Alumīnijs vs. Nerūsējošais tērauds: Padziļināts salīdzinājums

1. Ievads

Alumīnijs vs. nerūsējošais tērauds ir viens no pasaulē visplašāk izmantotajiem inženiertehniskajiem metāliem.

Katrs materiāls sniedz atšķirīgu priekšrocību kopumu — alumīnijs tā vieglajam svaram un augstajai vadītspējai, nerūsējošais tērauds tā izturībai un izturībai pret koroziju.

Šajā rakstā tiek pārbaudīts Alumīnijs pret nerūsējošo tēraudu no vairākiem skatpunktiem: pamatīpašības, korozijas uzvedība, izgatavošana, siltuma veiktspēja, strukturālā metrika, maksāt, pieteikumi, un ietekme uz vidi.

2. Materiāla pamatīpašības

Ķīmiskais sastāvs

Alumīnijs (Al)

Alumīnijs ir viegls, sudrabaini balts metāls, kas pazīstams ar savu izturību pret koroziju un daudzpusību.

Komerciālo alumīniju tīrā veidā izmanto reti; tā vietā,

to parasti sakausē ar tādiem elementiem kā magnijs (Mg), silīcijs (Un), vara (Cu), un cinks (Zn) lai uzlabotu tā mehāniskās un ķīmiskās īpašības.

Alumīnija sakausējuma kompozīciju piemēri:

• 6061 Alumīnijs Sakausējums: ~97,9% Al, 1.0% Mg, 0.6% Un, 0.3% Cu, 0.2% Krekls
• 7075 Alumīnija sakausējums: ~87,1% Al, 5.6% Zn, 2.5% Mg, 1.6% Cu, 0.23% Krekls

Nerūsējošais tērauds

Nerūsējošais tērauds ir uz dzelzs bāzes izgatavots sakausējums, kas satur vismaz 10.5% hroms (Krekls), kas veido pasīvo oksīda slāni aizsardzībai pret koroziju.

Tas var ietvert arī niķelis (Iekšā), molibdēns (Noplūde), mangāns (Nojaukšanās), un citi, Atkarībā no pakāpes.

Nerūsējošā tērauda kompozīciju piemēri:

• 304 Nerūsējošais tērauds: ~70% Fe, 18–20% cr, 8-10,5% iekšā, ~2% Mn, ~1% Jā
• 316 Nerūsējošais tērauds: ~65% Fe, 16–18% cr, 10-14% ir, 2–3% Mo, ~2% Mn

Salīdzinājuma kopsavilkums:

Fizikālās īpašības

Blīvums

• Alumīnijs: ~2.70 G/cm³
• Nerūsējošais tērauds: ~7.75–8,05 g/cm³

Kušanas temperatūra

• Alumīnijs: ~660° C (1220° F)
• Nerūsējošais tērauds: ~1370-1530°C (2500–2786°F)

3. Alumīnija vs mehāniskā veiktspēja. Nerūsējošais tērauds

Mehāniskā veiktspēja ietver to, kā materiāli reaģē dažādos slodzes apstākļos — spriedzes apstākļos, saspiešana, nogurums, trieciens, un augstas temperatūras serviss.

Alumīnijs vs. nerūsējošajam tēraudam piemīt atšķirīgas mehāniskās īpašības to kristāla struktūru dēļ, sakausējumu ķīmija, un darba rūdīšanas tendences.

Stiepes izturība un ražas stiprums

Cietība un izturība pret nodilumu

Nogurums Spēks un izturība

Ietekmēt izturību

Šļūdes un augstas temperatūras veiktspēja

Cietības izmaiņas ar termisko apstrādi

Lai gan alumīnija sakausējumi lielā mērā paļaujas uz nokrišņu sacietēšana, nerūsējošais tērauds izmanto dažādus termiskās apstrādes veidus -rūdīšana, rūdīšana, un novecošanās— lai pielāgotu cietību un stingrību.

• 6061-T6: Šķīdums termiski apstrādāts ~ 530 ° C, ūdens dzēsts, pēc tam mākslīgi izturēts ~ 160 °C, lai sasniegtu ~ 95 HB.
• 7075-T6: Risinājums ārstēt ~ 480 ° C, dzēst, vecums ~ 120 ° C; cietība sasniedz ~ 150 HB.
• 304: Atkvēlināts ~ 1 050 ° C, lēni atdzesēts; cietība ~ B70–B85 (220-240 HV).
• 17-4 Ph: Šķīduma ārstēšana pie ~ 1 030 ° C, gaisa slāpēšana, vecums ~ 480 ° C (H900) lai sasniegtu ~ C35–C45 (~ 300–350 HV).

