خصائص وتطبيقات الفولاذ الكربوني AISI 1045

الفولاذ الكربوني AISI 1045 هو فولاذ متوسط الكربون شائع الاستخدام، معروف بتوازنه الجيد بين القوة والمتانة ومقاومة التآكل. فهم خصائصه ضروري لاختيار المواد المناسبة لمختلف التطبيقات الصناعية.

1. فولاذ 1045 التركيب الكيميائي

يشير الرمز "1045" إلى فولاذ كربوني عادي بمحتوى كربون اسمي قدره 0.45%. النطاقات التركيبية الرئيسية وفقًا للمعايير الرئيسية هي:

• الكربون (C): عادةً ما تكون 0.43% - 0.50% (مثل ASTM A29 وSAE J403). بعض المواصفات تسمح بـ 0.42% - 0.50%.
• المنغنيز (Mn): عادةً ما يتراوح بين 0.60% و0.90%. قد تحدد بعض المعايير بين 0.50% و0.80%.
• السيليكون (Si): غالبًا ما يُحدد بـ 0.15% - 0.35% أو بحد أقصى 0.40%. ملاحظة: قد لا تحتوي قضبان الجودة التجارية على محتوى سيليكون محدد.
• الفوسفور (P) والكبريت (S): هذه هي الشوائب التي يتم الاحتفاظ بها عند مستويات منخفضة، عادة بحد أقصى 0.040% للفوسفور و 0.050% كحد أقصى للكبريت، على الرغم من أنه قد يتم تطبيق حدود أكثر صرامة (على سبيل المثال، 0.035% كحد أقصى) اعتمادًا على المعيار.
• عناصر أخرى: قد تحدد بعض المعايير (مثل JIS G4051) حدودًا قصوى لعناصر مثل Cu (0.30%)، وNi (0.20%)، وCr (0.20%).

2. فولاذ 1045 الدرجات المكافئة الدولية

بالنسبة للتوريد العالمي والمواصفات، من المفيد معرفة الدرجات المكافئة للفولاذ 1045:

• ايزو: سي 45 إي 4
• EN (أوروبا): C45E (1.1191)
• DIN (ألمانيا): C45 (1.0503)
• JIS (اليابان): S45C (أحيانًا S48C)
• بكالوريوس العلوم (المملكة المتحدة): IC45 / 080A47
• GB (الصين): 45 (أيضًا 45H، ML45)
• GOST (روسيا): 45 (وأيضًا 45H)
• آخر: NF C45 (فرنسا)، AFNOR CC45 (فرنسا)، UNI C45 / F.114 (إيطاليا)، SS 1650 (السويد)، UNE F.114 (إسبانيا)، ASTM 1045H (صلابة محددة).

3. فولاذ 1045 الخصائص الميكانيكية

تعتمد الخصائص الميكانيكية للفولاذ 1045 بشكل كبير على حالته (كيفية معالجته والمعالجة الحرارية).

شروط المعالجة

المدرفلة على الساخن: في حالة العرض الشائعة هذه، الخصائص النموذجية هي:

• قوة الشد: ~585 ميجا باسكال (85 كيلو باسكال)
• قوة الخضوع: ~310 ميجا باسكال (45 كيلو باسكال)
• الاستطالة: ~17%
• تقليل المساحة: ~35%
• الصلابة: ~170-229 HBW

مسحوب على البارد: يزيد السحب البارد من القوة والصلابة، ولكنه يُقلل عادةً من اللدونة. أمثلة على القيم:

• قوة الشد: ~725 ميجا باسكال (105 كيلو باسكال)
• قوة الخضوع: ~585 ميجا باسكال (85 كيلو باسكال)

4. فولاذ 1045 المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية يعد أمرًا بالغ الأهمية لتخصيص خصائص الفولاذ 1045:

4.1 التطبيع: يُحسّن التسخين إلى 850-870 درجة مئوية والتبريد بالهواء بنية الحبيبات. ويؤدي ذلك إلى تحسين التجانس، وزيادة القوة، واستطالة أفضل مقارنةً بحالة الدرفلة. تتراوح الصلابة النموذجية بعد التطبيع بين 170 و217 HBW.

4.2 التصلب (التبريد) والتلطيف: للحصول على أقصى قدر من القوة والصلابة:

4.2.1 الإطفاء: سخّنها بين ٨٢٠ و٨٧٠ درجة مئوية، ثم برّدها بسرعة في الماء أو الزيت. يُسهّل التبريد بالماء عملية التبريد، ويُحقق عمق تصلب أكبر، خاصةً في الأجزاء السميكة.

