Alumínio vs aço inoxidável

O que é alumínio

O alumínio é um material metálico leve com forte resistência à corrosão. A resistência do alumínio em si não é alta, mas a resistência da liga de alumínio é melhorada após a adição de alguns elementos.

Propriedades físicas do alumínio

O densidade do alumínio e ligas de alumínio é 2,7g/cm³, o ponto de fusão é 660°C, o ponto de ebulição é 2520°C, e eles têm forte condutividade elétrica, condutividade térmica, ductilidade e resistência à corrosão. Portanto, alumínio e ligas de alumínio são amplamente utilizados nas áreas da indústria automobilística, indústria aeroespacial, construção naval, aplicações de construção, embalagens farmacêuticas e alimentícias, etc.

O que é aço inoxidável

O aço inoxidável é um tipo de liga feita principalmente de ferro e carbono, com uma adição significativa de cromo, geralmente pelo menos 10.5%. Este teor de cromo é o que confere ao aço inoxidável sua notável resistência à corrosão, pois forma uma fina, camada passiva de óxido de cromo na superfície que evita ferrugem e degradação quando exposta à umidade e ao ar.

Propriedades físicas do aço inoxidável

O aço inoxidável apresenta uma gama de propriedades físicas que o tornam um material versátil para muitas aplicações.. Aqui estão as principais propriedades físicas do aço inoxidável:

1. Densidade

• – Faixa Típica: 7.75 para 8.1 g/cm³.
• - Descrição: A densidade do aço inoxidável é relativamente alta, contribuindo para sua resistência e durabilidade. A densidade exata pode variar ligeiramente dependendo da composição específica da liga.

2. Ponto de fusão

• – Faixa Típica: 1,370°C a 1.530°C (2,500°F a 2.800°F).
• - Descrição: O aço inoxidável tem um alto ponto de fusão, o que o torna adequado para aplicações que envolvem altas temperaturas, como em fornos e motores a jato.

3. Condutividade térmica

• – Valor Típico: 16 para 24 W/m·K (watts por metro-kelvin) à temperatura ambiente.
• - Descrição: O aço inoxidável tem menor condutividade térmica em comparação com outros metais como cobre ou alumínio, o que significa que é menos eficiente na transferência de calor. Esta propriedade é vantajosa em aplicações que requerem retenção de calor.

4. Expansão térmica

• – Coeficiente de Expansão Térmica: Aproximadamente 16.5 para 18.5 x 10⁻⁶ /°C.
• - Descrição: O aço inoxidável se expande e contrai com as mudanças de temperatura. O coeficiente de expansão térmica é importante em aplicações onde a estabilidade dimensional é crítica, como na construção e fabricação.

5. Condutividade elétrica

• – Valor Típico: 1.45 para 1.6 x 10⁶S/m (siemens por metro).
• - Descrição: O aço inoxidável tem condutividade elétrica relativamente baixa em comparação com outros metais como o cobre. Isso o torna menos adequado para aplicações elétricas, mas é benéfico para uso como material resistivo..

6. Propriedades magneticas

• - Descrição: As propriedades magnéticas do aço inoxidável variam dependendo da liga. Aços inoxidáveis ​​austeníticos (por exemplo., 304, 316) geralmente não são magnéticos, enquanto os aços inoxidáveis ​​ferríticos e martensíticos podem ser magnéticos.

7. Resistência à tracção

• – Faixa Típica: 515 para 827 MPa (megapascais).
• - Descrição: O aço inoxidável é conhecido por sua alta resistência à tração, que se refere à tensão máxima que pode suportar ao ser esticado ou puxado antes de quebrar. Isso o torna ideal para aplicações estruturais e de suporte de carga.

8. Dureza

• – Valor Típico: Varia com a liga, mas geralmente entre 140 para 300 na escala Brinell.
• - Descrição: O aço inoxidável apresenta boa dureza, o que significa que resiste à deformação e arranhões. A dureza pode ser aumentada através de processos como endurecimento por trabalho.

9. Ductilidade

• - Descrição: O aço inoxidável é geralmente bastante dúctil, o que significa que pode ser transformado em fios ou outras formas sem quebrar. Esta propriedade é essencial na formação e moldagem do material em vários produtos.

10. Resistência à corrosão

• - Descrição: Uma das propriedades mais notáveis ​​do aço inoxidável é a sua excelente resistência à corrosão.. O cromo na liga forma uma camada de óxido passiva na superfície, protegendo-o contra ferrugem e outras formas de corrosão, mesmo em ambientes agressivos.

11. Módulos de elasticidade

• – Valor Típico: 193 para 200 GPa (gigapascais).
• - Descrição: Esta propriedade mede a rigidez do aço inoxidável, indicando o quanto ele irá deformar sob uma determinada carga. Um alto módulo de elasticidade significa que o material é rígido e resiste à deformação.

Alumínio vs aço inoxidável

Resistência à corrosão

Tanto o alumínio quanto o aço inoxidável têm forte resistência à corrosão. Embora tenham composições diferentes, o princípio da prevenção da ferrugem é gerar uma densa camada de óxido para evitar a corrosão do produto.

O alumínio forma naturalmente uma fina camada de óxido de alumínio quando exposto ao ar, que fornece resistência decente à corrosão. Esta camada de óxido é relativamente estável e protege o metal subjacente de oxidação adicional..

