آلومینیوم در مقابل فولاد ضد زنگ

آلومینیوم چیست؟

آلومینیوم یک ماده فلزی سبک وزن با مقاومت در برابر خوردگی قوی است. استحکام خود آلومینیوم زیاد نیست, اما استحکام آلیاژ آلومینیوم پس از افزودن برخی عناصر بهبود می یابد.

خواص فیزیکی آلومینیوم

این چگالی آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب است, نقطه ذوب 660 درجه سانتیگراد است, نقطه جوش 2520 درجه سانتیگراد است, و رسانایی الکتریکی قوی دارند, رسانایی گرمایی, شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی. از این رو, آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم به طور گسترده در زمینه های صنعت خودرو استفاده می شود, صنعت هوافضا, کشتی سازی, کاربردهای ساخت و ساز, بسته بندی دارویی و غذایی, و غیره.

آلومینیوم در مقابل فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ چیست؟

فولاد ضد زنگ نوعی آلیاژ است که عمدتاً از آهن و کربن ساخته شده است, با افزودن قابل توجهی از کروم, معمولا حداقل 10.5%. این محتوای کروم چیزی است که به فولاد ضد زنگ مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی می دهد, همانطور که یک نازک را تشکیل می دهد, لایه غیرفعال اکسید کروم روی سطح که از زنگ زدگی و تخریب در هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت و هوا جلوگیری می کند..

خواص فیزیکی فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ طیف وسیعی از خواص فیزیکی را نشان می دهد که آن را به یک ماده همه کاره برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند. در اینجا خواص فیزیکی کلیدی فولاد ضد زنگ آورده شده است:

1. تراکم

• - محدوده معمولی: 7.75 به 8.1 g/cm³.
• - توضیحات: چگالی فولاد ضد زنگ نسبتا زیاد است, به استحکام و دوام آن کمک می کند. چگالی دقیق بسته به ترکیب آلیاژ خاص می تواند کمی متفاوت باشد.

2. نقطه ذوب

• - محدوده معمولی: 1,370درجه سانتی گراد تا 1530 درجه سانتی گراد (2,500درجه فارنهایت تا 2800 درجه فارنهایت).
• - توضیحات: فولاد ضد زنگ نقطه ذوب بالایی دارد, که آن را برای کاربردهایی با دمای بالا مناسب می کند, مانند کوره ها و موتورهای جت.

3. رسانایی گرمایی

• - ارزش معمولی: 16 به 24 W/m·K (وات بر متر کلوین) در دمای اتاق.
• - توضیحات: فولاد ضد زنگ در مقایسه با سایر فلزات مانند مس یا آلومینیوم، هدایت حرارتی کمتری دارد, یعنی کارایی کمتری در انتقال گرما دارد. این ویژگی در کاربردهایی که نیاز به حفظ گرما دارند سودمند است.

4. انبساط حرارتی

• – ضریب انبساط حرارتی: تقریبا 16.5 به 18.5 x 10-6 /°C.
• - توضیحات: فولاد ضد زنگ با تغییرات دما منبسط و منقبض می شود. ضریب انبساط حرارتی در کاربردهایی که پایداری ابعادی حیاتی است مهم است, مانند ساخت و ساز و ساخت.

5. رسانایی الکتریکی

• - ارزش معمولی: 1.45 به 1.6 x 106 S/m (زیمنس بر متر).
• - توضیحات: فولاد ضد زنگ در مقایسه با فلزات دیگر مانند مس، هدایت الکتریکی نسبتاً کمی دارد. این باعث می شود آن را برای کاربردهای الکتریکی کمتر مناسب کند، اما برای استفاده به عنوان یک ماده مقاومتی مفید است.

6. خواص مغناطیسی

• - توضیحات: خواص مغناطیسی فولاد ضد زنگ بسته به آلیاژ متفاوت است. فولادهای زنگ نزن آستنیتی (به عنوان مثال،, 304, 316) به طور کلی غیر مغناطیسی هستند, در حالی که فولادهای زنگ نزن فریتی و مارتنزیتی می توانند مغناطیسی باشند.

7. استحکام کششی

• - محدوده معمولی: 515 به 827 MPa (مگا پاسکال).
• - توضیحات: فولاد ضد زنگ به دلیل استحکام کششی بالا شناخته شده است, که اشاره به حداکثر تنشی دارد که می تواند در هنگام کشش یا کشیده شدن قبل از شکستن تحمل کند. این آن را برای کاربردهای سازه ای و باربر ایده آل می کند.

