Nehrdzavejúca oceľ VS. Hliník – Odhalenie šampióna materiálov

2. Čo je nehrdzavejúca oceľ?

Nehrdzavejúca oceľ je zliatina odolná voči korózii zložená predovšetkým zo železa, chróm, a ďalšie prvky ako nikel a molybdén. Obsah chrómu mu dodáva prirodzenú vrstvu oxidu, ktorý chráni oceľ pred hrdzavením.

Je známy svojou vysokou pevnosťou, trvanlivosť, a odolnosť voči drsnému prostrediu, čo z neho robí najlepšiu voľbu pre aplikácie vyžadujúce robustný výkon, ako v stavebníctve, lekársky, a automobilovom priemysle.

3. Čo je hliník?

Hliník je ľahký, kov striebornej farby s vynikajúcou odolnosťou proti korózii a tvarovateľnosťou.

Známy pre svoju nízku hustotu a vysoký pomer pevnosti k hmotnosti, hliník je široko používaný v odvetviach, kde je rozhodujúce zníženie hmotnosti, ako napríklad letectvo, preprava, a elektroniky.

Je to tiež vysoko recyklovateľný kov, čo prispieva k jeho popularite v udržateľnej výrobe.

4. Výkon materiálu v rôznych prostrediach

Hliník a nehrdzavejúca oceľ majú vynikajúcu odolnosť proti korózii, ale fungujú odlišne v závislosti od prostredia.

Hliník vytvára prirodzenú vrstvu oxidu, ktorá ho chráni pred oxidáciou vo väčšine prostredí, najmä vo vlhkých alebo slaných podmienkach.
Však, pri kontakte s niektorými inými kovmi môže byť náchylný na galvanickú koróziu.

Nehrdzavejúca oceľ, najmä známky ako 316 s prídavkom molybdénu, vyniká v prostrediach vystavených chemikáliám, slaná voda, alebo vysoké teploty, čo z neho robí preferovaný materiál pre námorníctvo, priemyselný, a medicínske aplikácie.

5. Pevnosť a odolnosť nehrdzavejúcej ocele vs hliníka

Pevnosť v ťahu

Nerezová oceľ má pevnosť v ťahu 505 MPA, vďaka čomu je výrazne pevnejší ako hliník, ktorý len dosiahne 110 MPA.

Vďaka tejto sile je nehrdzavejúca oceľ ideálna pre konštrukčné prvky, ako sú rúry, prúty, a plechy používané v mostoch a budovách.

Na druhej strane, Nízka hmotnosť hliníka z neho robí ideálnu voľbu pre aplikácie, ako sú lietadlá, kde je redukcia hmotnosti rozhodujúca pre výkon.

Sila únavy

Únavová pevnosť vyjadruje, ako dobre materiál odoláva opakovanému namáhaniu. Nerezová oceľ ponúka únavovú pevnosť 250 MPA, oveľa vyššie ako hliník 96.5 MPA.

Vďaka tomu je nehrdzavejúca oceľ vynikajúcou voľbou pre aplikácie, ako sú pružiny a ozubené kolesá, kde je nevyhnutná odolnosť pri cyklickom zaťažení.

Hliník, so svojou nižšou únavovou pevnosťou, je vhodnejší pre ľahké produkty, ako sú rámy bicyklov a komponenty pretekárskych áut, kde je prioritou zníženie hmotnosti.

Odpor

Pokiaľ ide o odolnosť proti opotrebovaniu, nehrdzavejúca oceľ prekonáva hliník. Nerezová oceľ boduje medzi 40 g až 80 g v teste ASTM G65, kým hliník, dokonca eloxované, zažíva väčšie opotrebovanie, so skóre v rozmedzí od 150 g až 250 g.

Tento rozdiel je zrejmý u riadu – hrnce a panvice z nehrdzavejúcej ocele vydržia dlhšie ako ich hliníkové náprotivky, ktoré majú tendenciu sa rýchlejšie opotrebovávať.

Tvrdosť

Nehrdzavejúca oceľ, so skóre tvrdosti podľa Rockwella až 95 Rb, je tvrdší ako hliník, ktorý má skóre 60 Rb.

