dimensionsstabilitet er kritisk, såsom i konstruktion og fremstilling.

5. Elektrisk ledningsevne

• - Typisk værdi: 1.45 til 1.6 x 10⁶ S/m (siemens pr meter).
• – Beskrivelse: Rustfrit stål har relativt lav elektrisk ledningsevne sammenlignet med andre metaller som kobber. Dette gør det mindre velegnet til elektriske applikationer, men er fordelagtigt til brug som et resistivt materiale.

6. Magnetiske egenskaber

• – Beskrivelse: De magnetiske egenskaber af rustfrit stål varierer afhængigt af legeringen. Austenitisk rustfrit stål (F.eks., 304, 316) er generelt ikke-magnetiske, mens ferritiske og martensitiske rustfrit stål kan være magnetiske.

7. Trækstyrke

• – Typisk rækkevidde: 515 til 827 MPA (megapascal).
• – Beskrivelse: Rustfrit stål er kendt for sin høje trækstyrke, som refererer til den maksimale belastning, den kan modstå, mens den strækkes eller trækkes, før den går i stykker. Dette gør den ideel til strukturelle og bærende applikationer.

8. Hårdhed

• - Typisk værdi: Varierer med legeringen, men generelt imellem 140 til 300 på Brinell-skalaen.
• – Beskrivelse: Rustfrit stål udviser god hårdhed, hvilket betyder, at den modstår deformation og ridser. Hårdhed kan øges gennem processer som arbejdshærdning.

9. Duktilitet

• – Beskrivelse: Rustfrit stål er generelt ret duktilt, hvilket betyder, at det kan trækkes ind i tråde eller andre former uden at gå i stykker. Denne egenskab er essentiel til at forme og forme materialet til forskellige produkter.

10. Korrosionsmodstand

• – Beskrivelse: En af de mest bemærkelsesværdige egenskaber ved rustfrit stål er dets fremragende modstandsdygtighed over for korrosion. Chromet i legeringen danner et passivt oxidlag på overfladen, beskytter den mod rust og andre former for korrosion, selv i barske miljøer.

11. Elasticitetsmodul

• - Typisk værdi: 193 til 200 GPA (gigapascal).
• – Beskrivelse: Denne egenskab måler stivheden af ​​rustfrit stål, angiver hvor meget den vil deformeres under en given belastning. Et højt elasticitetsmodul betyder, at materialet er stift og modstår deformation.

Aluminium vs rustfrit stål

Korrosionsmodstand

Både aluminium og rustfrit stål har stærk korrosionsbestandighed. Selvom de har forskellige sammensætninger, princippet om rustforebyggelse er at generere et tæt oxidlag for at forhindre produktet i at korrosion.

Aluminium danner naturligt et tyndt lag af aluminiumoxid, når det udsættes for luft, som giver en god korrosionsbestandighed. Dette oxidlag er relativt stabilt og beskytter det underliggende metal mod yderligere oxidation.

Rustfrit ståls korrosionsbestandighed kommer fra dets chromindhold (normalt i det mindste 10.5%). Chrom reagerer med ilt og danner et meget stabilt og beskyttende chromoxidlag på overfladen, hvilket forhindrer yderligere korrosion.

Styrke

I valg af materialer, styrke er en egenskab, der ikke kan ignoreres. Generelt, styrken af ​​aluminiumslegering er ikke så god som rustfrit stål, men nogle aluminium legeringer med relativt høj styrke, såsom 2024, 7075, have styrke.

Styrken af ​​rustfrit stål er generelt højere end for aluminiumslegering. Denne konklusion er baseret på sammenligningen af ​​de to materialers fysiske og mekaniske egenskaber. Rustfrit stål, som legeret stål, er hovedsageligt sammensat af elementer som jern, krom, og nikkel, og har god korrosionsbestandighed, høj temperaturbestandighed, slidstyrke, og fremragende mekaniske egenskaber. Styrken af ​​rustfrit stål kan forbedres yderligere ved koldhærdning eller varmebehandling, så den har højere styrke og hårdhed, samt bedre træthedsmodstand og slagfasthed.