A resistência à corrosão do aço inoxidável vem do seu teor de cromo (geralmente pelo menos 10.5%). O cromo reage com o oxigênio para formar uma camada de óxido de cromo muito estável e protetora na superfície, o que evita mais corrosão.

Força

Na seleção de materiais, força é uma propriedade que não pode ser ignorada. Geralmente, a resistência da liga de alumínio não é tão boa quanto a do aço inoxidável, mas alguns alumínio ligas com resistência relativamente alta, como 2024, 7075, tenha força.

A resistência do aço inoxidável é geralmente maior que a da liga de alumínio. Esta conclusão é baseada na comparação das propriedades físicas e mecânicas dos dois materiais. Aço inoxidável, como uma liga de aço, é composto principalmente de elementos como ferro, cromo, e níquel, e tem boa resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste, e excelentes propriedades mecânicas. A resistência do aço inoxidável pode ser ainda melhorada por endurecimento a frio ou tratamento térmico, para que tenha maior resistência e dureza, bem como melhor resistência à fadiga e resistência ao impacto.

Em contraste, embora a liga de alumínio tenha características de baixa densidade, força elevada, boa plasticidade, excelente condutividade elétrica e térmica, e sua resistência pode ser aumentada através do tratamento térmico de liga, sua resistência geralmente é difícil de atingir o nível do aço inoxidável. A resistência da liga de alumínio é comparável à do aço de alta qualidade e pode atender aos requisitos de muitas peças estruturais, mas sua resistência ao desgaste e resistência a altas temperaturas são relativamente pobres no estado não tratado.

Portanto, em aplicações que exigem alta resistência, aço inoxidável geralmente é uma escolha melhor. As ligas de alumínio são amplamente utilizadas na aviação, automóvel, eletrônica e outros campos devido ao seu peso leve e boas propriedades de processamento.

Relação resistência-peso

As ligas de alumínio têm uma relação resistência-peso maior do que o aço inoxidável.

Embora o aço inoxidável seja mais forte que as ligas de alumínio, ligas de alumínio têm densidade menor que o aço inoxidável. A densidade das ligas de alumínio é 2,7g/cm³, enquanto a densidade do aço inoxidável é 7.75 para 8.1 g/cm³. A densidade das ligas de alumínio é de cerca de 1/3 daquele de aço inoxidável.

As ligas de alumínio são metais leves com alta relação resistência/peso. Sua resistência à tração é geralmente em torno 60,000 PSI, enquanto algumas ligas podem até atingir 100,000 PSI. As vantagens das ligas de alumínio são boa plasticidade e fácil processamento em vários formatos e tamanhos. Em contraste, embora o aço inoxidável tenha a vantagem de resistir à corrosão e à oxidação, sua resistência à tração está entre 30,000-50,000 PSI, mas é mais denso que as ligas de alumínio e pode ser mais difícil de processar.

Resumindo, as ligas de alumínio têm peso mais leve e melhor processabilidade, mantendo alta resistência, tornando-os uma escolha superior em muitas aplicações.

Preço

De um modo geral, o preço do aço inoxidável é superior ao da liga de alumínio. Quando ambos os materiais podem atender aos requisitos de desempenho do produto, a liga de alumínio é sem dúvida a melhor escolha para reduzir custos.

O preço do aço inoxidável é superior ao da liga de alumínio, e a densidade também é maior que a da liga de alumínio. A mesma tonelada de liga de alumínio pode produzir três vezes o mesmo volume de produtos de aço inoxidável. Portanto, quando ambos podem atender aos requisitos de desempenho, liga de alumínio é a escolha mais acessível.

Qual é a diferença entre liga de alumínio e aço inoxidável?

• 1. Composição material: O aço inoxidável contém elementos como ferro, cromo, e níquel, enquanto a liga de alumínio contém principalmente alumínio e uma pequena quantidade de magnésio, silício, e outros elementos.
• 2. Características de desempenho: O aço inoxidável tem boa resistência à corrosão, resistência ao desgaste, e resistência a altas temperaturas, enquanto a liga de alumínio tem alta condutividade elétrica, condutividade térmica, e baixa densidade.
• 3. Cor da aparência: A superfície do aço inoxidável é branca prateada, enquanto a superfície da liga de alumínio é branca prateada ou amarela clara.
• 4. Preço: O preço do aço inoxidável é geralmente superior ao da liga de alumínio.
• 5. Aplicativo: O aço inoxidável é comumente usado na construção, mobília, utensílios de cozinha, e outros campos, enquanto a liga de alumínio é comumente usada na aviação, automóveis, construção, e outros campos.

Como escolher liga de alumínio e aço inoxidável

Tanto a liga de alumínio quanto o aço inoxidável têm alta resistência, alta resistência à corrosão, condutividade elétrica, condutividade térmica e outras propriedades, mas ainda existem algumas lacunas em propriedades individuais específicas. Em termos de seleção de materiais, devemos considerar o cenário de aplicação do material.

Se o cenário de aplicação do produto tiver altos requisitos de resistência e nenhum requisito de peso, então o aço inoxidável é a melhor escolha.

Se o cenário de aplicação do produto tiver requisitos de leveza e exigir uma alta relação resistência/peso, então a liga de alumínio é melhor que o aço inoxidável.