4. Alumīnija izturība pret koroziju vs. Nerūsējošais tērauds

Vietējā oksīda slāņa īpašības

Alumīnija oksīds (Al₂o₃)

• Tūlīt pēc saskares ar gaisu, alumīnijs veido plānu (~ 2–5 nm) lipīga oksīda plēve.
  Šī pasīvā plēve aizsargā pamatā esošo metālu no turpmākas oksidācijas lielākajā daļā vidi.
  Tomēr, stipri sārmainos šķīdumos (ph > 9) vai ar halogenīdiem bagāta skābe, plēve izšķīst, atklājot svaigu metālu.
  Anodēšana mākslīgi sabiezina Al₂O3 slāni (5–25 µm), ievērojami uzlabo izturību pret nodilumu un koroziju.

Hroma oksīds (Cr₂o₃)

• Nerūsējošais tērauds balstās uz aizsargājošu Cr₂O3 slāni. Pat ar minimālu hroma saturu (10.5 %), šī pasīvā plēve kavē tālāku oksidēšanos un koroziju.
  Vidēs, kas bagātas ar hlorīdu (Piem., jūras ūdens, sāls aerosols), lokalizēts sadalījums (lobīšana) var rasties;
  molibdēna piedevas (Piem., 316 pakāpe, 2–3 % Noplūde) uzlabot izturību pret punktveida un plaisu koroziju.

Veiktspēja dažādās vidēs

Atmosfēras un jūras vide

• Alumīnijs (Piem., 6061, 5083, 5XXX sērija) labi darbojas jūras apstākļos, ja tas ir pareizi anodēts vai ar aizsargpārklājumiem;
  lai arī, zem sāls un mitruma nogulsnēm var sākties plaisu korozija.
• Nerūsējošais tērauds (Piem., 304, 316, divstāvu) izceļas jūras atmosfērā. 316 (Mo-leģēts) un super‐duplekss ir īpaši izturīgi pret bedrīšu veidošanos jūras ūdenī.
  Ferīta pakāpes (Piem., 430) ir mērena pretestība, bet var ciest no ātras korozijas sāls aerosolā.

Ķīmiskā un rūpnieciskā iedarbība

• Alumīnijs pretojas organiskajām skābēm (etiķīgs, skudriskā) bet uzbrūk spēcīgi sārmi (Naoh) un halogenīdu skābes (Hcl, HBr).
  Sērskābēs un fosforskābēs, daži alumīnija sakausējumi (Piem., 3003, 6061) var būt jutīgi, ja vien koncentrācija un temperatūra netiek stingri kontrolēta.
• Nerūsējošais tērauds uzrāda plašu ķīmisko izturību. 304 iztur slāpekļskābi, organiskās skābes, un maigi sārmi; 316 iztur hlorīdus un sālījumus.
  Dupleksais nerūsējošais tērauds iztur skābes (sēra, fosforisks) labāk nekā austenīta sakausējumi.
  Martensīta pakāpes (Piem., 410, 420) ir pakļauti korozijai skābā vidē, ja vien tie nav stipri leģēti.

Augstas temperatūras oksidācija

• Alumīnijs: Augstākā temperatūrā 300 °C ar skābekli bagātā vidē, dabiskais oksīds sabiezē, bet paliek aizsargājošs.
  Ārpus ~ 600 ° C, notiek strauja oksīda zvīņu augšana un iespējama starpgranulu oksidēšanās.
• Nerūsējošais tērauds: Austenīta klases saglabā oksidācijas izturību līdz 900 ° C.
  Cikliskai oksidēšanai, specializēti sakausējumi (Piem., 310, 316H, 347) ar augstāku Cr un Ni pretestības mēroga izplešanos.
  Ferīta pakāpes veido nepārtrauktu skalu līdz ~ 800 °C, bet augstāk par trauslumu 500 °C, ja vien nav stabilizēts.

