Ruostumaton teräs vs. Alumiini – materiaalien mestari paljastuu

2. Mikä on ruostumaton teräs?

Ruostumaton teräs on korroosionkestävä metalliseos, joka koostuu pääasiassa raudasta, kromi, ja muut alkuaineet, kuten nikkeli ja molybdeeni. Kromipitoisuus antaa sille luonnollisen oksidikerroksen, joka suojaa terästä ruosteelta.

Se on tunnettu korkeasta lujuudestaan, kestävyys, ja kestää ankaria ympäristöjä, tekee siitä parhaan valinnan sovelluksiin, jotka vaativat vankkaa suorituskykyä, kuten rakentamisessa, lääketieteellinen, ja autoteollisuus.

3. Mikä on alumiini?

Alumiini on kevyt, hopeanvärinen metalli, jolla on erinomainen korroosionkestävyys ja muovattavuus.

Tunnettu alhaisesta tiheydestä ja korkeasta lujuus-paino-suhteestaan, alumiinia käytetään laajalti aloilla, joilla painon vähentäminen on ratkaisevan tärkeää, kuten ilmailutila, kuljetus, ja elektroniikka.

Se on myös erittäin kierrätettävää metallia, mikä lisää sen suosiota kestävässä tuotannossa.

4. Materiaalin suorituskyky erilaisissa ympäristöissä

Sekä alumiinilla että ruostumattomalla teräksellä on erinomainen korroosionkestävyys, mutta ne toimivat eri tavalla ympäristöstä riippuen.

Alumiini muodostaa luonnollisen oksidikerroksen, joka suojaa sitä hapettumiselta useimmissa ympäristöissä, erityisesti kosteissa tai suolaisissa olosuhteissa.
Kuitenkin, se voi olla herkkä galvaaniselle korroosiolle joutuessaan kosketuksiin tiettyjen muiden metallien kanssa.

Ruostumaton teräs, varsinkin arvosanat kuten 316 johon on lisätty molybdeeniä, toimii erinomaisesti ympäristöissä, joissa altistuu kemikaaleille, suolaisen veden, tai korkeita lämpötiloja, mikä tekee siitä ensisijaisen materiaalin merenkulkuun, teollisuus-, ja lääketieteelliset sovellukset.

5. Ruostumattoman teräksen lujuus ja kestävyys alumiiniin verrattuna

Vetolujuus

Ruostumattoman teräksen vetolujuus on 505 MPA, mikä tekee siitä huomattavasti alumiinia vahvemman, joka vain saavuttaa 110 MPA.

Tämä lujuus tekee ruostumattomasta teräksestä ihanteellisen rakenneosille, kuten putkille, sauvat, ja silloissa ja rakennuksissa käytettävät levyt.

Toisaalta, alumiinin kevyempi paino tekee siitä täydellisen valinnan sovelluksiin, kuten lentokoneisiin, joissa painonpudotus on kriittinen suorituskyvyn kannalta.

Väsymyslujuus

Väsymislujuudella tarkoitetaan sitä, kuinka hyvin materiaali kestää toistuvaa rasitusta. Ruostumaton teräs tarjoaa väsymislujuuden 250 MPA, paljon korkeampi kuin alumiinin 96.5 MPA.

Tämä tekee ruostumattomasta teräksestä erinomaisen vaihtoehdon sovelluksiin, kuten jousiin ja vaihteisiin, joissa kestävyys syklisissä kuormituksessa on välttämätöntä.

Alumiini, pienemmällä väsymislujuudellaan, sopii paremmin kevyille tuotteille, kuten polkupyörän rungoille ja kilpa-autojen osille, joissa painonpudotus on etusijalla.

Kulumiskestävyys

Mitä tulee kulutuskestävyyteen, ruostumaton teräs päihittää alumiinin. Ruostumaton teräs pisteet välillä 40 g to 80 g ASTM G65 -testissä, kun taas alumiinia, jopa anodisoitu, kokee enemmän kulumista, pisteet vaihtelevat 150 g to 250 g.

Tämä ero näkyy keittiövälineissä – ruostumattomasta teräksestä valmistetut kattilat ja pannut kestävät pidempään kuin alumiiniset vastineet, jotka yleensä kuluvat nopeammin.

Kovuus

Ruostumaton teräs, Rockwell Hardness -arvolla jopa 95 Rb, on kovempaa kuin alumiini, joka saa 60Rb.

