Aço versus alumínio:entendendo a diferença entre metais ferrosos e não ferrosos

O aço e o alumínio são os metais mais utilizados no mundo. O alumínio é o segundo elemento metálico mais abundante na Terra, enquanto o aço é de longe a liga mais utilizada em todo o mundo. No entanto, embora possam parecer semelhantes, existem grandes diferenças no aço e no alumínio, e cada um tem propriedades e aplicações únicas.

Neste post, vamos comparar o custo, força, peso, resistência à corrosão, métodos de processamento e aplicações de aço versus alumínio – fatores que podem ajudá-lo a determinar qual é o melhor para o trabalho.

Custo

Embora os preços do aço e do alumínio mudem constantemente com base nas condições do mercado global, geralmente o aço é mais barato em peso do que o alumínio. No entanto, ambos os metais vêm em uma variedade de tipos e ligas diferentes que podem variar significativamente de preço. Os aços suaves e carbono tendem a ser os menos caros, enquanto os preços do aço inoxidável podem ser próximos aos do alumínio.

Força

Não há dúvida de que o aço é mais forte e mais duro que o alumínio – é por isso que a grande maioria dos quadros automotivos são feitos de aço. O aço é uma liga de ferro e carbono, entre outros elementos, e o carbono confere ao aço sua resistência, dureza e durabilidade. É menos provável que o alumínio se deforme por força ou calor.

Como o alumínio é mais macio que o aço, é muito mais propenso à deformação. Embora o alumínio nunca seja tão forte quanto o aço, sua resistência aumenta à medida que a temperatura diminui, tornando-o útil para aplicações de baixa temperatura.

Peso e Densidade

Como mencionado acima, o alumínio custa mais do que o aço em peso, mas o aço é cerca de 2,5 vezes mais denso. Isso significa que para um volume igual de aço versus alumínio, o alumínio é mais barato porque é significativamente mais leve.

A baixa densidade do alumínio confere-lhe uma relação resistência-peso muito apelativa. Embora o aço seja mais forte, o alumínio fornece muito mais resistência por unidade de massa, permitindo que os componentes estruturais de alumínio pesem muito menos do que os componentes de aço, mantendo a resistência adequada para muitas aplicações. Com o design certo, o alumínio pode fornecer durabilidade semelhante ao aço com metade do peso.

Resistência à corrosão

Uma das características mais valorizadas do alumínio é sua resistência à corrosão superior. Ao contrário do aço, o alumínio não enferruja. A mesma reação de oxidação que produz o óxido de ferro (ferrugem) faz com que o alumínio forme uma camada externa de passivação de óxido de alumínio – que, ao contrário da ferrugem, na verdade protege o metal da corrosão e deterioração e evita mais oxidação.

Os aços inoxidáveis ​​são resistentes à corrosão, mas ainda podem enferrujar. Dependendo da aplicação e do ambiente, o aço carbono geralmente requer um revestimento de superfície ou tinta para protegê-lo contra ferrugem e corrosão. Ao contrário da camada de passivação do alumínio, esse revestimento pode arranhar ou desgastar, expondo o aço e tornando-o vulnerável à ferrugem e corrosão.

Facilidade de processamento

As propriedades físicas do aço versus alumínio os tornam muito diferentes para trabalhar. O alumínio é muito mais maleável que o aço, permitindo que ele seja moldado em geometrias mais delicadas, como paredes muito finas. Sua relativa maciez facilita o corte do que o aço, tornando a usinagem do alumínio mais rápida do que a usinagem do aço. Por ser tão leve, pode ser usinado em equipamentos menores.

Enquanto o alumínio é mais fácil de moldar e usinar, o aço é normalmente mais fácil de soldar. A camada de passivação do alumínio e a alta condutividade térmica podem tornar a soldagem desafiadora. Um soldador habilidoso ainda pode soldar alumínio, mas requer mais precisão e é menos tolerante do que soldar aço. Além disso, algumas ligas de alumínio são mais fáceis de soldar do que outras, como o alumínio 5052.

O alumínio tem um ponto de fusão muito menor do que o aço—1.221°F vs. aproximadamente 2.700°F—por isso é muito mais fácil de fundir. Também resfria de forma mais rápida e uniforme, evitando deformações e proporcionando excelente estabilidade dimensional. O aço fundido requer materiais de molde especiais, como grafite e sistemas de resfriamento mais complexos para garantir um resfriamento uniforme.

Aplicativos

Dadas as propriedades físicas muito diferentes do aço versus alumínio, cada um deles tem aplicações distintas. Em geral, o aço é utilizado quando a resistência do alumínio é insuficiente para a aplicação ou quando o custo é o fator mais importante. O alumínio é frequentemente usado para aplicações que exigem peso muito baixo ou alta resistência à corrosão.

A resistência e a durabilidade do aço o tornam um material de construção ideal. Edifícios, ferrovias e outras infraestruturas quase sempre dependem de uma estrutura de aço, embora o alumínio também seja útil para algumas aplicações de construção devido à sua relação resistência-peso. O aço também representa cerca de metade do automóvel médio.

O alumínio é essencial para a indústria aeroespacial, onde o peso deve ser minimizado, mas a resistência e a durabilidade são fundamentais para a segurança. Aeronaves e espaçonaves podem consistir em até 90% de ligas de alumínio. Embora o aço ainda seja o material de escolha para carros e caminhões, a indústria automotiva está cada vez mais recorrendo ao alumínio para minimizar o peso e melhorar a eficiência de combustível em veículos mais novos.

A baixa densidade, alta condutividade e conformabilidade do alumínio também o tornam um material perfeito para linhas elétricas. É mais barato que o cobre e um condutor ainda melhor, e é facilmente transformado em fio.

Aço vs. Alumínio:Resumo

Propriedade	Aço	Alumínio
Custo	Baixo	Moderado
Resistência à tração máxima	400 – 2000+ MPa	75-500 MPa
Densidade	0,28 lb/pol3	0,1 lb/pol3
Resistência à corrosão	Baixo (aço carbono) a moderado (aço inoxidável)	Alto
Maleabilidade	Baixo	Alto
Usinabilidade	Moderado	Alto
Soldabilidade	Alto	Baixo
Castibilidade	Baixo	Alto
Exemplos de aplicativos	Construção, infraestrutura, automóveis, eletrodomésticos, ferramentas, fixadores	Aeronaves, fiação elétrica, eletrônicos, utensílios, papel alumínio

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