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5160 è un acciaio bassolegato noto per la sua eccellente tenacità. E ‘ stato utilizzato da molti forgiatura bladesmiths grazie alle sue buone proprietà e anche ampia disponibilità, soprattutto sotto forma di molle a balestra. Tuttavia, le informazioni su come massimizzare le proprietà dell’acciaio con il trattamento termico sono scarse. Così insieme a mio padre, Devin Thomas, abbiamo fatto un piccolo studio sulla durezza di 5160.

Prima lavorazione

L’acciaio doveva essere forgiato fino alla dimensione adatta per prove di tenacità in modo che aggiunge in più fasi, e ha un effetto significativo sulla risposta dell’acciaio al trattamento termico dato. Mentre i trattamenti termici che abbiamo eseguito possono applicarsi a una gamma più ampia di 5160 dato un diverso precedente forgiatura e ricottura, il trattamento termico è più probabile che dia lo stesso risultato quando forgiato, normalizzato e ricotto nello stesso modo.

Temperatura di forgiatura = 1800 ° F

Normalizzazione = 1600 ° F per 20 minuti seguita da una tempra a piastra

Ricottura = 1250 ° F per 2 ore

Austenitizzazione = 15 minuti alla temperatura indicata. Sono state testate temperature di 1475, 1500, 1525, 1550 e 1575°F.

Quench = Parchi 50 olio, seguito da 15 minuti in azoto liquido

Rinvenimento = 1 ora eseguita due volte (raffreddato a temperatura ambiente tra gli animi). Sono state utilizzate temperature di 350, 375, 400 e 450°F.

Test di tenacità

Abbiamo usato la stessa procedura di prova come è stato utilizzato in tutti i nostri altri test di tenacità, con specifiche complete per i campioni di prova in questa pagina. Sono esemplari di 2,5 x 10 x 55 mm senza alcuna tacca (unnotched) e testati con un tester di impatto charpy. La durezza è misurata dall’energia richiesta per fratturare l’esemplare. È possibile appoggiarsi su come funziona charpy in questo articolo sulla durezza. L’utilizzo di questi campioni standard ci consente di confrontare la tenacità di 5160 con tutti gli altri acciai per coltelli che abbiamo testato.

Durezza

La durezza più bassa è stata misurata con la temperatura di austenitizzazione più bassa (1475°F), come previsto. Tuttavia, la durezza era relativamente piatta da 1500-1575 ° F, indicando che più carburo è stato dissolto aumentando da 1475 a 1500 ° F temperatura di austenitizzazione, ma che non c’era un cambiamento significativo al di sopra di quella temperatura.

Per aumentare la temperatura di rinvenimento la durezza è stata ridotta, come previsto. Poco più di 60 Rc è stato raggiunto con una temperatura di rinvenimento relativamente bassa di 350 ° F, e solo 57,3 Rc con 450 ° F.

Tenacità

È stato raggiunto un picco di tenacità con una temperatura austenitizzante di 1525 ° F, sebbene la tenacità sia relativamente piatta tra 1475-1525 ° F. La tenacità scende sopra i 1525°F, a causa dell’eccesso di carbonio in soluzione o a causa della crescita del grano. Poiché la durezza era piatta sopra 1500 ° F, la crescita del grano è più probabile. 1525 ° F è la temperatura raccomandata del trattamento termico nella guida del trattamento termico di ASM.

Con la tempera c’era un picco di tenacità con una temperatura di 400°F, con un po ‘ meno usando un temperamento di 375°F. C’è un sorprendente calo tenacità quando si riduce la temperatura di rinvenimento da 375 a 350°F. Questo grande calo è sorprendente, perché il test di CruForgeV e AEB-L non abbiamo visto allo stesso modo grandi gocce di robustezza, anche quando la tempera a meno di 300°F. non C’è stato anche un calo di robustezza in caso di aumento del rinvenimento temperatura da 400 a 450°F, nonostante la riduzione della durezza. Il calo di durezza quando rinvenimento a 450 ° F è a causa di” temperato martensite infragilimento”, che è descritto in questo articolo.

Equilibrio durezza-tenacità

In termini di rinvenimento, l’equilibrio durezza-tenacità è più alto con 375 o 400°F. L’utilizzo di 350°F ha portato ad un aumento della durezza di soli 0,7 Rc, ma la tenacità è stata drasticamente ridotta, quindi l’equilibrio durezza-tenacità è molto L’aumento della temperatura di rinvenimento da 400 a 450°F ha portato ad una diminuzione sia della durezza che della tenacità. Pertanto rinvenimento superiore a 400 o inferiore a 375 ° F non è raccomandato.

L’aumento della temperatura di austenitizzazione tra 1475 e 1525°F ha portato ad aumenti di durezza e tenacità, per un picco nell’equilibrio durezza-tenacità a 1525°F. Austenitizzazione superiore a 1525 ha portato ad una piccola diminuzione della durezza e una significativa riduzione della tenacità in modo che quelle temperature austenitizzazione non

A causa delle cadute di tenacità con basse o alte temperature di rinvenimento e della durezza relativamente piatta con diverse temperature di austenitizzazione, 5160 non sembra essere molto flessibile in termini di possibili combinazioni di proprietà. Austenitizing nell’intervallo di 1500-1525°F e rinvenimento nell’intervallo di 375-400°F fornisce la migliore combinazione di proprietà e la regolazione da lì fornisce un calo di tenacità, durezza o entrambi. Forse la rimozione del passo crio porterebbe ad un miglioramento della tenacità e ad un corrispondente calo della durezza. Altrimenti, non essere troppo creativo nel trattamento termico 5160.

5160 vs Altri acciai per coltelli

Per il nostro trattamento termico ottimizzato, la durezza 5160 è molto elevata rispetto ad altri acciai. Questo è in linea con ciò che ci aspetteremmo in base alla frazione di carburo molto bassa in 5160 trattato termicamente. 5160 era meglio di qualsiasi altro acciaio a parte 8670. Tuttavia, l’acciaio 8670 è stato trattato termicamente senza un trattamento criogenico, quindi non sono sicuro che l ‘ 8670 abbia una durezza intrinsecamente migliore, forse a causa della sua aggiunta di nichel, o se l’austenite trattenuta più alta dalla mancanza di durezza migliorata criogenica.

Riepilogo e Conclusioni

5160 è molto buona tenacità con trattamento termico che utilizza una temperatura di austenitizzazione di 1500-1525°F e temperato in 375-400°F. Che si traduce in 58.5-59.5 Rc e durezza molto alta quando trattato termicamente con un punto di cryo. Saltare il crio può migliorare leggermente la durezza con un calo della durezza, ma questo non è stato testato. La lavorazione precedente utilizzata in questo studio (temperatura di forgiatura, normalizzazione e ricottura) è raccomandata per garantire gli stessi risultati, ma il trattamento termico può ancora funzionare con il bastone ricotto utilizzato per la rimozione delle scorte.