Aluminium kontra stal nierdzewna

Co to jest aluminium

Aluminium to lekki materiał metaliczny o dużej odporności na korozję. Wytrzymałość samego aluminium nie jest wysoka, ale wytrzymałość stopu aluminium poprawia się po dodaniu niektórych pierwiastków.

Właściwości fizyczne aluminium

The gęstość aluminium i stopów aluminium wynosi 2,7 g/cm3, temperatura topnienia wynosi 660°C, temperatura wrzenia wynosi 2520°C, i mają silną przewodność elektryczną, przewodność cieplna, plastyczność i odporność na korozję. Dlatego, aluminium i stopy aluminium są szeroko stosowane w przemyśle samochodowym, przemysł lotniczy, okrętownictwo, zastosowania budowlane, opakowania farmaceutyczne i spożywcze, itp.

Aluminium kontra stal nierdzewna

Co to jest stal nierdzewna

Stal nierdzewna to rodzaj stopu wykonanego głównie z żelaza i węgla, ze znacznym dodatkiem chromu, przynajmniej zwykle 10.5%. Dzięki zawartości chromu stal nierdzewna ma niezwykłą odporność na korozję, ponieważ tworzy cienką warstwę, pasywna warstwa tlenku chromu na powierzchni, która zapobiega rdzewieniu i degradacji pod wpływem wilgoci i powietrza.

Właściwości fizyczne stali nierdzewnej

Stal nierdzewna wykazuje szereg właściwości fizycznych, które czynią ją uniwersalnym materiałem do wielu zastosowań. Oto kluczowe właściwości fizyczne stali nierdzewnej:

1. Gęstość

• – Typowy zasięg: 7.75 Do 8.1 g/cm³.
• - Opis: Gęstość stali nierdzewnej jest stosunkowo wysoka, przyczyniając się do jego wytrzymałości i trwałości. Dokładna gęstość może się nieznacznie różnić w zależności od konkretnego składu stopu.

2. Temperatura topnienia

• – Typowy zasięg: 1,370°C do 1530°C (2,500°F do 2800°F).
• - Opis: Stal nierdzewna ma wysoką temperaturę topnienia, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających wysokich temperatur, jak w piecach i silnikach odrzutowych.

3. Przewodność cieplna

• – Typowa wartość: 16 Do 24 W/m·K (waty na metr-kelwin) w temperaturze pokojowej.
• - Opis: Stal nierdzewna ma niższą przewodność cieplną w porównaniu do innych metali, takich jak miedź czy aluminium, co oznacza, że ​​jest mniej efektywny w przekazywaniu ciepła. Ta właściwość jest korzystna w zastosowaniach wymagających zatrzymywania ciepła.

4. Rozszerzalność cieplna

• – Współczynnik rozszerzalności cieplnej: Około 16.5 Do 18.5 x 10⁻⁶ /°C.
• - Opis: Stal nierdzewna rozszerza się i kurczy pod wpływem zmian temperatury. Współczynnik rozszerzalności cieplnej jest ważny w zastosowaniach, w których stabilność wymiarowa ma kluczowe znaczenie, jak w budownictwie i produkcji.

5. Przewodnictwo elektryczne

• – Typowa wartość: 1.45 Do 1.6 x 10⁶ S/m (siemens na metr).
• - Opis: Stal nierdzewna ma stosunkowo niską przewodność elektryczną w porównaniu do innych metali, takich jak miedź. To sprawia, że ​​​​jest mniej odpowiedni do zastosowań elektrycznych, ale jest korzystny do stosowania jako materiał rezystancyjny.

6. Właściwości magnetyczne

• - Opis: Właściwości magnetyczne stali nierdzewnej różnią się w zależności od stopu. Austenityczne stale nierdzewne (np., 304, 316) są na ogół niemagnetyczne, podczas gdy ferrytyczne i martenzytyczne stale nierdzewne mogą być magnetyczne.

7. Wytrzymałość na rozciąganie

• – Typowy zasięg: 515 Do 827 MPa (megapaskale).
• - Opis: Stal nierdzewna znana jest ze swojej dużej wytrzymałości na rozciąganie, co odnosi się do maksymalnego naprężenia, jakie może wytrzymać podczas rozciągania lub ciągnięcia przed zerwaniem. Dzięki temu idealnie nadaje się do zastosowań konstrukcyjnych i nośnych.

