Vše o oceli 5160 (vlastnosti, pevnost a použití)

Návody

Ocel je jedním z nejdůležitějších výrobních materiálů používaných v moderním průmyslu. Jedná se o kov vyrobený legováním železa uhlíkem a dalšími stopovými prvky, kdy tyto příměsi zajišťují oceli zvýšenou pevnost, odolnost a tvrdost.

Ocel lze vyrábět mnoha různými způsoby, a proto byly různé druhy ocelí klasifikovány na základě jejich složení (pro lepší pochopení rozdílů mezi ocelemi si přečtěte náš článek o druzích ocelí). American Iron & Steel Institute (AISI) a Society of Automotive Engineers (SAE) vytvořily společný systém pojmenování různých slitin, který popisuje chemické složení a obecné vlastnosti jednotlivých ocelí. Tento článek se bude zabývat vlastnostmi, pevností a použitím oceli 5160, nízkolegované vysokopevnostní pružinové oceli, která je mimořádně pružná a houževnatá. Zkoumáním jejích fyzikálních, chemických a mechanických vlastností chce tento článek čtenářům ukázat, kdy pro svůj projekt zvolit ocel 5160 místo jiných, méně vhodných slitin.

Fyzikální vlastnosti oceli 5160

Je důležité porozumět systému pojmenování oceli a jejích slitin, protože název prozrazuje mnoho o složení každé slitiny. Stejně jako hliník je ocel pojmenována pomocí čtyřmístného identifikátoru, ale na rozdíl od hliníku obsahuje každé číslo důležitou informaci o procentuálním podílu uhlíku a souvisejících legujících prvků v ocelové slitině. Všimněte si také, že mezi názvoslovnými systémy AISI a SAE existují diskontinuity, ale obecně se překrývají, pokud jde o názvy slitin, a v tomto článku budou považovány za jeden pojmenovací celek (názvoslovný index AISI/SAE).

První číslice názvosloví ocelových slitin představuje třídu ocelové slitiny. V případě hliníku 5160 představuje číslice 5 ocelové slitiny, které využívají jako hlavní legující prvek chrom. Druhá číslice představuje koncentraci výše uvedeného legujícího prvku; ocel 5160 má tedy 1 % hmotnostní chromu. Poslední dvě číslice představují specifickou koncentraci uhlíku, kdy označují, že slitina má 0,XX % uhlíku. U oceli 5160 to znamená, že koncentrace uhlíku je 0,60 % uhlíku, což z ní činí ocel se středním až vysokým obsahem uhlíku. Všimněte si, že se nejedná o komplexní analýzu, a aby mohl být materiál považován za ocel 5160, musí také dosáhnout tolerancí koncentrace ostatních prvků, jak je uvedeno níže:

• 0.75-1 % mangan
• 0,035 % fosfor
• ≤ 0,15-0,3 % křemík
• ≤ 0,04 % síra

Ocel 5160 je mimořádně houževnatá a pružná. Vyznačuje se vysokou odolností proti únavě, vysokou tažností a dobrými pružicími vlastnostmi užitečnými pro aplikace, kde je požadována pružnost. Je proto součástí „pružinových ocelí“, které představují ty slitiny, které jsou zároveň pružné, ale mají dostatečnou pevnost, aby se po deformaci vrátily do původního tvaru. Ocel 5160 se sice nesnadno svařuje nebo obrábí, ale lze ji tepelně zpracovávat, žíhat a opracovávat za tepla. Její hustota je 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).

Korozní slabost

Ocel 5160 snadno podléhá korozi, což je bohužel vedlejší efekt, který se projeví u většiny ocelí. Kyslík obsažený ve vzduchu a ve vodě napadá molekuly železa v oceli a vytváří oxid železitý, známý také jako rez, který může do oceli vnášet trhliny a slabá místa. Chrom se přidává, aby pomohl zabránit tomuto rezivění, ale není ho tolik, aby to zcela zabránilo degradaci. Jakékoli žíravé poškození oslabí ocel 5160, proto je při realizaci tohoto kovu důležité zvážit riziko koroze vašeho projektu.

Mechanické vlastnosti

Tabulka 1: Souhrn mechanických vlastností hliníkové slitiny 6063.

