Выбирая металлоизделия – полотенцесушители и перила, посуду и ограждения, решетки или поручни – мы выбираем, в первую очередь, материал. Традиционно конкурирующими считаются нержавеющая сталь, алюминий и обычная черная сталь (углеродистая). Обладая рядом сходных характеристик они, тем не менее, существенно отличаются друг от друга. Имеет смысл сравнить их и разобраться, что же лучше: алюминий или нержавеющая сталь (черная сталь, в силу низкой коррозионной стойкости, рассматриваться не будет).

Алюминий: характеристики, преимущества, недостатки

Один из самых легких металлов, что в принципе используются в промышленности. Очень хорошо проводит тепло, не подвержен кислородной коррозии. Алюминий выпускается нескольких десятков видов: каждый со своими добавками, увеличивающими прочность, стойкость к окислению, ковкость. Однако, за исключением очень дорогого авиационного алюминия, всем им присущ один недостаток: чрезмерная мягкость. Детали из этого металла легко деформируются. Именно поэтому невозможно использование алюминия там, где в ходе эксплуатации на изделие воздействует большое давление (гидроудары в системах водоснабжения, например).

Стойкость к коррозии у алюминия несколько завышена. Да, металл не «прогнивает». Но только за счет защитного слоя из окисла, который на воздухе образуется на изделии в считанные часы.

Нержавеющая сталь

Сплав практически не имеет недостатков – кроме высокой цены. Он не боится коррозии не теоретически, как алюминий, а практически: на нем не появляется оксидной пленки, а значит, со временем «нержавейка » не тускнеет.

Чуть более тяжелая, чем алюминий, нержавеющая сталь отлично справляется с ударными воздействиями, высоким давлением и истиранием (особенно марки, в которых есть марганец). Теплопередача у неё хуже, чем у алюминия: но благодаря этому металл не «потеет», на нем меньше конденсата.

По итогам сравнения становится ясно – для выполнения задач, где требуется малый вес металла, прочность и надежность, нержавейка лучше, чем алюминий .

С ростом популярности навесных вентилируемых фасадов возникла острая конкуренция между стальными и алюминиевыми подсистемами. Покупателей НВФ волнуют, прежде всего, такие параметры, как надежность, долговечность, соотношение цены и качества.

Производители и стальных, и алюминиевых подсистем утверждают, что по этим показателям их продукции нет равных. Кому верить? Какой материал в системах НВФ занимает более выигрышные позиции – сталь или алюминиевый сплав?
Конечно, говорить о том, что лучше – сталь или алюминий – безотносительно целей их использования, неправильно. Преимущества алюминиевых сплавов при производстве, например, батарей отопления бесспорны: по теплопроводности этот материал находится среди лидеров. А вот от алюминиевой посуды лучше отказаться. У нее короткий срок службы по причине быстрой деформации, но главное – готовить и хранить еду в такой посуде вредно для здоровья. Алюминий очень нежный и легко отсоединяется от стенок посуды, попадая в еду. Зато посуда из нержавейки служит долго, абсолютно безопасна и является атрибутом здорового питания.
Но если с той же посудой все ясно, то спор за лидерство в системах НВФ продолжается и даже обостряется. Для тех, кто сомневается в выборе подконструкции по типу материала, сравним их основные характеристики.
Цель любого фасада – сделать здание эстетически привлекательным и защитить его от холода и ветра, дождя и снега. Навесные вентилируемые фасады решают эти задачи и, более того, славятся своей долговечностью и экономичностью.
Итак, задача номер один – утепление здания. С ней прекрасно справляются и стальные, и алюминиевые подсистемы, с одним лишь «но». Алюминиевый сплав по теплопроводности одерживает уверенную победу над сталью. Увы, это достоинство оказывает системам НВФ медвежью услугу: алюминиевые кронштейны выводят из здания в три раза больше тепла, чем их стальные «коллеги». Поэтому при использовании алюминиевых подсистем утеплитель должен быть толще примерно на 5 см, нежели при использовании стальных подсистем. Соответственно утеплитель в этом случае обойдется дороже.
Второй важный вопрос, который интересует покупателей вентфасадов, - надежность системы. Этот показатель включает такие параметры, как прочность, противостояние коррозии, температурные деформации, пожаростойкость.
Нержавеющая сталь прочнее алюминиевого сплава в три раза, поэтому несущая способность стальных подсистем гораздо выше. Правда, есть возможность уравнять прочностные характеристики за счет увеличения толщины алюминиевых элементов в три раза, но в этом случае алюминиевая подсистема уравнивается в цене со стальной. Более того, в утолщенном варианте она громоздкая и тяжелая, что сужает область ее применения.
Кстати, любая алюминиевая подсистема все равно частично состоит из стальных элементов. Противопожарные отсечки должны быть из нержавейки по причине требований пожарной безопасности. Дело в том, что температура плавления алюминия составляет 640°C против 1800°C у нержавейки. Температура пожара внутри жилых и общественных зданий достигает 800-900°C. Именно поэтому оконные обрамления делают из стали: через них огонь выходит наружу.
Тем не менее стальные противопожарные отсечки мало спасают алюминиевые подсистемы. Подверженность алюминиевого сплава температурным деформациям приводит к тому, что во время пожара отсечки соскакивают. В итоге огонь охватывает всю подсистему.
Хотя по заключению экспертизы и стальные, и алюминиевые подсистемы имеют класс пожарной опасности К0, то есть не являются пожароопасными, на практике конструкции из алюминиевых сплавов способствуют распространению огня. Стальные конструкции, наоборот, отличаются высокой огнеупорностью. При пожаре они не горят, не плавятся и таким образом останавливают пожар.
В защиту алюминиевых подсистем скажем, что их производители пытаются бороться с этим изъяном: вводят в конструкцию дополнительные элементы

