Tout sur l’acier 5160 (propriétés, résistance et utilisations)

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L’acier est l’un des matériaux de fabrication les plus importants utilisés dans l’industrie moderne. C’est un métal fabriqué à partir de l’alliage du fer avec du carbone et d’autres éléments à l’état de traces, où ces ajouts fournissent à l’acier une force, une résistance et une dureté accrues.

L’acier peut être fabriqué de nombreuses façons différentes, et donc différents types d’aciers ont été classés en fonction de leurs compositions (pour mieux comprendre les différences entre les aciers, lisez notre article sur les types d’aciers). L’American Iron & Steel Institute (AISI) et la Society of Automotive Engineers (SAE) ont développé un système de dénomination commun pour les différents alliages, qui décrit la composition chimique et les caractéristiques générales de chaque acier. Cet article explore les propriétés, les résistances et les utilisations de l’acier 5160, un acier à ressorts faiblement allié et à haute résistance, qui est exceptionnellement résilient et résistant. En explorant ses propriétés physiques, chimiques et mécaniques, cet article espère montrer aux lecteurs quand choisir l’acier 5160 plutôt que d’autres alliages moins bien adaptés à leur projet.

Propriétés physiques de l’acier 5160

Il est important de comprendre le système de dénomination de l’acier et de ses alliages, car le nom en révèle beaucoup sur la composition de chaque alliage. Tout comme l’aluminium, l’acier est nommé à l’aide d’un identifiant à quatre chiffres, mais contrairement à l’aluminium, chaque numéro contient des informations importantes concernant le pourcentage de carbone et les éléments d’alliage associés dans l’alliage d’acier. Notez également qu’il existe des discontinuités entre les systèmes de dénomination AISI et SAE, mais ils se chevauchent généralement en termes de noms d’alliages et seront traités comme une seule entité de dénomination dans cet article (indice de dénomination AISI/SAE).

Le premier chiffre de la nomenclature des alliages d’acier représente la classe de l’alliage d’acier. Dans le cas de l’aluminium 5160, le 5 représente les alliages d’acier qui utilisent le chrome comme élément d’alliage principal. Le deuxième chiffre représente la concentration de l’élément d’alliage susmentionné ; l’acier 5160 contient donc 1 % de chrome en masse. Les deux derniers chiffres représentent la concentration spécifique de carbone, où ils désignent que l’alliage contient 0,XX % de carbone. Pour l’acier 5160, cela signifie que la concentration en carbone est de 0,60 %, ce qui en fait un acier à teneur en carbone moyenne à élevée. Notez que cette analyse n’est pas exhaustive et que pour être considéré comme un acier 5160, le matériau doit également respecter les tolérances de concentration pour les autres éléments, comme indiqué ci-dessous :

• 0.75-1% Manganèse
• 0,035% Phosphore
• ≤ 0,15-0,3% Silicium
• ≤ 0,04% Soufre

L’acier 5160 est exceptionnellement dur et résilient. Il arbore un haut niveau de résistance à la fatigue, présente une ductilité élevée et possède de bonnes qualités de ressort utiles pour les applications où la flexibilité est souhaitée. Il fait donc partie des « aciers à ressort », c’est-à-dire des alliages qui sont à la fois flexibles et suffisamment résistants pour retrouver leur forme initiale après déformation. Bien qu’il ne soit pas facile à souder ou à usiner, l’acier 5160 peut être traité thermiquement, recuit et façonné à chaud. Il a une densité de 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).

Faiblesse de la corrosion

L’acier 5160 est facilement rouillé, ce qui est un effet secondaire malheureux que la plupart des aciers présenteront. L’oxygène présent dans l’air et dans l’eau attaque les molécules de fer de l’acier et forme de l’oxyde de fer, également appelé rouille, qui peut introduire des fissures et des points faibles dans l’acier. Du chrome est ajouté pour aider à prévenir cette rouille, mais il n’est pas suffisant en masse pour empêcher totalement la dégradation. Tout dommage caustique affaiblira l’acier 5160, il est donc important de considérer le risque de rouille de votre projet lors de la mise en œuvre de ce métal.

Propriétés mécaniques

Tableau 1 : Résumé des propriétés mécaniques de l’alliage d’aluminium 6063.

Le tableau 1, présenté ci-dessus, fournit quelques valeurs mécaniques de base de l’acier 5160. Cette section explorera brièvement chaque valeur et sa pertinence pour les caractéristiques de travail de ce matériau très utile.

La résistance ultime à la traction et la limite d’élasticité à la traction sont des valeurs qui décrivent la réponse d’un matériau lorsqu’il est sous tension. La limite d’élasticité décrit la force de traction maximale qui ne déformera pas de façon permanente un spécimen d’acier, et la résistance ultime est la force de traction maximale avant la rupture (fracturation/fissuration). L’acier 5160 est extrêmement résistant à la traction et présente des valeurs bien plus élevées que l’aluminium le plus résistant (à titre de comparaison, l’aluminium 7075, un alliage d’aluminium considérablement résistant, présente une limite d’élasticité ultime de 572 MPa / 503 MPa, respectivement). Ces résistances montrent pourquoi cet acier est un formidable acier à ressorts, car il peut encaisser des coups avant de se déformer définitivement.

Le module apparent décrit la résistance d’un matériau à une compression uniforme – en d’autres termes, la difficulté de diminuer le volume d’un objet lorsqu’il est soumis à une charge axiale. Le module apparent de l’acier 5160 est de 160 GPa, ce qui signifie qu’il est presque 80 fois plus difficile à comprimer que l’eau liquide (le module apparent de l’eau est de 2,15 GPa). Cela montre à nouveau pourquoi l’acier 5160 est parfait comme acier à ressort ; les suspensions automobiles sont souvent en compression constante et ne doivent pas vaciller sous une force de compression constante.

De même, les modules de cisaillement et d’élasticité montrent tous deux la résilience d’un matériau en réponse à des contraintes de cisaillement et élastiques, respectivement. Ils fournissent une bonne indication de la ténacité globale d’un matériau, ainsi que des contraintes auxquelles le matériau est sensible. L’acier 5160 n’a pas à s’inquiéter de nombreuses faiblesses, car ses modules de cisaillement et d’élasticité sont tous deux impressionnants. Il est intéressant de noter que l’usinabilité et la maniabilité d’un matériau sont souvent inversement liées à ces deux mesures, car un acier plus fort et plus résilient gommera les fraises et donnera généralement plus de peine aux machinistes.

Applications de l’acier 5160

L’acier 5160 est, comme décrit précédemment, un acier à ressort idéal. Sa grande résistance est souvent mise en œuvre dans des applications avec de petites sections transversales soumises à des contraintes importantes, comme les ressorts, les fixations et les ressorts à lames dans les suspensions automobiles. Il est proposé par les fournisseurs sous forme de barres et de tubes et peut être utilisé pour créer des composants exceptionnellement solides, à condition que vous disposiez des outils nécessaires pour le transformer. L’acier 5160 est également utilisé pour la fabrication de grattoirs et de pare-chocs, et peut constituer un excellent couteau à la fois durable et flexible. Si la ductilité, la ténacité et la résilience sont nécessaires, envisagez de demander à votre fournisseur de l’acier 5160.

Sommaire

Cet article a présenté un bref résumé des propriétés, de la résistance et des applications de l’acier 5160. Pour obtenir des informations sur d’autres produits, consultez nos guides supplémentaires ou visitez la plateforme de découverte des fournisseurs Thomas pour localiser des sources d’approvisionnement potentielles ou consulter les détails sur des produits spécifiques.

Sources :

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

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