Tento rozdiel vysvetľuje, prečo hodinky z nehrdzavejúcej ocele, napríklad, sú odolnejšie voči poškriabaniu v porovnaní s hliníkovými.

Pevnosť

Nerezová oceľ odolá tlaku až 220,000 psi, v porovnaní s maximom hliníka 70,000 psi.

Napríklad, v nositeľných zariadeniach, ako sú Apple Watch, model z nehrdzavejúcej ocele je oveľa schopnejší odolávať tlaku a deformácii ako hliníková verzia.

Nárazový odpor

Štruktúra z nehrdzavejúcej ocele mu dáva vyššiu odolnosť proti nárazu, vďaka čomu je ideálny pre komponenty, ako sú nárazníky automobilov, ktoré musia odolať značným silám.

Na rozdiel od, väčšia flexibilita hliníka umožňuje účinnejšie absorbovať nárazy, preto sa často používa vo výrobkoch, ako sú škrupiny prilieb a ochranné pomôcky.

Nerezová oceľ odoláva preliačinám, zatiaľ čo hliníkové vankúše dopadnú lepšie.

Strih

Hliník má pevnosť v šmyku 40,000 psi, kým nehrdzavejúca oceľ dosahuje 70,000 psi.

Vďaka tomu je nehrdzavejúca oceľ preferovanou voľbou pre aplikácie, ako sú čepele a chirurgické nástroje, ktoré musia odolávať vysokým šmykovým silám.

Výnosová sila

Medza klzu nehrdzavejúcej ocele sa pohybuje od 30,000 do 90,000 psi, zatiaľ čo hliník zvyčajne poskytuje pri 40,000 psi.

V produktoch ako hodinky, puzdrá z nehrdzavejúcej ocele sú odolnejšie voči deformácii pri zaťažení v porovnaní s ich hliníkovými náprotivkami, čím sú odolnejšie pre náročné aplikácie.

Modul elasticity

Modul pružnosti nehrdzavejúcej ocele je 28,000 ksi, takmer trojnásobok hliníka, čo je 10,000 ksi.

To znamená, že nehrdzavejúca oceľ sa pri namáhaní menej ohýba, ponúka lepšiu tuhosť vo výrobkoch, kde je rozhodujúca štrukturálna integrita.

6. Tvarovateľnosť a opracovateľnosť nehrdzavejúcej ocele vs hliníka

Tvarovateľnosť nehrdzavejúcej ocele

Nehrdzavejúca oceľ, najmä 304-stupňový, je vysoko tvarovateľný, umožňuje jednoduché tvarovanie a tvarovanie do rôznych štruktúr.

Tvarovateľnosť hliníka

Ľahký a flexibilný hliník z neho robí ideálny materiál pre ľahké ohýbanie.

Zliatiny ako 3003 a 5052 sú obľúbené v aplikáciách na plech kvôli ich flexibilite a odolnosti voči hrdzi.

6061 hliník, so zmesou kremíka a horčíka, sa vyznačuje výbornou zvárateľnosťou.

Však, hliník vyžaduje jemný dotyk, aby nedošlo k prasknutiu, Vďaka tomu je ideálnou voľbou pre projekty zahŕňajúce hladké krivky a ľahkú konštrukciu.

Obrobiteľnosť nehrdzavejúcej ocele

V oblasti rezania a vŕtania, 303 nehrdzavejúca oceľ vyniká vylepšenou opracovateľnosťou, vďaka prídavku síry.

Pre náročnejšie úlohy, 416-nehrdzavejúca oceľ je vysoko účinná. Rýchlorezná oceľ (Hss) nástroje sa zvyčajne používajú na efektívne obrábanie nehrdzavejúcej ocele.

Obrobiteľnosť hliníka

Hliník, svojou mäkkou povahou, je ľahko opracovateľný, najmä zliatiny ako 6061-T6 a 2024, ktoré umožňujú hladké rezanie karbidovými nástrojmi.

Zvárateľnosť nehrdzavejúcej ocele

316Nerezová oceľ L je známa svojou vynikajúcou zvárateľnosťou.