Ve výše uvedené tabulce 1 jsou uvedeny některé základní mechanické hodnoty oceli 5160. V této části se budeme stručně zabývat jednotlivými hodnotami a jejich významem pro pracovní vlastnosti tohoto velmi užitečného materiálu.

Mez pevnosti v tahu a mez kluzu jsou hodnoty, které popisují reakci materiálu na působení v tahu. Mez kluzu popisuje maximální tahovou sílu, která trvale nedeformuje vzorek oceli, a mez pevnosti je maximální tahová síla před porušením (lomem/trhlinou). Ocel 5160 je mimořádně pevná v tahu a sportovní hodnoty jsou mnohem vyšší než i u nejpevnějšího hliníku (pro srovnání, hliník 7075, značně pevná hliníková slitina, má mez kluzu 572 MPa, resp. 503 MPa). Tyto pevnosti ukazují, proč je tato ocel impozantní pružinovou ocelí, protože vydrží nápor, než se trvale zdeformuje.

Objemový modul popisuje, jak je materiál odolný vůči rovnoměrnému stlačení – jinými slovy, jak obtížné je zmenšit objem předmětu při osovém zatížení. Objemový modul oceli 5160 je 160 GPa, což znamená, že je téměř 80krát těžší ji stlačit než kapalnou vodu (objemový modul vody je 2,15 GPa). To opět ukazuje, proč je ocel 5160 ideální jako pružinová ocel; automobilové závěsy jsou často ve stálém stlačení a nesmí se pod stálou tlakovou silou rozkmitat.

Podobně moduly pružnosti ve smyku i pružnosti ukazují odolnost materiálu v reakci na smykové, respektive pružné namáhání. Dobře vypovídají o celkové houževnatosti materiálu a také o tom, jakým namáháním je materiál náchylný. Ocel 5160 se nemusí obávat mnoha slabin, protože její moduly pružnosti i smyku jsou působivě velké. Je zajímavé, že obrobitelnost a zpracovatelnost materiálu jsou často nepřímo úměrné těmto dvěma ukazatelům, protože pevnější a pružnější ocel bude gumovat frézy a obecně bude obráběče více trápit.

Použití oceli 5160

Ocel 5160 je, jak již bylo popsáno, ideální pružinová ocel. Její mohutná pevnost se často uplatňuje v aplikacích s menšími průřezy při značném namáhání, jako jsou pružiny, spojovací prvky a listové pružiny v automobilových závěsech. Dodavatelé ji dodávají ve formě tyčí a trubek a lze ji použít k výrobě mimořádně pevných součástí za předpokladu, že máte nástroje k jejímu zpracování. Ocel 5160 se používá také při výrobě škrabek a nárazníků a lze z ní vyrobit skvělé ostří nože, které je odolné a pružné. Pokud potřebujete tvárnost, houževnatost a pružnost, zvažte možnost zeptat se svého dodavatele na ocel 5160.

Shrnutí

Tento článek představil stručný přehled vlastností, pevnosti a použití oceli 5160. Informace o dalších výrobcích naleznete v našich dalších průvodcích nebo na platformě Thomas Supplier Discovery Platform, kde můžete vyhledat potenciální zdroje dodávek nebo si prohlédnout podrobnosti o konkrétních výrobcích.

Zdroje:

1. https://www.academia.edu
2. http://web.mit.edu/1.51/www/pdf/chemical.pdf
3. https://continentalsteel.com/carbon-steel/grades/alloy-5160/
4. http://www.matweb.com
5. https://www.engineeringtoolbox.com

Ostatní ocelové zboží

• Typy konstrukčních ocelových tvarů
• Top výrobci a dodavatelé výztuže
• Typy výztuže
• Typy oceli
• Typy nerezové oceli
• Top americké ocelářské společnosti a výrobci oceli ve světě
• Vše o oceli 440 (vlastnosti, Pevnost, použití)
• Vše o oceli 430 (vlastnosti, pevnost, použití)
• Vše o oceli 304 (vlastnosti, pevnost, použití)
• Vše o oceli 52100
• Vlastnosti, složení, a použití standardních ocelí
• Povrchová úprava oceli (kalení)
• Vše o oceli 9260 (vlastnosti, pevnost, použití)
• Vše o oceli 4130 (vlastnosti, pevnost, použití)
• Ocel versus ocel. Titan – pevnost, vlastnosti a použití