8. Twardość

• – Typowa wartość: Różni się w zależności od stopu, ale ogólnie pomiędzy 140 Do 300 w skali Brinella.
• - Opis: Stal nierdzewna charakteryzuje się dobrą twardością, co oznacza, że ​​jest odporny na odkształcenia i zarysowania. Twardość można zwiększyć poprzez procesy takie jak hartowanie przez zgniot.

9. Plastyczność

• - Opis: Stal nierdzewna jest ogólnie dość plastyczna, co oznacza, że ​​można go wciągnąć w druty lub inne kształty bez pękania. Ta właściwość jest niezbędna do formowania i kształtowania materiału w różne produkty.

10. Odporność na korozję

• - Opis: Jedną z najbardziej godnych uwagi właściwości stali nierdzewnej jest jej doskonała odporność na korozję. Chrom zawarty w stopie tworzy na powierzchni pasywną warstwę tlenku, chroniąc go przed rdzą i innymi formami korozji, nawet w trudnych warunkach.

Stal nierdzewna i jej zastosowania

11. Moduł sprężystości

• – Typowa wartość: 193 Do 200 GPa (gigapaskale).
• - Opis: Ta właściwość mierzy sztywność stali nierdzewnej, wskazując, jak bardzo odkształci się pod danym obciążeniem. Wysoki moduł sprężystości oznacza, że ​​materiał jest sztywny i odporny na odkształcenia.

Aluminium kontra stal nierdzewna

Odporność na korozję

Zarówno aluminium, jak i stal nierdzewna mają dużą odporność na korozję. Chociaż mają inny skład, zasadą zapobiegania rdzy jest wytworzenie gęstej warstwy tlenku, która zapobiega korozji produktu.

Aluminium naturalnie tworzy cienką warstwę tlenku glinu pod wpływem powietrza, co zapewnia przyzwoitą odporność na korozję. Ta warstwa tlenku jest stosunkowo stabilna i chroni metal znajdujący się pod spodem przed dalszym utlenianiem.

Odporność stali nierdzewnej na korozję wynika z zawartości chromu (przynajmniej zwykle 10.5%). Chrom reaguje z tlenem, tworząc na powierzchni bardzo stabilną i ochronną warstwę tlenku chromu, co zapobiega dalszej korozji.

Wytrzymałość

W doborze materiałów, siła to cecha, której nie można ignorować. Ogólnie, wytrzymałość stopu aluminium nie jest tak dobra jak wytrzymałość stali nierdzewnej, ale niektóre aluminium stopy o stosunkowo dużej wytrzymałości, Jak na przykład 2024, 7075, mieć siłę.

Wytrzymałość stali nierdzewnej jest na ogół wyższa niż wytrzymałość stopu aluminium. Wniosek ten opiera się na porównaniu właściwości fizycznych i mechanicznych obu materiałów. Stal nierdzewna, jako stal stopowa, składa się głównie z pierwiastków takich jak żelazo, chrom, i nikiel, i ma dobrą odporność na korozję, odporność na wysoką temperaturę, odporność na zużycie, i doskonałe właściwości mechaniczne. Wytrzymałość stali nierdzewnej można dodatkowo zwiększyć poprzez hartowanie na zimno lub obróbkę cieplną, dzięki czemu ma większą wytrzymałość i twardość, jak również lepszą odporność na zmęczenie i udarność.

W przeciwieństwie, chociaż stop aluminium ma cechy niskiej gęstości, wysoka wytrzymałość, dobra plastyczność, doskonała przewodność elektryczna i cieplna, a jego wytrzymałość można zwiększyć poprzez obróbkę cieplną stopowania, jego wytrzymałość jest zwykle trudna do osiągnięcia na poziomie stali nierdzewnej. Wytrzymałość stopu aluminium jest porównywalna z wytrzymałością stali wysokiej jakości i może spełnić wymagania wielu części konstrukcyjnych, ale jego odporność na zużycie i odporność na wysoką temperaturę są stosunkowo słabe w stanie nieobrobionym.

