Alt om 5160 stål (egenskaber, styrke og anvendelser)

Vejledninger

Stål er et af de vigtigste fremstillingsmaterialer, der anvendes i den moderne industri. Det er et metal fremstillet af legering af jern med kulstof og andre sporstoffer, hvor disse tilsætninger giver stålet øget styrke, modstandsdygtighed og hårdhed.

Stål kan fremstilles på mange forskellige måder, og derfor er forskellige typer stål blevet klassificeret ud fra deres sammensætning (for at få en bedre forståelse af forskellene mellem stål, læs vores artikel om ståltyper). American Iron & Steel Institute (AISI) og Society of Automotive Engineers (SAE) har udviklet et fælles navngivningssystem for forskellige legeringer, som beskriver den kemiske sammensætning og de generelle egenskaber for hvert stål. Denne artikel vil undersøge egenskaber, styrker og anvendelser af 5160-stål, et lavlegeret fjederstål med høj styrke, som er usædvanligt modstandsdygtigt og hårdt. Ved at udforske dets fysiske, kemiske og mekaniske egenskaber håber denne artikel at vise læserne, hvornår de skal vælge 5160 stål frem for andre, mindre velegnede legeringer til deres projekt.

Fysiske egenskaber ved 5160 stål

Det er vigtigt at forstå navngivningssystemet for stål og dets legeringer, da navnet afslører meget om sammensætningen af den enkelte legering. Stål navngives ligesom aluminium ved hjælp af en firecifret identifikator, men i modsætning til aluminium indeholder hvert tal vigtige oplysninger om procentdelen af kulstof og de tilhørende legeringselementer i stållegeringen. Bemærk også, at der er diskontinuiteter mellem AISI- og SAE-navneordningerne, men de overlapper generelt hinanden med hensyn til legeringsnavne og vil blive behandlet som én navngivningsenhed i denne artikel (AISI/SAE-navneindeks).

Det første ciffer i nomenklaturen for stållegeringer repræsenterer stållegeringens klasse. I tilfælde af 5160 aluminium repræsenterer 5 stållegeringer, der anvender krom som det vigtigste legeringselement. Det andet ciffer repræsenterer koncentrationen af det førnævnte legeringselement; 5160-stål er således 1 % krom i masseprocent. De sidste to cifre repræsenterer den specifikke koncentration af kulstof, hvor de angiver, at legeringen er 0,XX % kulstof. For 5160-stål betyder det, at kulstofkoncentrationen er 0,60 % kulstof, hvilket gør det til et stål med middelhøjt til højt kulstofindhold. Bemærk, at dette ikke er en omfattende analyse, og for at blive betragtet som 5160-stål skal materialet også opfylde koncentrationstolerancerne for de andre grundstoffer som vist nedenfor:

• 0.75-1% Mangan
• 0,035% Fosfor
• ≤ 0,15-0,3% Silicium
• ≤ 0,04% Svovl

5160 stål er usædvanligt hårdt og modstandsdygtigt. Det har en høj grad af modstandsdygtighed over for træthed, har en høj duktilitet og har gode fjederegenskaber, der er nyttige til anvendelser, hvor fleksibilitet er ønsket. Det er derfor en del af “fjederstålene”, som repræsenterer de legeringer, der både er fleksible, men har tilstrækkelig styrke til at vende tilbage til deres oprindelige form efter deformation. 5160-stål er ikke let at svejse eller bearbejde, men kan varmebehandles, udglødes og varmbearbejdes i form. Det har en massefylde på 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).

Korrosionssvaghed

5160 stål ruster let, hvilket er en uheldig bivirkning, som de fleste ståltyper vil udvise. Ilten i luften og i vand angriber jernmolekylerne i stålet og danner jernoxid, også kendt som rust, hvilket kan introducere revner og svage punkter i stålet. Chrom er tilsat for at hjælpe med at forhindre denne rustdannelse, men det er ikke nok i masse til at forhindre nedbrydningen helt. Enhver ætsende skade vil svække 5160-stål, så det er vigtigt at overveje rustrisikoen i dit projekt, når du implementerer dette metal.

Mekaniske egenskaber

Tabel 1: Oversigt over mekaniske egenskaber for 6063-aluminiumlegering.

