Nerūdijantis plienas vs. Aliuminis – medžiagų čempiono atidengimas

2. Kas yra nerūdijantis plienas?

Nerūdijantis plienas yra korozijai atsparus lydinys, sudarytas daugiausia iš geležies, Chromas, ir kiti elementai, tokie kaip nikelis ir molibdenas. Chromo kiekis suteikia jam natūralų oksido sluoksnį, kuri apsaugo plieną nuo rūdijimo.

Jis yra gerai žinomas dėl savo didelio stiprumo, patvarumas, ir atsparumas atšiaurioms aplinkoms, todėl tai yra geriausias pasirinkimas programoms, kurioms reikalingas tvirtas našumas, pavyzdžiui, statybose, Medicinos, ir automobilių pramonei.

3. Kas yra Aliuminis?

Aliuminis yra lengvas, sidabro spalvos metalas, pasižymintis puikiu atsparumu korozijai ir formuojamumu.

Žinomas dėl mažo tankio ir didelio stiprumo ir svorio santykio, aliuminis plačiai naudojamas pramonės šakose, kuriose svorio mažinimas yra labai svarbus, pavyzdžiui, aviacija, transportavimas, ir elektronika.

Tai taip pat labai perdirbamas metalas, o tai prisideda prie jos populiarumo tvarioje gamyboje.

4. Medžiagų našumas įvairiose aplinkose

Aliuminis ir nerūdijantis plienas turi puikų atsparumą korozijai, bet jie veikia skirtingai, priklausomai nuo aplinkos.

Aliuminis sudaro natūralų oksido sluoksnį, kuris apsaugo jį nuo oksidacijos daugelyje aplinkų, ypač drėgnomis arba sūriomis sąlygomis.
Tačiau, jis gali būti pažeidžiamas galvaninės korozijos, kai liečiasi su tam tikrais kitais metalais.

Nerūdijantis plienas, ypač pažymiai patinka 316 su pridėtu molibdenu, puikiai tinka aplinkoje, kurioje veikia cheminės medžiagos, sūraus vandens, arba aukšta temperatūra, todėl tai yra pageidaujama jūrinė medžiaga, pramoninis, ir medicininės programos.

5. Nerūdijančio plieno ir aliuminio stiprumas ir ilgaamžiškumas

Tempimo stiprumas

Nerūdijančio plieno tempiamasis stipris yra 505 MPA, todėl jis žymiai stipresnis už aliuminį, kuris tik pasiekia 110 MPA.

Dėl šio stiprumo nerūdijantis plienas idealiai tinka konstrukciniams komponentams, tokiems kaip vamzdžiai, strypai, ir lakštai, naudojami tiltuose ir pastatuose.

Kita vertus, Dėl lengvesnio aliuminio svorio jis yra puikus pasirinkimas tokioms reikmėms kaip lėktuvai, kur svorio mažinimas yra labai svarbus našumui.

Nuovargio stiprumas

Nuovargio stiprumas reiškia, kaip gerai medžiaga gali atlaikyti pakartotinį įtempimą. Nerūdijantis plienas pasižymi atsparumu nuovargiui 250 MPA, daug didesnis nei aliuminio 96.5 MPA.

Dėl to nerūdijantis plienas yra puikus pasirinkimas tokioms reikmėms kaip spyruoklės ir krumpliaračiai, where durability under cyclic loads is essential.

Aliuminis, with its lower fatigue strength, is more suited for lightweight products like bicycle frames and race car components where weight reduction is a priority.

Atsparumas nusidėvėjimui

When it comes to wear resistance, stainless steel outperforms aluminum. Stainless steel scores between 40 g į 80 g on the ASTM G65 test, while aluminum, even anodized, experiences more wear, with scores ranging from 150 g į 250 g.

This difference is evident in cookware—stainless steel pots and pans last longer than their aluminum counterparts, which tend to wear out more quickly.

Kietumas

Nerūdijantis plienas, with a Rockwell Hardness score of up to 95Rb, is harder than aluminum, which scores 60Rb.

This difference explains why stainless steel watches, pavyzdžiui, are more scratch-resistant compared to aluminum ones.