Stop aluminium i jego zastosowanie

Dlatego, w zastosowaniach wymagających dużej wytrzymałości, stal nierdzewna jest zwykle lepszym wyborem. Stopy aluminium są szeroko stosowane w lotnictwie, samochód, elektronice i innych dziedzinach ze względu na niewielką wagę i dobre właściwości przetwórcze.

Stosunek wytrzymałości do masy

Stopy aluminium mają wyższy stosunek wytrzymałości do masy niż stal nierdzewna.

Chociaż stal nierdzewna jest mocniejsza niż stopy aluminium, stopy aluminium mają mniejszą gęstość niż stal nierdzewna. Gęstość stopów aluminium wynosi 2,7 g/cm3, podczas gdy gęstość stali nierdzewnej wynosi 7.75 Do 8.1 g/cm³. Gęstość stopów aluminium wynosi ok 1/3 ze stali nierdzewnej.

Stopy aluminium to metale lekkie o wysokim stosunku wytrzymałości do masy. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi zwykle około 60,000 PSI, podczas gdy niektóre stopy mogą nawet osiągnąć 100,000 PSI. Zaletami stopów aluminium jest dobra plastyczność i łatwość obróbki w różne kształty i rozmiary. W przeciwieństwie, chociaż stal nierdzewna ma tę zaletę, że jest odporna na korozję i utlenianie, jego wytrzymałość na rozciąganie mieści się pomiędzy 30,000-50,000 PSI, ale jest gęstszy niż stopy aluminium i może być trudniejszy w obróbce.

W podsumowaniu, stopy aluminium mają mniejszą wagę i lepszą przetwarzalność przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wytrzymałości, co czyni je doskonałym wyborem w wielu zastosowaniach.

Cena

Ogólnie rzecz biorąc, cena stali nierdzewnej jest wyższa niż stopu aluminium. Gdy oba materiały mogą spełniać wymagania wydajnościowe produktu, stop aluminium jest niewątpliwie najlepszym wyborem w celu obniżenia kosztów.

Cena stali nierdzewnej jest wyższa niż stopu aluminium, a gęstość jest również wyższa niż w przypadku stopu aluminium. Z tej samej tony stopu aluminium można wyprodukować trzykrotnie większą ilość wyrobów ze stali nierdzewnej. Dlatego, gdy oba mogą spełnić wymagania dotyczące wydajności, stop aluminium jest najtańszym wyborem.

Jaka jest różnica między stopem aluminium a stalą nierdzewną?

• 1. Skład materiału: Stal nierdzewna zawiera pierwiastki takie jak żelazo, chrom, i nikiel, podczas gdy stop aluminium zawiera głównie aluminium i niewielką ilość magnezu, krzem, i inne elementy.
• 2. Charakterystyka wydajności: Stal nierdzewna ma dobrą odporność na korozję, odporność na zużycie, i wytrzymałość w wysokiej temperaturze, podczas gdy stop aluminium ma wysoką przewodność elektryczną, przewodność cieplna, i niska gęstość.
• 3. Kolor wyglądu: Powierzchnia stali nierdzewnej jest srebrzystobiała, podczas gdy powierzchnia stopu aluminium jest srebrzystobiała lub jasnożółta.
• 4. Cena: Cena stali nierdzewnej jest zwykle wyższa niż stopu aluminium.
• 5. Aplikacja: Stal nierdzewna jest powszechnie stosowana w budownictwie, meble, sprzęt kuchenny, i inne pola, podczas gdy stop aluminium jest powszechnie stosowany w lotnictwie, samochody, budowa, i inne pola.

Jak wybrać stop aluminium i stal nierdzewną

Zarówno stop aluminium, jak i stal nierdzewna mają wysoką wytrzymałość, wysoka odporność na korozję, przewodnictwo elektryczne, przewodność cieplna i inne właściwości, jednak nadal istnieją pewne luki w zakresie konkretnych pojedynczych właściwości. Jeśli chodzi o dobór materiału, musimy wziąć pod uwagę scenariusz zastosowania materiału.

Jeśli scenariusz zastosowania produktu ma wysokie wymagania dotyczące wytrzymałości i nie ma wymagań dotyczących masy, wówczas najlepszym wyborem będzie stal nierdzewna.

Jeśli scenariusz zastosowania produktu wymaga lekkości i wysokiego stosunku wytrzymałości do masy, wtedy stop aluminium jest lepszy niż stal nierdzewna.