Właściwości i zastosowania stali węglowej AISI 1045

Stal węglowa AISI 1045 jest szeroko stosowaną stalą średniowęglową, znaną z dobrej równowagi wytrzymałości, twardości i odporności na zużycie. Zrozumienie jej cech jest niezbędne do właściwego doboru materiałów w różnych zastosowaniach przemysłowych.

1. Stal 1045 Skład chemiczny

Oznaczenie „1045” oznacza zwykłą stal węglową o nominalnej zawartości węgla 0,45%. Kluczowe zakresy składu według głównych norm to:

• Węgiel (C): Zwykle 0,43% – 0,50% (np. ASTM A29, SAE J403). Niektóre specyfikacje dopuszczają 0,42% – 0,50%.
• Mangan (Mn): Generalnie 0,60% – 0,90%. Niektóre normy mogą określać 0,50% – 0,80%.
• Krzem (Si): Często określane jako 0,15% – 0,35% lub maksymalnie 0,40%. Uwaga: Sztabki o jakości handlowej mogą nie mieć określonej zawartości krzemu.
• Fosfor (P) i siarka (S): Są to zanieczyszczenia utrzymywane na niskim poziomie, zwykle maks. 0,040% dla P i maks. 0,050% dla S, chociaż w zależności od normy mogą obowiązywać bardziej rygorystyczne limity (np. maks. 0,035%).
• Inne elementy: Niektóre normy (np. JIS G4051) mogą określać maksymalne limity dla takich pierwiastków jak Cu (0,30%), Ni (0,20%) i Cr (0,20%).

2. Stal 1045 Międzynarodowe równoważne stopnie

W przypadku zaopatrzenia globalnego i specyfikacji przydatna jest znajomość odpowiednich gatunków stali 1045:

• ISO: C45E4
• PL (Europa): C45E (1,1191)
• DIN (Niemcy): C45 (1,0503)
• JIS (Japonia): S45C (czasami S48C)
• BS (Wielka Brytania): IC45 / 080A47
• GB (Chiny): 45 (także 45H, ML45)
• GOST (Rosja): 45 (również 45H)
• Inny: NF C45 (Francja), AFNOR CC45 (Francja), UNI C45 / F.114 (Włochy), SS 1650 (Szwecja), UNE F.114 (Hiszpania), ASTM 1045H (określona hartowność).

3. Stal 1045 Właściwości mechaniczne

Właściwości mechaniczne stali 1045 zależą w dużym stopniu od jej stanu (sposobu obróbki i cieplnej).

Warunki przetworzone

Walcowane na gorąco: W tym typowym stanie dostawy typowymi właściwościami są:

• Wytrzymałość na rozciąganie: ~585 MPa (85 ksi)
• Wytrzymałość na rozciąganie: ~310 MPa (45 ksi)
• Wydłużenie: ~17%
• Zmniejszenie powierzchni: ~35%
• Twardość: ~170-229 HBW

Ciągnione na zimno: Ciągnienie na zimno zwiększa wytrzymałość i twardość, ale ogólnie zmniejsza ciągliwość. Przykładowe wartości mogą być następujące:

• Wytrzymałość na rozciąganie: ~725 MPa (105 ksi)
• Wytrzymałość na rozciąganie: ~585 MPa (85 ksi)

4. Stal 1045 Obróbka cieplna

Obróbka cieplna ma kluczowe znaczenie dla dostosowania właściwości stali 1045:

4.1 Normalizowanie: Podgrzanie do 850-870°C i chłodzenie powietrzem uszlachetnia strukturę ziarna. Powoduje to lepszą jednorodność, większą wytrzymałość i lepsze wydłużenie niż w stanie walcowanym. Typowa twardość po normalizacji wynosi 170-217 HBW.

4.2 Hartowanie i odpuszczanie: Aby uzyskać maksymalną wytrzymałość i twardość:

4.2.1 Gaszenie: Podgrzać do 820-870°C i szybko schłodzić w wodzie lub oleju. Hartowanie w wodzie zapewnia szybsze chłodzenie i może osiągnąć większą głębokość utwardzenia, szczególnie w grubszych przekrojach.