Virsmas procedūras un pārklājumi

Alumīnijs

• Anodēšana (I/II tipa sērskābe, III tipa cietā anodēšana, II/M tipa fosforskābe) rada izturīgu, korozijizturīgs oksīda slānis. Dabiska krāsa, krāsvielas, un var uzlikt blīvējumu.
• Bezelektrisks niķelis- Fosfors nogulsnes (10–15 µm) ievērojami uzlabo izturību pret nodilumu un koroziju.
• Pulvera pārklājums: Poliesters, epoksīda, vai fluorpolimēru pulveri rada laika apstākļu izturīgu, dekoratīvā apdare.
• Alklads: Tīra alumīnija apšuvums uz augstas stiprības sakausējumiem (Piem., 7075, 2024) palielina izturību pret koroziju uz plāna mīkstāka slāņa rēķina.

Nerūsējošais tērauds

• Pasniegšana: Ārstēšana ar skābi (slāpekļa vai citronskābes) noņem brīvo dzelzi un stabilizē Cr₂O3 plēvi.
• Elektropolēšana: Samazina virsmas raupjumu, noņemot ieslēgumus un uzlabojot izturību pret koroziju.
• PVD/CVD pārklājumi: Titāna nitrīds (Alvas) vai dimantiem līdzīgs ogleklis (DLC) pārklājumi uzlabo nodilumizturību un samazina berzi.
• Termiskais aerosols: Hroma karbīda vai niķeļa bāzes pārklājumi smagiem nobrāzumiem vai korozijai.

5. Alumīnija termiskās un elektriskās īpašības vs. Nerūsējošais tērauds

Elektriskajām un termiskajām īpašībām ir izšķiroša nozīme, nosakot alumīnija vai nerūsējošā tērauda piemērotību tādiem lietojumiem kā siltummaiņi, elektriskie vadītāji, un augstas temperatūras sastāvdaļas.

Termiskās īpašības

Elektriskās īpašības

6. Alumīnija izgatavošana un formēšana vs. Nerūsējošais tērauds

Ražošanas un formēšanas procesi būtiski ietekmē detaļu izmaksas, kvalitāte, un izrāde.

Alumīnijs vs. Katrs nerūsējošais tērauds rada unikālus izaicinājumus un priekšrocības apstrādē, pievienošanās, veidošanās, un apdare.

Apstrādājamība un griešanas raksturlielumi

Alumīnijs (Piem., 6061-T6, 7075-T6)

• Šķembu veidošana un instrumenti: Alumīnijs rada īsu, saritinātas skaidas, kas efektīvi izkliedē siltumu.
  Tā salīdzinoši zemā cietība un augstā siltumvadītspēja ievelk griešanas siltumu skaidās, nevis instrumentā, Samazināšanas instrumentu nodilums.
  Karbīda instrumenti ar TiN, Zelts, vai TiCN pārklājumi ar griešanas ātrumu 250–450 m/min un padevi 0,1–0,3 mm/apgr. nodrošina izcilu virsmas apdari. (Ra 0,2–0,4 µm).
• Iebūvēta mala (Noliekties): Tā kā alumīnijam ir tendence pielipt pie instrumentu virsmām, lai kontrolētu BUE, ir nepieciešamas asas instrumentu malas, mēreni augsts padeves ātrums, un pārpludiniet dzesēšanas šķidrumu, lai nomazgātu skaidas.
• Pielaide un virsmas apdare: Stingras pielaides (± 0.01 mm par kritiskajām iezīmēm) ir sasniedzami ar standarta CNC iestatījumiem.
  Virsmas apdare līdz Ra 0.1 µm ir iespējami, izmantojot augstas precizitātes armatūru un karbīda vai dimanta pārklājumu instrumentus.
• Izturīgs pret darbu: Minimāls; pakārtotās ejas var saglabāt nemainīgas materiāla īpašības bez starpposma atkausēšanas.

Nerūsējošais tērauds (Piem., 304, 17-4 Ph)

