Alles over 5160 staal (eigenschappen, sterkte en toepassingen)

Christian Cavallo

Staal is een van de belangrijkste fabricagematerialen die in de moderne industrie worden gebruikt. Het is een metaal dat wordt gemaakt door ijzer te legeren met koolstof en andere sporenelementen, waarbij deze toevoegingen het staal een grotere sterkte, weerstand en hardheid geven.

Staal kan op veel verschillende manieren worden gemaakt, en daarom zijn verschillende soorten staal ingedeeld op basis van hun samenstelling (om een beter inzicht te krijgen in de verschillen tussen staalsoorten, lees ons artikel over de soorten staalsoorten). Het American Iron & Steel Institute (AISI) en de Society of Automotive Engineers (SAE) hebben een gezamenlijk naamgevingssysteem voor verschillende legeringen ontwikkeld, dat de chemische samenstelling en algemene kenmerken van elk staal beschrijft. In dit artikel worden de eigenschappen, de sterkte en het gebruik van 5160 staal besproken, een laag gelegeerd hoogsterkte verenstaal dat uitzonderlijk veerkrachtig en taai is. Door de fysische, chemische en mechanische eigenschappen te onderzoeken, hoopt dit artikel de lezers te laten zien wanneer zij 5160 staal moeten verkiezen boven andere, minder geschikte legeringen voor hun project.

Fysische eigenschappen van 5160 staal

Het is belangrijk om het naamgevingssysteem voor staal en zijn legeringen te begrijpen, aangezien de naam veel onthult over de samenstelling van elke legering. Net als aluminium krijgt staal een naam met vier cijfers, maar in tegenstelling tot aluminium bevat elk cijfer belangrijke informatie over het percentage koolstof en de bijbehorende legeringselementen in de staallegering. Merk ook op dat er discontinuïteiten zijn tussen de AISI en SAE naamgevingssystemen, maar ze overlappen elkaar over het algemeen in termen van legeringnamen en zullen in dit artikel als één naamgevingsentiteit worden behandeld (AISI/SAE naamgevingsindex).

Het eerste cijfer van de nomenclatuur van de staallegering vertegenwoordigt de klasse van de staallegering. In het geval van aluminium 5160, vertegenwoordigt de 5 staallegeringen die chroom als het belangrijkste legeringselement gebruiken. Het tweede cijfer geeft de concentratie van voornoemd legeringselement aan; 5160 staal is dus 1% chroom in massa. De laatste twee cijfers staan voor de specifieke concentratie koolstof, waarbij zij aangeven dat de legering 0,XX % koolstof bevat. Voor 5160 staal betekent dit dat de koolstofconcentratie 0,60% koolstof is, waardoor het een medium tot hoog koolstofstaal is. Merk op dat dit geen allesomvattende analyse is, en om als 5160 staal te worden beschouwd, moet het materiaal ook de concentratietoleranties voor de andere elementen halen, zoals hieronder aangegeven:

• 0.75-1% Mangaan
• 0,035% Fosfor
• ≤ 0,15-0,3% Silicium
• ≤ 0,04% Zwavel

5160 staal is uitzonderlijk taai en veerkrachtig. Het heeft een hoge weerstand tegen vermoeiing, een hoge ductiliteit en goede veereigenschappen die nuttig zijn voor toepassingen waar flexibiliteit gewenst is. Het behoort daarom tot de “verende staalsoorten”, die staan voor legeringen die zowel flexibel zijn als voldoende sterk om na vervorming hun oorspronkelijke vorm weer aan te nemen. Hoewel het niet gemakkelijk te lassen of te bewerken is, kan 5160 staal warmtebehandeld, gegloeid en warm bewerkt worden. Het heeft een dichtheid van 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).

Corrosie zwakte

5160 staal roest gemakkelijk, wat een onfortuinlijk neveneffect is dat de meeste staalsoorten zullen vertonen. De zuurstof in de lucht en in het water tast de ijzermoleculen in het staal aan en vormt ijzeroxide, ook bekend als roest, dat scheuren en zwakke plekken in het staal kan veroorzaken. Chroom wordt toegevoegd om dit roesten te helpen voorkomen, maar er is niet genoeg in massa om aantasting volledig te voorkomen. Elke bijtende schade zal 5160 staal verzwakken, zodat het belangrijk is om het roestrisico van uw project te overwegen wanneer u dit metaal implementeert.

Mechanische eigenschappen

Tabel 1: Samenvatting van mechanische eigenschappen voor 6063 aluminiumlegering.

