Nerūsējošā tērauda vs. Alumīnijs — materiālu čempiona atklāšana

2. Kas ir nerūsējošais tērauds?

Nerūsējošais tērauds ir korozijizturīgs sakausējums, kas sastāv galvenokārt no dzelzs, hroms, un citi elementi, piemēram, niķelis un molibdēns. Hroma saturs nodrošina to ar dabīgu oksīda slāni, kas pasargā tēraudu no rūsēšanas.

Tas ir labi pazīstams ar savu augsto izturību, izturība, un izturība pret skarbu vidi, padarot to par labāko izvēli lietojumprogrammām, kurām nepieciešama spēcīga veiktspēja, piemēram, būvniecībā, medicīnisks, un automobiļu rūpniecībā.

3. Kas ir alumīnijs?

Alumīnijs ir viegls, sudraba krāsas metāls ar izcilu izturību pret koroziju un formējamību.

Pazīstams ar savu zemo blīvumu un augstu stiprības un svara attiecību, alumīniju plaši izmanto nozarēs, kur svara samazināšana ir ļoti svarīga, piemēram, kosmiskā kosmosa, transportēšana, un elektronika.

Tas ir arī ļoti pārstrādājams metāls, kas veicina tās popularitāti ilgtspējīgā ražošanā.

4. Materiālu veiktspēja dažādās vidēs

Alumīnijam un nerūsējošajam tēraudam ir lieliska izturība pret koroziju, bet tie darbojas atšķirīgi atkarībā no vides.

Alumīnijs veido dabisku oksīda slāni, kas pasargā to no oksidēšanās lielākajā daļā vidi, īpaši mitros vai sāļos apstākļos.
Lai arī, tas var būt neaizsargāts pret galvanisko koroziju, saskaroties ar noteiktiem citiem metāliem.

Nerūsējošais tērauds, īpaši atzīmes patīk 316 ar pievienotu molibdēnu, izceļas vidē ar ķīmisko vielu iedarbību, sālsūdens, vai augsta temperatūra, padarot to par vēlamo jūras materiālu, rūpniecisks, un medicīniskas lietojumprogrammas.

5. Nerūsējošā tērauda izturība un izturība pret alumīniju

Stiepes izturība

Nerūsējošā tērauda stiepes izturība ir 505 MPA, padarot to ievērojami stiprāku par alumīniju, kas tikai sasniedz 110 MPA.

Pateicoties šai stiprībai, nerūsējošais tērauds ir ideāli piemērots konstrukciju komponentiem, piemēram, caurulēm, stieņi, un loksnes, ko izmanto tiltos un ēkās.

No otras puses, alumīnija vieglākais svars padara to par lielisku izvēli tādām lietojumprogrammām kā lidmašīnas, kur svara samazināšana ir kritiska veiktspējai.

Noguruma spēks

Noguruma izturība attiecas uz to, cik labi materiāls var izturēt atkārtotu stresu. Nerūsējošais tērauds nodrošina noguruma izturību 250 MPA, daudz augstāks nekā alumīnija 96.5 MPA.

Tas padara nerūsējošo tēraudu par izcilu iespēju tādiem lietojumiem kā atsperes un zobrati, kur būtiska ir izturība cikliskās slodzēs.

Alumīnijs, ar mazāku noguruma spēku, ir vairāk piemērots vieglajiem izstrādājumiem, piemēram, velosipēdu rāmjiem un sacīkšu automašīnu sastāvdaļām, kur svara samazināšana ir prioritāte.

Nodilums pretestība

Runājot par nodilumizturību, nerūsējošais tērauds pārspēj alumīniju. Nerūsējošā tērauda rādītāji starp 40 g uz 80 g ASTM G65 testā, kamēr alumīnijs, pat anodēts, piedzīvo lielāku nodilumu, ar rādītājiem, sākot no 150 g uz 250 g.

Šī atšķirība ir acīmredzama virtuves traukos — nerūsējošā tērauda katli un pannas kalpo ilgāk nekā to alumīnija kolēģi., kas mēdz ātrāk nolietoties.

Cietība

Nerūsējošais tērauds, ar Rokvela cietības rādītāju līdz 95 Rb, ir cietāks par alumīniju, kura vērtība ir 60 Rb.

