1. Introdução
1045 O aço carbono é um excelente exemplo dentro do Aço médio carbono família.
Com aproximadamente 0.45% teor de carbono, Ele atinge um equilíbrio entre força e ductilidade, tornando -o adequado para uma ampla variedade de aplicações industriais.
Ao longo dos anos, Os aços de carbono evoluíram significativamente-desde os primeiros dias de variantes de baixo carbono até ligas avançadas que atendem a requisitos de desempenho específicos.
O surgimento de notas como 1045 revolucionou setores que variam de automotivo e construção a ferramentas e máquinas.
Este artigo examina 1045 aço carbono de múltiplas perspectivas, incluindo sua composição química, Características microestruturais, propriedades físicas e mecânicas, e técnicas de processamento.
2. Composição química e classificação
Compreendendo a composição química de 1045 O aço carbono é fundamental para apreciar suas características de desempenho e capacidades de processamento.
Nesta seção, Nós detalhamos sua maquiagem elementar, discutir características microestruturais em vários estados, e revisar os padrões relevantes que governam seu uso globalmente.
Composição química
1045 O aço carbono pertence à categoria de aço de carbono médio e normalmente contém sobre 0.45% carbono.
Além de carbono, Este grau de aço inclui quantidades controladas de outros elementos, que contribuem coletivamente para seu equilíbrio de força e ductilidade.
Uma composição típica é a seguinte:
- Carbono (C): ~ 0,42-0,50%
- Manganês (Mn): ~ 0,60-0,90%
- Silício (E): ~ 0,10-0,40%
- Fósforo (P): ≤0,035%
- Enxofre (S): ≤0,040%
Esta composição cuidadosamente regulada garante que 1045 O aço carbono alcança uma mistura desejável de dureza, resistência à tracção, e maquiagem.
O diagrama de fase de ferro -carbono desempenha um papel crucial na compreensão 1045 comportamento do aço.
Temperaturas críticas, como o A1 (Aproximadamente 727 ° C.) e A3 pontos, Defina as transições onde ocorrem mudanças microestruturais - por exemplo, A transformação de austenita para uma mistura de ferrita e pérola.
Este equilíbrio de fase é fundamental para projetar tratamentos térmicos apropriados que otimizam o desempenho do aço.
Características microestruturais
A microestrutura de 1045 O aço carbono varia significativamente, dependendo de seu histórico de processamento, influenciando diretamente suas propriedades e aplicações mecânicas.
OSTELTE DESTRADO:
Na condição como laminada, 1045 O aço carbono geralmente exibe uma estrutura em faixas que consiste em ferrita e pérola.
A faixa de petróleo de ferrita normalmente está em conformidade com classificações de tamanho de grão ASTM E112 na faixa de 5 para 8, transmitir uma mistura equilibrada de ductilidade e força.
Estados tratados termicamente:
- Extinto e temperado:
Quando extinto da região austenítica e subsequentemente temperado, 1045 transforma em martensita temperada.
Este processo de tratamento térmico aumenta significativamente a dureza, com valores típicos de dureza atingindo aproximadamente 50–55 HRC (Dureza de Rockwell c).
A martensita temperada é conhecida por sua alta resistência e melhor resistência ao desgaste, o que o torna adequado para exigir aplicações estruturais. - Normalizado:
A normalização envolve aquecer o aço a uma temperatura acima de sua faixa crítica, seguido de resfriamento de ar.
Este tratamento refina a microestrutura para uma pérola fina uniforme, O que aprimora a usinabilidade e fornece propriedades mecânicas mais previsíveis em todo o material.
Padrões e especificações globais
Garantir consistência e confiabilidade, 1045 O aço carbono adere a vários padrões globalmente. Essas especificações orientam a garantia da qualidade e o desempenho do material:
Padrões ASTM:
- ASTM A576: Cobre barras de aço carbono com acabamento frio, fornecendo diretrizes para tolerâncias dimensionais e propriedades mecânicas.
- ASTM A108: Especifica aço de precisão-solo, estabelecendo padrões para acabamento superficial e precisão dimensional.
Padrões ISO:
- ISO 683-1:2023: Detalhes requisitos para aços tratados térmicos, garantindo um nível consistente de qualidade e desempenho em vários lotes e corridas de produção.
