ریز ساختار فولاد ck45

فولاد Ck45 جزو فولادهای آلیاژی پرکاربرد است و با داشتن مقدار متوسطی از عنصر کربن، استحکام کششی و سختی مناسبی دارد. این فولاد در استاندارد DIN آلمان با نام 1/1191 و در استاندارد AISI با نام 1045 شناخته می‌شود. یکی از جنبه‌های مهم در بررسی CK45، ریزساختار آن است که تاثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی...

انتشار در 24 بهمن 1403 183 بازدید 0 دیدگاه

فولاد Ck45 جزو فولادهای آلیاژی پرکاربرد است و با داشتن مقدار متوسطی از عنصر کربن، استحکام کششی و سختی مناسبی دارد. این فولاد در استاندارد DIN آلمان با نام 1/1191 و در استاندارد AISI با نام 1045 شناخته می‌شود. یکی از جنبه‌های مهم در بررسی CK45، ریزساختار آن است که تاثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی و فیزیکی آن دارد. ریز ساختار این فولاد با روش‌های مختلفی از جمله عملیات حرارتی مثل آنیل کردن، کوئنج و تمپر قابل تغییر است. در این نوشته قصد داریم ریز ساختار فولاد CK45 و تاثیر آن بر عملکرد را بررسی نماییم؛ پس اگر قصد خرید این مقطع فولادی را دارید، تا انتها همراه ما باشید.

ریز ساختار فولاد CK45 چیست و چه اهمیتی دارد؟

ریزساختار به آرایش داخلی مواد در مقیاس میکروسکوپی گفته می‌شود که شامل فازها، مرز دانه‌ها و ترکیبات مختلف درون آن است. این ساختار در ابعاد میکروسکوپی (بین 1 میکرون تا چند صد میکرون) دیده می‌شود و نقش کلیدی در خواص فولاد دارد. در فولادها، ریزساختارها شامل فازهایی مانند فریت، پرلیت، آستنیت، مارتزیت و سمنتیت هستند که هرد کدام خواص متفاوتی را به وجود می‌آورند.

ریزساختار فولاد Ck45 تاثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی مثل سختی، استحکام، چقرمگی، شکل‌پذیری و مقاومت به سایش دارد. به همین دلیل بررسی آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ به‌خصوص در پروژه‌های حساس که نیاز به دقت بالایی دارند.

بررسی ترکیب شیمیایی فولاد Ck45

در ترکیب فولاد Ck45 عناصر مختلفی از جمله کربن، سیلیسیم و منگنز به کار رفته است. هر کدام از این عناصر خواص خاصی به فولاد می‌دهند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

• کربن (C): کربن اصلی‌ترین عنصر آلیاژی در Ck45 است که به صورت مستقیم بر سختی و استحکام فولاد تاثیر می‌گذارد. میزان کربن در ساختار این فولاد بین 0.42 الی 0.50 درصد است و آن را برای ساخت قطعات ماشین آلات و ابزارهای مقاومت در برابر سایش، مناسب می‌سازد.
• سیلیسیم (Si): درصد این عنصر در ریز ساختار فولاد Ck45 بین 0.10 الی 0.40 درصد است که باعث بهبود استحکام کششی، افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی و افزایش سختی فولاد می‌شود. این عنصر در فرآیند تولید فولاد به عنوان اکسیژن‌زدا عمل می‌کند و از ایجاد حفره و تخلخل در ساختار فولاد جلوگیری می‌کند.
• منگنز (Mn): حضور این عنصر در ترکیب CK45 برای بهبود خواص مکانیکی از جمله افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه ضروری است. همچنین منگنز فولاد را در برابر ترک‌خوردگی مقاوم می‌کند و باعث بهبود خواص کششی و سختی آن می‌شود. این عنصر در ریز ساختار فولاد Ck45 حدود 0.50 الی 0.80 درصد است.
• فسفر (P) و گوگرد (S): در ترکیب این فولاد حدود 0.035 درصد فسفر و گوگرد وجود دارد که هدف از افزودن آن‌ها، بهبود قابلیت ماشین‌کاری و حفظ استحکام و دوام است.