Šī atšķirība izskaidro, kāpēc nerūsējošā tērauda pulksteņi, piemēram, ir izturīgāki pret skrāpējumiem, salīdzinot ar alumīnija.

Spiedes stiprums

Nerūsējošais tērauds var izturēt spiedienu līdz 220,000 psi, salīdzinot ar alumīnija maksimumu 70,000 psi.

Piemēram, valkājamās ierīcēs, piemēram, Apple Watch, nerūsējošā tērauda modelis ir daudz vairāk spējīgs izturēt spiedienu un deformāciju nekā alumīnija versija.

Trieciena pretestība

Nerūsējošā tērauda struktūra nodrošina lielāku triecienizturību, padarot to ideāli piemērotu tādiem komponentiem kā automašīnu buferi, kuriem jāiztur ievērojams spēks.

Turpretī, alumīnija lielāka elastība ļauj tam efektīvāk absorbēt triecienus, tāpēc to bieži izmanto tādos produktos kā ķiveres apvalki un aizsargaprīkojums.

Nerūsējošais tērauds ir izturīgs pret iespiedumiem, savukārt alumīnija spilveni labāk ietekmē.

Bīdes stiprums

Alumīnija bīdes izturība ir 40,000 psi, kamēr nerūsējošais tērauds sasniedz 70,000 psi.

Tas padara nerūsējošo tēraudu par vēlamo izvēli tādiem lietojumiem kā asmeņi un ķirurģiskie instrumenti, kam jāiztur lieli bīdes spēki.

Peļņas izturība

Nerūsējošā tērauda tecēšanas robeža svārstās no 30,000 līdz 90,000 psi, tā kā alumīnijs parasti dod atdevi plkst 40,000 psi.

Tādos produktos kā pulksteņi, nerūsējošā tērauda korpusi ir izturīgāki pret deformāciju slodzes laikā, salīdzinot ar alumīnija kolēģiem, padarot tos izturīgākus lieljaudas lietojumiem.

Elastības modulis

Nerūsējošā tērauda elastības modulis ir 28,000 ksi, gandrīz trīs reizes vairāk nekā alumīnija, kas ir 10,000 ksi.

Tas nozīmē, ka nerūsējošais tērauds slodzes ietekmē mazāk liecas, piedāvājot labāku stingrību izstrādājumiem, kur konstrukcijas integritāte ir ļoti svarīga.

6. Nerūsējošā tērauda un alumīnija formējamība un apstrādājamība

Nerūsējošā tērauda formējamība

Nerūsējošais tērauds, īpaši 304. klase, ir ļoti formējams, ļaujot to viegli veidot un veidot dažādās konstrukcijās.

Alumīnija formējamība

Alumīnija vieglais svars un elastība padara to par ideālu materiālu vieglai locīšanai.

Sakausējumi, piemēram 3003 un 5052 ir populāri lokšņu metāla lietojumos, pateicoties to elastībai un izturībai pret rūsu.

6061 alumīnijs, ar tā silīcija un magnija maisījumu, ir atzīmēta ar savu lielisko metināmību.

Lai arī, alumīnijam ir nepieciešams smalks pieskāriens, lai izvairītos no plaisāšanas, padarot to par populāru izvēli projektiem, kas saistīti ar gludām līknēm un vieglu konstrukciju.

Nerūsējošā tērauda apstrādājamība

Griešanas un urbšanas jomā, 303 nerūsējošais tērauds izceļas ar savu uzlabotu apstrādājamību, pateicoties sēra pievienošanai.

Smagākiem uzdevumiem, 416-klases nerūsējošais tērauds ir ļoti efektīvs. Ātrgaitas tērauds (HSS) instrumenti parasti tiek izmantoti efektīvai nerūsējošā tērauda apstrādei.

Alumīnija apstrādājamība

Alumīnijs, ar savu maigo dabu, ir viegli apstrādājams, īpaši sakausējumi, piemēram, 6061-T6 un 2024, kas nodrošina vienmērīgu griešanu ar karbīda instrumentiem.

Nerūsējošā tērauda metināmība

316L nerūsējošais tērauds ir slavens ar savu lielisko metināmību.

Parasti tiek izmantots TIG metināšanas process, nodrošinot spēcīgu, korozijizturīgas metināšanas šuves, pat izaicinošā vidē, piemēram, sālsūdenī.