Ele é padrões:
- Ele G4051 S45C: Representa o padrão industrial japonês para aços de médio carbono, alinhando-se com as propriedades químicas e mecânicas esperadas de aços carbono do tipo 1045.
3. Propriedades físicas e mecânicas de 1045 Aço carbono
Nesta seção, Analisamos seu desempenho mecânico, Características físicas, e comportamento sob várias condições.
Propriedades mecânicas
1045 O aço carbono exibe propriedades mecânicas que podem ser significativamente adaptadas através do tratamento térmico, tornando -o altamente versátil. Seus valores mecânicos típicos são:
| Propriedade | Como enrolado / Normalizado | Extinto & Temperado |
|---|---|---|
| Resistência à tracção (MPA) | 570–700 | 750–880 |
| Força de escoamento (MPA) | 300–450 | 450–600 |
| Alongamento (%) | 16–20 | 12–15 |
| Dureza (Brinell) | 170–210 | 200–300 |
| Tenacidade de impacto (J, V-Notch @ rt) | 25–35 | 20–30 |
Propriedades físicas
1045 O aço carbono compartilha características físicas gerais com outros aços de carbono simples, Mas seu teor de carbono contribui para a força aprimorada. Os valores físicos típicos incluem:
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Densidade | ~ 7,85 g/cm³ |
| Ponto de fusão | ~ 1460-1490 ° C. |
| Condutividade térmica | ~ 49 w/m · k |
| Resistividade elétrica | ~ 0,18 µΩ · m |
| Capacidade de calor específico | ~ 490 J/kg · k |
| Módulo de elasticidade | ~ 205 GPa |
| Proporção de Poisson | ~ 0,29 |
Desempenho sob várias condições
- Influência do tratamento térmico: As propriedades mecânicas variam amplamente, dependendo do tratamento térmico. A extinção aumenta a dureza e a força, mas reduz a ductilidade, Enquanto a temperamento restaura a resistência.
- Resistência à fadiga: Em componentes rotativos como eixos e eixos, A força de fadiga é uma métrica crítica.
1045 aço carbono, Quando temperado corretamente, executa bem em condições de carregamento cíclico, com limites de fadiga atingindo ~ 350 MPa. - Resistência ao desgaste: O maior teor de carbono contribui para melhorar as características de desgaste, especialmente após o endurecimento da superfície ou carburismo.
- Desempenho de alta temperatura: 1045 mantém força moderada a temperaturas elevadas (até ~ 300 ° C.).
Além disso, A degradação mecânica começa, Então, para aplicações de alto calor, aços de liga podem ser preferidos.
4. Considerações de processamento e fabricação de 1045 Aço carbono
1045 A adaptabilidade da Carbon Steel a vários métodos de processamento é um fator -chave em sua popularidade entre as indústrias.
Seja quente, usinagem, ou tratamento térmico, Este aço médio carbono oferece um perfil equilibrado que suporta produção eficiente sem comprometer o desempenho.
Esta seção investiga os aspectos práticos de trabalhar com 1045 aço, incluindo a formação, usinagem, tratamento térmico, acabamento superficial, e soldagem.
Formação e usinagem
Formação quente e fria
1045 O aço carbono demonstra boa formabilidade em condições de trabalho quente. Pode ser:
- Hot forged a 850-1200 ° C., oferecendo excelentes características de deformação.
- Frio funcionou (desenho, rolando) com ductilidade moderada, Embora devam ser tomados cuidados para evitar rachaduras devido ao seu maior teor de carbono em comparação com aços de baixo carbono.
MACHINABILIDADE
1045 Oferece boa máquinabilidade, especialmente em condições normalizadas ou recozidas.
No ÍNDICE DE MACHINABILIDADE (Baseado em AISI 1212 = 100), 1045 pontuações ao redor 55, Significando que é razoavelmente mágico, mas se beneficia de ferramentas e condições de corte apropriadas:
- Ferramentas: Aço de alta velocidade (HSS) ou ferramentas com ponta de carboneto recomendadas.
- Coolentes: Necessário para reduzir o desgaste da ferramenta e manter a qualidade da superfície.
