钢与铝:如何为你的产品设计做出最佳选择

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选择项目的主要材料是一个重要的决定,您应该仔细称重选项。但是对于如此多的选择,寻找理想的材料可能会压倒。

如果你正在设计一种金属产品,你可能会想到钢和铝是可以使用的金属。这并不奇怪,因为他们就是这两个人最广泛生产的金属在世界上。

本文比较了钢和铝的一些基本性能,并提到了它们的一些典型应用。

铝与钢:考虑因素

铝对钢:金属零件放在零件图纸上

虽然有许多不同的钢和铝合金,每个钢和铝合金具有特定的性质,但两种金属之间存在一些关键差异。本节比较了钢和铝最重要的一些物理特性。

重量

如果你问一个金属更轻的人,大多数人都会正确地说铝。钢材的高强度以更高的密度为本。事实上,对于两件相同的体积,钢可以和一样多重量的三倍铝。

力量

强度通常是选择材料时考虑的第一属性之一,特别是在高应力应用中。一般来说,钢比铝更强壮。也就是说,一旦铝的较轻的重量被考虑到等式中,铝就具有出色的强度重量比。

确定哪种金属对您的应用程序具有更好的强度将取决于您的设计的灵活性。例如,一个更大的铝部件可以提供更大的强度,在更低的重量比钢替代品。

可锻性

钢的高强度的另一个缺点是,它比铝更难加工成不同的形状,尤其是形状复杂的时候。这可以通过将钢加热到非常高的温度来克服,但这增加了成本,并可能损害其他性能。另一方面,铝在冷或热的时候相对容易形成非常适合于制造过程,如挤压和轧制

热导率

铝通常是比钢更好的导热体,常用于需要散热和散热的场合。如在散热器中

耐蚀性

普通碳钢的耐腐蚀性能较差。它很容易生锈,如果暴露在自然环境中还会继续腐蚀。另一方面,铝在其表面形成一层氧化保护层,作为防止进一步氧化的惰性屏障。只要铝不暴露在导致它分解的环境中,它将继续提供优良的耐腐蚀性能。

值得注意的是,如果在其合金化元件中包含至少11%的铬,则钢可以对腐蚀进行高度耐腐蚀,使其“不锈钢”。然而,不锈钢比普通碳钢更昂贵,并且钢的其他物理性质可能会受到影响。

成本

材料的成本自然是您为项目选择的一个重要因素。由于这两种金属的价格都会随着市场和特定合金的价格而波动,很难说在任何情况下哪种金属会比另一种更便宜。然而,人们普遍认为,按磅计算,碳钢通常比类似的铝合金便宜。

物理性质的比较

下表比较了钢和铝的物理性能的具体值。为了这个目的,我们比较了a中碳钢一般铝合金

财产 中碳钢 一般铝合金
密度 7.75 - 7.89克/cc 0.0160 - 3.63 g/cc
产生拉伸强度 245 - 1740 MPA 1.24 - 730 MPa
耐蚀性 坏的 好到优秀
热导率 21.9 - 52.0 W/m-K 1.48 - 255 W/m-K
可锻性 中度到好 好到优秀

铝和钢的应用

铝与钢:现代建筑特征

当您尝试为您的特定项目在钢和铝之间进行选择时,了解每种材料的通用应用领域可能会非常有帮助。下表显示了这些金属在不同工业中的最常见用途。

行业
基础设施 •混凝土结构的钢筋加固,如桥梁和Parkade
•钢支撑和梁
•建筑和装饰应用,如侧镶板
•窗框、门框、排水沟和栏杆
机械设备 •拖拉机,推土机和起重机
•轧钢厂
•手动工具,如锤子和铲子
•管道
•一些储罐
运输 •汽车框架
•驾驶列车
•悬浮液
•飞机的机身、机翼和支撑结构
•车身和车轮
•汽车发动机
电器 •洗衣机和烘干机
•烤箱
•器具本体和框架
•咖啡机和搅拌机
运动器材 •攀岩设备
•高尔夫球杆头
•循环链条、齿轮和电缆
•举重设备
•自行车框架,轮子和车把
• 滑雪杖
•棒球蝙蝠

你的项目应该选择钢还是铝?

无论是选择钢材或铝,最终将依靠您的项目的特征,成型过程和预算。例如,如果强度和耐用性是您设计的最重要的属性,而且形状并不太复杂,也许钢结构是更好的选择。另一方面,如果您需要良好的强度重量比,耐腐蚀性和形成独特形状的能力,铝可能是更好的选择。

如果你想更多地了解一些应用最广泛的铝合金,看看我们下面的一些其他文章:

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哪种铝制造过程最适合您的项目?

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