Acciaio inox vs alluminio, qual è la differenza?

L'uso dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio oggi è diventato inevitabile. È quasi impossibile vivere la propria giornata senza entrare in contatto con l'alluminio o l'acciaio inossidabile. Questi due metalli si trovano nelle automobili, nelle cucine, nella costruzione di ponti, negli aerei, nelle costruzioni edilizie e in molti altri oggetti.

Sebbene l'acciaio inossidabile e l'alluminio possano sembrare simili, presentano proprietà diverse che differenziano i due metalli per l'impiego nell'industria manifatturiera.

Di conseguenza, non basta prendere la decisione migliore in merito al design del progetto, ma anche il tipo di metallo gioca un ruolo fondamentale per il successo e la longevità del progetto.

Per questo motivo, il presente articolo cerca di tracciare un confronto tra l'acciaio inossidabile e l'alluminio utilizzando circa 17 proprietà.

Confrontiamo 17 differenze tra acciaio inox e alluminio

L'acciaio inossidabile e l'alluminio presentano una grande varietà di proprietà che possono essere utilizzate per differenziare i due metalli. Queste proprietà saranno utilizzate in questo capitolo per differenziare l'acciaio inossidabile dall'alluminio. Queste caratteristiche includono la composizione degli elementi, la resistenza alla corrosione, la resistenza elettrica, la conducibilità termica, il punto di fusione, la durezza, il peso e altro ancora.

Acciaio inossidabile e alluminio: Composizione degli elementi

La considerazione della composizione elementare del metallo è fondamentale nella scelta del materiale per un progetto. Infatti, i componenti del metallo sono responsabili delle sue proprietà, come la durezza, la resistenza alla corrosione, il punto di fusione e molte altre. Se confrontato, l'acciaio inossidabile è composto da una vasta gamma di elementi in proporzioni diverse. L'acciaio inossidabile contiene cromo (11%), mentre gli altri elementi hanno una composizione che varia da circa 0,03% a oltre 1,0%. Altri componenti includono alluminio, silicio, zolfo, nichel, selenio, molibdeno, azoto, titanio, rame e niobio.

Come detto, ogni composizione elementare svolge un ruolo attivo nelle proprietà del metallo, ad esempio il contenuto di cromo è responsabile della resistenza al calore e alla corrosione.

D'altra parte, l'alluminio contiene diversi componenti, tra cui alluminio, silicio, zinco, magnesio, manganese, rame, ferro, titanio, cromo, zirconio e molti altri.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Resistenza alla corrosione

Sia l'acciaio inox che l'alluminio presentano eccellenti proprietà di resistenza alla corrosione. Tuttavia, l'acciaio inossidabile ha un vantaggio sull'alluminio grazie alla sua composizione elementare. L'acciaio inossidabile è composto da cromo, ferro, nichel e altro ancora. Il cromo è un agente aggiunto che contribuisce a conferire all'acciaio inossidabile uno scudo invisibile per prevenire la corrosione. Quando l'acciaio inossidabile si arrugginisce, questo strato protettivo ne subisce le conseguenze. Ogni volta che la ruggine sulla superficie viene rimossa, lo scudo di cromo contenuto nell'acciaio inossidabile si rinnova.

D'altra parte, l'alluminio non arrugginisce come l'acciaio inossidabile, ma si corrode. È interessante notare che l'alluminio ha uno scudo che è un sottile strato protettivo di ossido di alluminio che impedisce alla sua superficie di arrugginirsi. Tuttavia, lo scudo protettivo - l'ossido di alluminio - non impedisce all'alluminio di subire altre forme di corrosione.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Conducibilità elettrica

La conducibilità elettrica è una proprietà fondamentale di un metallo che quantifica la sua capacità di condurre la corrente elettrica. Per determinare la conducibilità elettrica dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio, si utilizza il rame come standard per valutare la conducibilità di entrambi i metalli. Questo perché il rame è altamente conduttivo ed è classificato come 100 su una scala da 0 a 100.

Rispetto alla conduttanza elettrica del rame, l'alluminio è un conduttore migliore dell'acciaio. Presenta circa il 61% della conduttività del rame con circa 30% del suo peso. Questo lo rende un materiale ideale per la trasmissione elettrica a lunga distanza e per le linee elettriche aeree ad alta tensione. A differenza dell'alluminio, rispetto alla conduttività elettrica del rame, l'acciaio inossidabile è un cattivo conduttore. Presenta solo circa 3,5% della conduttività del rame.

La conducibilità elettrica è una proprietà fondamentale di un metallo che quantifica la sua capacità di condurre la corrente elettrica. Per determinare la conducibilità elettrica dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio, si utilizza il rame come standard per valutare la conducibilità di entrambi i metalli. Questo perché il rame è altamente conduttivo ed è classificato come 100 su una scala da 0 a 100.

