Алюміній проти нержавіючої сталі

Що таке алюміній

Алюміній є легким металевим матеріалом з високою стійкістю до корозії. Міцність самого алюмінію не висока, але міцність алюмінієвого сплаву покращується після додавання деяких елементів.

Фізичні властивості алюмінію

З щільність алюмінію і алюмінієвих сплавів становить 2,7 г/см³, температура плавлення 660°С, температура кипіння 2520°С, і вони мають сильну електропровідність, Теплопровідність, пластичність і стійкість до корозії. Отже, алюміній і алюмінієві сплави широко використовуються в галузях автомобільної промисловості, аерокосмічна промисловість, суднобудування, будівельні програми, фармацевтична та харчова упаковка, тощо.

Що таке нержавіюча сталь

Нержавіюча сталь - це тип сплаву, виготовленого переважно із заліза та вуглецю, зі значним додаванням хрому, зазвичай принаймні 10.5%. Цей вміст хрому надає нержавіючій сталі неймовірну стійкість до корозії, оскільки утворює тонкий, пасивний шар оксиду хрому на поверхні, який запобігає іржі та деградації під впливом вологи та повітря.

Фізичні властивості нержавіючої сталі

Нержавіюча сталь демонструє ряд фізичних властивостей, які роблять її універсальним матеріалом для багатьох застосувань. Ось основні фізичні властивості нержавіючої сталі:

1. Щільність

• – Типовий діапазон: 7.75 до 8.1 g/cm³.
• – Опис: Щільність нержавіючої сталі відносно висока, сприяючи його міцності та довговічності. Точна щільність може дещо відрізнятися в залежності від конкретного складу сплаву.

2. Точка плавлення

• – Типовий діапазон: 1,370°C до 1530 °C (2,500°F до 2800 °F).
• – Опис: Нержавіюча сталь має високу температуру плавлення, що робить його придатним для застосування з високими температурами, наприклад, у печах і реактивних двигунах.

3. Теплопровідність

• – Типове значення: 16 до 24 З/м · k (ват на метр-кельвін) при кімнатній температурі.
• – Опис: Нержавіюча сталь має нижчу теплопровідність порівняно з іншими металами, такими як мідь або алюміній, це означає, що він менш ефективний у передачі тепла. Ця властивість є перевагою в програмах, що вимагають збереження тепла.

4. Теплове розширення

• – Коефіцієнт теплового розширення: Приблизно 16.5 до 18.5 x 10⁻⁶ /°C.
• – Опис: Нержавіюча сталь розширюється і стискається при зміні температури. Коефіцієнт теплового розширення важливий у застосуваннях, де критична стабільність розмірів, наприклад, у будівництві та виробництві.

5. Електропровідність

• – Типове значення: 1.45 до 1.6 x 10⁶ S/м (сименс на метр).
• – Опис: Нержавіюча сталь має відносно низьку електропровідність порівняно з іншими металами, такими як мідь. Це робить його менш придатним для електричних застосувань, але вигідним для використання як резистивного матеріалу.

6. Магнітні властивості

• – Опис: Магнітні властивості нержавіючої сталі залежать від сплаву. Аустенітні нержавіючі сталі (Напр., 304, 316) зазвичай немагнітні, тоді як феритні та мартенситні нержавіючі сталі можуть бути магнітними.

7. Сила на розрив

• – Типовий діапазон: 515 до 827 MPA (мегапаскалі).
• – Опис: Нержавіюча сталь відома своєю високою міцністю на розрив, що відноситься до максимального навантаження, яке він може витримати під час розтягування або витягування перед розривом. Це робить його ідеальним для конструкцій і несучих застосувань.

8. Твердість

• – Типове значення: Залежно від сплаву, але загалом між 140 до 300 за шкалою Брінелля.
• – Опис: Нержавіюча сталь має хорошу твердість, тобто він стійкий до деформації та подряпин. Твердість можна збільшити за допомогою таких процесів, як робоче зміцнення.

9. Пластичність

• – Опис: Нержавіюча сталь, як правило, досить пластична, це означає, що його можна натягнути на дроти чи інші фігури, не ламаючи. Ця властивість є важливою при формуванні та формуванні матеріалу в різні вироби.

10. Корозійна стійкість

• – Опис: Однією з найбільш помітних властивостей нержавіючої сталі є її чудова стійкість до корозії. Хром у сплаві утворює пасивний оксидний шар на поверхні, захист від іржі та інших форм корозії, навіть у суворих умовах.

11. Модуль еластичності

• – Типове значення: 193 до 200 GPA (гігапаскалі).
• – Опис: Ця властивість вимірює жорсткість нержавіючої сталі, вказуючи, наскільки він деформується під певним навантаженням. Високий модуль пружності означає, що матеріал жорсткий і стійкий до деформації.

Алюміній проти нержавіючої сталі

Корозійна стійкість

І алюміній, і нержавіюча сталь мають високу стійкість до корозії. Хоча вони мають різний склад, Принцип запобігання іржі полягає у створенні щільного шару оксиду для запобігання виробу від корозії.

Алюміній природно утворює тонкий шар оксиду алюмінію під впливом повітря, що забезпечує гідну стійкість до корозії. Цей оксидний шар є відносно стабільним і захищає підкладений метал від подальшого окислення.

Стійкість нержавіючої сталі до корозії залежить від вмісту в ній хрому (зазвичай принаймні 10.5%). Хром реагує з киснем, утворюючи дуже стабільний і захисний шар оксиду хрому на поверхні, що запобігає подальшій корозії.

