Mikä on 5160-teräs
5160-teräs on yksi tärkeimmistä nykyaikaisessa teollisuudessa käytetyistä valmistusmateriaaleista. Se on metalli, joka on valmistettu sekoittamalla rautaa hiilen ja muiden jälkijättöisten alkuaineiden kanssa, jolloin nämä lisäaineet lisäävät teräksen kestävyyttä, vastustuskykyä ja kovuutta.
Terästä voidaan valmistaa monin eri tavoin, ja siksi erilaisia teräslajeja on luokiteltu niiden koostumuksen perusteella (saadaksesi paremman käsityksen terästen eroista, lue artikkelimme teräslajien tyypeistä). Amerikkalainen rauta- ja teräsyhdistys (AISI) ja Autoteollisuuden insinöörien seura (SAE) ovat kehittäneet yhteisen nimitysjärjestelmän eri seoksille, joka kuvaa kunkin teräksen kemiallisen koostumuksen ja yleiset ominaisuudet. Tämä artikkeli tutkii 5160-teräksen ominaisuuksia, kestävyyttä ja käyttötarkoituksia, joka on matala-seoksinen, korkealujuuksinen jousiteräs, poikkeuksellisen kestävä ja sitkeä. Tutkimalla sen fysikaalisia, kemiallisia ja mekaanisia ominaisuuksia, tämä artikkeli pyrkii osoittamaan lukijoille, milloin valita 5160-teräs muiden, vähemmän soveltuvien seosten sijaan heidän projektiinsa.
5160-teräksen fysikaaliset ominaisuudet
On tärkeää ymmärtää teräksen ja sen seosten nimitysjärjestelmä, sillä nimi paljastaa paljon kunkin seoksen koostumuksesta. Aivan kuten alumiini, teräs nimetään nelinumeroisella tunnuksella, mutta toisin kuin alumiini, jokainen numero sisältää tärkeää tietoa hiilen ja siihen liittyvien seosaineiden prosenttiosuudesta teräseoksessa. Huomaa myös, että AISI:n ja SAE:n nimitysjaitteissa on katkoja, mutta ne yleensä päällekkäisiä seosten nimissä, ja niitä käsitellään tässä artikkelissa yhtenä nimitysjärjestelmänä (AISI/SAE-nimikkeistö).
Teräksen seosnimikkeen ensimmäinen numero edustaa teräslajin luokkaa. Esimerkiksi 5160-alumiinissa 5 tarkoittaa kromia pääseosana käyttävää teräslajia. Toinen numero edustaa edellä mainitun seosaineen pitoisuutta; 5160-teräs sisältää siis 1% kromia massasta. Viimeiset kaksi numeroa kuvaavat hiilen tarkkaa pitoisuutta, ja ne tarkoittavat, että seos sisältää 0.XX % hiiltä. Tämä tarkoittaa, että 5160-teräs, että hiilen pitoisuus on 0.60% hiiltä, mikä tekee siitä keskitason tai korkeampihiilisen teräksen. Huomaa, että tämä ei ole kattava analyysi, ja jotta materiaali voidaan katsoa 5160-teräkseksi, sen on myös täytettävä alla esitetyt muiden elementtien pitoisuusvaatimukset:
0.75-1% mangaania
0.035% fosforia
≤ 0.15-0.3% piitä
≤ 0.04% rikkiä
5160-teräs on poikkeuksellisen sitkeä ja kestävä. Se kestää hyvin väsymystä, on korkea muovattavuudeltaan ja sillä on hyvät jousiominaisuudet, jotka ovat hyödyllisiä sovelluksissa, joissa tarvitaan joustavuutta. Se kuuluu siis ”jousiteräksiin”, jotka ovat seoksia, jotka ovat sekä joustavia että riittävän vahvoja palautumaan alkuperäiseen muotoonsa muodonmuutoksen jälkeen. Vaikka sitä ei ole helppo hitsata tai koneistaa, 5160-teräs voidaan lämpökäsitellä, annealata ja kuumamuotoilla muotoonsa. Sen tiheys on 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3).
Korroosion heikkous
5160-teräs on helposti ruostuvaa, mikä on valitettavaa, koska useimmat teräkset osoittavat tämän haittavaikutuksen. Ilman ja veden happi hyökkää teräksen rauta-molekyylejä vastaan ja muodostaa rautaoksidia, joka tunnetaan myös ruosteena, ja se voi aiheuttaa halkeamia ja heikkoja kohtia teräksessä. Kromia lisätään estämään tätä ruostumista, mutta sen massa ei riitä täysin estämään heikkenemistä. Kaikki syövyttävät vauriot heikentävät 5160-terästä, joten on tärkeää ottaa huomioon ruostumisriski projektissasi tämän metallin käytössä.