Свойства и качество сталей оценивают рядом технических ха-рактеристик, основными из которых являются механические свой-ства и химический состав, регламентируемые соответствующими ГОСТами и ТУ.

К основным показателям механических свойств относят: проч-ность, упругость и пластичность, склонность к хрупкому разрушению.

Прочность — сопротивляемость внешним силовым воздей-ствиям.

Упругость —свойство восстанавливать первоначальное состо-яние после снятия нагрузки.

Пластичность — свойство получать остаточные деформации после снятия нагрузки.

Хрупкость — разрушение материала при малых деформациях в пределах упругой работы.

Прочность, упругость и пластичность стали определяют испы-танием на растяжение специальных образцов. Полученная при этом диаграмма показывает зависимость между напряжениями и дефор-мацией.

Важнейшими показателями механических свойств стали явля-ются предел текучести — (R y), временное сопротивление (предел прочности — R u) и относительное удлинение (ε). Предел текучести и временное сопротивление характеризуют прочность стали, отно-сительное удлинение — пластические свойства стали.

Диаграмма растяжения алюминиевых сплавов и стали

1 — чистый алюминий; 2 — АМгб; 3 — ABT1; 4 — Д16Т; 5 — сталь марки ВСтЗ

До достижения стандартным образцом из малоуглеродистой стали напряжений, равных пределу текучести, материал работает практи-чески упруго. Затем в нем развиваются большие деформации при постоянном напряжении. В результате образуется площадка текуче-сти (горизонтальный участок диаграммы на рисунке выше). Когда относи-тельное удлинение достигает 2,5%, текучесть материала прекраща-ется, и он снова может оказывать сопротивление деформациям. Эту стадию работы стали называют cmadueit самоупрочнения, в ней ма-териал работает как упругопластический. У других сталей переход в пластическую стадию происходит постепенно (нет площадки теку-чести). Пределом текучести для них считают напряжение, при кото-ром остаточная деформация достигает 0,2%, т. е. σ у = σ 0,2 .

Предельную сопротивляемость материала, характеризующую его прочность, определяют наибольшим условным напряжением в процессе разрушения (отношение разрушающей нагрузки к перво-начальной площади сечения образца). Это напряжение называют временным сопротивлением (пределом прочности).

Наибольшее напряжение в материале, при котором начинается отклонение от прямолинейной зависимости между напряжениями и деформациями, называют пределам пропорциональности σ еt .

Склонность стали к переходу в хрупкое состояние, ее чувстви-тельность к различным повреждениям определяют испытаниями на ударную вязкость.

Механические характеристики стали зависят от температуры, при которой они работают. При нагревании стали до t = 250 °С свой-ства ее меняются слабо, однако при дальнейшем повышении тем-пературы сталь становится хрупкой. Отрицательные температуры повышают хрупкость стали, что особенно важно учитывать при стро-ительстве в районах Крайнего Севера. Малоуглеродистые стали ста-новятся хрупкими при температурах ниже минус 45 °С, низколеги-рованные — при температурах ниже минус 60 °С.

