В чем разница между алюминием и нержавеющей сталью?

При выборе материалов для строительства, производства или проектов DIY алюминий и нержавеющая сталь являются двумя из самых популярных металлов. Но что именно отличает их друг от друга? Независимо от того, являетесь ли вы инженером, любителем или просто любопытным, понимание их различий может помочь вам принимать обоснованные решения. В этом блоге мы рассмотрим их свойства, области применения, стоимость и многое другое — с опорой на экспертные источники — чтобы помочь вам выбрать правильный материал для ваших нужд.

https://www.luckycasefactory.com/aluminum-case/

1. Состав: из чего они сделаны?

Принципиальное различие между алюминием и нержавеющей сталью заключается в их составе.

Алюминийлегкий, серебристо-белый металл, встречающийся в земной коре. Чистый алюминий мягкий, поэтому его часто сплавляют с такими элементами, как медь, магний или кремний, чтобы повысить прочность. Например, широко используемый алюминиевый сплав 6061 содержит магний и кремний.

Нержавеющая стальсплав на основе железа, содержащий не менее 10,5% хрома, который создает пассивный оксидный слой, устойчивый к коррозии. Распространенные марки, такие как нержавеющая сталь 304, также включают никель и углерод.

2. Прочность и долговечность

Требования к прочности различаются в зависимости от области применения, поэтому давайте сравним их механические свойства.

Нержавеющая сталь:

Нержавеющая сталь значительно прочнее алюминия, особенно в условиях высоких напряжений. Например, нержавеющая сталь марки 304 имеет предел прочности на разрыв ~505 МПа, по сравнению с алюминием марки 6061 ~310 МПа.

Алюминий:

Алюминий, хотя и менее прочный по объему, имеет лучшее соотношение прочности к весу. Это делает его идеальным для аэрокосмических компонентов (например, рамы самолетов) и транспортной промышленности, где снижение веса имеет решающее значение.

Итак, нержавеющая сталь в целом прочнее, но алюминий превосходит все остальные, когда важна легкость и прочность.

3. Коррозионная стойкость

Оба металла устойчивы к коррозии, но механизмы их действия различаются.

Нержавеющая сталь:

Хром в нержавеющей стали реагирует с кислородом, образуя защитный слой оксида хрома. Этот самовосстанавливающийся слой предотвращает появление ржавчины, даже при царапинах. Такие марки, как нержавеющая сталь 316, добавляют молибден для дополнительной устойчивости к соленой воде и химикатам.

Алюминий:

Алюминий естественным образом образует тонкий оксидный слой, защищающий его от окисления. Однако он подвержен гальванической коррозии в паре с разнородными металлами во влажной среде. Анодирование или покрытия могут повысить его устойчивость.

Так, нержавеющая сталь обеспечивает более надежную коррозионную стойкость, в то время как алюминий требует защитной обработки в суровых условиях.

4. Вес: алюминий выигрывает в облегченных приложениях

Плотность алюминия составляет около 2,7 г/см³, что составляет менее трети плотности нержавеющей стали — 8 г/см³.который очень легкий.

·Авиационные и автомобильные детали

·Портативная электроника (например, ноутбуки)

·Потребительские товары, такие как велосипеды и туристическое снаряжение

Тяжесть нержавеющей стали является преимуществом в тех случаях, когда требуется устойчивость, например, в промышленном оборудовании или архитектурных опорах.

5. Тепло- и электропроводность

Теплопроводность:

Алюминий проводит тепло в 3 раза лучше, чем нержавеющая сталь, что делает его идеальным материалом для радиаторов, кухонной посуды и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Электропроводность:

Алюминий широко используется в линиях электропередач и электропроводке из-за его высокой проводимости (61% от проводимости меди). Нержавеющая сталь является плохим проводником и редко используется в электротехнике.

6. Сравнение стоимости

Алюминий:

В целом дешевле нержавеющей стали, цены колеблются в зависимости от стоимости энергии (производство алюминия энергоемко). По состоянию на 2023 год алюминий стоит ~$2500 за метрическую тонну.

Нержавеющая сталь:

Дороже из-за легирующих элементов, таких как хром и никель. Средняя цена нержавеющей стали марки 304 составляет ~3000 долларов за тонну.

Кончик:Для бюджетных проектов, где вес имеет значение, выбирайте алюминий. Для долговечности в суровых условиях нержавеющая сталь может оправдать более высокую стоимость.

7. Обрабатываемость и изготовление

Алюминий:

Мягче и легче режется, сгибается или выдавливается. Идеально подходит для сложных форм и быстрого прототипирования. Однако может забивать инструменты из-за низкой температуры плавления.

Нержавеющая сталь:

Труднее обрабатывать, требуются специальные инструменты и более медленные скорости. Однако он сохраняет точные формы и отделку, подходит для медицинских приборов или архитектурных деталей.

Для сварки нержавеющей стали требуется защита инертным газом (TIG/MIG), а для сварки алюминия требуется опытный подход, чтобы избежать деформации.