Міцність

У підборі матеріалів, сила - це властивість, яку не можна ігнорувати. Загалом, міцність алюмінієвого сплаву не така хороша, як міцність нержавіючої сталі, але деякі алюміній сплави з відносно високою міцністю, наприклад 2024, 7075, мати силу.

Міцність нержавіючої сталі, як правило, вища, ніж у алюмінієвого сплаву. Цей висновок ґрунтується на порівнянні фізико-механічних властивостей двох матеріалів. Нержавіюча сталь, як легована сталь, в основному складається з таких елементів, як залізо, хром, і нікель, і має хорошу стійкість до корозії, стійкість до високих температур, Опір зносу, і відмінні механічні властивості. Міцність нержавіючої сталі можна додатково підвищити шляхом холодного загартування або термічної обробки, так що він має вищу міцність і твердість, а також кращу стійкість до втоми та ударостійкість.

Навпаки, хоча алюмінієвий сплав має характеристики низької щільності, висока сила, хороша пластичність, відмінна електро- і теплопровідність, і його міцність можна підвищити за допомогою термічної обробки легуванням, її міцність зазвичай важко досягти рівня нержавіючої сталі. Міцність алюмінієвого сплаву порівнянна з міцністю високоякісної сталі та може відповідати вимогам багатьох конструкційних частин, але його зносостійкість і стійкість до високих температур відносно погані в необробленому стані.

Отже, у застосуваннях, що вимагають високої міцності, нержавіюча сталь зазвичай кращий вибір. Алюмінієві сплави широко застосовуються в авіації, автомобіль, електроніки та інших галузей через їх невелику вагу та хороші властивості обробки.

Співвідношення міцності до ваги

Алюмінієві сплави мають більш високе співвідношення міцності до ваги, ніж нержавіюча сталь.

Хоча нержавіюча сталь міцніша за алюмінієві сплави, алюмінієві сплави мають меншу щільність, ніж нержавіюча сталь. Щільність алюмінієвих сплавів становить 2,7 г/см³, тоді як щільність нержавіючої сталі становить 7.75 до 8.1 g/cm³. Щільність алюмінієвих сплавів становить о 1/3 з нержавіючої сталі.

Алюмінієві сплави - це легкі метали з високим співвідношенням міцності до ваги. Його міцність на розрив зазвичай становить близько 60,000 PSI, при цьому деякі сплави можуть навіть досягати 100,000 PSI. Перевагами алюмінієвих сплавів є хороша пластичність і легкість обробки в різні форми і розміри. Навпаки, хоча перевага нержавіючої сталі полягає в стійкості до корозії та окислення, його міцність на розрив між 30,000-50,000 PSI, але він щільніший за алюмінієві сплави і його складніше обробляти.

Підсумовуючи, алюмінієві сплави мають меншу вагу і кращу оброблюваність при збереженні високої міцності, що робить їх кращим вибором у багатьох сферах застосування.

Ціна

Загальноприйнятий, ціна нержавіючої сталі вище, ніж алюмінієвого сплаву. Коли обидва матеріали можуть відповідати вимогам продуктивності продукту, алюмінієвий сплав, безсумнівно, є найкращим вибором для зниження витрат.

Ціна нержавіючої сталі вище, ніж алюмінієвого сплаву, і щільність також вища, ніж у алюмінієвого сплаву. З однієї тонни алюмінієвого сплаву можна виготовити в три рази більший обсяг виробів з нержавіючої сталі. Отже, коли обидва можуть відповідати вимогам продуктивності, алюмінієвий сплав є найдоступнішим вибором.

Чим відрізняється алюмінієвий сплав від нержавіючої сталі?

• 1. Склад матеріалу: Нержавіюча сталь містить такі елементи, як залізо, хром, і нікель, тоді як алюмінієвий сплав в основному містить алюміній і невелику кількість магнію, кремнію, та інші елементи.
• 2. Експлуатаційні характеристики: Нержавіюча сталь має хорошу стійкість до корозії, Опір зносу, і високотемпературна міцність, а алюмінієвий сплав має високу електропровідність, Теплопровідність, і низькою щільністю.
• 3. Колір зовнішнього вигляду: Поверхня нержавіючої сталі сріблясто-біла, а поверхня алюмінієвого сплаву сріблясто-біла або світло-жовта.
• 4. Ціна: Ціна нержавіючої сталі зазвичай вища, ніж алюмінієвого сплаву.
• 5. Застосування: У будівництві широко використовується нержавіюча сталь, меблі, кухонний посуд, та інші поля, тоді як алюмінієвий сплав зазвичай використовується в авіації, Автомобілі, будівництво, та інші поля.

Як вибрати алюмінієвий сплав і нержавіючу сталь

І алюмінієвий сплав, і нержавіюча сталь мають високу міцність, Висока корозійна стійкість, електропровідність, теплопровідність та інші властивості, але все ще є деякі прогалини в окремих властивостях. Щодо вибору матеріалу, ми повинні враховувати сценарій застосування матеріалу.

Якщо сценарій застосування виробу має високі вимоги до міцності і немає вимог до ваги, тоді найкращим вибором є нержавіюча сталь.

Якщо сценарій застосування виробу має вимоги до легкої ваги та вимагає високого співвідношення міцності до ваги, тоді алюмінієвий сплав краще, ніж нержавіюча сталь.