8. سختی

• - ارزش معمولی: با آلیاژ متفاوت است, اما به طور کلی بین 140 به 300 در مقیاس برینل.
• - توضیحات: فولاد ضد زنگ سختی خوبی از خود نشان می دهد, به این معنی که در برابر تغییر شکل و خراش مقاومت می کند. سختی را می توان از طریق فرآیندهایی مانند سخت کاری افزایش داد.

9. شکل پذیری

• - توضیحات: فولاد ضد زنگ به طور کلی کاملاً انعطاف پذیر است, به این معنی که می توان آن را بدون شکستگی به سیم یا اشکال دیگر کشید. این خاصیت در شکل دهی و شکل دادن مواد به محصولات مختلف ضروری است.

10. مقاومت در برابر خوردگی

• - توضیحات: یکی از بارزترین خواص فولاد ضد زنگ مقاومت عالی آن در برابر خوردگی است. کروم موجود در آلیاژ یک لایه اکسید غیرفعال بر روی سطح تشکیل می دهد, محافظت از آن در برابر زنگ زدگی و سایر اشکال خوردگی, حتی در محیط های سخت.

فولاد ضد زنگ و کاربردهای آن

11. مدول الاستیسیته

• - ارزش معمولی: 193 به 200 GPa (گیگا پاسکال).
• - توضیحات: این ویژگی سفتی فولاد ضد زنگ را اندازه گیری می کند, نشان می دهد که تحت یک بار مشخص چقدر تغییر شکل می دهد. مدول الاستیسیته بالا به این معنی است که ماده سفت است و در برابر تغییر شکل مقاومت می کند.

آلومینیوم در مقابل فولاد ضد زنگ

مقاومت در برابر خوردگی

هر دو آلومینیوم و فولاد ضد زنگ دارای مقاومت در برابر خوردگی قوی هستند. اگرچه ترکیبات متفاوتی دارند, اصل جلوگیری از زنگ زدگی تولید یک لایه اکسید متراکم برای جلوگیری از خوردگی محصول است.

آلومینیوم به طور طبیعی وقتی در معرض هوا قرار می گیرد یک لایه نازک از اکسید آلومینیوم را تشکیل می دهد, که مقاومت مناسبی در برابر خوردگی ایجاد می کند. این لایه اکسید نسبتاً پایدار است و از فلز زیرین در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند.

مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ از محتوای کروم آن ناشی می شود (معمولا حداقل 10.5%). کروم با اکسیژن واکنش می دهد تا یک لایه اکسید کروم بسیار پایدار و محافظ روی سطح ایجاد کند., که از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند.

استحکام - قدرت

در انتخاب مواد, قدرت خاصیتی است که نمی توان آن را نادیده گرفت. معمولا, استحکام آلیاژ آلومینیوم به خوبی فولاد ضد زنگ نیست, اما برخی آلومینیوم آلیاژهایی با استحکام نسبتاً بالا, مانند 2024, 7075, قدرت دارند.

استحکام فولاد ضد زنگ به طور کلی بالاتر از آلیاژ آلومینیوم است. این نتیجه گیری بر اساس مقایسه خواص فیزیکی و مکانیکی دو ماده است. فولاد ضد زنگ, به عنوان یک فولاد آلیاژی, عمدتا از عناصری مانند آهن تشکیل شده است, کروم, و نیکل, و مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد, مقاومت در برابر دمای بالا, مقاومت در برابر سایش, و خواص مکانیکی عالی. استحکام فولاد ضد زنگ را می توان با سخت شدن سرد یا عملیات حرارتی افزایش داد, به طوری که از استحکام و سختی بالاتری برخوردار باشد, و همچنین مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر ضربه بهتر است.

متقابلا, اگرچه آلیاژ آلومینیوم دارای ویژگی های چگالی کم است, استحکام بالا, پلاستیسیته خوب, هدایت الکتریکی و حرارتی عالی, و استحکام آن را می توان با عملیات حرارتی آلیاژی افزایش داد, استحکام آن معمولاً برای رسیدن به سطح فولاد ضد زنگ دشوار است. استحکام آلیاژ آلومینیوم با فولاد با کیفیت بالا قابل مقایسه است و می تواند نیازهای بسیاری از قطعات ساختاری را برآورده کند., اما مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر دمای بالا در حالت درمان نشده نسبتا ضعیف است.

آلیاژ آلومینیوم و کاربرد آن

از این رو, در کاربردهایی که به استحکام بالایی نیاز دارند, فولاد ضد زنگ معمولا انتخاب بهتری است. آلیاژهای آلومینیوم به طور گسترده در حمل و نقل هوایی استفاده می شود, خودرو, الکترونیک و سایر زمینه ها به دلیل وزن سبک و خواص پردازش خوب.

