Tính chất và ứng dụng của thép cacbon AISI 1045

Thép cacbon AISI 1045 là loại thép cacbon trung bình được sử dụng rộng rãi, được biết đến với sự cân bằng tốt giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn. Hiểu được các đặc tính của nó là điều cần thiết để lựa chọn vật liệu phù hợp trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.

1. Thép 1045 Thành phần hóa học

Ký hiệu “1045” chỉ ra thép cacbon thông thường có hàm lượng cacbon danh nghĩa là 0,45%. Các phạm vi thành phần chính theo các tiêu chuẩn chính là:

• Cacbon (C): Thông thường là 0,43% – 0,50% (ví dụ: ASTM A29, SAE J403). Một số thông số kỹ thuật cho phép 0,42% – 0,50%.
• Mangan (Mn): Nói chung là 0,60% – 0,90%. Một số tiêu chuẩn có thể chỉ định 0,50% – 0,80%.
• Silic (Si): Thường được chỉ định là 0,15% – 0,35% hoặc tối đa là 0,40%. Lưu ý: Thanh chất lượng thương mại có thể không có hàm lượng silicon được chỉ định.
• Phốt pho (P) và Lưu huỳnh (S): Đây là những tạp chất được giữ ở mức thấp, thường tối đa là 0,040% đối với P và tối đa là 0,050% đối với S, mặc dù có thể áp dụng các giới hạn chặt chẽ hơn (ví dụ: tối đa là 0,035%) tùy thuộc vào tiêu chuẩn.
• Các yếu tố khác: Một số tiêu chuẩn (như JIS G4051) có thể chỉ định giới hạn tối đa cho các nguyên tố như Cu (0,30%), Ni (0,20%) và Cr (0,20%).

2. Thép 1045 Điểm tương đương quốc tế

Để tìm nguồn cung ứng và thông số kỹ thuật toàn cầu, việc biết các cấp tương đương của thép 1045 sẽ rất hữu ích:

• Tiêu chuẩn: C45E4
• EN (Châu Âu): C45E (1.1191)
• DIN (Đức): C45 (1.0503)
• JIS (Nhật Bản): S45C (thỉnh thoảng là S48C)
• BS (Anh): IC45 / 080A47
• GB (Trung Quốc): 45 (cũng là 45H, ML45)
• GOST (Nga): 45 (cũng là 45H)
• Khác: NF C45 (Pháp), AFNOR CC45 (Pháp), UNI C45 / F.114 (Ý), SS 1650 (Thụy Điển), UNE F.114 (Tây Ban Nha), ASTM 1045H (độ cứng được chỉ định).

3. Thép 1045 Tính chất cơ học

Tính chất cơ học của thép 1045 phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng của nó (cách xử lý và xử lý nhiệt).

Điều kiện xử lý

Cán nóng: Trong điều kiện cung cấp chung này, các đặc tính điển hình là:

• Độ bền kéo: ~585 MPa (85 ksi)
• Giới hạn chảy: ~310 MPa (45 ksi)
• Độ giãn dài: ~17%
• Giảm Diện Tích: ~35%
• Độ cứng: ~170-229 HBW

Vẽ nguội: Kéo nguội làm tăng độ bền và độ cứng nhưng nhìn chung làm giảm độ dẻo. Các giá trị ví dụ có thể là:

• Độ bền kéo: ~725 MPa (105 ksi)
• Giới hạn chảy: ~585 MPa (85 ksi)

4. Thép 1045 Xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt rất quan trọng để điều chỉnh các đặc tính của thép 1045:

4.1 Chuẩn hóa: Làm nóng đến 850-870°C và làm mát bằng không khí làm tinh chỉnh cấu trúc hạt. Điều này dẫn đến độ đồng đều được cải thiện, độ bền cao hơn và độ giãn dài tốt hơn so với trạng thái cán. Độ cứng điển hình sau khi chuẩn hóa là 170-217 HBW.

4.2 Làm cứng (làm nguội) và ram: Để có độ bền và độ cứng tối đa:

4.2.1 Làm nguội: Đun nóng 820-870°C và làm nguội nhanh trong nước hoặc dầu. Làm nguội bằng nước giúp làm nguội nhanh hơn và có thể đạt được độ sâu tôi cứng lớn hơn, đặc biệt là ở các phần dày hơn.