خواص مکانیکی فولاد ck45

این محصول به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، خواص مکانیکی مطلوبی دارد؛ این خواص می‌توانند با عملیات حرارتی مانند نرمالایز، آنیل یا کوئنج تغییر کنند و خواص متفاوتی از فولاد CK45 را شاهد باشیم. در ادامه، خواص مکانیکی این مقطع را به جزئیات بیشتری توضیح خواهیم داد.

1. استحکام کششی فولاد CK45

استحکام کششی به حداکثر نیرویی گفته می‌شود که فولاد Ck45 می‌تواند قبل از شکست تحمل کند. این خاصیت برای تعیین میزان مقاومت فولاد در برابر نیروهای کششی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استحکام کششی فولاد Ck45 در حالت نرمالایز حدود 600 الی 800 مگاپاسکال است که پس از عملیات حرارتی سخت‌کاری و کوئنج-تمپر می‌تواند به مقادیر بالا هم برسد.

اگر هدف از خرید این محصول ساخت قطعاتی مثل محورهای دوار، میل‌لنگ و شفت‌ها و چرخ‌دنده‌ها باشد، حتما باید استحکام کششی به طور دقیق بررسی شود.

2. استحکام تسلیم فولاد CK45

حد تسلیم مشخص می‌کند که فولاد CK45 قبل از تغییر شکل دائمی، چقدر بار یا تنش را می‌تواند تحمل کند. این خاصیت برای کاربردهایی که به مقاومت بالا در برابر تغییر شکل نیاز دارند، حیاتی است. از جمله این کاربردها می‌توان به ساخت قطعات ماشین‌آلات سنگین، فنرها و محورهای انتقال نیرو و چرخ‌دنده‌ها اشاره کرد.

ریز ساختار فولاد CK45 و استحکام تسلیم آن در حالت نرمالایز بین 350 الی 450 مگاپاسکال است که بعد از انجام عملیات کوئنج-تمپر، افزایش پیدا می‌کند.

3. سختی فولاد CK45

سختی معیاری از مقاومت فولاد در برابر نفوذ، خراش، تغییر شکل دائمی یا سایش سطحی است. این خاصیت با توجه به عملیات حرارتی تغییر می‌کند و مقدار آن را با برینل (HB) و راکول (HR) نشان می‌دهند. میزان سختی فولاد CK45 عبارت است از:

• در حالت نرمالایز: حدود 180 الی 220 برینل
• در حالت کوئنج و تمپر: حدود 450 برینل
• در حالت آنیل: سختی کمتر از 180 برینل است که منجر به شکل‌پذیری بهتر می‌شود.

4. چقرمگی فولاد CK45

چقرمگی به توانایی فولاد در جذب انرژی و مقاومت در برابر شکست تحت بارهای ناگهانی گفته می‌شود. این خاصیت نشان می‌دهد که فولاد تا چه مقدار انرژی را می‌تواند قبل از شکست تحمل کند. چقرمگی فولاد CK45 در دمای اتاق نسبتا خوب است؛ اما با افزایش سختی با عملیات کوئنج، چقرمگی کاهش پیدا می‌کند. چقرمگی برای قطعاتی که تحت بارهای دینامیکی و ضربه‌های ناگهانی هستند، اهمیت ویژه‌ای دارد؛ قطعاتی مثل میل لنگ، قطعات ماشین آلات سنگین و محورهای انتقال قدرت.

5. شکل‌پذیری فولاد CK45

شکل‌پذیری به توانایی فولاد برای تغییر شکل قبل از شکست می‌گویند که به صورت درصد ازدیاد طول تعریف می‌شود. درصد ازدیاد طول در فولاد CK45 در حالت نرمالایز حدود 16 الی 22 درصد است و در حالت آنیل شکل‌پذیری بیشتری پیدا می‌کند؛ اما مقدار آن در حالت کوئنج به حداقل می‌رسد.

