Сталь и алюминий:разница между черными и цветными металлами

Сталь и алюминий являются наиболее часто используемыми металлами в мире. Алюминий является вторым наиболее распространенным металлическим элементом на Земле, в то время как сталь является наиболее используемым сплавом во всем мире. Однако, хотя они могут выглядеть одинаково, между сталью и алюминием есть существенные различия, и каждый из них имеет уникальные свойства и области применения.

В этом посте мы сравним стоимость, прочность, вес, коррозионную стойкость, методы обработки и области применения стали и алюминия — факторы, которые помогут вам определить, какой из них лучше всего подходит для работы.

Стоимость

Хотя цены на сталь и алюминий постоянно меняются в зависимости от конъюнктуры мирового рынка, в целом сталь дешевле по весу, чем алюминий. Тем не менее, оба металла бывают разных типов и сплавов, которые могут значительно различаться по цене. Мягкие и углеродистые стали, как правило, самые дешевые, а цены на нержавеющую сталь могут быть близки к ценам на алюминий.

Сила

Нет никаких сомнений в том, что сталь прочнее и тверже алюминия, поэтому подавляющее большинство автомобильных рам изготовлено из стали. Сталь представляет собой сплав железа и углерода, среди прочих элементов, и углерод придает стали прочность, твердость и долговечность. Он менее подвержен деформации под действием силы или тепла, чем алюминий.

Поскольку алюминий мягче стали, он гораздо более подвержен деформации. Хотя алюминий никогда не будет таким же прочным, как сталь, его прочность увеличивается с понижением температуры, что делает его пригодным для применения при низких температурах.

Вес и плотность

Как было сказано выше, алюминий стоит дороже стали по весу, но сталь примерно в 2,5 раза плотнее. Это означает, что при одинаковом объеме стали и алюминия алюминий дешевле, потому что он значительно легче.

Низкая плотность алюминия придает ему очень привлекательное соотношение прочности и веса. Несмотря на то, что сталь прочнее, алюминий обеспечивает гораздо большую прочность на единицу массы, что позволяет алюминиевым конструкционным компонентам весить намного меньше, чем стальные компоненты, но при этом иметь достаточную прочность для многих применений. При правильном дизайне алюминий может обеспечить такую ​​же прочность, как и сталь, но вдвое легче.

Коррозионная стойкость

Одной из самых ценных характеристик алюминия является его превосходная коррозионная стойкость. В отличие от стали, алюминий не ржавеет. Та же реакция окисления, которая приводит к образованию оксида железа (ржавчины), заставляет алюминий формировать внешний пассивирующий слой из оксида алюминия, который, в отличие от ржавчины, фактически защищает металл от коррозии и распада и предотвращает дальнейшее окисление.

Нержавеющая сталь устойчива к коррозии, но все же может ржаветь. В зависимости от применения и окружающей среды углеродистая сталь обычно требует поверхностного покрытия или краски для защиты от ржавчины и коррозии. В отличие от пассивирующего слоя алюминия, это покрытие может царапаться или стираться, обнажая сталь и делая ее уязвимой для ржавчины и коррозии.

Простота обработки

Физические свойства стали по сравнению с алюминием делают их очень разными в работе. Алюминий гораздо более податлив, чем сталь, что позволяет формировать из него более тонкие геометрические формы, такие как очень тонкие стенки. Его относительная мягкость облегчает резку, чем сталь, поэтому обработка алюминия выполняется быстрее, чем обработка стали. Поскольку он очень легкий, его можно обрабатывать на меньшем оборудовании.

В то время как алюминий легче формовать и обрабатывать, сталь обычно легче сваривать. Пассивирующий слой алюминия и высокая теплопроводность могут усложнить сварку. Квалифицированный сварщик все еще может сваривать алюминий, но это требует большей точности и менее щадящее, чем сварка стали. Кроме того, некоторые алюминиевые сплавы легче свариваются, чем другие, например алюминий 5052.

Алюминий имеет гораздо более низкую температуру плавления, чем сталь — 1221°F против примерно 2700°F, поэтому его намного легче отливать. Он также остывает быстрее и равномернее, предотвращая деформацию и обеспечивая превосходную стабильность размеров. Для литья стали требуются специальные материалы для пресс-форм, такие как графит, и более сложные системы охлаждения для обеспечения равномерного охлаждения.

Приложения

Учитывая очень разные физические свойства стали и алюминия, у каждого из них есть свои области применения. Как правило, сталь используется, когда прочность алюминия недостаточна для применения или когда стоимость является наиболее важным фактором. Алюминий часто используется в приложениях, требующих очень малого веса или высокой коррозионной стойкости.

Прочность и долговечность стали делают ее идеальным строительным материалом. Здания, железные дороги и другая инфраструктура почти всегда основаны на стальном каркасе, хотя алюминий также полезен для некоторых строительных применений из-за его отношения прочности к весу. Сталь также составляет около половины среднего автомобиля.

Алюминий необходим для аэрокосмической промышленности, где необходимо минимизировать вес, но прочность и долговечность имеют решающее значение для безопасности. Самолеты и космические аппараты могут состоять до 90% из алюминиевых сплавов. Хотя сталь по-прежнему является предпочтительным материалом для легковых и грузовых автомобилей, автомобильная промышленность все чаще использует алюминий, чтобы минимизировать вес и повысить эффективность использования топлива в новых автомобилях.

Низкая плотность алюминия, высокая проводимость и формуемость также делают его идеальным материалом для электрических линий. Он дешевле меди и является еще лучшим проводником, и его легко втянуть в провод.

Сталь и алюминий:итоги

<тд>75-500 МПа

Свойство	Сталь	Алюминий
Стоимость	Низкий	Умеренный
Предельная прочность на растяжение	400 – 2000+ МПа
Плотность	0,28 фунта/дюйм3	0,1 фунта/дюйм3
Коррозионная стойкость	От низкого (углеродистая сталь) до умеренного (нержавеющая сталь)	Высокий
Податливость	Низкий	Высокий
Обрабатываемость	Умеренный	Высокий
Свариваемость	Высокий	Низкий
Приведение	Низкий	Высокий
Примеры применения	Строительство, инфраструктура, автомобили, бытовая техника, инструменты, крепеж	Самолет, электропроводка, электроника, посуда, фольга

Мы — ваша компания по поставкам алюминия и стали с полным спектром услуг