Алюминий и сталь, несомненно, являются сегодня одними из важнейших видов металлов для многих отраслей промышленности – сельского хозяйства, транспорта, строительства, энергетики, судостроения, автомобилестроения и т. д.
В вашем следующем проекте вам, скорее всего, придется выбирать между двумя металлами, поскольку их свойства имеют значение. Поскольку вы задаетесь вопросом, какой из них лучше подходит для ваших деталей и проекта, следующее сравнение облегчит выбор.
Разница между сталью и алюминием в факторах
Свойства обоих алюминий и сталь исходят из производственного процесса и химического состава. Вот некоторые свойства двух металлов, которые вам нужно учитывать:
| Свойство | Алюминий | Сталь |
|---|---|---|
Производство |
Переработка алюминия — это трехэтапный процесс: добыча бокситов, извлечение глинозема и преобразование глинозема в алюминий. | Широко известное название «искусственный» металл, поскольку процесс заключается в удалении примесей из железа. |
Появление |
Алюминий имеет относительно мягкую матовую отделку. Он имеет немного серебристый вид. | Блестящий металл, который отражает больше, чем алюминий. Его точный вид зависит от типа. Например, блестящий серебристый вид ассоциируется со сталью для столовых приборов, тогда как углеродистая сталь, используемая в архитектуре, обычно коричневатая. |
Плотность |
Средняя плотность алюминия составляет 2,7 г/см³. | При плотности 7,9 г/см³ сталь примерно в три раза плотнее алюминия. |
Масса |
Алюминий легче стали. | Сталь тяжелее, в основном из-за высокого содержания углерода. |
Расходы |
Стоимость обоих металлов, как правило, колеблется в зависимости от спроса на рынке. Однако стоимость алюминия, как правило, выше стоимости стали. | Сталь, как правило, дешевле алюминия, но нержавеющая сталь дороже алюминия. |
Предел прочности |
Для алюминия предел прочности на растяжение обычно находится в диапазоне от 60 до 610 МПа. На это значение влияют алюминиевый сплав и термическая обработка. | Диапазон предела прочности стали на растяжение варьируется в зависимости от типа. Предел прочности углеродистой конструкционной стали составляет 400–840 МПа, легированной конструкционной стали — 500–1100 МПа, высокопрочной легированной стали — 800–2000 МПа, нержавеющей стали — 530–1310 МПа. |
Предел текучести |
Прочность на растяжение обычно находится в диапазоне от 15 до 540 МПа. На это значение влияют алюминиевый сплав и термическая обработка. | Предел текучести стали составляет 200–400 МПа, тогда как предел текучести высокопрочной стали может достигать 800–1500 МПа. |
Усталостная прочность |
Усталостная прочность алюминия сильно варьируется в зависимости от факторов обработки, типа сплава и термической обработки. Она находится в диапазоне 85-135 МПа для 10^7 циклов. | Сталь демонстрирует гораздо более высокую усталостную прочность. Некоторые стали, используемые в аэрокосмической и автомобильной промышленности, могут иметь прочность до 700 МПа на 10^7 циклов. Простая углеродистая сталь оценивается примерно в 340 МПа на 10^7 циклов. |
Коррозионная стойкость |
Естественная коррозионная стойкость за счет образования оксида алюминия. | Не обладает естественной коррозионной стойкостью. Пользователи часто склонны подвергать материал дальнейшей обработке из-за его склонности к коррозии. Добавление хрома может сделать сталь коррозионно-стойкой, например, для нержавеющей стали. |
Температурная стойкость |
Алюминий имеет более низкую термостойкость, чем сталь. Его температура плавления составляет около 660°C. | Температурная стойкость стали выше, температура плавления металла составляет 1400°C. |
Обрабатываемость |
Обладает более высокой обрабатываемостью, чем сталь. | В целом, более низкая обрабатываемость, чем у алюминия. Нержавеющая сталь с рейтингом ниже 50% является одной из самых плохих в этом отношении. Однако некоторые марки стали обладают хорошей обрабатываемостью. |
Свариваемость |