Rispetto alla conduttanza elettrica del rame, l'alluminio è un conduttore migliore dell'acciaio. Presenta circa il 61% della conduttività del rame con circa 30% del suo peso. Questo lo rende un materiale ideale per la trasmissione elettrica a lunga distanza e per le linee elettriche aeree ad alta tensione. A differenza dell'alluminio, rispetto alla conduttività elettrica del rame, l'acciaio inossidabile è un cattivo conduttore. Presenta solo circa 3,5% della conduttività del rame.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Punto di fusione

Anche il punto di fusione di un materiale è importante nella scelta del materiale. Infatti, i metalli sono più plasmabili quando sono allo stato liquido. Ciò significa che il punto di fusione può essere utilizzato per determinare la formabilità di un materiale. Un altro aspetto da considerare è che il guasto di un componente può verificarsi una volta che il materiale raggiunge il suo punto di fusione o la sua temperatura.

Pertanto, il punto di fusione è la temperatura alla quale un materiale inizia a trasformarsi dallo stato solido a quello liquido. In confronto, l'acciaio inossidabile ha un punto di fusione più alto, che va da 1230 °C a circa - 1530 °C (2250 - 2790 °F). D'altra parte, l'alluminio ha un punto di fusione più basso di 660,37 °C (1220,7 °F) rispetto all'acciaio inossidabile. Ciò dimostra che l'acciaio inossidabile è più applicabile per un'applicazione di resistenza al calore rispetto all'alluminio.

Acciaio inox vs alluminio: durezza

Quando si parla di durezza, si tratta del valore comparativo del metallo che descrive la risposta del metallo all'incisione, alla deformazione, all'ammaccatura o al graffio lungo la sua superficie. Questa prova di durezza viene ampiamente eseguita nel settore manifatturiero con uno strumento noto come macchina indentatrice.

La durezza di un materiale è importante per ottenere la resistenza del materiale stesso. In questo caso, utilizziamo la scala di Brinell come mezzo di misurazione della durezza dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio per fare un confronto. La durezza Brinell dell'acciaio inossidabile (80-600 HB) è maggiore di quella dell'alluminio (15 HB), quindi l'acciaio inossidabile è più duro da formare rispetto all'alluminio. Pertanto, nelle applicazioni che richiedono durezza, l'acciaio inossidabile è preferito all'alluminio.

Acciaio inox vs. alluminio: Densità

In generale, l'alluminio non è così resistente come l'acciaio inossidabile, che può essere riciclato senza perdere forza. Il suo peso è circa un terzo di quello dell'acciaio inossidabile. L'alluminio ha una densità di 2,7 g/cm3 mentre l'acciaio inossidabile ha una densità di circa 8,0 g/cm3. Questi valori dimostrano che l'alluminio è più leggero dell'acciaio inossidabile. Grazie alla sua leggerezza, l'alluminio viene utilizzato soprattutto nei grattacieli e negli aerei. Recentemente, la maggior parte dei grattacieli del mondo è stata costruita in alluminio.

Inoltre, le leghe di alluminio sono state sviluppate per essere più resistenti rispetto all'alluminio puro, in modo da poter sostenere il peso delle pesanti lastre di vetro utilizzate per la costruzione di edifici alti.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Durata

Un materiale si dice durevole se rimane funzionale senza dover ricorrere a riparazioni o manutenzioni eccessive ogni volta che viene sottoposto alle sfide delle normali operazioni. L'alluminio e l'acciaio inossidabile sono entrambi durevoli nei rispettivi settori. Tuttavia, è fondamentale determinare il materiale più resistente, soprattutto quando la durata è un elemento cruciale nei requisiti del progetto.

In confronto, in termini di resistenza e durezza, l'acciaio inossidabile è considerato il vincitore indiscusso. Per questo motivo, la stragrande maggioranza dei camion e delle auto ha più acciaio inossidabile che alluminio. L'acciaio inossidabile è più resistente e durevole dell'alluminio, per cui è preferito all'alluminio nelle applicazioni automobilistiche e simili.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Lavorabilità

La lavorabilità di un materiale si riferisce alla facilità con cui il materiale può essere lavorato. Inoltre, la lavorabilità del materiale dipende dalle condizioni di taglio e dalle proprietà fisiche del materiale.