I modsætning hertil, selvom aluminiumslegering har egenskaberne ved lav densitet, høj styrke, god plasticitet, fremragende elektrisk og termisk ledningsevne, og dets styrke kan forbedres ved legering af varmebehandling, dens styrke er normalt vanskelig at nå niveauet for rustfrit stål. Styrken af ​​aluminiumslegering er sammenlignelig med højkvalitetsstål og kan opfylde kravene fra mange strukturelle dele, men dens slidstyrke og højtemperaturbestandighed er relativt dårlig i ubehandlet tilstand.

Derfor, i applikationer, der kræver høj styrke, rustfrit stål er normalt et bedre valg. Aluminiumslegeringer er meget udbredt i luftfarten, automobil, elektronik og andre områder på grund af deres lette vægt og gode forarbejdningsegenskaber.

Styrke-til-vægt-forhold

Aluminiumslegeringer har et højere styrke-til-vægt-forhold end rustfrit stål.

Selvom rustfrit stål er stærkere end aluminiumslegeringer, aluminiumslegeringer har en lavere densitet end rustfrit stål. Densiteten af ​​aluminiumslegeringer er 2,7 g/cm³, mens tætheden af ​​rustfrit stål er 7.75 til 8.1 g/cm³. Densiteten af ​​aluminiumslegeringer er ca 1/3 af rustfrit stål.

Aluminiumslegeringer er letvægtsmetaller med et højt styrke-til-vægt-forhold. Dens trækstyrke er normalt omkring 60,000 PSI, mens nogle legeringer endda kan nå 100,000 PSI. Fordelene ved aluminiumslegeringer er god plasticitet og nem forarbejdning til forskellige former og størrelser. I modsætning hertil, selvom rustfrit stål har fordelen ved at modstå korrosion og oxidation, dens trækstyrke er mellem 30,000-50,000 PSI, men det er tættere end aluminiumslegeringer og kan være sværere at behandle.

Sammenfattende, aluminiumslegeringer har en lettere vægt og bedre bearbejdelighed, samtidig med at de bevarer høj styrke, hvilket gør dem til et overlegent valg i mange applikationer.

Pris

Generelt set, prisen på rustfrit stål er højere end prisen på aluminiumslegering. Når begge materialer kan opfylde produktets ydeevnekrav, aluminiumslegering er uden tvivl det bedste valg til at reducere omkostningerne.

Prisen på rustfrit stål er højere end prisen på aluminiumslegering, og densiteten er også højere end for aluminiumslegering. Det samme et ton aluminiumslegering kan producere tre gange det samme volumen af ​​rustfrit stålprodukter. Derfor, når begge kan opfylde præstationskravene, aluminiumslegering er det mest overkommelige valg.

Hvad er forskellen mellem aluminiumslegering og rustfrit stål?

• 1. Materiale sammensætning: Rustfrit stål indeholder elementer som jern, krom, og nikkel, mens aluminiumslegering hovedsageligt indeholder aluminium og en lille mængde magnesium, silicium, og andre elementer.
• 2. Præstationsegenskaber: Rustfrit stål har god korrosionsbestandighed, slidstyrke, og høj temperatur styrke, mens aluminiumslegering har høj elektrisk ledningsevne, Termisk ledningsevne, og lav tæthed.
• 3. Udseende farve: Overfladen af ​​rustfrit stål er sølvhvid, mens overfladen af ​​aluminiumslegering er sølvhvid eller lysegul.
• 4. Pris: Prisen på rustfrit stål er normalt højere end prisen på aluminiumslegering.
• 5. Anvendelse: Rustfrit stål er almindeligt anvendt i byggeriet, møbel, køkkenudstyr, og andre felter, mens aluminiumslegering er almindeligt anvendt i luftfarten, Biler, konstruktion, og andre felter.

Sådan vælger du aluminiumslegering og rustfrit stål

Både aluminiumslegering og rustfrit stål har høj styrke, Høj korrosionsmodstand, Elektrisk ledningsevne, varmeledningsevne og andre egenskaber, men der er stadig nogle huller i specifikke enkeltejendomme. Med hensyn til materialevalg, vi skal overveje materialets anvendelsesscenarie.

Hvis produktets anvendelsesscenarie har høje krav til styrke og ingen krav til vægt, så er rustfrit stål det bedste valg.

Hvis anvendelsesscenariet for produktet har krav til letvægt og kræver et højt styrke-til-vægt-forhold, så er aluminiumslegering bedre end rustfrit stål.