Tämä ero selittää miksi ruostumattomasta teräksestä valmistetut kellot, esimerkiksi, ovat naarmuuntumattomimpia kuin alumiiniset.

Puristuslujuus

Ruostumaton teräs kestää painetta jopa 220,000 psi, verrattuna alumiinin maksimiarvoon 70,000 psi.

Esimerkiksi, puettavissa laitteissa, kuten Apple Watchissa, ruostumattomasta teräksestä valmistettu malli kestää paljon paremmin painetta ja muodonmuutoksia kuin alumiiniversio.

Iskunkestävyys

Ruostumattoman teräksen rakenne antaa sille paremman iskunkestävyyden, joten se on ihanteellinen komponenteille, kuten auton puskureille, joiden on kestettävä suuria voimia.

Sitä vastoin, alumiinin suurempi joustavuus mahdollistaa sen, että se vaimentaa iskuja tehokkaammin, Siksi sitä käytetään usein tuotteissa, kuten kypärän kuorissa ja suojavarusteissa.

Ruostumaton teräs kestää kolhuja, kun taas alumiinityynyt vaikuttavat paremmin.

Leikkauslujuus

Alumiinin leikkauslujuus on 40,000 psi, kun ruostumaton teräs ulottuu 70,000 psi.

Tämä tekee ruostumattomasta teräksestä parhaan vaihtoehdon sovelluksiin, kuten teriin ja kirurgisiin työkaluihin, joiden on kestettävä suuria leikkausvoimia.

Tuottolujuus

Ruostumattoman teräksen myötöraja vaihtelee 30,000 -lla 90,000 psi, kun taas alumiini tyypillisesti antaa periksi 40,000 psi.

Tuotteissa, kuten kelloissa, ruostumattomasta teräksestä valmistetut kotelot kestävät paremmin muodonmuutoksia kuormituksen alaisena kuin alumiiniset vastineensa, mikä tekee niistä kestävämpiä vaativiin sovelluksiin.

Joustavuusmoduuli

Ruostumattoman teräksen kimmokerroin on 28,000 ksi, lähes kolme kertaa alumiiniin verrattuna, mikä on 10,000 ksi.

Tämä tarkoittaa, että ruostumaton teräs taipuu vähemmän rasituksessa, tarjoaa parempaa jäykkyyttä tuotteissa, joissa rakenteellinen eheys on ratkaisevan tärkeää.

6. Ruostumattoman teräksen vs alumiinin muovattavuus ja työstettävyys

Ruostumattoman teräksen muotoiltavuus

Ruostumaton teräs, varsinkin 304-luokka, on erittäin muovattavissa, mahdollistaa sen helposti muotoiltavan ja muovauksen erilaisiksi rakenteiksi.

Alumiinin muovattavuus

Alumiinin kevyt paino ja joustavuus tekevät siitä ihanteellisen materiaalin helppoon taivutukseen.

Seokset kuten 3003 ja 5052 ovat suosittuja ohutlevysovelluksissa joustavuuden ja ruosteenkestävyyden vuoksi.

6061 alumiini, sen piin ja magnesiumin sekoituksella, tunnetaan erinomaisesta hitsattavuudestaan.

Kuitenkin, alumiini vaatii herkkää kosketusta halkeilun välttämiseksi, mikä tekee siitä hyvän valinnan projekteihin, joissa on tasaiset kaarteet ja kevyt rakenne.

Ruostumattoman teräksen työstettävyys

Leikkauksen ja porauksen alalla, 303 ruostumaton teräs erottuu parannetusta työstettävyydestään, rikin lisäyksen ansiosta.

Vaativampiin tehtäviin, 416-laatu ruostumaton teräs on erittäin tehokas. Nopea teräs (HSS) työkaluja käytetään tyypillisesti ruostumattoman teräksen tehokkaaseen työstämiseen.

Alumiinin työstettävyys

Alumiini, pehmeällä luonteensa kanssa, on helppo koneistaa, erityisesti seokset, kuten 6061-T6 ja 2024, jotka mahdollistavat tasaisen leikkaamisen kovametallityökaluilla.

Ruostumattoman teräksen hitsattavuus

316L ruostumaton teräs on tunnettu erinomaisesta hitsattavuudestaan.

