Tutto sull’acciaio 5160 (Proprietà, forza e usi)

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L’acciaio è uno dei più importanti materiali di fabbricazione usati nell’industria moderna. Si tratta di un metallo ottenuto dalla lega del ferro con carbonio e altri oligoelementi, dove queste aggiunte forniscono all’acciaio una maggiore forza, resistenza e durezza.

L’acciaio può essere fatto in molti modi diversi, e così diversi tipi di acciai sono stati classificati in base alla loro composizione (per ottenere una migliore comprensione delle differenze tra gli acciai, leggi il nostro articolo sui tipi di acciai). L’American Iron & Steel Institute (AISI) e la Society of Automotive Engineers (SAE) hanno sviluppato un sistema di denominazione comune per diverse leghe, che descrive la composizione chimica e le caratteristiche generalizzate di ogni acciaio. Questo articolo esplorerà le proprietà, i punti di forza e gli usi dell’acciaio 5160, un acciaio per molle a bassa lega e ad alta resistenza che è eccezionalmente resiliente e duro. Esplorando le sue proprietà fisiche, chimiche e meccaniche, questo articolo spera di mostrare ai lettori quando scegliere l’acciaio 5160 rispetto ad altre leghe meno adatte al loro progetto.

Proprietà fisiche dell’acciaio 5160

È importante capire il sistema di denominazione dell’acciaio e delle sue leghe, poiché il nome rivela molto sulla composizione di ogni lega. Proprio come l’alluminio, l’acciaio è nominato usando un identificatore a quattro cifre, ma a differenza dell’alluminio, ogni numero contiene informazioni importanti riguardo alla percentuale di carbonio e agli elementi di lega associati all’interno della lega d’acciaio. Si noti anche che ci sono discontinuità tra i sistemi di denominazione AISI e SAE, ma sono generalmente sovrapposti in termini di nomi di leghe e saranno trattati come un’unica entità di denominazione in questo articolo (indice di denominazione AISI/SAE).

La prima cifra della nomenclatura della lega di acciaio rappresenta la classe della lega di acciaio. Nel caso dell’alluminio 5160, il 5 rappresenta le leghe di acciaio che utilizzano il cromo come principale elemento di lega. La seconda cifra rappresenta la concentrazione del suddetto elemento di lega; l’acciaio 5160 è quindi 1% di cromo in massa. Le ultime due cifre rappresentano la concentrazione specifica di carbonio, dove indicano che la lega è allo 0,XX% di carbonio. Per l’acciaio 5160, ciò significa che la concentrazione di carbonio è dello 0,60%, il che lo rende un acciaio a medio-alto tenore di carbonio. Si noti che questa non è un’analisi completa, e per essere considerato acciaio 5160, il materiale deve anche raggiungere le tolleranze di concentrazione per gli altri elementi come mostrato di seguito:

• 0.75-1% Manganese
• 0,035% Fosforo
• ≤ 0,15-0,3% Silicio
• ≤ 0,04% Zolfo

L’acciaio 5160 è eccezionalmente duro e resistente. Ha un alto livello di resistenza alla fatica, un’elevata duttilità e buone qualità elastiche utili per le applicazioni in cui si desidera la flessibilità. Fa quindi parte degli “acciai per molle”, che rappresentano quelle leghe che sono flessibili ma che hanno abbastanza forza per tornare alla loro forma originale dopo la deformazione. Sebbene non sia facilmente saldabile o lavorabile, l’acciaio 5160 può essere trattato termicamente, ricotto e lavorato a caldo per dargli forma. Ha una densità di 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).

Debolezza da corrosione

L’acciaio 5160 si arrugginisce facilmente, che è uno sfortunato effetto collaterale della maggior parte degli acciai. L’ossigeno nell’aria e nell’acqua attacca le molecole di ferro nell’acciaio e forma ossido di ferro, noto anche come ruggine, che può introdurre crepe e punti deboli nell’acciaio. Il cromo viene aggiunto per aiutare a prevenire questa ruggine, ma non ce n’è abbastanza in massa per prevenire completamente la degradazione. Qualsiasi danno caustico indebolirà l’acciaio 5160, quindi è importante considerare il rischio di ruggine del vostro progetto quando implementate questo metallo.

Proprietà meccaniche

Tabella 1: Riassunto delle proprietà meccaniche della lega di alluminio 6063.

La tabella 1, mostrata sopra, fornisce alcuni valori meccanici di base dell’acciaio 5160. Questa sezione esplorerà brevemente ogni valore e la sua rilevanza per le caratteristiche di lavoro di questo materiale molto utile.

Il carico di rottura e il carico di snervamento sono valori che descrivono la risposta di un materiale alla tensione. Il carico di snervamento descrive la massima forza di trazione che non deformerà in modo permanente un campione di acciaio, e il carico di rottura è la massima forza di trazione prima della rottura (frattura/criccatura). L’acciaio 5160 è estremamente forte in trazione, e sfoggia valori molto più alti persino del più forte alluminio (per confronto, l’alluminio 7075, una lega di alluminio considerevolmente forte, ha un carico di snervamento finale di 572 MPa / 503 MPa, rispettivamente). Queste resistenze mostrano perché questo acciaio è un formidabile acciaio per molle, in quanto può prendere un sacco di botte prima di deformarsi permanentemente.

Il modulo di massa descrive quanto un materiale è resistente alla compressione uniforme – in altre parole, quanto è difficile diminuire il volume di un oggetto durante il carico assiale. Il modulo di massa dell’acciaio 5160 è 160 GPa, il che significa che è quasi 80 volte più duro da comprimere dell’acqua liquida (il modulo di massa dell’acqua è 2,15 GPa). Questo dimostra ancora una volta perché l’acciaio 5160 è perfetto come acciaio per molle; le sospensioni delle automobili sono spesso in compressione costante e non devono vacillare sotto una forza di compressione costante.

Similmente, sia il modulo di taglio che quello elastico mostrano la resilienza di un materiale in risposta a sollecitazioni di taglio ed elastiche, rispettivamente. Essi forniscono una buona indicazione della tenacità complessiva di un materiale, così come le sollecitazioni a cui il materiale è suscettibile. L’acciaio 5160 non deve preoccuparsi di molte debolezze, poiché sia il suo modulo di taglio che quello elastico sono impressionanti. È interessante notare che la lavorabilità e la lavorabilità di un materiale sono spesso inversamente correlate a queste due misure, in quanto un acciaio più forte e più resiliente ingarbuglia le frese e generalmente dà più dolore ai macchinisti.

Applicazioni dell’acciaio 5160

L’acciaio 5160 è, come precedentemente descritto, un acciaio per molle ideale. La sua robusta resistenza è spesso implementata in applicazioni con piccole sezioni trasversali sottoposte a stress significativi, come molle, elementi di fissaggio e molle a balestra nelle sospensioni delle automobili. È disponibile in barre e tubi dai fornitori e può essere usato per creare componenti eccezionalmente forti, purché si abbiano gli strumenti per lavorarlo. L’acciaio 5160 è anche utilizzato nella costruzione di raschietti e paraurti, e può fare una grande lama che è sia durevole che flessibile. Se sono necessarie duttilità, tenacità e resilienza, considerate di chiedere al vostro fornitore l’acciaio 5160.

Sommario

Questo articolo ha presentato un breve riassunto delle proprietà, della forza e delle applicazioni dell’acciaio 5160. Per informazioni su altri prodotti, consultate le nostre guide aggiuntive o visitate la piattaforma Thomas Supplier Discovery per individuare potenziali fonti di approvvigionamento o visualizzare i dettagli su prodotti specifici.

Fonti:

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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