• Šķembu veidošana un instrumenti: Austenīta nerūsējošais tērauds ātri sacietē pie griešanas malas.
  Lēni padeves ātrumi (50-150 m/I) apvienojumā ar pozitīvo grābekli, kobalta-kermets, vai pārklāti karbīda instrumenti (TiAlN vai CVD pārklājumi) palīdzēt mazināt darba rūdījumu.
  Lejupvadi, knābja urbšana, un bieža instrumenta ievilkšana samazina mikroshēmu metināšanu.
• Iebūvēta mala un siltums: Zema siltumvadītspēja ierobežo siltumu griešanas zonā, paātrinošs instrumentu nodilums.
  Augstspiediena plūdu dzesēšanas šķidrums un keramikas izolācijas instrumentu korpusi pagarina griezēja kalpošanas laiku.
• Pielaide un virsmas apdare: Izmērus var turēt līdz ± 0.02 mm uz vidējas slodzes virpām vai frēzēm; Apdarei zem Ra ir nepieciešami specializēti instrumenti un vibrāciju slāpēšana 0.4 µm.
• Izturīgs pret darbu: Bieža viegla griezumi samazina sacietējušo slāni; reiz darba rūdīts,
  turpmākām pārejām ir jāsamazina padeve vai jāatgriežas pie atkausēšanas, ja cietība pārsniedz 30 HRC.

Metināšanas un pievienošanās paņēmieni

Alumīnijs

• Gtaw (TIG) un gmaw (Es):

• • Pildījuma vadi: 4043 (Al-5 jā) vai 5356 (Al-5 Mg) par 6061-t6; 4043 par 7075 tikai nestrukturālās šuvēs.
  • Polaritāte: TIG priekšroka tiek dota maiņstrāvai, nevis alternatīvai alumīnija oksīda tīrīšanai (Al₂o₃) pie ~2 075 ° C.
  • Siltuma ievade: Zema vai mērena (10-15 kJ/in) lai samazinātu kropļojumus; iepriekšēja uzsildīšana 150–200 °C palīdz samazināt plaisāšanas risku augstas stiprības sakausējumos.
  • Izaicinājumi: Augsta termiskā izplešanās (23.6 × 10⁻⁶/°C) noved pie izkropļojumiem; oksīda noņemšanai ir nepieciešama AC TIG vai tīrīšana;
    graudu rupināšana un mīkstināšana karstuma ietekmētajā zonā (HAZ) lai atjaunotu T6 temperatūru, ir nepieciešama pēcmetināšanas šķīduma attīrīšana un atkārtota novecošana.

• Pretošanās metināšana:

• • Plānām loksnēm ir iespējama punktmetināšana un šuvju metināšana (< 3 mm). Vara sakausējuma elektrodi samazina pielipšanu.
    Metināšanas grafikiem nepieciešama liela strāva (10-15) un īss uzturēšanās laiks (10– 20 ms) lai izvairītos no izraidīšanas.

• Līmējošā līmēšana/mehāniskā stiprināšana:

• • Daudzmetālu savienojumiem (Piem., alumīnija uz tēraudu), strukturālās līmes (epoksīdi) un kniedes vai skrūves var izvairīties no galvaniskās korozijas.
    Virsmas pirmapstrāde (kodināšana un anodēšana) uzlabo adhezīvu izturību.

Nerūsējošais tērauds

• Gtaw, Ieeja, Smirdēt:

• • Pildvielu metāli: 308L vai 316L austenītam; 410 vai 420 martensītam; 17-4 PH izmanto saskaņošanu 17-4 PH pildviela.
  • Ekranizējoša gāze: 100% argons vai argona/hēlija maisījumi GTAW; argons/CO₂ GMAW.
  • Uzkarsē/Interpass: Minimāli priekš 304; līdz 200–300 °C biezākam 17-4 PH, lai izvairītos no martensīta plaisāšanas.
  • Pēc metināšanas termiskās apstrādes (Phwht):

• • • 304 parasti nepieciešama stresa mazināšana 450–600 °C temperatūrā.
    • 17-4 PH jāveic šķīduma apstrāde plkst 1 035 °C un novecošana pie 480 ° C (H900) vai 620 ° C (H1150) lai sasniegtu vēlamo cietību.

• Pretošanās metināšana:

• • 304 un 316 viegli metināt ar punktu un šuvju procesiem. Elektrodu dzesēšana un bieža apstrāde saglabā metinājuma tīrradņa konsistenci.
  • Plānākas loksnes (< 3 mm) pieļauj klēpja un dibena šuves; loksnes kropļojumi ir mazāki nekā alumīnija, taču joprojām ir nepieciešams nostiprināt.

• Cietlodēšana/lodēšana:

• • Niķeļa vai sudraba cietlodēšanas sakausējumi (BNi-2, BNi-5) 850–900 °C temperatūrā savienojiet nerūsējošās loksnes vai caurules. Kapilārā darbība rada necaurlaidīgas šuves siltummaiņos.

