Aluminium vs rustfritt stål

Hva er aluminium

Aluminium er et lett metallmateriale med sterk korrosjonsbestandighet. Styrken til aluminium i seg selv er ikke høy, men styrken til aluminiumslegering er forbedret etter tilsetning av noen elementer.

Fysiske egenskaper av aluminium

De tetthet av aluminium og aluminiumslegeringer er 2,7g/cm³, smeltepunktet er 660°C, kokepunktet er 2520°C, og de har sterk elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne, duktilitet og korrosjonsbestandighet. Derfor, aluminium og aluminiumslegeringer er mye brukt innen bilindustrien, romfartsindustrien, skipsbygging, byggeapplikasjoner, farmasøytisk og matemballasje, osv.

Hva er rustfritt stål

Rustfritt stål er en type legering laget hovedsakelig av jern og karbon, med et betydelig tilskudd av krom, vanligvis i det minste 10.5%. Dette krominnholdet er det som gir rustfritt stål dens bemerkelsesverdige korrosjonsbestandighet, som det danner en tynn, passivt lag av kromoksid på overflaten som forhindrer rust og nedbrytning når det utsettes for fuktighet og luft.

Fysiske egenskaper til rustfritt stål

Rustfritt stål har en rekke fysiske egenskaper som gjør det til et allsidig materiale for mange bruksområder. Her er de viktigste fysiske egenskapene til rustfritt stål:

1. Tetthet

• – Typisk rekkevidde: 7.75 til 8.1 g/cm³.
• – Beskrivelse: Tettheten til rustfritt stål er relativt høy, bidrar til dens styrke og holdbarhet. Den nøyaktige tettheten kan variere litt avhengig av den spesifikke legeringssammensetningen.

2. Smeltepunkt

• – Typisk rekkevidde: 1,370°C til 1530 °C (2,500°F til 2800 °F).
• – Beskrivelse: Rustfritt stål har et høyt smeltepunkt, som gjør den egnet for applikasjoner som involverer høye temperaturer, som i ovner og jetmotorer.

3. Termisk ledningsevne

• – Typisk verdi: 16 til 24 W/m·K (watt per meter-kelvin) ved romtemperatur.
• – Beskrivelse: Rustfritt stål har lavere varmeledningsevne sammenlignet med andre metaller som kobber eller aluminium, which means it is less efficient in transferring heat. Denne egenskapen er fordelaktig i applikasjoner som krever varmebevaring.

4. Termisk ekspansjon

• – Koeffisient for termisk ekspansjon: Omtrent 16.5 til 18.5 x 10⁻6/°C.
• – Beskrivelse: Rustfritt stål utvider seg og trekker seg sammen med temperaturendringer. Koeffisienten for termisk ekspansjon er viktig i applikasjoner der dimensjonsstabilitet er kritisk, som i konstruksjon og produksjon.

5. Elektrisk ledningsevne

• – Typisk verdi: 1.45 til 1.6 x 10⁶ S/m (siemens per meter).
• – Beskrivelse: Rustfritt stål har relativt lav elektrisk ledningsevne sammenlignet med andre metaller som kobber. Dette gjør den mindre egnet for elektriske applikasjoner, men er gunstig for bruk som et resistivt materiale.

6. Magnetiske egenskaper

• – Beskrivelse: De magnetiske egenskapene til rustfritt stål varierer avhengig av legeringen. Austenittisk rustfritt stål (f.eks., 304, 316) er generelt ikke-magnetiske, mens ferritisk og martensittisk rustfritt stål kan være magnetisk.

7. Strekkstyrke

• – Typisk rekkevidde: 515 til 827 MPa (megapascal).
• – Beskrivelse: Rustfritt stål er kjent for sin høye strekkfasthet, som refererer til den maksimale belastningen den tåler mens den strekkes eller trekkes før den brytes. Dette gjør den ideell for strukturelle og bærende applikasjoner.

8. Hardhet

• – Typisk verdi: Varierer med legeringen, men generelt mellom 140 til 300 på Brinell-skalaen.
• – Beskrivelse: Rustfritt stål har god hardhet, betyr at den motstår deformasjon og riper. Hardhet kan økes gjennom prosesser som arbeidsherding.

9. Duktilitet

• – Beskrivelse: Rustfritt stål er generelt ganske formbart, noe som betyr at den kan trekkes inn i ledninger eller andre former uten å gå i stykker. Denne egenskapen er avgjørende for å forme og forme materialet til ulike produkter.

10. Korrosjonsbestandighet

• – Beskrivelse: En av de mest bemerkelsesverdige egenskapene til rustfritt stål er dets utmerkede motstand mot korrosjon. Kromet i legeringen danner et passivt oksidlag på overflaten, beskytter den mot rust og andre former for korrosjon, selv i tøffe miljøer.

11. Elastisitetsmodul

• – Typisk verdi: 193 til 200 GPa (gigapascal).
• – Beskrivelse: Denne egenskapen måler stivheten til rustfritt stål, indicating how much it will deform under a given load. En høy elastisitetsmodul betyr at materialet er stivt og motstår deformasjon.

Aluminium vs rustfritt stål

Korrosjonsbestandighet

Både aluminium og rustfritt stål har sterk korrosjonsbestandighet. Selv om de har forskjellige sammensetninger, Prinsippet for rustforebygging er å generere et tett oksidlag for å forhindre korrosjon av produktet.

Aluminium danner naturlig et tynt lag av aluminiumoksid når det utsettes for luft, som gir god korrosjonsbestandighet. Dette oksidlaget er relativt stabilt og beskytter det underliggende metallet mot ytterligere oksidasjon.