TIG-hitsausprosessia käytetään yleisesti, Vahvan varmistaminen, korroosionkestävät hitsit, jopa haastavissa ympäristöissä, kuten suolaisessa vedessä.

Alumiinin hitsattavuus

Alumiini, varsinkin 6061 metalliseos, on myös erittäin hitsattava.

Pulssi-MIG-hitsaus on tehokas alumiinille, estää ylikuumenemisen ja luoda vahvoja sidoksia. Kuitenkin, pinta on puhdistettava perusteellisesti epäpuhtauksista onnistuneen hitsauksen varmistamiseksi.

Taivutusominaisuudet

Ruostumatonta terästä taivutettaessa, se on yleensä jäykempi. Esimerkiksi, 304-ruostumattomasta teräksestä valmistettuja jousia taaksepäin noin 3°, joten täydellisen 90 asteen taivutuksen saavuttamiseksi tarvitaan 87° taivutuskulma.

Sitä vastoin, alumiini taipuu helpommin. 5052-H32 alumiinia, esimerkiksi, on vain noin 2° jousta takaisin, tehdä siitä joustavampaa ja helpompaa työskennellä, vaativat vähemmän voimaa.

Syväpiirtomahdollisuus

Syväveto testaa metallien voimaa. Se 430 ruostumaton teräs, jonka lopullinen vetolujuus on 450 MegaPascalit, seisoo korkealla. Ruostumattomasta teräksestä valmistetaan tukevat tiskialtaat ja kattilat tämän prosessin avulla.

3003 alumiiniseos tarjoaa sitkeyttä 130 MegaPascalin vahvuus. Polttoainesäiliöille ja keittoastioille, alumiinista tulee kuuma suosikki.

Leikkauksen helppous

Ruostumaton teräs kestää leikkausvoimia. 440C luokka, sen järisyttävyyden vuoksi 700 MegaPascalin vahvuus, tylsiä leikkuutyökaluja. Nopeat terästerät ovat välttämättömiä.

Alumiini, sen alemman kanssa 55 MegaPascals vetolujuus, viipaleita kuin voita.

7. Ruostumattoman teräksen sovellukset ja teollisuudenalat vs. Alumiini

Sekä ruostumatonta terästä että alumiinia käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla, mutta niiden erilaiset ominaisuudet tekevät niistä soveltuvia erilaisiin sovelluksiin. Tässä on vertailu siitä, missä ja miten kutakin materiaalia käytetään yleisesti:

Rakennusteollisuus

• Ruostumaton teräs: Suosittu lujuutta vaativiin rakenteellisiin sovelluksiin, kestävyys, ja korroosionkestävyys, ruostumatonta terästä käytetään yleisesti rakennusten julkisivuissa, sillat, ja rakenteelliset puitteet.
  Sen kiillotettu pinta tekee siitä ihanteellisen myös koriste-elementteihin, kuten kaiteisiin ja verhouksiin.
• Alumiini: Alumiinin kevyt luonne ja valmistuksen helppous tekevät siitä suositun valinnan kattoon, ikkunat, ja verhoseinät. Sitä käytetään myös liikkuvissa rakenteissa, kuten rakennustelineissä, sen siirrettävyyden vuoksi.

Autoteollisuus

• Ruostumaton teräs: Tunnettu vahvuudestaan ​​ja kestävyydestään korkeita lämpötiloja vastaan, ruostumatonta terästä käytetään pakojärjestelmissä, moottorin komponentit, ja leikkuuosat. Sen kestävyys tekee siitä ihanteellisen äärimmäisiin olosuhteisiin altistuviin ajoneuvoihin.
• Alumiini: Alumiinin kevyet ominaisuudet tekevät siitä ratkaisevan tärkeän auton koripaneeleissa, pyörät, ja kehyksiä. Alumiini auttaa vähentämään ajoneuvojen kokonaispainoa, parantaa polttoainetehokkuutta ja käsittelyä, mikä on erityisen tärkeää sähkö- ja hybridiautoissa.

Ilmailu-

• Ruostumaton teräs: Sen korkea lujuus ja lämmönkestävyys tekevät ruostumattomasta teräksestä sopivan kriittisiin komponentteihin, kuten kiinnikkeisiin, laskuteline, ja pakojärjestelmät lentokoneissa.
• Alumiini: Alumiini on välttämätön ilmailuteollisuudessa sen kevyen luonteen vuoksi, mikä edistää polttoainetehokkuutta. Sitä käytetään laajalti lentokoneen rungossa, siivet, ja muut rakenneosat.