Veidošanās, Ekstrūzija, un liešanas iespējas

Alumīnijs

• Veidošanās (Apzīmogošana, Saliekšana, Dziļa zīmēšana):

• • Lieliska 1xxx formējamība, 3xxx, 5xxx, un 6xxx sērijas istabas temperatūrā; ierobežo tecēšanas robeža.
  • Dziļais zīmējums 5052 un 5754 loksnes sarežģītās formās bez atkausēšanas; maksimālā zīmēšanas attiecība ~ 3:1.
  • Atsperojums jākompensē ar pārmērīgu saliekšanu (parasti 2-3°).

• Ekstrūzija:

• • Plaši izmanto profiliem, caurules, un sarežģīti šķērsgriezumi. Tipiskā ekstrūzijas temperatūra 400–500 °C.
  • Sakausējumi 6063 un 6061 viegli izspiest, radot stingras pielaides (± 0.15 mm par funkcijām).
  • 7075 ekstrūzijai nepieciešama augstāka temperatūra (~ 460–480 °C) un specializēta sagatavju apstrāde, lai izvairītos no karstās plaisāšanas.

• Liešana:

• • Liešana (A380, A356): Zema kušanas temperatūra (600–700 ° C) nodrošina ātrus ciklus un lielus apjomus.
  • Smilšu liešana (A356, A413): Laba plūstamība rada plānas sekcijas (≥ 2 mm); dabiskā saraušanās ~ 4 %.
  • Pastāvīga pelējuma liešana (A356, 319): Mērenas izmaksas, Labas mehāniskās īpašības (Uts ~ 275 MPA), aprobežojas ar vienkāršām ģeometrijām.

Nerūsējošais tērauds

• Veidošanās (Apzīmogošana, Zīmēšana):

• • Austenītiskās pakāpes (304, 316) ir vidēji formējami istabas temperatūrā; nepieciešama par 50–70% lielāka tonnāža nekā alumīnijam.
  • Ferīta un martensīta kategorijas (430, 410) ir mazāk elastīgi — bieži vien ir nepieciešama atlaidināšana 800–900 °C starp formēšanas posmiem, lai novērstu plaisāšanu.
  • Atspere ir mazāk smaga, jo ir lielāka tecēšanas robeža; lai arī, instrumentiem jāiztur lielākas slodzes.

• Ekstrūzija:

• • Ierobežots lietojums nerūsējošajam tēraudam; specializētas augstas temperatūras preses (> 1 000 ° C) izspiest 304L vai 316L sagataves.
  • Virsmas apdare bieži vien ir raupjāka nekā alumīnijs; izmēru pielaides ± 0.3 mm.

• Liešana:

• • Smilšu liešana (CF8, CF3M): Par temperatūrām 1 400–1 450 ° C; minimālā sekcija ~ 5–6 mm, lai izvairītos no saraušanās defektiem.
  • Investīciju liešana (17-4 Ph, 2205 Divstāvu): Augsta precizitāte (± 0.1 mm) un virsmas apdare (Ra < 0.4 µm), bet augstas izmaksas (2–3× smilšu liešana).
  • Vakuuma liešana: Samazina gāzes porainību un nodrošina izcilas mehāniskās īpašības; izmanto kosmosa un medicīnas komponentiem.

7. Tipiski alumīnija pielietojumi vs. Nerūsējošais tērauds

Aviācija un transports

• Alumīnijs

• • Lidmašīnu korpusu apvalki, spārnu ribas, fizelāžas rāmji (sakausējums 2024-T3, 7075-T6).
  • Automobiļu virsbūves paneļi (Piem., kapuci, bagāžnieka vāks) un rāmja sliedes (6061-T6, 6013).
  • Ātrgaitas vilcieni un jūras virsbūves uzsver vieglo svaru, lai palielinātu efektivitāti.

• Nerūsējošais tērauds

• • Izplūdes sistēmas un siltummaiņi (austenīts 304/409/441).
  • Strukturālie komponenti augstas temperatūras sekcijās (Piem., gāzturbīnas izmanto 304H/347H).
  • Degvielas tvertnes un cauruļvadi lidmašīnās (316Lukturis, 17-4PH) korozijas izturības dēļ.