- Feeds/Speeds: Velocidades moderadas com feeds mais pesados geralmente produzem os melhores resultados.
Processos de tratamento térmico
É uma ferramenta poderosa para adaptar a microestrutura do 1045 e aumentar o desempenho.
| Tratamento térmico | Faixa de temperatura (° c) | Propósito |
|---|---|---|
| Recozimento | 790–870 | Melhorar a ductilidade e reduzir a dureza |
| Normalização | 870–920 | Refine a estrutura de grãos, Aprimore a máquinas |
| Tireização | ~ 820–860 (seguido de extinção de água/óleo) | Aumentar dureza e força |
| Temering | 400–680 | Restaurar a resistência, Reduza a fragilidade |
Acabamento superficial
Os tratamentos de superfície aumentam a aparência, durabilidade, e propriedades de resistência.
Métodos de acabamento comuns:
- Moagem e polimento: Melhorar a precisão dimensional e rugosidade da superfície.
- Revestimento de óxido preto: Oferece resistência limitada à corrosão para aplicações internas.
- Revestimento de fosfato: Melhora a lubrificação e a resistência à corrosão para componentes automotivos.
- Endurecimento de indução: Fornece um difícil, superfície resistente ao desgaste, mantendo um núcleo difícil.
Soldagem e junta -se
Devido ao seu teor moderado de carbono (aprox. 0.45%), 1045 é soldável, mas requer precauções especiais Para evitar rachaduras e porosidade.
Considerações de soldagem:
- Pré -aquecer: Normalmente 150-250 ° C para reduzir o risco de choque térmico.
- Tratamento térmico pós-solda (Pwht): Ajuda a aliviar as tensões e evitar zonas duras.
- Materiais de enchimento: Os eletrodos de baixo hidrogênio, como o E7018, são recomendados.
5. Aplicações industriais de 1045 Aço carbono
Abaixo, Exploramos os setores primários que utilizam 1045 aço carbono, destacando os principais componentes e vantagens de desempenho em cada.
Automotivo e transporte
- Engrenagens e rodas dentadas: Se beneficiará de sua dureza e resistência à fadiga após a queima e a temperatura.
- Eixos e eixos de manivela: Requer resistência e estabilidade dimensional.
- Componentes de direção e tirha: Dependem da usinabilidade confiável e propriedades mecânicas consistentes.
Componentes de ferramentas e máquinas
- Acoplamentos e buchas: Usinado a partir de barras recozidas ou normalizadas.
- Pinos, chaves, e alavancas: Requer força moderada com boa precisão dimensional.
- Eixos e rolos: Frequentemente indução endurecida para durabilidade da superfície.
Construção e aplicações estruturais
- Suportes estruturais e colchetes
- Placas resistentes ao desgaste e quadros de base
- Parafusos, hastes de ancoragem, e prendedores
Óleo & Equipamento a gás e pesado
- Eixos de bomba e componentes da plataforma
- Suportes e acoplamentos do pipeline
- Colares de perfuração e terminais de levantamento
6. Vantagens e limitações de 1045 Aço carbono
1045 O aço carbono se destaca na categoria de aço médio carbono devido ao seu forte desempenho mecânico, custo razoável, e características versáteis de processamento.
No entanto, como todos os materiais, tem suas compensações.
Vantagens de 1045 Aço carbono
Força e resistência equilibradas
Uma das qualidades mais atraentes de 1045 é o seu Equilíbrio ideal entre resistência à tração e ductilidade.
Depois de terring e temperamento, pode obter forças de tração de 620–850 MPA, mantendo a ductilidade suficiente para evitar falhas quebradiças.
Isso o torna altamente confiável para componentes expostos a cargas dinâmicas e de impacto.
Excelente máquina
No Condição recozida ou normalizada, 1045 Oferece boa máquinabilidade, normalmente classificado em 55%–65% de aços de formação livre.
Isso significa que é fácil cortar, furar, e moinho, que reduz significativamente o tempo de produção e o desgaste de ferramentas para fabricantes.
Ampla gama de opções de tratamento térmico
Os fabricantes podem adaptar as propriedades mecânicas através de vários tratamentos térmicos, Aumentando o desempenho em aplicativos específicos.
