Tack vare Lewis, David Abbot, och Nick Shabazz för att bli kniv stål nördar Patreon supportrar!

5160 är ett låglegerat stål känt för sin utmärkta seghet. Det har använts av många smidesbladsmeder på grund av dess goda egenskaper och också bred tillgänglighet, särskilt i form av bladfjädrar. Information om hur man maximerar stålets egenskaper med värmebehandling är dock knapp. Så tillsammans med min far, Devin Thomas, gjorde vi en liten studie om seghet 5160.

tidigare bearbetning

stålet måste smidas ner till den storlek som är lämplig för seghetstestning så att det läggs i flera steg och har en signifikant effekt på stålets svar på den givna värmebehandlingen. Medan värmebehandlingarna vi utförde kan gälla för ett bredare sortiment av 5160 med en annan tidigare smide och glödgning, är värmebehandlingen sannolikt att ge samma resultat när smidda, normaliserade och glödgade på samma sätt.

smide temperatur = 1800 kg f

normalisering = 1600 kg F i 20 minuter följt av en platta släckning

glödgning = 1250 kg F i 2 timmar

Austenitisering = 15 minuters håll vid den angivna temperaturen. Temperaturerna på 1475, 1500, 1525, 1550 och 1575 kcal f testades.

Quench = Parker 50 olja, följt av 15 minuter i flytande kväve

anlöpning = 1 timme utförs två gånger (kyls till rumstemperatur mellan humöret). Temperaturer på 350, 375, 400 och 450 kcal F användes.

Seghetstestning

vi använde samma testprocedur som har använts i alla våra andra seghetstester, med fullständiga specifikationer för testproverna på denna sida. De är 2,5 x 10 x 55 mm exemplar utan Hack (unnotched) och testas med en charpy impact tester. Segheten mäts av den energi som krävs för att bryta provet. Du kan luta dig om hur charpy fungerar i den här artikeln om seghet. Med hjälp av dessa standardprover kan vi jämföra segheten hos 5160 med alla andra knivstål som vi har testat.

hårdhet

den lägsta hårdheten mättes med den lägsta austenitiseringstemperaturen (1475 kcal f), som förväntat. Hårdheten var emellertid relativt platt från 1500-1575 kg f, vilket indikerar att mer karbid löstes genom att öka från 1475 till 1500 kg f austenitiserande temperatur, men att det inte fanns någon signifikant förändring över den temperaturen.

för att öka tempereringstemperaturen reducerades hårdheten, som förväntat. Strax över 60 rc uppnåddes med en relativt låg tempereringstemperatur på 350 kg f, och endast 57,3 Rc med 450 kg F.

seghet

en topp i seghet uppnåddes med en austenitiserande temperatur på 1525 kg f, även om segheten är relativt platt mellan 1475-1525 kg F. segheten sjunker över 1525 kg F, antingen på grund av överskott av kol i lösning eller på grund av korntillväxt. Eftersom hårdheten var platt över 1500 kcal F är korntillväxten mer sannolikt. 1525 f är den rekommenderade värmebehandlingstemperaturen i ASM Heat treaters Guide.

med anlöpning var det en topp i seghet med en temperatur på 400 kg f, med något mindre användning av ett 375 kg f-temperament. Det finns en överraskande stor nedgång i seghet när man sänker tempereringstemperaturen från 375 till 350 kg F. Denna stora nedgång är förvånande eftersom vi vid testning av CruForgeV och AEB-L inte såg lika stora droppar i seghet även vid anlöpning så lågt som 300 kg F. Det var också en minskning av seghet när man ökade tempereringstemperaturen från 400 till 450 kg F, trots minskningen av hårdheten. Nedgången i seghet vid anlöpning vid 450 kcal F beror på ”tempererad martensitsprödning” som beskrivs i denna artikel.

hårdhets-Seghetsbalans

När det gäller anlöpning är hårdhets-seghetsbalansen högst med 375 eller 400 kcal F. användning av 350 kcal f ledde till en ökning av hårdheten på endast 0,7 Rc, men segheten minskades drastiskt, så hårdhets-seghetsbalansen är mycket sämre. En ökning av tempereringstemperaturen från 400 till 450 kcal F ledde till en minskning av både hårdhet och seghet. Därför rekommenderas inte anlöpning över 400 eller under 375 kcal F.

ökning av austenitiseringstemperaturen mellan 1475 och 1525 kg f ledde till ökningar i både hårdhet och seghet, för en topp i hårdhets-seghetsbalansen vid 1525 kg F. Austenitisering högre än 1525 ledde till en liten minskning av hårdhet och en signifikant minskning av seghet så att de austenitiserande temperaturerna inte rekommenderas.

på grund av nedgången i seghet med låga eller höga tempereringstemperaturer och den relativt plana hårdheten med olika austenitiseringstemperaturer verkar 5160 inte vara mycket flexibel när det gäller dess möjliga egenskapskombinationer. Austenitizing i intervallet 1500-1525 f och härdning i intervallet 375-400 f ger den bästa kombinationen av egenskaper, och justering därifrån ger antingen en minskning av seghet, hårdhet eller båda. Kanske att ta bort cryo-steget skulle leda till en förbättring av seghet tillsammans med en motsvarande minskning av hårdheten. Annars, bli inte för kreativ i värmebehandling 5160.

5160 vs andra knivstål

för vår optimerade värmebehandling är 5160 seghet mycket hög jämfört med andra stål. Detta är i linje med vad vi förväntar oss baserat på den mycket låga karbidfraktionen i värmebehandlad 5160. 5160 var bättre än något annat stål förutom 8670. 8670-stålet värmebehandlades emellertid utan kryobehandling, så jag är inte säker på om 8670 i sig har bättre seghet, kanske på grund av dess nickeltillsats, eller om högre behållit austenit från brist på cryo förbättrad seghet.

sammanfattning och slutsatser

5160 har mycket god seghet med värme behandling med användning av en austenitizing temperatur på 1500-1525 f och härdat vid 375-400 F. Det resulterar i 58,5-59.5 Rc och mycket hög seghet när värmebehandlas med en cryo steg. Hoppa cryo kan förbättra seghet något med en nedgång i hårdhet men detta testades inte. Den tidigare bearbetningen som används i denna studie (smidestemperatur, normalisering och glödgning) rekommenderas för att säkerställa samma resultat, men värmebehandlingen kan fortfarande fungera med glödgad barstock som används för borttagning av lager.