Химический состав стали. Такой состав характеризуется про-центным содержанием в ней различных добавок и примесей. Угле-род повышает предел текучести и прочности стали, однако снижа-ет пластичность и свариваемость. В связи с этим в строительстве применяют только малоуглеродистые стали. Специальное введение в сталь различных примесей (легирующих добавок) улучшает не-которые свойства стали.

Кремний (обозначается буквой С) раскисляет сталь, поэтому его количество возрастает от кипящей к спокойной стали. Он увеличивает прочность стали, однако несколько ухудшает свариваемость, стойкость против коррозии и значительно снижает ударную вязкость. Вредное влияние кремния компенсируется повышенным содержанием марган-ца. Марганец (Г) — увеличивает прочность стали, незначительно снижая ее пластичность. Медь (Д) — несколько повышает прочность ста-ли и увеличивает стойкость ее против коррозии, но способствует старению стали. Алюминий (Ю) —хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, повышает ударную вязкость. Значительно повышает механические свойства введение в сталь таких легирующих добавок, как никель (Н), хром (X), ванадий (Ф), вольфрам (В) и др. Однако применение этих добавок в сталях, используемых в инженер-ных конструкциях, ограничивается их дефицитностью и высокой стоимостью.

Некоторые примеси являются вредными для сталей. Так, фос-фор резко уменьшает пластичность и ударную вязкость стали, де-лает ее хрупкой при низких температурах. Сера несколько снижает прочность стали и, главное, способствует образованию трещин при сварке. Кислород, водород и азот, попадая в расплавленный металл из воздуха, ухудшают структуру стали, увеличивая ее хрупкость.

В зависимости от механических свойств (σ u , σ у), все стали ус-ловно делят на три группы — обычной, повышенной и высокой прочности. Для сталей обычной прочности используют малоугле-родистые стали, для сталей повышенной и высокой прочности — низколегированные и среднелегированные.

В зависимости от предъявляемых требований по испытаниям на ударную вязкость, малоуглеродистая сталь разделена на шесть категорий, для каждой из которых нормируются химический состав, значения временного сопротивления, относительного удлинения и требования к испытанию на холодный загиб.

Для гидротехнических сооружений, мостов и других особо от-ветственных конструкций предназначены малоуглеродистые стали марки М16С и марки 16Д.

Стали повышенной и высокой прочности (низколегированные и среднелегированные) поставляются по ГОСТам и специальным техническим условиям. Наименование марок легированных сталей в определенной мере отражает их химический состав. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, следующие далее буквы русского алфавита обозначают легирующие добавки. Цифра после буквы показывает содержание добавки в процентах с округлением до целых значений. Если коли-чество легирующих добавок 0,3-1%, то цифра не ставится. Содер-жание добавки менее 0,3% не отмечается. Все стали повышенной и высокой прочности поставляются с гарантией механических свойств и химического состава. В зависимости от нормируемых свойств согласно ГОСТу стали подразделяются на 15 категорий.

Примеры обозначения: сталь 14Г2 имеет среднее содержание угле-рода 0,14%, марганца (Г) до 2%; сталь 15ХСНД— углерода 0,15%, хрома (X), кремния (С), никеля (Н) и меди (Д) 0,3-1% каждого.

В целях экономии металла прокат из углеродистой стали марок СтЗ, СтЗГСпс и низколегированной стали марок 09Г2,09Г2С и 14Г2 поставляют по 2 группам прочности (например, ВСтЗсп5-1 и ВСтЗсп5-2). Отличаются такие стали различным браковочным уров-нем предела текучести и временного сопротивления, и в связи с этим расчетными сопротивлениями. Более высокие расчетные характе-ристики имеют стали, отнесенные ко второй группе прочности.

Выбор марки стали определяет надежность и стоимость конст-рукции, удобство изготовления, длительность нормальной ее эксп-луатации, количество, объем и стоимость работ по содержанию кон-струкции, в том числе и по защите от коррозии.

Марку стали, если по условиям эксплуатации конструкций не выдвигается специальных требований, выбирают на основании ва-риантного проектирования и технико-экономического анализа.

Прочность материала характеризуется небольшим напряжени-ем, при достижении которого начинается процесс разрушения об-разца. Это напряжение называют временным сопротивлением или пределом прочности.