Suspaudimo stiprumas

Stainless steel can withstand pressures up to 220,000 psi, palyginti su aliuminio maksimaliu kiekiu 70,000 psi.

Pavyzdžiui, nešiojamuose įrenginiuose, pvz., „Apple Watch“., nerūdijančio plieno modelis yra daug labiau atsparus slėgiui ir deformacijai nei aliuminio versija.

Atsparumas smūgiams

Nerūdijančio plieno konstrukcija užtikrina didesnį atsparumą smūgiams, todėl puikiai tinka tokiems komponentams kaip automobilių buferiai, kurie turi atlaikyti dideles jėgas.

Priešingai, didesnis aliuminio lankstumas leidžia jam efektyviau sugerti smūgius, todėl jis dažnai naudojamas gaminiuose, tokiuose kaip šalmo apvalkalai ir apsauginės priemonės.

Nerūdijantis plienas atsparus įlenkimams, o aliuminio pagalvėlės veikia geriau.

Šlyties stiprumas

Aliuminis turi šlyties stiprumą 40,000 psi, o nerūdijantis plienas pasiekia 70,000 psi.

Dėl to nerūdijantis plienas yra tinkamiausias pasirinkimas tokioms reikmėms kaip peiliai ir chirurginiai įrankiai, kurioms reikia atlaikyti dideles šlyties jėgas.

Derliaus stiprumas

Nerūdijančio plieno takumo riba svyruoja nuo 30,000 į 90,000 psi, tuo tarpu aliuminis paprastai duoda derlių 40,000 psi.

Tokiuose gaminiuose kaip laikrodžiai, nerūdijančio plieno korpusai yra atsparesni deformacijai veikiant apkrovai, palyginti su aliuminio kolegomis, todėl jie yra patvaresni, kai naudojami dideliems darbams.

Elastiškumo modulis

Nerūdijančio plieno elastingumo modulis yra 28,000 ksi, beveik tris kartus daugiau nei aliuminio, kuris yra 10,000 ksi.

Tai reiškia, kad nerūdijantis plienas mažiau lenkiasi veikiamas įtempių, siūlo didesnį tvirtumą gaminiams, kuriuose labai svarbus struktūrinis vientisumas.

6. Nerūdijančio plieno ir aliuminio formavimas ir apdirbamumas

Nerūdijančio plieno formavimas

Nerūdijantis plienas, ypač 304 klasės, yra labai formuojamas, leidžia lengvai formuoti ir lipdyti į įvairias struktūras.

Aliuminio formavimas

Dėl lengvo aliuminio svorio ir lankstumo jis yra ideali medžiaga lengvai lenkti.

Lydiniai kaip 3003 ir 5052 dėl savo lankstumo ir atsparumo rūdims yra populiarūs lakštinio metalo srityse.

6061 aliuminis, su silicio ir magnio mišiniu, pasižymi puikiu suvirinamumu.

Tačiau, aliuminį reikia švelniai liesti, kad būtų išvengta įtrūkimų, todėl tai yra puikus pasirinkimas projektams, susijusiems su lygiomis kreivėmis ir lengva konstrukcija.

Nerūdijančio plieno apdirbimas

Pjovimo ir gręžimo srityje, 303 nerūdijantis plienas išsiskiria geresniu apdirbamumu, dėka pridėtos sieros.

Atliekant sudėtingesnes užduotis, 416-klasės nerūdijantis plienas yra labai efektyvus. Greitaeigis plienas (HSS) įrankiai paprastai naudojami efektyviam nerūdijančio plieno apdirbimui.

Aliuminio apdirbamumas

Aliuminis, su savo švelnia prigimtimi, yra lengvai apdirbamas, ypač lydinių, tokių kaip 6061-T6 ir 2024, kurios leidžia sklandžiai pjauti karbido įrankiais.

Nerūdijančio plieno suvirinimas

316L nerūdijantis plienas garsėja puikiu suvirinamumu.

Dažniausiai naudojamas TIG suvirinimo procesas, užtikrinant stiprų, korozijai atsparios suvirinimo siūlės, net ir sudėtingoje aplinkoje, pavyzdžiui, sūriame vandenyje.

Aliuminio suvirinamumas

Aliuminis, ypač 6061 lydinys, taip pat puikiai suvirinama.

