Nehrđajući čelik vs. Aluminij – otkrivanje prvaka među materijalima

2. Što je nehrđajući čelik?

Nehrđajući čelik je legura otporna na koroziju koja se sastoji prvenstveno od željeza, krom, i drugi elementi kao što su nikal i molibden. Sadržaj kroma daje prirodni sloj oksida, koji štiti čelik od hrđanja.

Poznat je po svojoj visokoj čvrstoći, izdržljivost, i otpornost na oštra okruženja, što ga čini najboljim izborom za aplikacije koje zahtijevaju robusnu izvedbu, kao npr. u graditeljstvu, medicinski, i automobilske industrije.

3. Što je aluminij?

Aluminij je lagana, metal srebrne boje s izvrsnom otpornošću na koroziju i mogućnošću oblikovanja.

Poznat po svojoj niskoj gustoći i visokom omjeru čvrstoće i težine, aluminij se široko koristi u industrijama u kojima je smanjenje težine presudno, kao što su zrakoplovstvo, prijevoz, i elektronike.

Također je vrlo reciklirajući metal, što pridonosi njegovoj popularnosti u održivoj proizvodnji.

4. Učinkovitost materijala u različitim okruženjima

Aluminij i nehrđajući čelik imaju izvrsnu otpornost na koroziju, ali djeluju različito ovisno o okolini.

Aluminij stvara prirodni oksidni sloj koji ga štiti od oksidacije u većini okruženja, osobito u vlažnim ili slanim uvjetima.
Međutim, može biti osjetljiv na galvansku koroziju kada je u kontaktu s nekim drugim metalima.

Nehrđajući čelik, posebno ocjene poput 316 s dodatkom molibdena, ističe se u okruženjima izloženim kemikalijama, slana voda, ili visoke temperature, što ga čini preferiranim materijalom za pomorstvo, industrijski, i medicinske primjene.

5. Čvrstoća i izdržljivost nehrđajućeg čelika u odnosu na aluminij

Zatečna čvrstoća

Nehrđajući čelik ima vlačnu čvrstoću od 505 MPA, što ga čini znatno čvršćim od aluminija, koji samo dopire 110 MPA.

Ova čvrstoća čini nehrđajući čelik idealnim za konstrukcijske komponente poput cijevi, šipke, i ploče koje se koriste u mostovima i zgradama.

S druge strane, manja težina aluminija čini ga savršenim izborom za primjene poput zrakoplova, gdje je smanjenje težine kritično za performanse.

Snaga umora

Čvrstoća na zamor odnosi se na to koliko dobro materijal može izdržati ponovljena opterećenja. Nehrđajući čelik nudi otpornost na zamor od 250 MPA, mnogo veći od aluminija 96.5 MPA.

To čini nehrđajući čelik superiornom opcijom za primjene poput opruga i zupčanika, gdje je trajnost pod cikličkim opterećenjima bitna.

Aluminij, sa svojom nižom čvrstoćom na zamor, je prikladniji za lagane proizvode poput okvira bicikala i dijelova trkaćih automobila gdje je smanjenje težine prioritet.

Nositi otpor

Što se tiče otpornosti na habanje, nehrđajući čelik nadmašuje aluminij. Između nehrđajućeg čelika 40 g do 80 g na testu ASTM G65, dok je aluminij, čak i eloksiran, doživljava više trošenja, s rezultatima u rasponu od 150 g do 250 g.

Ta je razlika očita u posuđu za kuhanje - lonci i tave od nehrđajućeg čelika traju dulje od svojih aluminijskih pandana, koji se brže troše.

Tvrdoća

Nehrđajući čelik, s ocjenom tvrdoće po Rockwellu do 95Rb, tvrđi je od aluminija, koji postiže 60Rb.

Ova razlika objašnjava zašto satovi od nehrđajućeg čelika, na primjer, otporniji su na ogrebotine u usporedbi s aluminijskim.

Tlačna čvrstoća

Nehrđajući čelik može izdržati pritiske do 220,000 psi, u usporedbi s maksimumom od aluminija 70,000 psi.

Na primjer, u nosivim uređajima poput Apple Watcha, model od nehrđajućeg čelika mnogo je sposobniji odoljeti pritisku i deformaciji nego aluminijska verzija.

Otpor udara

Struktura nehrđajućeg čelika daje veću otpornost na udarce, što ga čini idealnim za komponente poput odbojnika automobila koji moraju izdržati značajne sile.

Za razliku od, veća fleksibilnost aluminija omogućuje mu da učinkovitije apsorbira udarce, zbog čega se često koristi u proizvodima kao što su školjke za kacige i zaštitna oprema.

Nehrđajući čelik otporan je na udubljenja, dok aluminijski jastuci bolje utječu.

Snaga smicanja

Aluminij ima čvrstoću na smicanje od 40,000 psi, dok nehrđajući čelik doseže 70,000 psi.

