钢与铝:如何为您的产品设计做出最佳选择

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为你的项目选择主要材料是一个重要的决定,你应该仔细权衡这些选择。但是有这么多的选择,寻找理想的材料可能会变得难以应付。

如果您在设计金属产品的过程中,钢铁和铝可能会将您的思想视为可能使用的金属。这对这两个人来说,这并不奇怪生产最广泛的金属在这个世界上。

本文比较了钢材和铝的一些基本属性,并提到了各种典型应用。

铝对钢:考虑因素

铝与钢:坐在零件图顶部的金属部分

虽然有许多不同的钢和铝合金,每一种都有其特定的性能,但这两种金属之间有一些关键的区别。本节比较钢和铝的一些最重要的物理特性。

重量

如果你问别人哪种金属更轻,大多数人都会正确地回答铝。钢的高强度是以密度高得多为代价的。其实,对于两片等体积的钢,可以是一样多的三倍的重量铝制。

强度

强度通常是选择材料时首先考虑的性能之一,特别是在高应力应用中。一般来说,钢比铝坚固。也就是说,一旦考虑到铝更轻的重量,铝就会以更优越的强度重量比位居榜首。

识别哪种金属具有更好的应用程序的优势将取决于您的设计灵活性。例如,较大的铝部分可以在比钢替代方案的重量较低的较低的强度提供更多的强度。

延展性

钢铁的另一个缺点是,它比铝的不同形状更难,特别是如果形状复杂。这可以通过将钢加热到非常高的温度来稍微克服,但这增加了成本并且可以损害其他性质。另一方面,铝相对容易形成,同时冷或热非常适用于挤出和轧制等制造工艺

导热系数

铝通常比钢更好的热导体,并​​且通常用于需要散热或分布的应用中,比如散热器

耐腐蚀性能

普通碳钢耐腐蚀性差。如果暴露于这些元素,它很容易生锈,并会继续腐蚀。另一方面,铝在其表面上形成保护氧化物层,其用作进一步氧化的惰性屏障。只要铝不暴露在导致它破裂的环境中,它将继续提供出色的耐腐蚀性。

值得注意的是,如果钢的合金元素中含有至少11%的铬,就可以使它具有高度的抗腐蚀性能,使它成为“不锈钢”。然而,不锈钢比普通的碳素钢更昂贵,而且钢的其他物理性能可能会受到影响。

成本

材料的成本自然是您选择项目的重要因素。由于这两种金属的价格将随着市场和特定合金而波动,因此很难说一个人比在各种环境中比其他人更便宜。然而,通常接受,磅为磅,碳钢通常比相当的铝合金便宜。

物理特性比较

下表比较了钢和铝的物理性质的特定值。为此,我们比较了一个中碳钢一般铝合金

财产 中碳钢 一般铝合金
密度 7.75 - 7.89 g / cc 0.0160 - 3.63 g / cc
屈服抗拉强度 245 - 1740 MPa 1.24 - 730 MPa
耐腐蚀性能 好的,优秀的
导热系数 21.9 - 52.0 w / m-k 1.48 - 255 w / m-k
延展性 中等至好的 好的,优秀的

铝和钢的应用

铝与钢铁:现代建筑功能

在为您的特定项目中试图选择钢铁和铝时,了解每个人的普通申请领域可能非常有帮助。下表显示了不同行业中这些金属的最常见用途。

行业
基础设施 •混凝土结构中的钢筋,如桥梁和停车场
•钢支架和大梁
•建筑和整理应用,如侧面镶板
•窗户和门框,排水沟和栏杆
机械设备 •拖拉机、推土机和起重机
•轧机
手用工具,如锤子和铁锹
•管道
•一些储罐
运输 •汽车框架
•驱动列车
•暂停
•飞机机身,翅膀和支撑结构
•车身和轮子
•汽车发动机
电器 •洗衣机和烘干机
•烤箱
•设备机构和框架
•咖啡机和搅拌机
运动器材 •攀岩设备
•高尔夫俱乐部头
•循环链,齿轮和电缆
•举重设备
•自行车车架、车轮和车把
•滑雪杆
•棒球棒

您是否应为您的项目选择钢铁或铝制?

你的项目是选择钢还是铝,最终取决于你的项目的特点,成型过程和你的预算。例如,如果强度和耐久性是您的设计最重要的属性,并且形状不是太复杂,也许钢合金是更好的选择。另一方面,如果你需要良好的强度重量比,耐腐蚀性,以及形成独特形状的能力,铝可能是更好的选择。

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