นี่คือการเปรียบเทียบโดยละเอียดของ อลูมิเนียมและเหล็ก ในแง่ของความแข็งแกร่งคุณสมบัติและการใช้งาน:
1. ความแข็งแกร่ง
เหล็ก:
โดยทั่วไปแข็งแกร่งและหนักกว่าอลูมิเนียม
แรงดึงมีตั้งแต่ 400 MPa (เหล็กอ่อน)ถึง>2, 000 MPA (โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง).
ทนต่อการเสียรูปได้มากขึ้นภายใต้ภาระหนัก
อลูมิเนียม:
ความแข็งแรงต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเหล็ก แต่อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักดีกว่า
แรงดึงมีตั้งแต่ 70 MPa (อลูมิเนียมบริสุทธิ์)ถึง700 MPa (โลหะผสมคุณภาพสูงเช่น 7075- t6).
ต้องใช้ส่วนที่หนาขึ้นเพื่อให้ตรงกับความสามารถในการรับน้ำหนักของเหล็ก
2. น้ำหนัก
เหล็ก:
หนาแน่น (~ 7.85 g/cm³) ทำให้หนักขึ้น
เพิ่มน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญให้กับโครงสร้างยานพาหนะหรือส่วนประกอบ
อลูมิเนียม:
น้ำหนักเบามาก (~ 2.7 g/cm³เกี่ยวกับ1/3 ความหนาแน่นของเหล็ก).
เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่การลดน้ำหนักเป็นสิ่งสำคัญ (เช่นการบินและอวกาศ, EVs)
3. ความต้านทานการกัดกร่อน
เหล็ก:
มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมเว้นแต่จะเคลือบ (เช่นเหล็กชุบสังกะสี) หรือทำจากสแตนเลส (มีโครเมียม)
ต้องมีการบำรุงรักษาในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือกัดกร่อน
อลูมิเนียม:
ตามธรรมชาติสร้างชั้นออกไซด์ป้องกัน (Al₂o₃) ทำให้ทนต่อการกัดกร่อนสูง
ใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมทางทะเลกลางแจ้งและเคมีโดยไม่ต้องเคลือบ
4. การนำความร้อนและไฟฟ้า
เหล็ก:
ตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ไม่ดี
มักใช้เป็นวัสดุโครงสร้างที่จำเป็นต้องมีฉนวนกันความร้อน
อลูมิเนียม:
ตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม (~ 60% ของค่าการนำไฟฟ้าของทองแดง)
พบได้ทั่วไปในการเดินสายไฟฟ้าอ่างล้างมือและเครื่องครัว
5. ราคา
เหล็ก:
โดยทั่วไปราคาถูกกว่าอลูมิเนียม
วัตถุดิบที่อุดมสมบูรณ์และกระบวนการผลิตที่ง่ายกว่า
อลูมิเนียม:
ราคาแพงกว่าเนื่องจากการสกัดที่ใช้พลังงานมาก (กระบวนการ Hall-Héroult) และการกลั่น
ค่าใช้จ่ายชดเชยด้วยผลประโยชน์ที่มีน้ำหนักเบาในการขนส่ง (การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง)
6. การรีไซเคิลได้
เหล็ก:
รีไซเคิลได้อย่างเต็มที่ แต่การรีไซเคิลต้องใช้อุณหภูมิสูง (~ 1,500 องศา)
อลูมิเนียม:
รีไซเคิลได้ 100% โดยไม่มีการสูญเสียคุณภาพ
การรีไซเคิลใช้ พลังงานน้อยลง ~ 95% กว่าการผลิตขั้นต้น
7. แอปพลิเคชันทั่วไป
เหล็ก:
การก่อสร้าง (คาน, เหล็กเส้น), เครื่องจักรหนัก, ท่อ, เฟรมยานยนต์, เครื่องมือ
แอพพลิเคชั่นที่มีความเครียดสูง (สะพานตึกระฟ้า)
อลูมิเนียม:
การบินและอวกาศ (ร่างกายของเครื่องบิน), ยานยนต์ (เฟรมแบตเตอรี่ EV, ล้อ), บรรจุภัณฑ์ (กระป๋อง)
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคแผงโซลาร์เซลล์และโครงสร้างน้ำหนักเบา (จักรยาน)
ประเด็นสำคัญ:
เลือกเหล็ก สำหรับแอพพลิเคชั่นที่มีความแข็งแรงสูงค่าใช้จ่ายหรืออุณหภูมิสูง
เลือกอลูมิเนียม สำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักเบาทนต่อการกัดกร่อนหรือการใช้สื่อนำไฟฟ้าที่การประหยัดน้ำหนักปรับค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น