Lääketieteelliset ja kirurgiset sovellukset

• Ruostumaton teräs: Erinomaisen hygieniansa ansiosta, korroosionkestävyys, ja steriloinnin helppous, ruostumatonta terästä käytetään laajalti kirurgisissa instrumenteissa, implantit, ja lääkinnälliset laitteet. Se on erityisen suosittu ortopedisten implanttien ja hammaslääketieteen työkalujen yhteydessä.
• Alumiini: Alumiinia käytetään joissakin lääketieteellisissä laitteissa, joissa keveys ja siirrettävyys ovat tärkeitä. Sitä käytetään myös MRI-laitteiden ja muiden kuvantamislaitteiden valmistuksessa, joissa ei-magneettiset ominaisuudet ovat ratkaisevia.

Ruoanlaittovälineet ja keittiövälineet

• Ruostumaton teräs: Ruostumaton teräs on suosittu kattiloiden ammattikeittiöissä, pannut, Ruokailuvälineet, ja työtasot. Se on kestävä, helppo puhdistaa, ja kestää likaa ja ruostetta, tekee siitä täydellisen ympäristöihin, joissa hygienia on välttämätöntä.
• Alumiini: Alumiininen keittiövälineet, usein anodisoitu kestävyyden parantamiseksi, on arvostettu erinomaisesta lämmönjohtavuudestaan. Sitä käytetään yleisesti leivinlevyissä, paistinpannut, ja pienet laitteet sen kevyen ja tehokkaan lämmönjaon ansiosta.

Elektroniikka ja televiestintä

• Ruostumaton teräs: Käytetään elektroniikkakoteloihin, liittimet, ja rakenneosat, joissa tarvitaan lujuutta ja sähkömagneettista suojausta. Ruostumatonta terästä käytetään myös joissakin huippuluokan kulutuselektroniikassa.
• Alumiini: Alumiinin erinomainen lämmön- ja sähkönjohtavuus tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi jäähdytyslevyissä, kotelot, ja johdotukset elektroniikkaa ja tietoliikennelaitteita varten. Sitä löytyy myös yleisesti kulutuselektroniikasta, kuten älypuhelimista, kannettavat tietokoneet, ja tabletit.

Meriteollisuus

• Ruostumaton teräs: Sen ylivoimainen korroosionkestävyys, etenkin meriympäristöissä, ruostumatonta terästä käytetään veneen varusteina, vedenalaiset putket, ja laivan osat. Merilaatuista ruostumatonta terästä (pitää 316) tarjoaa lisäsuojaa suolaveden korroosiota vastaan.
• Alumiini: Alumiinia suositaan laivanrakennuksessa, erityisesti pienille ja keskisuurille aluksille ja rungoille, sen keveyden ja korroosionkestävyyden ansiosta makeassa vedessä. Sitä käytetään myös mastoihin, kansirakenteet, ja käytävät.

8. Johtopäätös

Sekä ruostumaton teräs että alumiini tarjoavat ainutlaatuisia etuja sovelluksesta riippuen.

Ruostumaton teräs loistaa lujuuden ja kestävyyden suhteen, kun taas alumiini voittaa painonpudotuksen ja kustannustehokkuuden.

Valintasi pitäisi riippua erityisistä projektin vaatimuksista, kuten painosta, korroosionkestävyys, vahvuus, budjetti.

 

Sisältöviite：https://www.xometry.com/resources/materials/what-is-stainless-steel/

Faqit

Q -: Voidaan käyttää alumiinia korkean jännityksen sovelluksissa?

Eräs: Kyllä, erityisesti aloilla, joilla painonsäästö on kriittistä, kuten ilmailu.

Q -: Onko ruostumaton teräs vahvempi kuin alumiini?

Eräs: Kyllä, ruostumattomalla teräksellä on yleensä suurempi vetolujuus, tuotto, ja puristuslujuudet alumiiniin verrattuna.

Q -: Onko alumiini kalliimpaa kuin ruostumaton teräs?

Eräs: Ei, alumiini on yleensä halvempaa etukäteen, mutta pitkän aikavälin kustannustehokkuus riippuu sovelluksesta ja huoltovaatimuksista.