Bežne sa používa proces zvárania TIG, zabezpečenie silných, zvary odolné voči korózii, aj v náročných prostrediach, ako je slaná voda.

Zvárateľnosť hliníka

Hliník, najmä ten 6061 zliať, je tiež vysoko zvárateľný.

Pulzné zváranie MIG je účinné pre hliník, zabraňuje prehrievaniu a vytvára pevné väzby. Však, pre úspešné zváranie musí byť povrch dôkladne očistený od nečistôt.

Charakteristiky ohýbania

Pri ohýbaní nehrdzavejúcej ocele, býva tuhšie. Napríklad, 304-nehrdzavejúca oceľ pruží späť približne o 3°, takže na dosiahnutie dokonalého ohybu 90° je potrebný uhol ohybu 87°.

Na rozdiel od, hliník sa ľahšie ohýba. 5052-H32 hliník, napríklad, má len asi 2° spätného pruženia, vďaka čomu je flexibilnejší a ľahšie sa s ním pracuje, vyžadujúce menšiu silu.

Možnosť hlbokého kreslenia

Hlboké ťahanie testuje silu kovov. Ten 430 nehrdzavejúca oceľ, s maximálnou pevnosťou v ťahu 450 MegaPascaly, stojí vysoko. Nerezová oceľ vytvára týmto procesom robustné kuchynské drezy a hrnce.

3003 hliníková zliatina ponúka ťažnosť s 130 Sila MegaPascals. Pre palivové nádrže a riad, hliník sa ukazuje ako horúci favorit.

Ľahkosť rezania

Nerezová oceľ má tendenciu odolávať rezným silám. Trieda 440C, kvôli jeho ohromeniu 700 Sila MegaPascals, otupuje rezné nástroje. Čepele z rýchloreznej ocele sa stávajú nevyhnutnými.

Hliník, s jeho nižšou 55 MegaPascals pevnosť v ťahu, plátky ako maslo.

7. Aplikácie a odvetvia nehrdzavejúcej ocele vs. Hliník

Nerezová oceľ aj hliník sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach, ale ich odlišné vlastnosti ich robia vhodnými pre rôzne aplikácie. Tu je porovnanie toho, kde a ako sa jednotlivé materiály bežne používajú:

Stavebný priemysel

• Nehrdzavejúca oceľ: Uprednostňuje sa pre konštrukčné aplikácie, ktoré vyžadujú pevnosť, trvanlivosť, a odolnosť proti korózii, nehrdzavejúca oceľ sa bežne používa na fasády budov, mosty, a štrukturálne rámce.
  Vďaka leštenej povrchovej úprave je tiež ideálny pre dekoratívne prvky, ako sú zábradlia a obklady.
• Hliník: Ľahká povaha hliníka a jednoduchá výroba z neho robia obľúbenú voľbu pre strešné krytiny, okná, a závesné steny. Vďaka svojej prenosnosti sa používa aj v mobilných štruktúrach, ako je lešenie.

Automobilový priemysel

• Nehrdzavejúca oceľ: Známy pre svoju pevnosť a odolnosť voči vysokým teplotám, nehrdzavejúca oceľ sa používa vo výfukových systémoch, komponenty motora, a ozdobné diely. Vďaka svojej odolnosti je ideálny pre vozidlá vystavené extrémnym podmienkam.
• Hliník: Vďaka nízkej hmotnosti je hliník rozhodujúci pre panely karosérie automobilov, kolesá, a rámy. Hliník pomáha znižovať celkovú hmotnosť vozidiel, zlepšenie palivovej účinnosti a manipulácie, čo je obzvlášť dôležité pri elektrických a hybridných autách.

Letecký priemysel

• Nehrdzavejúca oceľ: Vďaka vysokej pevnosti a tepelnej odolnosti je nehrdzavejúca oceľ vhodná pre kritické komponenty, ako sú spojovacie prvky, podvozok, a výfukové systémy v lietadlách.
• Hliník: Hliník je v leteckom a kozmickom priemysle nenahraditeľný vďaka svojej nízkej hmotnosti, čo prispieva k úspore paliva. Vo veľkej miere sa používa v karosérii lietadla, krídla, a ďalšie konštrukčné prvky.

