Kaikki 5160-teräksestä (ominaisuudet, lujuus ja käyttö)

Oppaat

Teräs on yksi nykyaikaisen teollisuuden tärkeimmistä valmistusmateriaaleista. Se on metalli, joka valmistetaan seostamalla rautaa hiilen ja muiden hivenaineiden kanssa, jolloin nämä lisäykset lisäävät teräksen lujuutta, kestävyyttä ja kovuutta.

Terästä voidaan valmistaa monilla eri tavoilla, ja niinpä erityyppisiä teräksiä on luokiteltu niiden koostumuksen perusteella (saadaksesi paremman käsityksen terästen välisistä eroista lue artikkelimme terästyypeistä). American Iron & Steel Institute (AISI) ja Society of Automotive Engineers (SAE) ovat kehittäneet eri seoksille yhteisen nimeämisjärjestelmän, joka kuvaa kunkin teräksen kemiallista koostumusta ja yleisiä ominaisuuksia. Tässä artikkelissa tutustutaan 5160-teräksen ominaisuuksiin, lujuuteen ja käyttötarkoituksiin. 5160-teräs on matalaseosteinen, erittäin luja jousiteräs, joka on poikkeuksellisen kimmoisa ja sitkeä. Tutustumalla sen fysikaalisiin, kemiallisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin tämä artikkeli toivoo osoittavan lukijoille, milloin 5160-teräs kannattaa valita muihin, vähemmän sopiviin seoksiin verrattuna.

5160-teräksen fysikaaliset ominaisuudet

On tärkeää ymmärtää teräksen ja sen seosten nimeämisjärjestelmä, sillä nimi paljastaa paljon kunkin seoksen koostumuksesta. Teräs nimetään alumiinin tavoin nelinumeroisella tunnuksella, mutta toisin kuin alumiinissa, jokainen numero sisältää tärkeää tietoa hiilen ja siihen liittyvien seosaineiden prosenttiosuudesta terässeoksessa. Huomaa myös, että AISI- ja SAE-nimitysjärjestelmien välillä on epäjatkuvuuskohtia, mutta ne ovat yleensä päällekkäisiä seosten nimien osalta, ja niitä käsitellään tässä artikkelissa yhtenä nimityskokonaisuutena (AISI/SAE-nimitysindeksi).

Teräksestä valmistetun seoksen nimikkeistön ensimmäinen numero edustaa terässeoksen luokkaa. Alumiinin 5160 tapauksessa 5 edustaa terässeoksia, joissa kromia käytetään pääasiallisena seosaineena. Toinen numero edustaa edellä mainitun seosaineen pitoisuutta; 5160-teräs on siis 1 massaprosentti kromia. Kaksi viimeistä numeroa edustavat hiilen erityispitoisuutta, jolloin ne tarkoittavat, että seos sisältää 0,XX % hiiltä. 5160-teräksen osalta tämä tarkoittaa, että hiilipitoisuus on 0,60 % hiiltä, mikä tekee siitä keski- tai runsashiilisen teräksen. Huomaa, että tämä ei ole kattava analyysi, ja jotta materiaalia voitaisiin pitää 5160-teräksenä, sen on täytettävä myös muiden alkuaineiden pitoisuuksien toleranssit alla esitetyllä tavalla:

• 0.75-1 % Mangaani
• 0,035 % Fosfori
• ≤ 0,15-0,3 % Pii
• ≤ 0,04 % Rikki

5160-teräs on poikkeuksellisen sitkeää ja joustavaa. Sillä on korkea väsymiskestävyys, suuri sitkeys ja hyvät jousitusominaisuudet, jotka ovat hyödyllisiä sovelluksissa, joissa halutaan joustavuutta. Näin ollen se kuuluu ”jousiteräksiin”, jotka edustavat seoksia, jotka ovat sekä joustavia että riittävän lujia palautuakseen alkuperäiseen muotoonsa muodonmuutoksen jälkeen. Vaikka 5160-terästä ei ole helppo hitsata tai työstää, sitä voidaan lämpökäsitellä, hehkuttaa ja työstää kuumana muotoon. Sen tiheys on 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).

Korroosion heikkous

5160-teräs ruostuu helposti, mikä on valitettava sivuvaikutus, joka esiintyy useimmilla teräksillä. Ilman ja veden happi hyökkää teräksen rautamolekyylien kimppuun ja muodostaa rautaoksidia, joka tunnetaan myös nimellä ruoste, joka voi tuoda teräkseen halkeamia ja heikkoja kohtia. Kromia lisätään ruostumisen estämiseksi, mutta sen määrä ei riitä täysin estämään ruostumista. Kaikki syövyttävät vauriot heikentävät 5160-terästä, joten on tärkeää ottaa huomioon projektin ruostumisriski tätä metallia käytettäessä.

Mekaaniset ominaisuudet

Taulukko 1: Yhteenveto 6063-alumiiniseoksen mekaanisista ominaisuuksista.