Столбец 2 Значение 6 | Столбец 3 Значение 6 |
Обрабатываемость (формовка и экструзия) |
Благодаря более низкой прочности на разрыв алюминий имеет более высокую обрабатываемость. Вы можете легко выдавливать, сгибать, резать или формовать металл. | Поскольку сталь имеет более высокую прочность на разрыв, она менее поддается обработке, чем алюминий. |
Теплопроводность |
Алюминий проводит тепло лучше стали. | Сталь не так хороша в плане теплопроводности. |
Тепловое расширение |
Алюминий имеет значительно большее тепловое расширение по сравнению со сталью. Его коэффициент линейного расширения составляет 21 – 24 ×10−6 м/м°С. | Сталь имеет меньшее тепловое расширение, чем алюминий. Имеет коэффициент линейного расширения 10,8 – 12,5 ×10−6 м/м°С. |
Электропроводность |
Алюминий обладает высокой электропроводностью. Это свойство делает металл важным в высоковольтных линиях электропередач. | Сталь хуже проводит электричество. |
Магнитные свойства |
Алюминий не имеет магнитных свойств, поскольку не содержит кобальта, железа или никеля. Он разделяет парамагнитные свойства с такими материалами, как литий и магний. | Сталь, сплав углерода и железа, обладает магнитными свойствами. |
Долговечность жизненного цикла |
Работает лучше стали в условиях низкого воздействия на окружающую среду и небольших нагрузок. | Лучше подходит для условий высоких температур и нагрузок. Требуются меры противодействия проблемам коррозии. |
Возможность вторичной переработки |
Высокая степень пригодности к вторичной переработке. Может быть переработан бесчисленное количество раз без потери своих свойств. Более трех четвертей алюминия, произведенного в истории, все еще используется. | Ограниченное количество раз переработки. |
Воздействие на окружающую среду |
Добыча бокситов оказывает негативное воздействие на окружающую среду за счет разрушения среды обитания, загрязнения ресурсов и усугубления проблемы нехватки воды в отдаленных районах. | Воздействие стали на окружающую среду, как правило, выше, чем воздействие алюминия. Значительное загрязнение окружающей среды исходит от крайне вредного кокса, который используется в этом процессе. Нафталин и другие загрязнители воздуха, связанные с производством стали, чрезвычайно вредны для здоровья человека. |
Приложения |
Будучи легким и устойчивым к коррозии, алюминий подходит для широкого спектра отраслей. Используется в различных системах для автомобильной, аэрокосмической, архитектурной и многих других отраслей. Применяется для изготовления блоков двигателей, пивных банок, шин, мебели и т. д. | Распространен в обрабатывающей промышленности, строительстве, автомобилестроении и инфраструктуре, среди прочего. Его прочность и долговечность обеспечивают длительную производительность и стабильность. Применения включают изготовление термопроцессоров, кухонной посуды и душевые кабины из рамного стекла, и т. д. |
Краткое описание физических свойств |
|
|
Какой материал лучше всего подходит для ваших деталей: сталь или алюминий?
Если вы не уверены в лучшем варианте для вашего проекта между алюминием и сталью, может помочь описание конкретных свойств, как показано выше. Мы определили основные различия и сходства двух популярных металлов, предоставив надежную отправную точку для принятия решений.
У каждого из этих металлов есть свои плюсы и минусы. Алюминий легкий, устойчив к коррозии и идеально подходит для сложных форм. Однако это достигается за счет прочности и жаропрочности, областей, в которых сталь процветает. Вот некоторые из причин, по которым обычно нелегко использовать эти металлы взаимозаменяемо.
В конечном итоге выбор алюминия или стали будет зависеть от специфики вашего проекта. Если можете, рассмотрите как можно больше перечисленных факторов. Обратите внимание, что затраты на установку, обслуживание и любые простои, вызванные отказом материала, могут изменить общую стоимость проекта.
RU 
EN 
ES 
AR