To čini nehrđajući čelik preferiranim izborom za primjene kao što su oštrice i kirurški alati, koji trebaju izdržati velike sile smicanja.

Snaga popuštanja

Granica razvlačenja nehrđajućeg čelika kreće se od 30,000 do 90,000 psi, dok aluminij tipično popušta na 40,000 psi.

U proizvodima poput satova, Kućišta od nehrđajućeg čelika su otpornija na deformacije pod opterećenjem u usporedbi s njihovim aluminijskim pandanima, što ih čini izdržljivijima za zahtjevne primjene.

Modul elastičnosti

Modul elastičnosti nehrđajućeg čelika je 28,000 ksi, gotovo tri puta više od aluminija, koji je 10,000 ksi.

To znači da se nehrđajući čelik manje savija pod opterećenjem, nudeći bolju krutost u proizvodima gdje je strukturni integritet ključan.

6. Mogućnost oblikovanja i obradivosti nehrđajućeg čelika u odnosu na aluminij

Mogućnost oblikovanja od nehrđajućeg čelika

Nehrđajući čelik, posebno 304-grade, je visoko oblikovan, što mu omogućuje jednostavno oblikovanje i oblikovanje u različite strukture.

Mogućnost oblikovanja aluminija

Lagana težina i fleksibilnost aluminija čine ga idealnim materijalom za jednostavno savijanje.

Legure poput 3003 i 5052 popularni su u primjenama limova zbog svoje fleksibilnosti i otpornosti na hrđu.

6061 aluminij, svojom mješavinom silicija i magnezija, poznat je po izvrsnoj zavarljivosti.

Međutim, aluminij zahtijeva nježan dodir kako bi se izbjeglo pucanje, što ga čini izborom za projekte koji uključuju glatke krivulje i laganu konstrukciju.

Obradivost nehrđajućeg čelika

U carstvu rezanja i bušenja, 303 nehrđajući čelik ističe se svojom poboljšanom obradivošću, zahvaljujući dodatku sumpora.

Za zahtjevnije zadatke, 416-nehrđajući čelik vrlo je učinkovit. Brzorezni čelik (HSS) alati se obično koriste za učinkovitu obradu nehrđajućeg čelika.

Obradivost aluminija

Aluminij, svojom mekom prirodom, lako se obrađuje, posebno legure poput 6061-T6 i 2024, koji omogućuju glatko rezanje alatima od tvrdog metala.

Zavarljivost nehrđajućeg čelika

316L nehrđajući čelik je poznat po svojoj izvrsnoj zavarljivosti.

Uobičajeno se koristi TIG postupak zavarivanja, osiguravanje jake, varovi otporni na koroziju, čak i u izazovnim okruženjima poput slane vode.

Zavarljivost aluminija

Aluminij, posebno 6061 legura, također je vrlo zavarljiv.

Pulsno MIG zavarivanje učinkovito je za aluminij, sprječavanje pregrijavanja i stvaranje čvrstih veza. Međutim, površina mora biti dobro očišćena od nečistoća za uspješno zavarivanje.

Karakteristike savijanja

Kod savijanja nehrđajućeg čelika, nastoji biti rigidniji. Na primjer, 304-nehrđajući čelik opruge natrag za otprilike 3°, tako da je potreban kut savijanja od 87° da bi se postiglo savršeno savijanje od 90°.

Za razliku od, aluminij se lakše savija. 5052-H32 aluminij, na primjer, ima samo oko 2° opruge, čineći ga fleksibilnijim i lakšim za rad, zahtijeva manje sile.

Mogućnost dubokog izvlačenja

Duboko izvlačenje testira snagu metala. A 430 nehrđajući čelik, s krajnjom vlačnom čvrstoćom od 450 megapaskala, stoji uspravno. Ovim postupkom od nehrđajućeg čelika stvaraju se čvrsti kuhinjski sudoperi i lonci.

3003 aluminijska legura nudi duktilnost sa 130 Snaga u megapaskalima. Za spremnike goriva i posuđe, aluminij se pojavljuje kao vrući favorit.

Lakoća rezanja

Nehrđajući čelik otporan je na sile rezanja. Razred 440C, zbog svog teturanja 700 Snaga u megapaskalima, otupljuje alate za rezanje. Oštrice od brzoreznog čelika postaju neophodne.

Aluminij, sa svojom nižom 55 Vlačna čvrstoća u megapaskalima, kriške poput maslaca.

7. Primjene i industrije nehrđajućeg čelika u odnosu na. Aluminij

I nehrđajući čelik i aluminij naširoko se koriste u raznim industrijama, ali njihova različita svojstva čine ih prikladnima za različite primjene. Evo usporedbe gdje i kako se svaki materijal obično koristi:

Građevinska industrija

• Nehrđajući čelik: Omiljeno za strukturalne primjene koje zahtijevaju snagu, izdržljivost, i otpornost na koroziju, nehrđajući čelik se obično koristi u fasadama zgrada, mostovi, i strukturne okvire.
  Njegova polirana završna obrada također ga čini idealnim za ukrasne elemente kao što su rukohvati i obloge.
• Aluminij: Lagana priroda aluminija i jednostavnost izrade čine ga popularnim izborom za krovove, prozori, i zidne zavjese. Također se koristi u mobilnim strukturama poput skela zbog svoje prenosivosti.