4.2.2 Ruszenie: Podgrzej zahartowaną stal do 550-650°C, przytrzymaj i szybko schłódź. Ten proces zmniejsza kruchość i osiąga ostateczną pożądaną równowagę twardości i wytrzymałości. Typowe właściwości po hartowaniu i odpuszczaniu (Q&T):

• Wytrzymałość na rozciąganie: > 686 MPa
• Wytrzymałość na rozciąganie: > 490 MPa
• Wydłużenie: > 17%
• Zmniejszenie powierzchni: > 45%
• Twardość: 201-269 HBW

5. Rozważania dotyczące hartowności

Hartowność odnosi się do głębokości, do której stal może być hartowana podczas hartowania. Jako zwykła stal węglowa, 1045 ma niższą hartowność w porównaniu do stali stopowych, takich jak 4145. Oznacza to, że osiągnięcie wysokiej twardości w całym rdzeniu jest możliwe tylko w stosunkowo cienkich sekcjach. Na przykład osiągnięcie HRC 45 może być możliwe tylko w zewnętrznym pręcie o średnicy 3-6,5 mm hartowanym w określonych warunkach. Jest to kluczowe ograniczenie, które należy wziąć pod uwagę w przypadku większych komponentów wymagających wysokiej wytrzymałości i twardości rdzenia.

6. Stal 1045 Aplikacje

Dzięki swojej wszechstronności i opłacalności stal 1045 i jej odpowiedniki (np. S45C) są wykorzystywane w licznych zastosowaniach wymagających dobrej wytrzymałości i odporności na zużycie, w tym:

• Osie, wały i wrzeciona
• Koła zębate i szpilki
• Śruby i korbowody
• Zaciski hydrauliczne
• Płyty oporowe do form do obróbki plastycznej na zimno i form do tworzyw sztucznych
• Płytki mocujące przyrząd wiertniczy
• Formy plastikowe i podstawy form
• Standardowe elementy zestawu matryc

Stan znormalizowany lub lekko ciągniony na zimno często nadaje się do zastosowań wymagających wytrzymałości na rozciąganie w zakresie 60–75 kgf/mm².

7. Wybór stali 1045

Podczas określania stali 1045, kluczowe jest określenie wymaganego stanu (np. walcowanie na gorąco, normalizowanie, hartowanie i odpuszczanie) i odwołanie się do odpowiedniej normy (ASTM, EN, JIS itp.). Zapewnia to, że materiał spełnia wymagany skład chemiczny i właściwości mechaniczne dla konkretnego zastosowania. Czynniki takie jak rozmiar komponentu i wymagana głębokość twardości są kluczowe w określeniu, czy 1045 jest najlepszym wyborem, czy też potrzebna jest stal stopowa o wyższej hartowności.

W Aobo Steel, dzięki naszemu bogatemu doświadczeniu w stalach narzędziowych i stopowych, możemy pomóc Ci wybrać odpowiedni gatunek i stan dla Twoich wymagań. Skontaktuj się z nami, aby omówić swoje konkretne potrzeby.

Najczęściej zadawane pytania

1. Do czego nadaje się stal 1045?

Stal 1045 to niezawodny i ekonomiczny wybór dla wielu zastosowań wymagających dobrej równowagi wytrzymałości, wytrzymałości i odporności na zużycie. Jej wszechstronność jest dodatkowo zwiększona przez podatność na różne obróbki cieplne, co pozwala na optymalizację właściwości. Od elementów narzędziowych, takich jak części form i płyty montażowe, po elementy maszyn, takie jak sworznie, rolki, a nawet koła zębate i osie w mniej wymagających zastosowaniach, stal 1045 oferuje pragmatyczne rozwiązanie. Jednak eksploracja alternatyw ze stali stopowej może być bardziej odpowiednim podejściem dla elementów o dużych przekrojach poprzecznych wymagających głębokiego i równomiernego hartowania.

2. Czy 1045 jest silniejsze niż 4140?

W przypadku mniejszych części lub tych o mniej rygorystycznych wymaganiach wytrzymałościowych stal 1045 może oferować bardziej ekonomiczne rozwiązanie. Jednak w przypadku większych, bardziej krytycznych komponentów wymagających wysokiej wytrzymałości i spójnej wydajności w całym przekroju poprzecznym, stal 4140 byłby bardziej odpowiednim wyborem.