Tabel 1, der er vist ovenfor, indeholder nogle grundlæggende mekaniske værdier for 5160 stål. Dette afsnit vil kort udforske hver værdi og dens relevans for bearbejdningsegenskaberne for dette meget anvendelige materiale.

Den maksimale trækstyrke og trækudslagsstyrke er værdier, der beskriver et materiales reaktion på at være under spænding. Strækstyrken beskriver den maksimale trækstyrke, der ikke vil deformere en stålprøve permanent, og brudstyrken er den maksimale trækstyrke før svigt (brud/revner). 5160-stål er overordentlig stærkt under spænding og har værdier, der er meget højere end selv det stærkeste aluminium (til sammenligning har 7075-aluminium, en betydeligt stærk aluminiumslegering, en maksimal flydespænding på henholdsvis 572 MPa og 503 MPa). Disse styrker viser, hvorfor dette stål er et formidabelt fjederstål, da det kan tåle tæsk, før det nogensinde deformeres permanent.

Bulkmodulet beskriver, hvor modstandsdygtigt et materiale er over for ensartet kompression – med andre ord, hvor svært det er at reducere volumenet af et objekt, mens det er under aksial belastning. 5160-ståls bulkmodul er 160 GPa, hvilket betyder, at det er næsten 80 gange hårdere at komprimere end flydende vand (vands bulkmodul er 2,15 GPa). Dette viser igen, hvorfor 5160-stål er perfekt som fjederstål; bilophæng er ofte under konstant kompression og må ikke vakle under konstant kompressionskraft.

På samme måde viser både forskydnings- og elasticitetsmodulerne et materiales modstandsdygtighed som reaktion på henholdsvis forskydnings- og elastiske spændinger. De giver en god indikation af et materiales generelle sejhed samt af, hvilke spændinger materialet er modtageligt for. 5160-stål behøver ikke at bekymre sig om mange svagheder, da både dets forskydningsmoduli og elastiske moduli er imponerende store. Det er interessant at bemærke, at et materiales bearbejdelighed og bearbejdelighed ofte er omvendt relateret til disse to mål, da et stærkere og mere elastisk stål vil gumme fræserne op og generelt give maskinarbejdere mere sorg.

Anvendelser af 5160 stål

5160 stål er, som tidligere beskrevet, et ideelt fjederstål. Dets kraftige styrke anvendes ofte i applikationer med mindre tværsnit under betydelig belastning som f.eks. fjedre, fastgørelseselementer og bladfjedre i bilophæng. Det leveres i stang- og rørformer fra leverandører og kan bruges til at skabe usædvanligt stærke komponenter, forudsat at man har værktøjet til at forarbejde det. 5160-stål anvendes også ved fremstilling af skrabere og kofangere og kan give en fantastisk knivkant, der både er holdbar og fleksibel. Hvis der er behov for duktilitet, sejhed og modstandsdygtighed, bør du overveje at spørge din leverandør om 5160 stål.

Summary

Denne artikel præsenterede et kort resumé af egenskaber, styrke og anvendelsesmuligheder for 5160 stål. Hvis du ønsker oplysninger om andre produkter, kan du konsultere vores yderligere vejledninger eller besøge Thomas Supplier Discovery Platform for at finde potentielle forsyningskilder eller se detaljer om specifikke produkter.

Kilder:

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

Andre artikler om stål

• Typer af konstruktionsstålprofiler
• Top producenter og leverandører af armeringsjern
• Typer af armeringsjern
• Typer af stål
• Typer af rustfrit stål
• Top US Steel Companies and Steel Manufacturers in World
• All About 440 Steel (Properties, Styrke, Anvendelse)
• Allt om 430 stål (Egenskaber, Styrke, Anvendelse)
• Allt om 304 stål (Egenskaber, Styrke, Anvendelse)
• Allt om 52100 stål
• Egenskaber, sammensætninger, og anvendelser af standardstål
• Overfladehærdningsbehandling af stål (karosserihærdning)
• Allt om 9260 stål (egenskaber, styrke, anvendelser)
• Allt om 4130 stål (egenskaber, styrke, anvendelser)
• Stål vs. Titanium – Styrke, egenskaber og anvendelser