Automobilska industrija

• Nehrđajući čelik: Poznat po svojoj čvrstoći i otpornosti na visoke temperature, nehrđajući čelik koristi se u ispušnim sustavima, Komponente motora, i trim dijelove. Njegova izdržljivost čini ga idealnim za vozila izložena ekstremnim uvjetima.
• Aluminij: Svojstva male težine aluminija čine ga ključnim u panelima karoserije automobila, kotači, i okviri. Aluminij pomaže smanjiti ukupnu težinu vozila, poboljšanje učinkovitosti goriva i rukovanja, što je posebno važno kod električnih i hibridnih automobila.

Zrakoplovna industrija

• Nehrđajući čelik: Njegova visoka čvrstoća i otpornost na toplinu čine nehrđajući čelik prikladnim za kritične komponente poput spojnih elemenata, podvozje, i ispušni sustavi u zrakoplovima.
• Aluminij: Aluminij je nezamjenjiv u zrakoplovnoj industriji zbog svoje male težine, što pridonosi učinkovitosti goriva. Opsežno se koristi u tijelu zrakoplova, krila, i druge strukturne komponente.

Medicinske i kirurške primjene

• Nehrđajući čelik: Zbog svoje izvrsne higijene, otpor korozije, i jednostavnost sterilizacije, nehrđajući čelik naširoko se koristi u kirurškim instrumentima, implantati, i medicinske uređaje. Posebno je poželjan za ortopedske implantate i zubarske alate.
• Aluminij: Aluminij se koristi u nekim medicinskim uređajima gdje su lagani i prenosivi važni. Također se koristi u proizvodnji MRI strojeva i druge opreme za snimanje gdje su nemagnetska svojstva presudna.

Posuđe i kuhinjska oprema

• Nehrđajući čelik: Nehrđajući čelik je popularan u profesionalnim kuhinjama za lonce, tave, pribor za jelo, i countertops. Izdržljiv je, lako se čisti, i otporan je na mrlje i hrđu, što ga čini savršenim za okruženja u kojima je higijena ključna.
• Aluminij: Aluminijsko posuđe, često eloksiran radi poboljšanja trajnosti, cijenjen je zbog izvrsne toplinske vodljivosti. Obično se koristi u limovima za pečenje, tave za prženje, i male kućanske aparate zbog svoje male težine i učinkovite distribucije topline.

Elektronika i telekomunikacije

• Nehrđajući čelik: Koristi se za elektronička kućišta, konektori, i strukturne komponente gdje je potrebna čvrstoća i elektromagnetska zaštita. Nehrđajući čelik također se koristi u nekoj vrhunskoj potrošačkoj elektronici.
• Aluminij: Izvrsna toplinska i električna vodljivost aluminija čini ga idealnim za upotrebu u hladnjakima, kućišta, i ožičenje za elektroniku i telekomunikacijsku opremu. Također se često nalazi u potrošačkoj elektronici poput pametnih telefona, prijenosna računala, i tablete.

Mornarica

• Nehrđajući čelik: Sa svojom vrhunskom otpornošću na koroziju, posebno u morskim sredinama, nehrđajući čelik koristi se za brodsku opremu, podvodne cijevi, i dijelove broda. Nehrđajući čelik pomorske kvalitete (kao 316) nudi dodatnu zaštitu od korozije u slanoj vodi.
• Aluminij: Aluminij je omiljen za brodogradnju, posebno za mala i srednja plovila i trupove, zbog svoje male težine i otpornosti na koroziju u slatkoj vodi. Također se koristi za jarbole, palubne strukture, i prolaza.

8. Zaključak

I nehrđajući čelik i aluminij nude jedinstvene prednosti ovisno o primjeni.

Nehrđajući čelik ističe se čvrstoćom i izdržljivošću, dok aluminij pobjeđuje u smanjenju težine i isplativosti.

Vaš bi izbor trebao ovisiti o specifičnim zahtjevima projekta poput težine, otpor korozije, jačina, i proračun.

 

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

Česta pitanja

Q: Može li se aluminij koristiti u aplikacijama s visokim stresom?

A: Da, posebno u industrijama gdje su uštede na težini kritične, poput zrakoplovstva.

Q: Nehrđajući čelik je jači od aluminija?

A: Da, nehrđajući čelik općenito ima veću vlačnu čvrstoću, prinos, i tlačne čvrstoće u usporedbi s aluminijem.

Q: Je li aluminij skuplji od nehrđajućeg čelika?

A: Ne, aluminij je obično jeftiniji unaprijed, ali dugoročna isplativost ovisi o zahtjevima primjene i održavanja.