Impulsinis MIG suvirinimas yra efektyvus aliuminiui, apsaugo nuo perkaitimo ir sukuria tvirtus ryšius. Tačiau, Kad suvirinimas būtų sėkmingas, paviršius turi būti kruopščiai nuvalytas nuo nešvarumų.

Lenkimo charakteristikos

Lenkdami nerūdijantį plieną, jis linkęs būti griežtesnis. Pavyzdžiui, 304-nerūdijančio plieno spyruoklės atgal maždaug 3°, todėl norint pasiekti tobulą 90° posūkį reikia 87° lenkimo kampo.

Priešingai, aliuminis lenkia lengviau. 5052-H32 aliuminis, pavyzdžiui, turi tik apie 2° pavasario atgal, padaryti jį lankstesnį ir lengviau dirbti, reikalaujantis mažiau jėgos.

Gilaus piešimo galimybė

Gilus tempimas išbando metalų galią. The 430 Nerūdijantis plienas, kurių didžiausias tempiamasis stipris 450 MegaPaskaliai, stovi aukštai. Per šį procesą iš nerūdijančio plieno gaminamos tvirtos virtuvės kriauklės ir puodai.

3003 aliuminio lydinys suteikia lankstumo 130 MegaPascals stiprumas. Kuro bakams ir virtuvės reikmenims, aliuminis pasirodo kaip karštas mėgstamiausias.

Pjovimo lengvumas

Nerūdijantis plienas linkęs atsispirti pjovimo jėgoms. 440C klasė, dėl savo stulbinimo 700 MegaPascals stiprumas, nuobodu pjovimo įrankiai. Greitaeigiai plieniniai peiliai tampa būtini.

Aliuminis, su savo apatine 55 MegaPascals tempimo stipris, griežinėliai kaip sviestas.

7. Nerūdijančio plieno taikymas ir pramonės šakos vs. Aliuminis

Tiek nerūdijantis plienas, tiek aliuminis yra plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose, tačiau dėl savo skirtingų savybių jie tinka įvairioms reikmėms. Čia yra palyginimas, kur ir kaip dažniausiai naudojama kiekviena medžiaga:

Statybos pramonė

• Nerūdijantis plienas: Tinkamas naudoti konstrukcijoms, kurioms reikalingas tvirtumas, patvarumas, ir atsparumas korozijai, nerūdijantis plienas dažniausiai naudojamas pastatų fasaduose, tiltai, ir struktūrinių karkasų.
  Poliruota apdaila taip pat idealiai tinka dekoratyviniams elementams, tokiems kaip turėklai ir dailylentės.
• Aliuminis: Aliuminis yra lengvas ir paprastas gaminti, todėl jis yra populiarus stogo dangos pasirinkimas, langai, ir užuolaidų sienos. Dėl nešiojamumo jis taip pat naudojamas mobiliose konstrukcijose, pavyzdžiui, pastoliuose.

Automobilių pramonė

• Nerūdijantis plienas: Žinomas dėl savo stiprumo ir atsparumo aukštai temperatūrai, nerūdijantis plienas naudojamas išmetimo sistemose, Variklio komponentai, ir apdailos dalys. Dėl savo patvarumo jis idealiai tinka automobiliams, veikiamiems ekstremaliomis sąlygomis.
• Aliuminis: Dėl lengvų aliuminio savybių jis itin svarbus automobilių kėbulo plokštėse, Ratai, ir rėmeliai. Aliuminis padeda sumažinti bendrą transporto priemonių svorį, pagerinti degalų efektyvumą ir valdymą, o tai ypač svarbu elektriniuose ir hibridiniuose automobiliuose.

Aviacijos ir kosmoso pramonė

• Nerūdijantis plienas: Dėl didelio stiprumo ir atsparumo karščiui nerūdijantis plienas tinka svarbiems komponentams, pavyzdžiui, tvirtinimo detalėms, važiuoklė, ir išmetimo sistemos orlaiviuose.
• Aliuminis: Aliuminis yra nepakeičiamas aviacijos ir kosmoso pramonėje dėl savo lengvumo, kuris prisideda prie degalų naudojimo efektyvumo. Jis plačiai naudojamas orlaivio korpuse, sparnai, ir kiti konstrukciniai komponentai.