Rustfritt ståls korrosjonsmotstand kommer fra krominnholdet (vanligvis i det minste 10.5%). Krom reagerer med oksygen for å danne et meget stabilt og beskyttende kromoksidlag på overflaten, som forhindrer ytterligere korrosjon.

Styrke

I valg av materialer, styrke er en egenskap som ikke kan ignoreres. Generelt, styrken til aluminiumslegering er ikke like god som rustfritt stål, men noen aluminium legeringer med relativt høy styrke, slik som 2024, 7075, ha styrke.

Styrken til rustfritt stål er generelt høyere enn for aluminiumslegering. Denne konklusjonen er basert på sammenligningen av de fysiske og mekaniske egenskapene til de to materialene. Rustfritt stål, som legert stål, er hovedsakelig sammensatt av elementer som jern, krom, og nikkel, og har god korrosjonsbestandighet, høy temperaturmotstand, slitestyrke, og utmerkede mekaniske egenskaper. Styrken til rustfritt stål kan forbedres ytterligere ved kaldherding eller varmebehandling, slik at den har høyere styrke og hardhet, samt bedre utmattelsesmotstand og slagfasthet.

I kontrast, selv om aluminiumslegering har egenskapene til lav tetthet, høy styrke, god plastisitet, utmerket elektrisk og termisk ledningsevne, og dens styrke kan forbedres ved legering av varmebehandling, dens styrke er vanligvis vanskelig å nå nivået av rustfritt stål. Styrken til aluminiumslegering er sammenlignbar med høykvalitetsstål og kan oppfylle kravene til mange strukturelle deler, men dens slitestyrke og høy temperaturbestandighet er relativt dårlig i ubehandlet tilstand.

Derfor, i applikasjoner som krever høy styrke, rustfritt stål er vanligvis et bedre valg. Aluminiumslegeringer er mye brukt i luftfart, bil, elektronikk og andre felt på grunn av deres lette vekt og gode prosesseringsegenskaper.

Styrke-til-vekt-forhold

Aluminiumslegeringer har et høyere styrke-til-vekt-forhold enn rustfritt stål.

Selv om rustfritt stål er sterkere enn aluminiumslegeringer, aluminiumslegeringer har lavere tetthet enn rustfritt stål. Tettheten til aluminiumslegeringer er 2,7 g/cm³, mens tettheten til rustfritt stål er 7.75 til 8.1 g/cm³. Tettheten til aluminiumslegeringer er ca 1/3 av rustfritt stål.

Aluminiumslegeringer er lette metaller med et høyt styrke-til-vekt-forhold. Dens strekkstyrke er vanligvis rundt 60,000 PSI, mens noen legeringer til og med kan nå 100,000 PSI. Fordelene med aluminiumslegeringer er god plastisitet og enkel bearbeiding til ulike former og størrelser. I kontrast, selv om rustfritt stål har fordelen av å motstå korrosjon og oksidasjon, dens strekkstyrke er mellom 30,000-50,000 PSI, men det er tettere enn aluminiumslegeringer og kan være vanskeligere å behandle.

Oppsummert, aluminiumslegeringer har lettere vekt og bedre bearbeidbarhet samtidig som de opprettholder høy styrke, gjør dem til et overlegent valg i mange applikasjoner.

Pris

Generelt sett, prisen på rustfritt stål er høyere enn prisen på aluminiumslegering. Når begge materialene kan oppfylle ytelseskravene til produktet, aluminiumslegering er utvilsomt det beste valget for å redusere kostnadene.

The price of stainless steel is higher than that of aluminum alloy, og tettheten er også høyere enn for aluminiumslegering. Det samme ett tonn aluminiumslegering kan produsere tre ganger samme volum av rustfrie stålprodukter. Derfor, når begge kan oppfylle ytelseskravene, aluminiumslegering er det rimeligste valget.

Hva er forskjellen mellom aluminiumslegering og rustfritt stål?

• 1. Materialsammensetning: Rustfritt stål inneholder elementer som jern, krom, og nikkel, mens aluminiumslegering hovedsakelig inneholder aluminium og en liten mengde magnesium, silisium, og andre elementer.
• 2. Ytelsesegenskaper: Rustfritt stål har god korrosjonsbestandighet, slitestyrke, og høy temperaturstyrke, mens aluminiumslegering har høy elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne, og lav tetthet.
• 3. Utseende farge: Overflaten av rustfritt stål er sølvhvit, mens overflaten av aluminiumslegering er sølvhvit eller lys gul.
• 4. Pris: Prisen på rustfritt stål er vanligvis høyere enn prisen på aluminiumslegering.
• 5. Søknad: Rustfritt stål er ofte brukt i konstruksjon, møbler, kjøkkenutstyr, og andre felt, mens aluminiumslegering er ofte brukt i luftfart, biler, konstruksjon, og andre felt.

Hvordan velge aluminiumslegering og rustfritt stål

Både aluminiumslegering og rustfritt stål har høy styrke, høy korrosjonsbestandighet, elektrisk ledningsevne, varmeledningsevne og andre egenskaper, men det er fortsatt noen hull i spesifikke enkelteiendommer. Når det gjelder materialvalg, vi må vurdere bruksscenarioet for materialet.

Hvis bruksscenarioet til produktet har høye krav til styrke og ingen krav til vekt, da er rustfritt stål det beste valget.

Hvis bruksscenarioet for produktet har krav til lettvekt og krever et høyt styrke-til-vekt-forhold, da er aluminiumslegering bedre enn rustfritt stål.