4.2.2 التلطيف: أعد تسخين الفولاذ المُخمّد إلى 550-650 درجة مئوية، ثم ثبته، ثم برّده بسرعة. تُقلّل هذه العملية من الهشاشة وتحقق التوازن النهائي المطلوب بين الصلابة والمتانة. الخصائص النموذجية بعد الإخماد والتطبيع (Q&T):

• قوة الشد: > 686 ميجا باسكال
• قوة الخضوع: > 490 ميجا باسكال
• الاستطالة: > 17%
• تقليل المساحة: > 45%
• الصلابة: 201-269 HBW

5. اعتبارات قابلية التصلب

تشير قابلية التصلد إلى العمق الذي يُمكن أن يصلب إليه الفولاذ أثناء التبريد. يتمتع الفولاذ 1045، باعتباره فولاذًا كربونيًا عاديًا، بقابلية تصلب أقل مقارنةً بفولاذ السبائك مثل 4145. هذا يعني أن تحقيق صلابة عالية في جميع أنحاء القلب لا يمكن تحقيقه إلا في المقاطع الرقيقة نسبيًا. على سبيل المثال، قد لا يكون تحقيق HRC 45 ممكنًا إلا داخل القضيب الخارجي بسمك 3-6.5 مم المُبرد في ظل ظروف محددة. وهذا قيد رئيسي يجب مراعاته للمكونات الأكبر حجمًا التي تتطلب قوة وصلابة قلب عالية.

6. فولاذ 1045 التطبيقات

بفضل تنوعها وفعاليتها من حيث التكلفة، يتم استخدام الفولاذ 1045 وما يعادله (مثل S45C) في العديد من التطبيقات التي تتطلب قوة جيدة ومقاومة للتآكل، بما في ذلك:

• المحاور والأعمدة والمغازل
• التروس والمسامير
• البراغي وقضبان التوصيل
• المشابك الهيدروليكية
• ألواح احتياطية للعمل البارد والقوالب البلاستيكية
• ألواح تثبيت مثقاب الحفر
• قوالب بلاستيكية وقواعد قوالب
• مكونات مجموعة القوالب القياسية

غالبًا ما تكون الحالة الطبيعية أو المسحوبة على البارد قليلاً مناسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى قوى شد في نطاق 60-75 كجم / مم².

7. اختيار الفولاذ 1045

عند تحديد فولاذ 1045، من الضروري تحديد الحالة المطلوبة (مثل: مدرفل على الساخن، مُطَبَّع، مُخَمَّد، مُقَسّى) والرجوع إلى المعيار المناسب (ASTM، EN، JIS، إلخ). هذا يضمن أن المادة تلبي التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية اللازمة لتطبيقك المحدد. عوامل مثل حجم المكونات وعمق الصلابة المطلوب حاسمة في تحديد ما إذا كان فولاذ 1045 هو الخيار الأمثل أم أن هناك حاجة إلى فولاذ سبائكي ذو صلابة أعلى.

في Aobo Steel، بخبرتنا الواسعة في مجال فولاذ الأدوات والسبائك، نساعدكم في اختيار الدرجة والحالة المناسبتين لاحتياجاتكم. تواصلوا معنا لمناقشة احتياجاتكم الخاصة.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي فوائد الفولاذ 1045؟

يُعدّ فولاذ 1045 خيارًا موثوقًا وفعّالًا من حيث التكلفة للعديد من التطبيقات التي تتطلب توازنًا جيدًا بين القوة والمتانة ومقاومة التآكل. ويزداد تنوعه بفضل قابليته للمعالجة الحرارية المتنوعة، مما يسمح بتحسين خصائصه. بدءًا من مكونات الأدوات، مثل أجزاء القوالب وألواح التثبيت، وصولًا إلى عناصر الآلات، مثل المسامير والبكرات، وحتى التروس والمحاور، في التطبيقات الأقل تطلبًا، يُقدّم فولاذ 1045 حلاً عمليًا. ومع ذلك، قد يكون استكشاف بدائل فولاذ السبائك نهجًا أكثر ملاءمة للمكونات ذات المقاطع العرضية الكبيرة التي تتطلب تصلبًا عميقًا وموحدًا.

2. هل 1045 أقوى من 4140؟

بالنسبة للأجزاء الأصغر حجمًا أو تلك التي تتطلب قوة أقل، قد يوفر الفولاذ 1045 حلاً اقتصاديًا أكثر. أما بالنسبة للمكونات الأكبر حجمًا والأكثر أهمية والتي تتطلب قوة عالية وأداءً ثابتًا عبر كامل مقطعها العرضي، فولاذ 4140 سيكون الاختيار الأكثر ملاءمة.