Allt om 5160 stål (egenskaper, styrka och användning)

Guider

Stål är ett av de viktigaste tillverkningsmaterialen i den moderna industrin. Det är en metall som tillverkas genom legering av järn med kol och andra spårämnen, där dessa tillsatser ger stålet ökad styrka, motståndskraft och hårdhet.

Stål kan tillverkas på många olika sätt, och därför har olika typer av stål klassificerats utifrån deras sammansättning (för att få en bättre förståelse för skillnaderna mellan stål, läs vår artikel om ståltyper). American Iron & Steel Institute (AISI) och Society of Automotive Engineers (SAE) har utvecklat ett gemensamt namngivningssystem för olika legeringar, som beskriver den kemiska sammansättningen och generella egenskaper för varje stål. I den här artikeln undersöks egenskaper, hållfasthet och användningsområden för 5160-stål, ett låglegerat fjäderstål med hög hållfasthet som är exceptionellt motståndskraftigt och segt. Genom att utforska dess fysikaliska, kemiska och mekaniska egenskaper hoppas denna artikel kunna visa läsarna när de ska välja 5160-stål framför andra, mindre väl lämpade legeringar för sitt projekt.

Fysiska egenskaper hos 5160 stål

Det är viktigt att förstå namngivningssystemet för stål och dess legeringar, eftersom namnet avslöjar mycket om sammansättningen av varje legering. I likhet med aluminium namnges stål med hjälp av en fyrsiffrig identifierare, men till skillnad från aluminium innehåller varje siffra viktig information om kolprocenten och de tillhörande legeringselementen i stållegeringen. Observera också att det finns diskontinuiteter mellan AISI- och SAE-namngivningssystemen, men de är i allmänhet överlappande när det gäller legeringsnamn och kommer att behandlas som en namngivningsenhet i denna artikel (AISI/SAE-namngivningsindex).

Den första siffran i nomenklaturen för stållegeringar representerar stållegeringens klass. I fallet 5160 aluminium representerar 5 stållegeringar som använder krom som det viktigaste legeringselementet. Den andra siffran representerar koncentrationen av det tidigare nämnda legeringselementet; 5160-stål innehåller därför 1 viktprocent krom. De två sista siffrorna representerar den specifika koncentrationen av kol, där de anger att legeringen har 0,XX % kol. För 5160-stål innebär det att kolkoncentrationen är 0,60 % kol, vilket gör det till ett stål med medelhögt till högt kolinnehåll. Observera att detta inte är en heltäckande analys, och för att betraktas som 5160-stål måste materialet också uppnå koncentrationstoleranserna för de andra grundämnena enligt nedan:

• 0.75-1% Mangan
• 0,035% Fosfor
• ≤ 0,15-0,3% Kisel
• ≤ 0,04% Svavel

5160 stål är exceptionellt segt och motståndskraftigt. Det har en hög nivå av motståndskraft mot utmattning, har hög duktilitet och har goda fjäderegenskaper som är användbara för tillämpningar där flexibilitet är önskvärd. Det är därför en del av ”fjäderstålen”, som representerar de legeringar som både är flexibla men har tillräcklig styrka för att återgå till sin ursprungliga form efter en deformation. Även om 5160 stål inte är lätt att svetsa eller bearbeta kan det värmebehandlas, glödgas och varmbearbetas i form. Det har en densitet på 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).

Korrosionssvaghet

5160 stål rostar lätt, vilket är en olycklig bieffekt som de flesta stål uppvisar. Syret i luft och vatten angriper järnmolekylerna i stålet och bildar järnoxid, även kallad rost, som kan införa sprickor och svaga punkter i stålet. Krom tillsätts för att hjälpa till att förhindra denna rostning, men det är inte tillräckligt i massa för att helt förhindra nedbrytning. Alla kaustiska skador kommer att försvaga 5160-stål, så det är viktigt att ta hänsyn till rostrisken i ditt projekt när du implementerar denna metall.

Mekaniska egenskaper

Tabell 1: Sammanfattning av de mekaniska egenskaperna för 6063 aluminiumlegering.