Mekaaniset ominaisuudet
Taulukko 1: Yhteenveto mekaanisista ominaisuuksista 6063-alumiiniseokselle.
| Mekaaniset ominaisuudet | Metrijärjestelmän arvo | Englannin arvo |
| Lopullinen vetolujuus | 958 MPa | 139000 psi |
| Vetolujuuden myötölujuus | 530 MPa | 76900 psi |
| Kokonaismoduuli | 160 GPa | 23200 ksi |
| Joustavuuden moduli | 205 GPa | 29700 ksi |
| Leikkausmoduuli | 80.0 GPa | 11600 ksi |
Yllä olevassa esimerkissä annetaan perusmekaanisia arvoja 5160-teräkselle. Tämä osio tutkii lyhyesti kutakin arvoa ja sen merkitystä tämän erittäin hyödyllisen materiaalin työominaisuuksiin.
Loppukimmoke- ja vetolujuus ovat arvot, jotka kuvaavat materiaalin reagointia vetojännitykseen. Vetolujuus kuvaa suurinta vetovoimaa, joka ei aiheuta pysyvää muodonmuutosta teräksen näytteessä, ja lopullinen lujuus on suurin vetovoima ennen murtumista (halkeaminen/halkeaminen). 5160-teräs on erittäin vahvaa vetojännityksessä, ja sen arvot ovat paljon korkeammat kuin jopa vahvimmalla alumiinilla (esimerkiksi 7075-alumiini, huomattavan vahva alumiiniseos, on lopullinen vetolujuus 572 MPa / 503 MPa). Nämä arvot osoittavat, miksi tämä teräs on vaikuttava jousiteräs, sillä se kestää iskuja ennen pysyvää muodonmuutosta.
Kokonaismoduuli kuvaa, kuinka vastustuskykyinen materiaali on tasaiselle puristukselle – toisin sanoen, kuinka vaikeaa on pienentää esineen tilavuutta aksiaalikuormituksessa. 5160-teräksen kokonaismoduuli on 160 GPa, mikä tarkoittaa, että sitä on lähes 80 kertaa vaikeampi puristaa kuin nestemäistä vettä (veden kokonaismoduuli on 2,15 GPa). Tämä taas osoittaa, miksi 5160-teräs on täydellinen jousiteräs; autonosien jouset ovat usein jatkuvassa puristuksessa eivätkä saisi horjua jatkuvan puristusvoiman alla.
Samoin sekä leikkaus- että elastisuusmoduulit osoittavat materiaalin kestävyyttä vastauksena leikkaus- ja elastisiin jännityksiin. Ne antavat hyvän kuvan materiaalin kokonaislujuudesta sekä siitä, mihin jännityksiin materiaali on alttiina. 5160-teräs ei tarvitse huolehtia monista heikkouksista, sillä sekä leikkaus- että elastisuusmoduulit ovat vaikuttavan suuria. On mielenkiintoista huomata, että materiaalin työstettävyys ja muokattavuus ovat usein näiden kahden mittaustavan vastakkaisia, sillä vahvempi ja kestävämpi teräs tukkii koneet ja aiheuttaa yleensä enemmän päänvaivaa koneistajille.
5160-teräksen sovellukset
5160-teräs on, kuten aiemmin kuvattiin, ihanteellinen jousiteräs. Sen vahva lujuus käytetään usein pienemmillä poikkileikkauksilla varustetuissa sovelluksissa, joissa on merkittävä rasitus, kuten jousissa, kiinnikkeissä ja autonosien lehtijousissa. Se tulee valmiina tanko- ja putkimuodossa toimittajilta ja sitä voidaan käyttää erittäin vahvojen osien valmistukseen, edellyttäen että sinulla on työkalut sen käsittelyyn. 5160-terästä käytetään myös puhdistimien ja törmäyssuojien rakentamisessa, ja siitä voi tehdä kestävän ja joustavan teräsvälineen, kuten terävän veitsen. Jos muovattavuus, lujuus ja kestävyys ovat tarpeen, kysy toimittajaltasi 5160-teräksestä.
XTJ on johtava OEM-valmistaja, joka on omistautunut tarjoamaan yhden luukun valmistusratkaisuja prototyypistä tuotantoon. Olemme ylpeitä siitä, että olemme ISO 9001 -sertifioitu järjestelmän laatujohtamisyritys, ja olemme päättäneet luoda arvoa jokaisessa asiakassuhteessa. Teemme tämän yhteistyön, innovoinnin, prosessien parantamisen ja poikkeuksellisen työn laadun kautta.