Tabel 1, die hierboven wordt getoond, verstrekt sommige fundamentele mechanische waarden van 5160 staal. In deze paragraaf zal kort worden ingegaan op elke waarde en de relevantie ervan voor de werkingskenmerken van dit uiterst nuttige materiaal.

De uiterste treksterkte en de rekgrens zijn waarden die de reactie van een materiaal op het onder spanning staan beschrijven. De vloeigrens beschrijft de maximale trekkracht die een staalspecimen niet blijvend zal vervormen, en de uiterste sterkte is de maximale trekkracht alvorens te bezwijken (breken/scheuren). 5160 staal is buitengewoon sterk in spanning, en sport waarden die veel hoger zijn dan zelfs het sterkste aluminium (ter vergelijking, 7075 aluminium, een aanzienlijk sterke aluminiumlegering, heeft een uiterste vloeigrens van 572 MPa / 503 MPa, respectievelijk). Deze sterktes laten zien waarom dit staal een formidabel verenstaal is, omdat het tegen een stootje kan voordat het ooit blijvend vervormt.

De bulkmodulus beschrijft hoe resistent een materiaal is tegen gelijkmatige compressie – met andere woorden, hoe moeilijk het is om het volume van een voorwerp te verkleinen terwijl het axiaal wordt belast. De bulkmodulus van 5160 staal is 160 GPa, wat betekent dat het bijna 80 keer moeilijker is samen te persen dan vloeibaar water (de bulkmodulus van water is 2,15 GPa). Dit toont nogmaals aan waarom 5160 staal perfect is als verenstaal; auto-ophangingen zijn vaak in constante compressie en mogen niet wankelen onder constante drukkracht.

Op vergelijkbare wijze laten zowel de afschuif- als de elastische modulus de veerkracht van een materiaal zien in reactie op respectievelijk afschuif- en elastische spanningen. Zij geven een goede indicatie van de algemene taaiheid van een materiaal, alsmede voor welke spanningen het materiaal vatbaar is. 5160 staal hoeft zich geen zorgen te maken over veel zwakke punten, aangezien zowel zijn afschuif- als elastische moduli indrukwekkend groot zijn. Het is interessant op te merken dat de bewerkbaarheid en verwerkbaarheid van een materiaal vaak omgekeerd evenredig zijn met deze twee maten, aangezien een sterker en veerkrachtiger staal de frezen zal verstoppen en in het algemeen machinisten meer verdriet zal geven.

Toepassingen van 5160 staal

5160 staal is, zoals eerder beschreven, een ideaal verenstaal. Zijn forse sterkte wordt vaak toegepast in toepassingen met kleinere dwarsdoorsneden onder significante spanning zoals de lentes, bevestigingsmiddelen, en bladlentes in automobiele opschortingen. Het wordt geleverd in staaf- en buisvorm van leveranciers en kan worden gebruikt om uitzonderlijk sterke componenten te maken, op voorwaarde dat u de gereedschappen hebt om het te verwerken. 5160 staal wordt ook gebruikt bij de bouw van schrapers en bumpers, en kan een grote mesrand maken die zowel duurzaam als flexibel is. Als de rekbaarheid, de hardheid, en de veerkracht nodig zijn, overweeg vragend uw leverancier over 5160 steel.

Samenvatting

Dit artikel gaf een kort overzicht van de eigenschappen, de sterkte, en de toepassingen van 5160 staal. Voor informatie over andere producten kunt u onze aanvullende gidsen raadplegen of het Thomas Supplier Discovery Platform bezoeken om potentiële leveringsbronnen te vinden of details over specifieke producten te bekijken.

Bronnen:

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

Andere staalartikelen

• Types van constructiestaalvormen
• Topfabrikanten en leveranciers van betonstaal
• Soorten betonstaal
• Soorten staal
• Soorten roestvrij staal
• Top Amerikaanse staalbedrijven en staalfabrikanten in de wereld
• Alles over 440 staal (Eigenschappen, Sterkte, Gebruiken)
• Alles over 430 staal (Eigenschappen, Sterkte, Gebruiken)
• Alles over 304 staal (Eigenschappen, Sterkte, Gebruiken)
• Alles over 52100 staal
• Eigenschappen, samenstellingen, en toepassingen van standaard staal
• Oppervlakteharding van staal (Case Hardening)
• Alles over 9260 staal (eigenschappen, sterkte, toepassingen)
• Alles over 4130 staal (eigenschappen, sterkte, toepassingen)
• Staal versus Titanium – sterkte, eigenschappen, toepassingen)
• Alles over 4130 staal (eigenschappen, sterkte, toepassingen)
• Staal vs. Titanium – sterkte, eigenschappen en gebruik