Alumīnija metināmība

Alumīnijs, īpaši 6061 sakausējums, ir arī ļoti metināms.

Impulsu MIG metināšana ir efektīva alumīnijam, novēršot pārkaršanu un veidojot spēcīgas saites. Lai arī, Veiksmīgai metināšanai virsma ir rūpīgi jāattīra no piemaisījumiem.

Liekšanas raksturlielumi

Liekot nerūsējošo tēraudu, tā mēdz būt stingrāka. Piemēram, 304-pakāpes nerūsējošā tērauda atsperes atpakaļ par aptuveni 3°, tāpēc ir nepieciešams 87° liekuma leņķis, lai sasniegtu perfektu 90° līkumu.

Turpretī, alumīnijs liecas vieglāk. 5052-H32 alumīnijs, piemēram, ir tikai aptuveni 2° atsperes, padarot to elastīgāku un vieglāk lietojamu, prasa mazāk spēka.

Dziļās zīmēšanas iespēja

Dziļā vilkšana pārbauda metālu spēku. Līdz 430 nerūsējošais tērauds, ar maksimālo stiepes izturību 450 MegaPascals, stāv augstumā. Ar šo procesu nerūsējošais tērauds veido izturīgas virtuves izlietnes un katlus.

3003 alumīnija sakausējums piedāvā elastību ar 130 MegaPascals spēks. Degvielas tvertnēm un virtuves traukiem, alumīnijs kļūst par iecienītāko.

Griešanas vieglums

Nerūsējošais tērauds mēdz izturēt griešanas spēkus. 440C klase, tā satriecošā stāvokļa dēļ 700 MegaPascals spēks, notrulina griezējinstrumentus. Ātrgaitas tērauda asmeņi kļūst par būtiskiem.

Alumīnijs, ar savu apakšējo 55 MegaPascals stiepes izturība, šķēles kā sviests.

7. Nerūsējošā tērauda pielietojumi un nozares vs. Alumīnijs

Gan nerūsējošais tērauds, gan alumīnijs tiek plaši izmantoti dažādās nozarēs, taču to atšķirīgās īpašības padara tos piemērotus dažādiem lietojumiem. Šeit ir salīdzinājums par to, kur un kā katrs materiāls parasti tiek izmantots:

Būvniecības nozare

• Nerūsējošais tērauds: Iecienīta konstrukcijām, kurām nepieciešama izturība, izturība, un izturība pret koroziju, nerūsējošais tērauds parasti tiek izmantots ēku fasādēs, tilti, un strukturālās struktūras.
  Tā pulētā apdare padara to ideāli piemērotu dekoratīviem elementiem, piemēram, margām un apšuvumam.
• Alumīnijs: Alumīnija vieglais raksturs un izgatavošanas vienkāršība padara to par populāru izvēli jumta segumam, logi, un aizkaru sienas. Pārnēsājamības dēļ to izmanto arī mobilās konstrukcijās, piemēram, sastatnēs.

Automobiļu rūpniecība

• Nerūsējošais tērauds: Pazīstams ar savu izturību un izturību pret augstām temperatūrām, nerūsējošais tērauds tiek izmantots izplūdes sistēmās, dzinēja sastāvdaļas, un apdares daļas. Tā izturība padara to ideāli piemērotu transportlīdzekļiem, kas pakļauti ekstremāliem apstākļiem.
• Alumīnijs: Alumīnija vieglās īpašības padara to par ļoti svarīgu automašīnu virsbūves paneļos, riteņi, un rāmji. Alumīnijs palīdz samazināt transportlīdzekļu kopējo svaru, degvielas efektivitātes un vadāmības uzlabošana, kas ir īpaši svarīgi elektriskajos un hibrīdautomobiļos.

Kosmiskās aviācijas nozare

• Nerūsējošais tērauds: Tā augstā izturība un karstumizturība padara nerūsējošo tēraudu piemērotu kritiskām sastāvdaļām, piemēram, stiprinājumiem, šasijas, un izplūdes sistēmas lidmašīnās.
• Alumīnijs: Alumīnijs ir neaizstājams aviācijas un kosmosa nozarē, jo tas ir viegls, kas veicina degvielas patēriņa efektivitāti. To plaši izmanto gaisa kuģa korpusā, spārni, un citas konstrukcijas sastāvdaļas.