4.2.2 Làm nguội: Làm nóng lại thép đã tôi ở nhiệt độ 550-650°C, giữ và làm nguội nhanh. Quá trình này làm giảm độ giòn và đạt được sự cân bằng mong muốn cuối cùng về độ cứng và độ dai. Các tính chất điển hình sau khi tôi và ram (Q&T):

• Độ bền kéo: > 686 MPa
• Giới hạn chảy: > 490 MPa
• Độ giãn dài: > 17%
• Giảm Diện Tích: > 45%
• Độ cứng: 201-269 HBW

5. Cân nhắc về khả năng làm cứng

Độ cứng đề cập đến độ sâu mà thép có thể được làm cứng trong quá trình tôi. Là thép cacbon thông thường, 1045 có độ cứng thấp hơn so với thép hợp kim như 4145. Điều này có nghĩa là chỉ có thể đạt được độ cứng cao trên toàn bộ lõi ở các phần tương đối mỏng. Ví dụ, chỉ có thể đạt được HRC 45 trong thanh ngoài 3-6,5 mm được tôi trong các điều kiện cụ thể. Đây là một hạn chế quan trọng cần xem xét đối với các thành phần lớn hơn đòi hỏi độ bền và độ cứng lõi cao.

6. Thép 1045 Ứng dụng

Nhờ tính linh hoạt và hiệu quả về mặt chi phí, thép 1045 và các loại thép tương đương (như S45C) được sử dụng trong nhiều ứng dụng đòi hỏi độ bền và khả năng chống mài mòn tốt, bao gồm:

• Trục, trục chính và trục quay
• Bánh răng và đinh tán
• Bu lông và thanh kết nối
• Kẹp thủy lực
• Tấm dự phòng cho công việc nguội và khuôn nhựa
• Tấm cố định đồ gá khoan
• Khuôn nhựa và đế khuôn
• Linh kiện bộ khuôn tiêu chuẩn

Điều kiện chuẩn hóa hoặc kéo nguội nhẹ thường phù hợp với các ứng dụng cần độ bền kéo trong khoảng 60-75 kgf/mm².

7. Lựa chọn thép 1045

Khi chỉ định thép 1045, điều quan trọng là phải xác định điều kiện cần thiết (ví dụ, cán nóng, chuẩn hóa, tôi và ram) và tham chiếu tiêu chuẩn phù hợp (ASTM, EN, JIS, v.v.). Điều này đảm bảo vật liệu đáp ứng thành phần hóa học và tính chất cơ học cần thiết cho ứng dụng cụ thể của bạn. Các yếu tố như kích thước thành phần và độ sâu độ cứng cần thiết là rất quan trọng trong việc xác định xem 1045 có phải là lựa chọn tốt nhất hay cần thép hợp kim có khả năng tôi luyện cao hơn.

Tại Aobo Steel, với kinh nghiệm sâu rộng về thép công cụ và thép hợp kim, chúng tôi có thể giúp bạn chọn đúng loại và tình trạng cho nhu cầu của bạn. Liên hệ với chúng tôi để thảo luận về nhu cầu cụ thể của bạn.

Câu hỏi thường gặp

1. Thép 1045 có tác dụng gì?

Thép 1045 là lựa chọn đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí cho nhiều ứng dụng đòi hỏi sự cân bằng tốt giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn. Tính linh hoạt của nó được tăng cường hơn nữa nhờ khả năng thích ứng với nhiều phương pháp xử lý nhiệt khác nhau, cho phép tối ưu hóa tính chất. Từ các thành phần dụng cụ như bộ phận khuôn và tấm gá đến các thành phần máy móc như chốt, con lăn và thậm chí cả bánh răng và trục trong các ứng dụng ít đòi hỏi hơn, thép 1045 cung cấp một giải pháp thực tế. Tuy nhiên, việc khám phá các giải pháp thay thế bằng thép hợp kim có thể là một cách tiếp cận phù hợp hơn đối với các thành phần có tiết diện lớn đòi hỏi phải tôi sâu và đồng đều.

2. 1045 có mạnh hơn 4140 không?

Đối với các bộ phận nhỏ hơn hoặc những bộ phận có yêu cầu về độ bền ít nghiêm ngặt hơn, thép 1045 có thể cung cấp giải pháp kinh tế hơn. Tuy nhiên, đối với các bộ phận lớn hơn, quan trọng hơn đòi hỏi độ bền cao và hiệu suất nhất quán trên toàn bộ mặt cắt ngang của chúng, thép 4140 sẽ là lựa chọn phù hợp hơn.