Medicinos ir chirurgijos taikymas

• Nerūdijantis plienas: Dėl puikios higienos, atsparumas korozijai, ir sterilizavimo paprastumas, nerūdijantis plienas plačiai naudojamas chirurginiuose instrumentuose, implantai, ir medicinos prietaisai. Jis ypač tinkamas ortopediniams implantams ir dantų įrankiams.
• Aliuminis: Aliuminis naudojamas kai kuriuose medicinos prietaisuose, kur svarbu lengvumas ir nešiojamumas. Jis taip pat naudojamas gaminant MRT aparatus ir kitą vaizdo gavimo įrangą, kur nemagnetinės savybės yra labai svarbios..

Virtuvės reikmenys ir virtuvės įranga

• Nerūdijantis plienas: Nerūdijantis plienas yra populiarus profesionaliose puodų virtuvėse, keptuvės, stalo įrankiai, ir stalviršiai. Jis yra patvarus, lengva valyti, ir atsparus dėmėms bei rūdijimui, todėl puikiai tinka aplinkai, kur būtina laikytis higienos.
• Aliuminis: Aliuminio indai, dažnai anoduojami, kad pagerintų patvarumą, yra vertinamas dėl puikaus šilumos laidumo. Jis dažniausiai naudojamas kepimo skardose, keptuvės, ir smulkiems prietaisams dėl lengvo ir efektyvaus šilumos paskirstymo.

Elektronika ir telekomunikacijos

• Nerūdijantis plienas: Naudojamas elektroniniams korpusams, jungtys, ir konstrukcinius komponentus, kur reikalingas stiprumas ir elektromagnetinis ekranavimas. Nerūdijantis plienas taip pat naudojamas kai kuriose aukščiausios klasės plataus vartojimo elektronikos gaminiuose.
• Aliuminis: Dėl puikaus aliuminio šilumos ir elektros laidumo jis idealiai tinka naudoti radiatoriuose, Korpusai, ir elektronikos bei telekomunikacijų įrangos laidai. Jis taip pat dažnai randamas plataus vartojimo elektronikoje, pavyzdžiui, išmaniuosiuose telefonuose, nešiojamieji kompiuteriai, ir tabletės.

Jūrų pramonė

• Nerūdijantis plienas: Su puikiu atsparumu korozijai, ypač jūrinėje aplinkoje, nerūdijantis plienas naudojamas valčių tvirtinimui, povandeniniai vamzdžiai, ir laivo dalys. Jūrinis nerūdijantis plienas (kaip 316) suteikia papildomą apsaugą nuo sūraus vandens korozijos.
• Aliuminis: Aliuminis yra palankus laivų statybai, ypač mažiems ir vidutiniams laivams ir korpusams, dėl savo lengvumo ir atsparumo korozijai gėlame vandenyje. Jis taip pat naudojamas stiebams, denio konstrukcijos, ir perėjos.

8. Išvada

Tiek nerūdijantis plienas, tiek aliuminis suteikia unikalių pranašumų, priklausomai nuo naudojimo.

Nerūdijantis plienas išsiskiria stiprumu ir ilgaamžiškumu, o aliuminis laimi svorio mažinimo ir ekonomiškumo požiūriu.

Jūsų pasirinkimas turėtų priklausyti nuo konkrečių projekto reikalavimų, tokių kaip svoris, atsparumas korozijai, stiprybė, ir biudžetas.

 

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

DUK

Q.: Ar aliuminis gali būti naudojamas esant dideliam įtempimui?

A: Taip, ypač pramonės šakose, kuriose svorio taupymas yra labai svarbus, kaip aviacija.

Q.: Nerūdijantis plienas yra stipresnis už aliuminį?

A: Taip, nerūdijantis plienas paprastai turi didesnį tempimą, derlius, ir gniuždymo stiprio, palyginti su aliuminiu.

Q.: Ar aliuminis brangesnis nei nerūdijantis plienas?

A: Ne, aliuminis paprastai yra pigesnis iš anksto, tačiau ilgalaikis ekonomiškumas priklauso nuo taikymo ir priežiūros reikalavimų.