Būvniecības un arhitektūras pielietojumi

• Alumīnijs

• • Logu un aizkaru sienu rāmji (6063-T5/T6 ekstrūzijas).
  • Jumta paneļi, apšuvums, un strukturālie slāņi.
  • Saulessargi, žalūzijas, un dekoratīvās fasādes gūst labumu no anodētas apdares.

• Nerūsējošais tērauds

• • Margas, balustrādes, un izplešanās šuves (304, 316).
  • Daudzstāvu ēku apšuvums (Piem., 316 piekrastes būvēm).
  • Arhitektūras akcenti (nojumes, apgriezt) nepieciešama augsta pulēšana un atstarošanās spēja.

Jūras un ārzonas struktūras

• Alumīnijs

• • Laivu korpusi, virsbūves, jūras kuģu sastāvdaļas (5083, 5456 sakausējumi).
  • Eļļas platformas izmanto noteiktus Al-Mg sakausējumus augšējā aprīkojuma aprīkojumam, lai samazinātu svaru.

• Nerūsējošais tērauds

• • Cauruļvadu sistēmas, vārsti, un stiprinājumi sālsūdens vidē (316Lukturis, superduplekss 2507) pateicoties izcilai pretestībai pret bedrēm/kavitāciju.
  • Zemūdens savienotāji un armatūra bieži norādīti 316 vai 2205 lai izturētu hlorīdus.

Pārtikas pārstrāde, Medicīnas, un farmaceitiskās iekārtas

• Alumīnijs

• • Pārtikas konveijeri, ietilpst, un iepakošanas mašīnu konstrukcijas (6061-T6, 5052). Tomēr, Iespējamā reakcija ar noteiktiem pārtikas produktiem ierobežo lietošanu bez skābēm.
  • MRI rāmja sastāvdaļas (nemagnētisks, 6XXX sērija) lai samazinātu attēlveidošanas artefaktus.

• Nerūsējošais tērauds

• • Lielākā daļa sanitārā aprīkojuma (304, 316Lukturis) pārtikā un farmācijā gludās apdares dēļ, viegla tīrīšana, un bioloģiskā savietojamība.
  • Autoklāva iekšējie elementi un ķirurģiskie instrumenti (316Lukturis, 17-4PH ķirurģiskiem instrumentiem, kuriem nepieciešama augsta cietība).

Patēriņa preces un elektronika

• Alumīnijs

• • Klēpjdatora šasija, viedtālruņu korpusi (5000/6000 sērija), LED siltuma izlietnes, un kameru korpusi (6063, 6061).
  • Sporta preces (velosipēdu rāmji 6061, tenisa rakešu rāmji, golfa nūju galviņas 7075).

• Nerūsējošais tērauds

• • Virtuves ierīces (ledusskapji, krāsnis): 304; Galda piederumi: 420, 440C; plaša patēriņa elektronikas apdare un dekoratīvie paneļi (304, 316).
  • Valkājamie priekšmeti (pulksteņu futrāļi 316L) par izturību pret skrāpējumiem, pabeigt saglabāšanu.

8. Alumīnija un nerūsējošā tērauda priekšrocības

Alumīnija priekšrocības

Viegla un augstas stiprības un svara attiecība

Alumīnija blīvums ir aptuveni 2.7 G/cm³, apmēram viena trešdaļa no nerūsējošā tērauda.

Šis mazais svars veicina uzlabotu degvielas efektivitāti un vieglu vadāmību tādās nozarēs kā aviācija, autobūves, un pārvadāšana, Bez kompromitējošas strukturālās integritātes.

Lieliska termiskā un elektriskā vadītspēja

Alumīnijs nodrošina augstu siltuma un elektrisko vadītspēju, padarot to ideālu siltummaiņiem, radiatori, un elektroenerģijas pārvades sistēmas.

To bieži izmanto, ja nepieciešama ātra siltuma izkliedēšana vai efektīva elektriskā plūsma.

Izturība pret koroziju (ar dabīgā oksīda slāni)

Lai gan tas nav tik izturīgs pret koroziju kā nerūsējošais tērauds visās vidēs, alumīnijs dabiski veido aizsargu alumīnija oksīda slānis,

padarot to ļoti izturīgu pret rūsu un oksidāciju lielākajā daļā lietojumu, īpaši atmosfēras un jūras apstākļos.

Izcila formējamība un apstrādājamība

Alumīniju ir vieglāk griezt, urbis, veidot, un izspiest nekā nerūsējošais tērauds.