In questo caso, l'alluminio è più lavorabile dell'acciaio inox e della maggior parte dei metalli. Ciò è dovuto alla sua minore durezza, che lo rende facilmente truciolabile quando viene lavorato. Si può dire che l'alluminio è relativamente più facile da modellare rispetto all'acciaio inox. La facilità di scheggiatura significa che il metallo è più facilmente lavorabile e che gli utensili da taglio impiegano più tempo e fatica a tagliare il pezzo piuttosto che i trucioli appena creati. L'alluminio può anche essere lavorato fino a 3 o 4 volte più velocemente dell'acciaio inossidabile.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Formabilità

La formabilità è la capacità di un materiale di presentare una deformazione plastica quando viene formato senza subire danni. L'acciaio inossidabile è resistente all'usura e all'abrasione ed è più duro rispetto all'alluminio, che è piuttosto morbido e più facile da formare e tagliare. La maggior parte delle tempere e delle leghe di alluminio si ammacca, si ammacca o si graffia più facilmente rispetto all'acciaio inossidabile. Sebbene l'acciaio inossidabile sia forte e duro, è meno probabile che si deformi o si pieghi sotto l'applicazione di peso, forza o calore. In un'applicazione in cui la formabilità del materiale è considerata importante per un progetto, l'alluminio è una scelta perfetta.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Saldabilità

La scelta dell'acciaio inossidabile o dell'alluminio per un progetto si riduce spesso all'applicazione. Che si tratti di saldare parti in alluminio o in acciaio inox, è sempre necessaria una saldatura di qualità. Oltre ad avere diverse varietà di qualità che possono essere molto vantaggiose per le diverse applicazioni industriali, l'acciaio inossidabile e l'alluminio si saldano in modo diverso.

Se facciamo un confronto, la saldatura dell'acciaio inossidabile è abbastanza economica e facile da eseguire rispetto alla saldatura dell'alluminio. La saldatura dell'alluminio richiede maggiori competenze e pulizia, ma le parti in alluminio sono resistenti alla corrosione e più leggere. D'altra parte, l'acciaio inossidabile è 2,5 volte più pesante e molto più forte dell'alluminio. Di conseguenza, può piegarsi e distorcersi quando viene saldato, ma non si incrina facilmente rispetto all'alluminio.

Acciaio inox vs. alluminio: resistenza allo snervamento

Il limite di snervamento di un pezzo è la sollecitazione massima con cui il pezzo o il materiale inizia a deformarsi in modo permanente, mentre il punto di snervamento è il punto in cui inizia la deformazione non lineare. Una volta che un materiale ha superato il punto di snervamento, una parte della deformazione sarà permanente e non reversibile. L'alluminio presenta una resistenza allo snervamento che va da 7 MPa per l'alluminio a bassa resistenza fino a circa 11 MPa per l'alluminio ad alta resistenza.

D'altra parte, gli acciai inossidabili presentano una resistenza allo snervamento che va da 25 MPa per un acciaio inossidabile a bassa resistenza a circa 2500 MPa per un acciaio inossidabile ad alta resistenza. Pertanto, se i requisiti del progetto hanno a che fare con la resistenza allo snervamento, è preferibile l'acciaio inossidabile.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Resistenza alla trazione

Il carico di rottura è il punto più alto della curva sforzo-deformazione. Si tratta della sollecitazione massima che un materiale può sostenere in tensione. Se questa sollecitazione viene applicata e mantenuta, si verifica una frattura. Nella maggior parte dei casi, questo valore è significativamente superiore alla tensione di snervamento di circa 50-60 % in più rispetto alla tensione di snervamento per alcuni metalli.

In questo caso, abbiamo confrontato l'acciaio inossidabile con l'alluminio, dimostrando che l'acciaio inossidabile presenta una resistenza alla trazione superiore a quella dell'alluminio. L'acciaio inossidabile presenta una resistenza alla trazione compresa tra 34,5 e 3100 MPa, mentre l'alluminio puro presenta una resistenza alla trazione di 90 MPa, che può arrivare a oltre 690 MPa per alcune leghe di alluminio sottoposte a trattamento termico.

Acciaio inox vs alluminio: resistenza al taglio

La resistenza al taglio di un materiale è la sua capacità di resistenza al carico di taglio prima che il componente ceda a taglio. Questo fenomeno si verifica normalmente su un piano in direzione parallela alla direzione della forza che agisce su di esso. La resistenza al taglio dell'acciaio inossidabile è valutata tra 74,5 e 597 MPa, a seconda delle proprietà della lega, mentre la resistenza al taglio dell'alluminio è valutata tra 85 e circa 435 MPa. Ciò indica che nelle applicazioni che richiedono un'elevata resistenza al carico di taglio, l'acciaio inossidabile è una scelta perfetta rispetto all'alluminio.