Tabell 1, som visas ovan, ger några grundläggande mekaniska värden för 5160 stål. Det här avsnittet kommer kortfattat att undersöka varje värde och dess relevans för bearbetningsegenskaperna hos detta mycket användbara material.

Den slutliga drag- och sträckgränsen är värden som beskriver ett materials reaktion på att vara i spänning. Sträckgränsen beskriver den maximala dragkraft som inte permanent deformerar ett stålprov, och sluthållfastheten är den maximala dragkraften före brott (frakturering/sprickning). 5160-stål är oerhört starkt i spänning och har värden som är mycket högre än till och med det starkaste aluminiumet (som jämförelse kan nämnas att 7075-aluminium, en mycket stark aluminiumlegering, har en brottgräns på 572 MPa respektive 503 MPa). Dessa styrkor visar varför detta stål är ett formidabelt fjäderstål, eftersom det kan ta emot stryk innan det någonsin deformeras permanent.

Bulkmodulen beskriver hur motståndskraftigt ett material är mot jämn kompression – med andra ord hur svårt det är att minska volymen av ett objekt medan det är i axiell belastning. 5160-stålets bulkmodul är 160 GPa, vilket innebär att det är nästan 80 gånger svårare att komprimera än flytande vatten (vattnets bulkmodul är 2,15 GPa). Detta visar återigen varför 5160-stål är perfekt som fjäderstål; bilfjädrar befinner sig ofta i konstant kompression och får inte vackla under konstant tryckkraft.

På liknande sätt visar både skjuv- och elasticitetsmodulerna ett materials elasticitet som svar på både skjuv- och elastiska påfrestningar. De ger en bra indikation på ett materials övergripande seghet samt vilka spänningar som materialet är känsligt för. 5160-stål behöver inte oroa sig för många svagheter, eftersom både dess skjuv- och elastiska moduli är imponerande stora. Det är intressant att notera att bearbetningsbarheten och bearbetningsförmågan hos ett material ofta är omvänt relaterade till dessa två mått, eftersom ett starkare och mer elastiskt stål kommer att gumma upp fräsar och generellt ge bearbetare mer sorg.

Användningsområden för 5160-stål

5160-stål är, som tidigare beskrivits, ett idealiskt fjäderstål. Dess kraftiga styrka används ofta i tillämpningar med mindre tvärsnitt som utsätts för stora påfrestningar, t.ex. fjädrar, fästelement och bladfjädrar i bilfjädrar. Det kommer i form av stänger och rör från leverantörer och kan användas för att skapa exceptionellt starka komponenter, förutsatt att du har verktygen för att bearbeta det. 5160-stål används också vid tillverkning av skrapor och stötfångare och kan ge en utmärkt knivkant som är både hållbar och flexibel. Om duktilitet, seghet och elasticitet behövs kan du överväga att fråga din leverantör om 5160-stål.

Sammanfattning

Denna artikel presenterade en kort sammanfattning av egenskaperna, styrkan och användningsområdena för 5160-stål. För information om andra produkter, konsultera våra ytterligare guider eller besök Thomas Supplier Discovery Platform för att hitta potentiella leveranskällor eller se detaljer om specifika produkter.

Källor:

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

Andra stålartiklar

• Typer av konstruktionsstålsformer
• Top tillverkare. och leverantörer av armeringsjärn
• Typer av armeringsjärn
• Typer av stål
• Typer av rostfritt stål
• Top US Steel Companies and Steel Manufacturers in World
• Allt om 440 stål (egenskaper, Styrka, Användning)
• Allt om 430 stål (Egenskaper, Styrka, Användning)
• Allt om 304 stål (Egenskaper, Styrka, Användning)
• Allt om 52100 stål
• Egenskaper, sammansättningar, och användningsområden för standardstål
• Oppvärmningsbehandling av stål (sätthärdning)
• Allt om 9260 stål (Egenskaper, hållfasthet, användningsområden)
• Allt om 4130 stål (Egenskaper, hållfasthet, användningsområden)
• Stål vs. Titan – Styrka, egenskaper och användningsområden