اگر به کتاب‌های تاریخی مراجعه کنید و آنها را مورد مطالعه قرار دهید؛ متوجه می‌شوید که فلزات(فلزات آهنی و غیرآهنی) از دیرباز، در زندگی انسان‌ها نقش بسیار مهمی داشته‌اند. در واقع با کشف‌شدن فلزاتی همچون نقره، مس و طلا، تحول عظیمی در زندگی انسان‌ها رخ داده است.
در گذشته به دلیل عدم آگاهی انسان‌ها از ویژگی فلزات، این مواد کاربرد محدودی داشتند؛ اما امروزه به دلیل پیشرفت علوم مهندسی، فناوری و نوآوری‌های جدیدی در این زمینه به وجود آمده است. این فناوری و نوآوری‌ها باعث خلق فلز و آلیاژهایی میشود که به‌واسطه عناصر موجود، ویژگی و کاربردهای گسترده و منحصربه‌فردی دارند. گستردگی این ویژگی و کاربردها به‌گونه‌ای است که ردپای آلیاژ و فلزها، در ساخت ظروف آشپزخانه تا ساخت فضاپیما و موشک‌ها وجود دارد.
مقایسه آلومینیوم و فولاد ضدزنگ
ممکن است این سؤال برای شما پیش بیاید که چرا از دیرباز تا به امروز فلزات بسیار مورد توجه قرار داشته‌اند؟ برای پاسخ به این سؤال باید بگوییم که فلزها به دلیل ویژگی‌های دائمی (غیرقابل‌برگشت) همچون استحکام بالا، چکش‌خواری و قابلیت پردازش (پرداخت‌شدن)، بسیار کاربرد داشتند (و همچنان نیز دارند).
به این موضوع نیز توجه داشته باشید که اگرچه فلزها (به عنوان مثال فولادهای ضد زنگ) خواص نسبتا مشابهی دارند؛ اما به دلیل متفاوت بودن عناصر سازنده، ویژگی‌های منحصر به فردی در سایر آنها(گرید های مختلف آنها) به وجود می‌آید که متناسب با کاربرد، باید بهترین گزینه را انتخاب و استفاده کرد. همچنین علاوه بر در نظر گرفتن کاربرد، باید شرایط آب و هوایی و دمای محیط نیز مدنظر قرار بگیرد، تا بتوان مطلوب‌ترین فلز را متناسب با آن شرایط انتخاب کرد.
در ادامه دو فلز پرکاربرد؛ یعنی آلومینیوم و فولاد ضدزنگ را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم. همچنین تفاوت‌های بین این دو فلز را بیان می‌کنیم.
معرفی و بررسی آلومینیوم
آلومینیوم در خانواده فلزهای غیرآهنی دسته‌بندی میشود و به دلیل ویژگی‌های مطلوبی که دارد؛ در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. از ویژگی‌های بارز آلومینیوم می‌توان به وزن سبک (چگالی پایین)، چکش‌خوار بودن، مقاومت خوب در برابر خوردگی، استحکام مناسب و رسانای خوب الکتریکی بودن، اشاره کرد. همچنین آلومینیوم را می‌توان تحت ماشین‌کاری قرار داد. از طرف دیگر این فلز خاصیت غیرمغناطیسی دارد و در سایر محیط و شرایط آب‌وهوایی نیز مقاوم است.
معرفی و بررسی فولاد ضدزنگ
همان‌طور که می‌دانید استنلس استیل بر پایه سه عنصرِ کربن، نیکل و کروم ساخته میشود. ورق، میلگرد و لوله استیل به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و درجه حرارت‌های بالا، بسیار پرکاربرد است. همچنین ظاهر زیبا از دیگر دلایلی است که این فولاد را به یکی از پرکاربردترین فلزات جهان تبدیل می‌کند. استیل به گریدهای مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که هر یک از آنها خواص مکانیکی مختلفی دارند و در زمینه‌های متفاوتی نیز به کار می‌روند. همچنین به این نکته توجه داشته باشید که اگرچه فولاد ضدزنگ و آلومینیوم در برابر محیط‌های خورنده مقاوم هستند؛ اما در کل مقاومت فولاد ضدزنگ نسبت به آلومینیوم بیشتر است.
تفاوت‌های آلومینیوم و فولاد زنگ نزن را می‌دانید؟!
فولاد ضدزنگ و آلومینیوم هر دو جزء پرکاربردترین و مهمترین فلزات موجود در جهان هستند. ظاهر هر دو فلز تقریباً مشابه هم است؛ اما در ساختار با یکدیگر متفاوت می‌باشند.
چکش‌خواری و قابلیت ماشین‌کاری آلومینیوم نسبت به فولاد بهتر است. از طرف دیگر جوشکاری فولاد ضدزنگ بهتر انجام میشود و واکنش‌پذیری کمتری نسبت به آلومینیوم دارد (این موضوع در بسته بندی مواد غذایی اهمیت دارد)
آلومینیوم و فولاد ضدزنگ چگونه تولید می‌شوند؟
اکسید آلومینیوم از بوکسیت موجود در لایه‌های ابتدایی زمین استخراج میشود. سپس اکسید آلومینیوم با استفاده از روش‌های مختلف الکترولیز و سایر فرایندهای استخراج، به شمش‌های آلومینیوم تبدیل میشود.