Medicīniskie un ķirurģiskie pielietojumi

• Nerūsējošais tērauds: Pateicoties lieliskajai higiēnai, izturība pret koroziju, un sterilizācijas vienkāršība, nerūsējošais tērauds tiek plaši izmantots ķirurģiskajos instrumentos, implantēt, un medicīniskās ierīces. Tas ir īpaši iecienīts ortopēdiskajiem implantiem un zobārstniecības instrumentiem.
• Alumīnijs: Alumīnijs tiek izmantots dažās medicīnas ierīcēs, kur svarīgs ir viegls svars un pārnesamība. To izmanto arī MRI iekārtu un citu attēlveidošanas iekārtu ražošanā, kur nemagnētiskajām īpašībām ir izšķiroša nozīme.

Virtuves piederumi un virtuves aprīkojums

• Nerūsējošais tērauds: Nerūsējošais tērauds ir populārs profesionālajās virtuvēs katliem, pannas, galda piederumi, un darba virsmas. Tas ir izturīgs, viegli tīrīt, un iztur traipu un rūsu, padarot to ideāli piemērotu videi, kur higiēna ir būtiska.
• Alumīnijs: Alumīnija virtuves piederumi, bieži anodēts, lai uzlabotu izturību, tiek novērtēta ar izcilu siltumvadītspēju. To parasti izmanto cepešpannās, cepamās pannas, un mazām ierīcēm, pateicoties tās vieglajai un efektīvajai siltuma sadalei.

Elektronika un telekomunikācijas

• Nerūsējošais tērauds: Izmanto elektroniskajiem korpusiem, savienotāji, un konstrukcijas sastāvdaļas, kur nepieciešama izturība un elektromagnētiskais ekranējums. Nerūsējošais tērauds tiek izmantots arī dažās augstākās klases plaša patēriņa elektronikā.
• Alumīnijs: Alumīnija lieliskā siltumvadītspēja un elektriskā vadītspēja padara to ideāli piemērotu izmantošanai radiatoros, apvalks, un elektroinstalācija elektronikai un telekomunikāciju iekārtām. Tas bieži sastopams arī plaša patēriņa elektronikā, piemēram, viedtālruņos, portatīvie datori, un tabletes.

Jūras rūpniecība

• Nerūsējošais tērauds: Ar savu izcilo izturību pret koroziju, īpaši jūras vidē, nerūsējošais tērauds tiek izmantots laivu armatūrai, zemūdens caurules, un kuģu daļas. Jūras kvalitātes nerūsējošais tērauds (piemēram, 316) piedāvā papildu aizsardzību pret sālsūdens koroziju.
• Alumīnijs: Alumīnijs ir iecienīts kuģu būvē, īpaši maziem un vidējiem kuģiem un korpusiem, pateicoties tā vieglajam svaram un izturībai pret koroziju saldūdenī. To izmanto arī mastiem, klāja konstrukcijas, un ejas.

8. Secinājums

Gan nerūsējošais tērauds, gan alumīnijs piedāvā unikālas priekšrocības atkarībā no pielietojuma.

Nerūsējošais tērauds izceļas ar izturību un izturību, savukārt alumīnijs uzvar svara samazināšanas un izmaksu efektivitātes ziņā.

Jūsu izvēlei jābūt atkarīgai no konkrētām projekta prasībām, piemēram, svara, izturība pret koroziju, izturība, un budžets.

 

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

FAQ

Ņurds: Vai alumīniju var izmantot augsta stresa apstākļos?

Izšķirt: Jā, īpaši nozarēs, kur svara ietaupījums ir kritisks, kā aviācija.

Ņurds: Vai nerūsējošais tērauds ir stiprāks par alumīniju?

Izšķirt: Jā, nerūsējošajam tēraudam parasti ir augstāka stiepes izturība, raža, un spiedes stiprības salīdzinājumā ar alumīniju.

Ņurds: Vai alumīnijs ir dārgāks nekā nerūsējošais tērauds?

Izšķirt: Ne, alumīnijs parasti ir lētāks iepriekš, bet ilgtermiņa rentabilitāte ir atkarīga no pielietojuma un apkopes prasībām.