Lekárske a chirurgické aplikácie

• Nehrdzavejúca oceľ: Vďaka výbornej hygiene, odpor, a jednoduchosť sterilizácie, nehrdzavejúca oceľ je široko používaná v chirurgických nástrojoch, implantáty, a zdravotnícke pomôcky. Je obzvlášť obľúbený pre ortopedické implantáty a zubárske nástroje.
• Hliník: Hliník sa používa v niektorých zdravotníckych zariadeniach, kde je dôležitá nízka hmotnosť a prenosnosť. Používa sa tiež pri výrobe strojov MRI a iných zobrazovacích zariadení, kde sú rozhodujúce nemagnetické vlastnosti.

Kuchynský riad a kuchynské vybavenie

• Nehrdzavejúca oceľ: Nerez je obľúbený v profesionálnych kuchyniach na hrnce, panvice, príbory, a pracovné dosky. Je odolný, Ľahko čistiteľné, a odoláva škvrnám a hrdzi, vďaka tomu je ideálny pre prostredia, kde je hygiena nevyhnutná.
• Hliník: Hliníkový riad, často eloxované na zlepšenie životnosti, je cenený pre svoju vynikajúcu tepelnú vodivosť. Bežne sa používa na plechy na pečenie, panvice na vyprážanie, a malé spotrebiče vďaka svojej nízkej hmotnosti a efektívnej distribúcii tepla.

Elektronika a telekomunikácie

• Nehrdzavejúca oceľ: Používa sa na elektronické kryty, konektory, a konštrukčné komponenty, kde je potrebná pevnosť a elektromagnetické tienenie. Nerezová oceľ sa používa aj v niektorých špičkových spotrebných elektronikách.
• Hliník: Vďaka vynikajúcej tepelnej a elektrickej vodivosti je hliník ideálny na použitie v chladičoch, črevá, a elektroinštalácie pre elektronické a telekomunikačné zariadenia. Bežne sa vyskytuje aj v spotrebnej elektronike, ako sú smartfóny, notebooky, a tablety.

Morský priemysel

• Nehrdzavejúca oceľ: Vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti korózii, najmä v morskom prostredí, nehrdzavejúca oceľ sa používa na vybavenie lodí, podvodné potrubia, a lodné diely. Nerezová oceľ morskej kvality (ako 316) ponúka dodatočnú ochranu proti korózii slanej vody.
• Hliník: Hliník je obľúbený pri stavbe lodí, najmä pre malé a stredné plavidlá a trupy, vďaka svojej nízkej hmotnosti a odolnosti voči korózii v sladkej vode. Používa sa aj na stožiare, palubné konštrukcie, a uličky.

8. Záver

Nerezová oceľ aj hliník ponúkajú jedinečné výhody v závislosti od aplikácie.

Nerezová oceľ vyniká pevnosťou a odolnosťou, zatiaľ čo hliník víťazí v znižovaní hmotnosti a nákladovej efektívnosti.

Váš výber by mal závisieť od konkrétnych požiadaviek projektu, ako je hmotnosť, odpor, sila, a rozpočet.

 

Odkaz na obsah：https://www.xometry.com/resources/materials/what-is-stainless-steel/

Časté otázky

Otázka: Môže byť hliník použitý vo vysoko namáhaných aplikáciách?

A: Áno, najmä v odvetviach, kde je úspora hmotnosti kritická, ako letectvo.

Otázka: Je nehrdzavejúca oceľ pevnejšia ako hliník?

A: Áno, nehrdzavejúca oceľ má vo všeobecnosti vyššiu pevnosť v ťahu, výnos, a pevnosti v tlaku v porovnaní s hliníkom.

Otázka: Hliník je drahší ako nehrdzavejúca oceľ?

A: Nie, hliník je zvyčajne lacnejšie vopred, ale dlhodobá nákladová efektívnosť závisí od aplikácie a požiadaviek na údržbu.