به‌منظور تهیه فولاد نیز ابتدا سنگ‌آهن از معادن استخراج میشود. سنگ‌آهن استخراج شده با عناصر کروم، نیکل، منگنز، مولیبدن و سایر فلزها در یک کوره الکتریکی ذوب می‌شوند. سپس به شکل‌های مختلف ریخته‌گری می‌شوند و به دست مصرف‌کننده می‌رسند.
عناصر سازنده آلومینیوم و فولاد ضدزنگ
آلومینیوم به‌طورکلی از عناصری همچون مس، روی، منیزیم و لیتیوم تشکیل میشود. همچنین تیتانیوم، سرب، بیسموت و کروم نیز در ساختار شیمیایی این فلز وجود دارند. از طرف دیگر استنلس استیل از عناصری همچون کروم، نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیم تشکیل میشود.
بررسی خواص مکانیکی این دو آلیاژ
همان‌طور که می‌دانید چگالی (جرم در واحد حجم) فولاد ضدزنگ سه برابر چگالی آلومینیوم است. این موضوع بدان معناست که در یک حجم ثابت، فولاد سه برابر سنگین‌تر از آلومینیوم است. به همین دلیل از آلومینیوم در ساخت هواپیما استفاده‌های فراوانی میشود(چراکه در زمینه هوافضا، وزن جز مهمترین پارامتر های سازه محسوب میشود و از اهمیت بالایی برخوردار است). در نظر داشته باشید که فولاد از نظر استحکام و تحمل تنش‌های وارده بسیار مقاوم‌تر از آلومینیوم است.
اگر بخواهیم آلومینیوم و فولاد ضدزنگ را از نظر رسانایی گرمایی مقایسه کنیم؛ باید بگویم که آلومینیوم رسانای بهتر گرما است. به همین دلیل در مبدل‌های حرارتی، رادیاتورهای خودرو، تهویه‌مطبوع و… از این فلز استفاده میشود.
خواص مکانیکی آلومینیوم
- چگالی: ۲٫۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب
- نقطه ذوب: ۶۶۰٫۳ درجه سانتی‌گراد
- مدول یانگ: ۶۸٫۳ گیگاپاسکال
- رسانایی گرمایی: ۲۰۵ وات بر کلوین متر
- استحکام کششی: ۷۶ الی ۸۴ مگاپاسکال
- انبساط گرمایی: ۲۲٫۲ میکرو بر کلوین
خواص مکانیکی فولاد ضدزنگ (گرید ۳۰۴)
- چگالی: ۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب
- نقطه ذوب: ۱۴۵۲ درجه سانتی‌گراد
- مدول یانگ: ۱۹۳ گیگاپاسکال
- رسانایی گرمایی: ۱۶٫۲ وات بر کلوین متر
- استحکام کششی: ۵۱۰ الی ۶۲۰ مگاپاسکال
- انبساط گرمایی: ۱۶ میکرو بر کلوین
از نظر مالی کدام یک مقرون‌به‌صرفه‌تر است؟
اگر بخواهیم قیمت فولاد ضدزنگ و آلومینیوم را از نظر وزن بررسی کنیم؛ باید بگوییم که آلومینیوم گران‌تر است. چرا که چگالی آلومینیوم نسبت به فولاد پایین‌تر است. اما اگر بخواهیم قیمت این دو آلیاژ را از نظر حجمی (مترمکعب) بررسی کنیم؛ در این صورت فولاد فلز گران‌تری محسوب میشود (در کل فولاد ضدزنگ نسبت به آلومینیوم قیمت بالاتری دارد).
کاربردهای آلومینیوم و فولاد ضدزنگ در صنعت هوافضا
هر دو فلز در صنعت هوافضا کاربردهای متنوع و گسترده‌ای دارند؛ اما در این زمینه(هوافضا) از آلومینیوم نسبت به فولاد ضدزنگ استفاده‌های بیشتری میشود. دلیل این موضوع هم ویژگی‌هایی همچون انعطاف‌پذیربودن، ارزان‌قیمت بودن، قابلیت ماشین‌کاری بهتر، چگالی کمتر است. از آلومینیوم در بدنه و سازه‌های هواپیما، پوشش‌ها، آبکاری منحرف کننده‌های جریان سیال، مخازن سوخت، تشک فرود و… استفاده میشود.
در طرف مقابل نیز فولاد ضدزنگ از استحکام و مقاومت بهتری در برابر خوردگی برخوردار است. این موضوع بدان معناست که اجزای ساخته شده از فولاد ضدزنگ تنش و کرنش‌های وارده را بهتر تحمل می‌کنند. همچنین در محیط‌های گرم نیز فولاد ضدزنگ عملکرد بهتری دارد؛ به همین دلیل در ارابه فرود، مخازن سوخت، قطعات هواپیما، بست‌ها و… از فولاد ضدزنگ استفاده میشود.
کاربردهای آلومینیوم و فولاد ضدزنگ در سایر زمینه‌ها
از آلومینیوم در حمل‌ونقل، قطعات مولد و انتقال انرژی، تهیه و بسته‌بندی مواد غذایی و… استفاده میشود. فولاد ضدزنگ نیز در زمینه‌های فراوری مواد غذایی، صنایع مختلف، ساخت تجهیزات پزشکی، خودروسازی، ساختمان‌سازی، معماری و… کاربرد دارد.
هر دو این آلیاژها خواص و ویژگی‌های مطلوب و گسترده‌ای دارند. اما توجه داشته باشید که آینده از آنِ فولادهای ضدزنگ داپلکس و آلیاژهای متنوع آلومینیوم است
بدون دیدگاه