6. مقاومت به سایش فولاد CK45

به میزان مقاومت فولاد در برابر خراشیدگی، اصطکاک و از بین رفتن سطح، مقاومت به سایش گفته می‌شود که میزان آن ارتباط مستقیمی با ریز ساختار فولاد CK45 دارد. میزان مقاومت به سایش در فولاد CK45 در حالت نرمالایز، متوسط است؛ اما زمانی که عملیات حرارتی کوئنج و تمپر انجام می‌گیرد، مقاومت به سایش به طور چشمگیری افزایش پیدا می‌کند. این ویژگی برای قطعات متحرک و ابزارهای صنعتی که در معرض تماس و اصطکاک مداوم هستند، حیاتی است.

7. مقاومت به خستگی فولاد CK45

مقاومت به خستگی توانایی فولاد در تحمل بارهای متناوب یا چرخه‌ای، بدون شکست است. قطعاتی که تحت بارهای متناوب، ارتعاش یا فشار دینامیکی هستند، باید مقاومت به خستگی بیشتری داشته باشند. مقاومت به خستگی فولاد CK45 حدود 50 درصد استحکام کششی نهایی است؛ این مقدار در حالت کوئنج و تمپر افزایش پیدا می‌کند.

کاربرد فولاد Ck45

CK45 جزو فولادهای آلیاژی پرکاربرد در صنعت است و برای تولید قطعات مختلفی از آن استفاده می‌کنند. برخی از کاربردهای این مقطع فولادی عبارتند از:

• تولید میل‌لنگ در صنعت خودروسازی
• ساخت شاتون و چرخ‌دنده خودرو
• تولید شفت‌های انتقال نیرو
• ساخت محورهای انتقال قدرت در ماشین‌آلات صنعتی
• قطعات هیدرولیکی و بوش‌های مقاوم به سایش
• تجهیزات حفاری در صنایع نفت و گاز
• ساخت تیغه‌ها و چرخ‌دنده‌های ماشین‌آلات کشاورزی
• قالب‌های صنعتی و ابزارهای برشی
• ساخت تجهیزات مکانیکی مقاوم به ضربه و سایش در صنایع دریایی

استاندارد ck45

برای تولید فولاد استانداردهای مختلفی به کار می‌رود که هر کدام از آن‌ها ریز ساختار فولاد CK45 را تعیین می‌کنند. رعایت این استانداردها به خریداران اطمینان می‌دهد که محصول تولید شده مشخصات لازم برای اجرای پروژه‌ها را دارد. از جمله استانداردهای مهم در ساخت این فولاد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• DIN 17200 (آلمان): از این استاندارد برای تولید فولادهای کربنی استفاده می‌کنند.
• AISI/SAE (آمریکا): معادل CK45 در استاندارد آمریکایی AISI 1045 است که در ساخت قطعات با استحکام کششی و چقرمگی بالا استفاده می‌شود.
• EN 10083-2 (اروپا): این استاندارد اروپایی مشخصات فولادهای کربنی و آلیاژی قابل عملیات حرارتی را تعیین می‌کند. C45 در این استاندارد معادل CK45 است.
• JIS S45C (ژاپن): در استاندارد ژاپنی JIS، فولاد CK45 با نام S45C شناخته می‌شود. این فولاد در ژاپن برای ساخت قطعاتی که نیاز به سختی و استحکام دارند، استفاده می‌شود.

جمع‌بندی

ریز ساختار فولاد CK45 نقش مستقیمی در میزان مقاومت، استحکام و سایر ویژگی‌های این مقطع دارد. در این نوشته سعی کردیم نکات مهم در رابطه با این موضوع را با شما عزیزان به اشتراک بگذاریم؛ امیدواریم مطالب ارائه شده مفید بوده باشد.