При увеличении прочности стали заметно уменьшается площад-ка текучести, а для некоторых сталей характерно полное ее отсут-ствие. Это свойство снижает надежность стали, увеличивая ее склон-ность к хрупкому разрушению.

Для растяжения, сжатия и изгиба при работе в упругой стадии расчетные сопротивления R y , определяют по нормативному значе-нию по формуле:

где R yn — нормативное значение, МПа; γ m — коэффициент надеж-ности по материалу (1,025-1,15).

Выбирая металлоизделия – полотенцесушители и перила, посуду и ограждения, решетки или поручни – мы выбираем, в первую очередь, материал. Традиционно конкурирующими считаются нержавеющая сталь, алюминий и обычная черная сталь (углеродистая). Обладая рядом сходных характеристик они, тем не менее, существенно отличаются друг от друга. Имеет смысл сравнить их и разобраться, что же лучше: алюминий или нержавеющая сталь (черная сталь, в силу низкой коррозионной стойкости, рассматриваться не будет).

Алюминий: характеристики, преимущества, недостатки

Один из самых легких металлов, что в принципе используются в промышленности. Очень хорошо проводит тепло, не подвержен кислородной коррозии. Алюминий выпускается нескольких десятков видов: каждый со своими добавками, увеличивающими прочность, стойкость к окислению, ковкость. Однако, за исключением очень дорогого авиационного алюминия, всем им присущ один недостаток: чрезмерная мягкость. Детали из этого металла легко деформируются. Именно поэтому невозможно использование алюминия там, где в ходе эксплуатации на изделие воздействует большое давление (гидроудары в системах водоснабжения, например).

Стойкость к коррозии у алюминия несколько завышена. Да, металл не «прогнивает». Но только за счет защитного слоя из окисла, который на воздухе образуется на изделии в считанные часы.

Нержавеющая сталь

Сплав практически не имеет недостатков – кроме высокой цены. Он не боится коррозии не теоретически, как алюминий, а практически: на нем не появляется оксидной пленки, а значит, со временем «нержавейка » не тускнеет.

Чуть более тяжелая, чем алюминий, нержавеющая сталь отлично справляется с ударными воздействиями, высоким давлением и истиранием (особенно марки, в которых есть марганец). Теплопередача у неё хуже, чем у алюминия: но благодаря этому металл не «потеет», на нем меньше конденсата.

По итогам сравнения становится ясно – для выполнения задач, где требуется малый вес металла, прочность и надежность, нержавейка лучше, чем алюминий .

В разделе на вопрос Что крепче: Сталь или Алюминий? заданный автором Посоловеть лучший ответ это Такого понятия в физике нет.

Ответ от Максим [гуру]
Определённо алюминевый сплав, вобщем по прочности почти одинаково, но вес алюминевого сплава грубо говоря как пух, у меня велик такой, на всех бардюрах летаю. .
вобщем алюминь 100% верняк..

Ответ от Простокваша [мастер]
Сталь

Ответ от Карагач бала [гуру]
Жопа. Можно бить и сталью и алюминием и не сломается.

Ответ от Европейский [гуру]
поролон ёпта

Ответ от А. Ю. [гуру]
знаешь дружок у меня в 64
куда крепче

Ответ от Ёергей Потасов [гуру]
Смотря как сравнивать, в каких условиях и по каким критериям.
Колёса Кьюриосити, несмотря ни на что, сделали из сплава алюминия.

Ответ от QWERTY [гуру]
по жесткости конечно 300% сталь

Ответ от Ўрий Иванов [гуру]
Сталь. У нее и твердость и прочность выше.

Ответ от Tester [гуру]
Как то по ящику слышал выражение
-броня на основе алюмин сплава- по Звезде про какой то БМП

Ответ от Инженер [гуру]
По абсолютной прочности прочнее стали ничего в макромасштабах не придумали.
По удельной прочности (предел прочности/ удельный вес) алюминиевые сплавы у сталей выигрывают.
Удельная прочность для летающих, спортивных и специальных применений нужна.
И титановые сплавы и композиты далеко алюминиевые сплавы по удельной прочности опережают.
P.S. Для справки. Самый прочный алюминиевый сплав В96Ц-1 предел прочности 730 МПа.
Даже в обычных конструкционных сталях предел прочности порядка 1100-1200 МПа, а высокопрочные далеко за 1500 МПа.