Boa capacidade de endurecimento da superfície
O alto teor de carbono permite endurecimento da superfície eficaz Ao manter um núcleo difícil - ideal para aplicações como engrenagens, eixos, e pinos onde a camada externa precisa resistir ao desgaste.
Custo-efetividade
Comparado a aços de liga como 4140 ou 4340, 1045 ofertas Excelente desempenho mecânico a um custo menor.
Para aplicações não críticas, Isso o torna uma escolha mais econômica sem comprometer significativamente a qualidade.
Limitações de 1045 Aço carbono
Resistência limitada à corrosão
Uma das principais desvantagens é o seu baixa resistência à corrosão. Na ausência de revestimentos de proteção ou tratamentos de superfície, 1045 é propenso a ferrugem quando exposto à umidade, produtos químicos, ou ambientes marinhos.
Para aplicações externas ou corrosivas, processamento adicional como pintura, galvanizando, ou a nitreta é necessária.
A soldabilidade requer cuidados
Enquanto 1045 pode ser soldado, isso é não tão amigável quanto a aços de baixo carbono (Por exemplo, 1018).
Pré -aquecimento (normalmente para 150–260 ° C.) E o alívio do estresse pós-solda é recomendado para evitar rachaduras ou distorções devido ao seu maior teor de carbono.
Hardenabilidade moderada
Embora o endurecimento da superfície seja eficaz, o A profundidade de endurecimento é limitada, especialmente para grandes seções transversais.
Para componentes que exigem dureza uniforme durante todo, Aços de liga como 4140 pode ser mais adequado.
Suscetibilidade ao superaquecimento
Durante o tratamento térmico, O controle inadequado de temperatura pode levar a:
- Crescimento de grãos (reduzindo a resistência)
- Rachando durante a extinção
- Descarburização na superfície
7. Análise comparativa com outros graus de aço
| Atributo | 1018 (Aço de baixo carbono) | 1040 (Aço de carbono médio) | 1045 (Aço de carbono médio) | 1050 (Aço de carbono médio) | 4140 (Liga de aço) | 4340 (Liga de aço) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Teor de carbono (%) | ~ 0,18% | ~ 0,40% | ~ 0,45% | ~ 0 | ~ 0. | ~ 0,40% + Em, |
| Resistência à tracção (MPA) | 440–470 | 550–750 | 620–850 | 650–900 | 900–1100 | 1000–1300 |
| Dureza (Hb) | ~ 126 (recozido) | 150–190 (normalizado) | 170–255 (normalizado/temperado) | 200–280 (extinto) | Até 300 (tratado térmico) | Até 320 (tratado térmico) |
| Resistência | Alto | Médio | Bom | Moderado | Alto | Muito alto |
| Soldabilidade | Excelente | Bom | Moderado | Baixo | Moderado | Justo |
MACHINABILIDADE |
Excelente | Bom | Bom | Moderado | Moderado | Justo |
| Resistência à corrosão | Baixo | Baixo | Baixo | Baixo | Moderado | Moderado - alto |
| Custo | Baixo | Moderado | Moderado | Moderado | Alto | Mais alto |
| Aplicações comuns | Pinos, acessórios, hastes | Engrenagens, eixos | Eixos, eixos de manivela, acoplamentos | Morre, ferramentas | Engrenagens, partes estruturais | Aeroespacial, peças automotivas |
8. Conclusão
Resumindo, 1045 O aço carbono representa um material crítico na fabricação moderna.
Sua composição equilibrada oferece uma mistura desejável de força, ductilidade, e maquiagem que se adapta a uma ampla gama de aplicações - de automóveis e construção a máquinas e ferramentas de precisão.
Aproveitando o tratamento térmico personalizado e as técnicas de processamento avançado, Os engenheiros podem desbloquear todo o potencial deste aço versátil.
À medida que as tendências de mercado continuam a favorecer robustas, Materiais de alto desempenho, inovações no processamento e promessa de liga para aprimorar ainda mais as capacidades de 1045 aço carbono, garantindo sua relevância para as décadas próximas.
LangHe é a escolha perfeita para suas necessidades de fabricação se você precisar de alta qualidade aço carbono produtos.