Taulukossa 1, joka on esitetty edellä, on esitetty joitakin 5160-teräksen mekaanisia perusarvoja. Tässä jaksossa tarkastellaan lyhyesti kutakin arvoa ja sen merkitystä tämän erittäin käyttökelpoisen materiaalin työstöominaisuuksien kannalta.

Murtovetolujuus ja myötölujuus ovat arvoja, jotka kuvaavat materiaalin vastetta jännityksessä olemiseen. Myötölujuus kuvaa suurinta vetovoimaa, joka ei muodosta teräsnäytettä pysyvästi, ja murtolujuus on suurin vetovoima ennen murtumista (murtumista/halkeilua). 5160-teräs on erittäin luja jännityksessä, ja sen murtolujuusarvot ovat paljon korkeammat kuin jopa vahvimman alumiinin (vertailun vuoksi mainittakoon, että 7075-alumiinin, joka on huomattavan luja alumiiniseos, myötölujuus on 572 MPa / 503 MPa). Nämä lujuudet osoittavat, miksi tämä teräs on mahtava jousiteräs, sillä se kestää kovia iskuja ennen kuin se koskaan deformoituu pysyvästi.

Bulkkimoduuli kuvaa sitä, kuinka hyvin materiaali kestää tasaista puristusta – toisin sanoen, kuinka vaikeaa on pienentää kappaleen tilavuutta aksiaalisessa kuormituksessa. 5160-teräksen bulkkimoduuli on 160 GPa, mikä tarkoittaa, että sitä on lähes 80 kertaa vaikeampi puristaa kuin nestemäistä vettä (veden bulkkimoduuli on 2,15 GPa). Tämä osoittaa jälleen kerran, miksi 5160-teräs soveltuu erinomaisesti jousiteräkseksi; autojen jousitukset ovat usein jatkuvassa puristuksessa, eivätkä ne saa horjua jatkuvan puristusvoiman alaisena.

Samoin sekä leikkaus- että kimmomoduuli osoittavat materiaalin kimmoisuuden vasteena sekä leikkaus- että kimmojännityksille. Ne antavat hyvän kuvan materiaalin yleisestä sitkeydestä sekä siitä, millaisille rasituksille materiaali on altis. 5160-teräksen ei tarvitse huolehtia monista heikkouksista, sillä sekä sen leikkaus- että kimmomoduulit ovat vaikuttavan suuria. On mielenkiintoista huomata, että materiaalin työstettävyys ja työstettävyys ovat usein kääntäen verrannollisia näihin kahteen mittariin, sillä vahvempi ja kimmoisampi teräs jyrsii jyrsimet ja tuottaa yleisesti ottaen koneistajille enemmän murhetta.

Sovellukset 5160-teräkselle

5160-teräs on, kuten aiemmin on kuvattu, ihanteellinen jousiteräs. Sen suurta lujuutta käytetään usein sovelluksissa, joissa on pienempiä poikkileikkauksia, joihin kohdistuu huomattavia rasituksia, kuten jousissa, kiinnittimissä ja autojen jousituksissa olevissa lehtijousissa. Sitä on saatavana toimittajilta tanko- ja putkimuodossa, ja siitä voidaan valmistaa poikkeuksellisen vahvoja komponentteja, jos käytössä on tarvittavat työkalut sen käsittelyyn. 5160-terästä hyödynnetään myös kaapimia ja puskureita rakennettaessa, ja siitä voidaan tehdä erinomainen veitsenterä, joka on sekä kestävä että joustava. Jos tarvitaan sitkeyttä, sitkeyttä ja joustavuutta, kannattaa harkita 5160-teräksen kysymistä toimittajaltasi.

Yhteenveto

Tässä artikkelissa esiteltiin lyhyt yhteenveto 5160-teräksen ominaisuuksista, lujuudesta ja sovelluksista. Jos haluat tietoja muista tuotteista, tutustu lisäoppaaseihimme tai käy Thomas Supplier Discovery Platformissa etsimässä mahdollisia hankintalähteitä tai katsomassa yksityiskohtia tietyistä tuotteista.

Lähteet:

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

Muut teräsartikkelit

• Rakenneteräsmuotojen tyypit
• Top-valmistajat. and Suppliers of Rebar
• Types of Rebar
• Types of Steel
• Types of Stainless Steel
• Top US Steel Companies and Steel Manufacturers in World
• All About 440 Steel (Properties, Strength, Uses)
• All About 430 Steel (Properties, Strength, Uses)
• All About 304 Steel (Properties, Strength, Uses)
• All About 52100 Steel
• Properties, Compositions, and Applications of Standard Steels
• Surface Hardening Treatment of Steel (Case Hardening)
• All About 9260 Steel (Properties, Strength, Uses)
• All About 4130 Steel (Properties, Strength, Uses)
• Steel vs. Steel. Titaani – lujuus, ominaisuudet ja käyttötarkoitukset