To var apstrādāt zemākā temperatūrā, un tas ir savietojams ar plašu ražošanas paņēmienu klāstu, ieskaitot CNC apstrādi, ekstrūzija, un liešana.

Pārstrādājamība un ieguvumi videi

Alumīnijs ir 100% pārstrādājams nezaudējot īpašības.

Alumīnija pārstrādei nepieciešams tikai aptuveni 5% no enerģijas nepieciešams primārā alumīnija ražošanai, padarot to par videi draudzīgu izvēli ilgtspējīgai ražošanai.

Nerūsējošā tērauda priekšrocības

Izcila izturība pret koroziju un oksidāciju

Nerūsējošais tērauds, it īpaši 304 un 316 pakāpes, satur hromu (parasti 18% vai vairāk),

kas veido pasīvu plēvi, kas aizsargā pret koroziju skarbos apstākļos, ieskaitot jūru, ķīmisks, un rūpnieciskos iestatījumus.

Izcila izturība un nestspēja

Nerūsējošajam tēraudam ir augstāka stiepes izturība un tecēšanas izturība nekā lielākajai daļai alumīnija sakausējumu.

Tas padara to ideāli piemērotu strukturāliem lietojumiem, spiediena tvertnes, cauruļvadi, un komponenti, kas pakļauti lielam spriegumam un triecienam.

Izcila higiēna un tīrāmība

Nerūsējošais tērauds nav porains, izlīdzināt, un ļoti izturīgs pret baktērijām un bioplēves veidošanos,

padarot to par vēlamo materiālu medicīniskās ierīces, pārtikas pārstrāde, farmaceitiski, un tīras telpas vide.

Estētiskā un arhitektūras pievilcība

Ar dabiski gaišu, pulēts, vai matēta apdare, nerūsējošais tērauds tiek plaši izmantots arhitektūrā un tā dizainā moderns, augstākās klases izskats un ilgstoša izturība pret atmosfēras iedarbību un nodilumu.

Karstumizturība un ugunsizturība

Nerūsējošais tērauds saglabā savu izturību un iztur zvīņošanos paaugstinātā temperatūrā, bieži vien tālāk 800° C (1470° F),

kas ir būtiski lietojumiem izplūdes sistēmās, rūpnieciskās krāsnis, un ugunsdrošas konstrukcijas.

9. Alumīnija un nerūsējošā tērauda izmaksu apsvērumi

Izmaksas ir būtisks faktors materiālu izvēlē, ietverot ne tikai sākotnējo pirkuma cenu, bet arī ilgtermiņa izdevumus, piemēram, izgatavošanu, uzturēšana, un dzīves beigu pārstrāde.

Iepriekšējās materiālu izmaksas:

• Alumīnija izejvielu cena (~ 2200–2500 USD par tonnu) parasti ir zemāks par lielāko daļu nerūsējošā tērauda šķirņu (Piem., 304 2500–3000 USD par tonnu).
• Nerūsējošā tērauda sakausējumi ar lielāku niķeļa un molibdēna saturu var pārsniegt USD 4000–6000 par tonnu.

Izgatavošanas izmaksas:

• Alumīnija ražošana parasti ir 20–40 % lētāks nekā nerūsējošais tērauds vieglākas apstrādes dēļ, zemāka metināšanas sarežģītība, un vieglākas formēšanas slodzes.
• Nerūsējošā tērauda augstākās ražošanas izmaksas izriet no instrumentu nodiluma, lēnāks griešanas ātrums, un stingrākas metināšanas/caurlaidības prasības.

Apkope un nomaiņa:

• Alumīnijam var rasties periodiskas atkārtotas pārklājuma vai anodēšanas izmaksas (aptuveni 15–25 USD/kg vairāk 20 gadiem), tā kā nerūsējošajam tēraudam bieži nav nepieciešama apkope (≈ 3–5 USD/kg).
• Bieža detaļu nomaiņa noguruma vai korozijas dēļ var palielināt alumīnija dzīves cikla izmaksas, tā kā nerūsējošā tērauda ilgmūžība var attaisnot lielāku sākotnējo ieguldījumu.