Acciaio inox vs. alluminio: Colore

Per evitare di utilizzare il materiale sbagliato per il vostro progetto, è consigliabile che gli utenti conoscano il colore dei materiali da utilizzare. In questo caso, l'alluminio e l'acciaio inox sono due metalli molto simili ma diversi.

L'alluminio ha un aspetto bianco-argenteo che varia da argento a grigio opaco a seconda della superficie del materiale. L'aspetto dell'alluminio è normalmente verso l'argento per le superfici lisce. L'acciaio inox, a differenza dell'alluminio, è relativamente lucido e presenta una tonalità più argentata che grigia. Nella maggior parte dei casi, l'acciaio inox continua a essere più lucido e brillante rispetto all'alluminio, anche quando questi aspetti sono stati alterati nel tempo dagli agenti atmosferici.

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Applicazioni

Acciaio inox

Nel settore industriale, l'acciaio inossidabile viene ora utilizzato in una vasta gamma di applicazioni. Pur essendo 100% riciclabile, si trova quasi ovunque e i cittadini interagiscono quotidianamente con prodotti fabbricati in acciaio inox. Le applicazioni vanno dalla cucina, alla strada, agli ospedali, agli edifici e molto altro ancora. Di seguito sono riportate le principali applicazioni dell'acciaio inossidabile:

• Culinaria (lavelli da cucina, pentole, posate e molto altro ancora)
• Architettura (ponti, tetti di aeroporti, monumenti e sculture)
• Strumenti chirurgici e attrezzature mediche (corone temporanee, impianti chirurgici, emostatici)
• Applicazioni automobilistiche (carrozzerie, vagoni ferroviari, treni leggeri per pendolari)
• Applicazioni aerospaziali (aerei, veicoli spaziali)
• Acqua (impianti idraulici, trattamento delle acque reflue, trattamento delle acque reflue, desalinizzazione)
• Conversione di carta, cellulosa e biomassa (digestore, impianto di candeggio, macchina continua)
• Lavorazione chimica e petrolchimica
• Cibo e bevande
• Energia (elettrolizzatore, generazione di energia)
• Gioielli
• Perni di espulsione in acciaio inox in uno stampo di plastica
• Armi da fuoco
• Stampa 3D

Alluminio

In generale, l'alluminio viene utilizzato in una vasta gamma di settori industriali grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione. Esiste in una vasta gamma di leghe e forme che contribuiscono notevolmente a migliorare le caratteristiche meccaniche dell'alluminio, soprattutto quando viene temperato. La forma più comune di lega di alluminio, ad esempio, è quella dei fogli e delle lattine per bevande, costituiti da alluminio 92% a circa 99%. Di seguito sono riportate le principali applicazioni dell'alluminio:

• Trasporti (aerei, biciclette, vagoni ferroviari, automobili, navi, camion, veicoli spaziali e molto altro ancora)
• Imballaggi (telai, lattine, fogli).
• Edilizia e costruzioni (rivestimenti, finestre, tetti, fili per l'edilizia, porte, guaine e molto altro)
• Applicazioni legate all'elettricità (trasformatori, motori, generatori, leghe per conduttori e molto altro)
• Articoli per la casa (mobili, utensili da cucina e molto altro)
• Attrezzature e macchinari (utensili, tubi, attrezzature per il trattamentoe molti altri)

Acciaio inossidabile vs. alluminio: Costo

Nel confronto del peso, l'alluminio è relativamente più costoso dell'acciaio inossidabile. Tuttavia, l'alluminio pesa circa un terzo dell'acciaio inossidabile. Di conseguenza, a parità di volume di acciaio inox e alluminio, l'acciaio inox è più costoso di 30%. Ciò significa che se il costo del materiale è un criterio generale molto cruciale, l'alluminio è il più economico e viene preso in considerazione rispetto all'acciaio inox.

Tabella di confronto riassuntiva

Dopo aver utilizzato circa 17 proprietà per fare un confronto tra l'acciaio inossidabile e l'alluminio nel capitolo 1, presentiamo di seguito una tabella riassuntiva per aiutarvi a confrontare i due metalli.

Acciaio inox contro alluminio: F.A.Q.

Sintesi

L'acciaio inossidabile e l'alluminio sono tra i metalli più comunemente utilizzati nel settore manifatturiero. Le loro applicazioni spaziano dai settori aerospaziale, medico, culinario, architettonico, edile e molti altri. Sebbene l'acciaio inox e l'alluminio siano simili, entrambi possiedono proprietà specifiche e uniche. Tuttavia, non si tratta solo di costi: i fattori o le proprietà spiegati in questo articolo sono fondamentali per scegliere il tipo di metallo giusto per il vostro progetto. Se vengono seguiti, il vostro progetto sarà un progetto di successo.