نسبت قدرت به وزن

آلیاژهای آلومینیوم نسبت استحکام به وزن بالاتری نسبت به فولاد ضد زنگ دارند.

اگرچه فولاد ضد زنگ قوی تر از آلیاژهای آلومینیوم است, آلیاژهای آلومینیوم چگالی کمتری نسبت به فولاد ضد زنگ دارند. چگالی آلیاژهای آلومینیوم 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب است, در حالی که چگالی فولاد ضد زنگ است 7.75 به 8.1 g/cm³. چگالی آلیاژهای آلومینیوم در حدود است 1/3 از فولاد ضد زنگ.

آلیاژهای آلومینیوم فلزات سبک وزن با نسبت مقاومت به وزن بالا هستند. استحکام کششی آن معمولا در اطراف است 60,000 PSI, در حالی که برخی از آلیاژها حتی می توانند برسند 100,000 PSI. از مزایای آلیاژهای آلومینیوم می توان به انعطاف پذیری خوب و پردازش آسان در اشکال و اندازه های مختلف اشاره کرد. متقابلا, اگرچه فولاد ضد زنگ از مزیت مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون برخوردار است, استحکام کششی آن بین 30,000-50,000 PSI, اما چگالی آن از آلیاژهای آلومینیوم بیشتر است و ممکن است پردازش آن دشوارتر باشد.

به طور خلاصه, آلیاژهای آلومینیوم دارای وزن سبک تر و پردازش پذیری بهتر در عین حفظ استحکام بالا هستند, آنها را به یک انتخاب برتر در بسیاری از کاربردها تبدیل می کند.

قیمت

به طور کلی, قیمت فولاد ضد زنگ بالاتر از آلیاژ آلومینیوم است. زمانی که هر دو ماده بتوانند الزامات عملکرد محصول را برآورده کنند, آلیاژ آلومینیوم بدون شک بهترین انتخاب برای کاهش هزینه است.

قیمت فولاد ضد زنگ بالاتر از آلیاژ آلومینیوم است, و چگالی نیز بالاتر از آلیاژ آلومینیوم است. همان یک تن آلیاژ آلومینیوم می تواند سه برابر همان حجم محصولات فولادی ضد زنگ تولید کند. از این رو, زمانی که هر دو می توانند الزامات عملکرد را برآورده کنند, آلیاژ آلومینیوم مقرون به صرفه ترین انتخاب است.

تفاوت بین آلیاژ آلومینیوم و فولاد ضد زنگ چیست؟?

• 1. ترکیب مواد: فولاد ضد زنگ حاوی عناصری مانند آهن است, کروم, و نیکل, در حالی که آلیاژ آلومینیوم عمدتا حاوی آلومینیوم و مقدار کمی منیزیم است, سیلیکون, و عناصر دیگر.
• 2. ویژگی های عملکرد: فولاد ضد زنگ مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد, مقاومت در برابر سایش, و استحکام در دمای بالا, در حالی که آلیاژ آلومینیوم رسانایی الکتریکی بالایی دارد, رسانایی گرمایی, و چگالی کم.
• 3. رنگ ظاهری: سطح فولاد ضد زنگ سفید نقره ای است, در حالی که سطح آلیاژ آلومینیوم سفید نقره ای یا زرد روشن است.
• 4. قیمت: قیمت فولاد ضد زنگ معمولا بالاتر از آلیاژ آلومینیوم است.
• 5. کاربرد: فولاد ضد زنگ معمولا در ساخت و ساز استفاده می شود, مبلمان, وسایل آشپزخانه, و زمینه های دیگر, در حالی که آلیاژ آلومینیوم معمولا در هوانوردی استفاده می شود, اتومبیل ها, ساخت و ساز, و زمینه های دیگر.

نحوه انتخاب آلیاژ آلومینیوم و فولاد ضد زنگ

هر دو آلیاژ آلومینیوم و فولاد ضد زنگ استحکام بالایی دارند, مقاومت در برابر خوردگی بالا, رسانایی الکتریکی, هدایت حرارتی و سایر خواص, اما هنوز برخی از شکاف ها در ویژگی های منفرد خاص وجود دارد. از نظر انتخاب مواد, ما باید سناریوی کاربردی مواد را در نظر بگیریم.

در صورتی که سناریوی کاربرد محصول دارای الزامات بالا برای استحکام و بدون نیاز به وزن باشد, پس فولاد ضد زنگ بهترین انتخاب است.

اگر سناریوی کاربردی محصول دارای الزامات سبک وزنی بوده و به نسبت استحکام به وزن بالا نیاز دارد., پس آلیاژ آلومینیوم بهتر از فولاد ضد زنگ است.