Enerģijas patēriņš un ilgtspējība:

• Alumīnija primārā ražošana patērē ~ 14–16 kWh/kg; nerūsējošā tērauda EAF maršruti svārstās no ~ 1,5–2 kWh/kg, padarot pārstrādāto nerūsējošo materiālu mazāk energoietilpīgu nekā primāro alumīniju.
• Augsts pārstrādāta alumīnija saturs (≥ 70 %) samazina enerģiju līdz ~ 4-5 kWh/kg, samazinot plaisu.
• Abi materiāli atbalsta stabilas pārstrādes cilpas — alumīnija otrreizējo pārstrādi 95 % Mazāka enerģija, nerūsējošā EAF izmanto ~ 60 % mazāk enerģijas nekā BF-BOF.

Pārstrādes vērtība:

• Nolietots alumīnijs atgūst ~ 50 % no sākotnējām izmaksām; nerūsējošā tērauda lūžņi atgriežas ~ 30 % no sākotnējām izmaksām. Tirgus svārstības var ietekmēt šos procentus, taču abi metāli saglabā ievērojamu metāllūžņu vērtību.

10. Secinājums

Alumīnijs vs. nerūsējošais tērauds ir neaizstājams metāls mūsdienu inženierzinātnēs, katram ir savas priekšrocības un ierobežojumi.

Alumīnija iezīme ir tā izcilā izturības un svara attiecība, lieliska siltuma un elektriskā vadītspēja, un izgatavošanas vieglums,

padarot to par izvēlētu materiālu vieglām konstrukcijām, siltuma izlietnes, un sastāvdaļas, kurās ir izturība pret koroziju (ar atbilstošiem pārklājumiem) un elastīgums ir galvenais.

Nerūsējošais tērauds, turpretī, izceļas skarbās ķīmiskās un augstas temperatūras vidēs, pateicoties tās izturīgajai pasīvajai Cr₂O₃ plēvei,

augsta izturība (īpaši austenīta pakāpēs), un izcila nodilumizturība un nodilumizturība rūdītos apstākļos.

Pie LangHe, Mēs esam gatavi sadarboties ar jums, izmantojot šos uzlabotos paņēmienus, lai optimizētu jūsu komponentu dizainu, materiālu atlase, un ražošanas darbplūsmas.

Nākamais projekts pārsniedz katru veiktspējas un ilgtspējības etalonu.

Sazinieties ar mums šodien!

 

FAQ

Kas ir stiprāks: alumīnija vai nerūsējošā tērauda?

Nerūsējošais tērauds ir ievērojami stiprāks par alumīniju stiepes un tecēšanas izturības ziņā.

Lai gan augstas stiprības alumīnija sakausējumi var pietuvoties vai pārsniegt vieglā tērauda izturību,

nerūsējošais tērauds parasti ir vēlamā izvēle smagām konstrukcijām, kurām nepieciešama maksimāla nestspēja.

Vai alumīnijs ir izturīgāks pret koroziju nekā nerūsējošais tērauds?

Ne. Alumīnijs veido aizsargājošu oksīda slāni un daudzās vidēs labi iztur koroziju,

nerūsējošais tērauds— īpaši tādas kategorijas kā 316 — ir izturīgākas pret koroziju, īpaši jūrniecībā, ķīmisks, un rūpnieciskie apstākļi.

Vai alumīnijs ir lētāks nekā nerūsējošais tērauds?

Jā. Vairumā gadījumu, alumīnijs ir rentablāks nekā nerūsējošais tērauds zemāku materiālu izmaksu un vieglākas apstrādes dēļ.

Tomēr, specifiskas prasības, piemēram, izturība, izturība pret koroziju, un ilgmūžība var ietekmēt kopējo izmaksu efektivitāti.

Vai alumīniju un nerūsējošo tēraudu var izmantot kopā?

Jā, Bet ar piesardzību. Kad alumīnijs vs. nerūsējošais tērauds nonāk tiešā saskarē, galvaniskā korozija var rasties mitruma klātbūtnē.

Pareiza izolācija (Piem., plastmasas starplikas vai pārklājumi) ir nepieciešams, lai novērstu šo reakciju.

Kurš metāls ir ilgtspējīgāks vai videi draudzīgāks?

Abi ir ļoti pārstrādājami, bet alumīnijs ir ilgtspējības priekšrocības. Alumīnija pārstrāde patērē tikai 5% enerģijas, kas nepieciešama jauna alumīnija ražošanai.

Ir arī nerūsējošais tērauds 100% pārstrādājams, lai gan tā ražošana un pārstrāde ir energoietilpīgāka.