فولاد ck45 چیست؟

فولاد CK45، که در استاندارد DIN آلمان با کد 1.1248 نیز شناخته می‌شود، در دسته فولادهای آلیاژی کربن متوسط و فولادهای حرارت‌پذیر قرار می‌گیرد. حضور حدود 0.43 تا 0.50 درصد کربن در ترکیب آن، مهم‌ترین عامل در تعیین خواص مکانیکی آن به شمار می‌رود. کربن به فولاد، سختی و مقاومت به سایش می‌دهد، اما اگر درصد آن بیش از حد بالا رود، باعث افزایش شکنندگی و کاهش قابلیت جوشکاری می‌شود. به همین دلیل، میزان کربن در CK45 به دقت تنظیم شده است تا بهترین عملکرد را داشته باشد.

علاوه‌بر کربن، عناصر دیگری مثل منگنز (0.50 تا 0.80 درصد) و سیلیسیم (0.10 تا 0.40 درصد) نیز نقش مهمی در بهبود خواص فولاد ck45 دارند. منگنز به افزایش سختی‌پذیری فولاد کمک می‌کند (یعنی توانایی فولاد برای سخت شدن در عمق پس از عملیات حرارتی). سیلیسیم نیز به عنوان یک اکسیژن‌زدای قوی در فرآیند تولید فولاد عمل می‌کند و به پاکی و یکنواختی ساختار داخلی آن کمک می‌کند. در ادامه این مقاله با میهن فولاد همراه باشید تا به‌صورت تخصصی این فولاد را بررسی کنیم.

خواص مکانیکی فولاد CK45 یا 1.1248

فولاد CK45، از خواص مکانیکی خوبی برخوردار است. این خواص می‌توانند با عملیات حرارتی، به‌خصوص آبکاری و تمپرینگ (سخت‌کاری و برگشت دادن)، تا حد خیلی خوبی توسعه یابند. به طور کلی، استحکام کششی این فولاد پس از عملیات حرارتی مناسب، در حدود 600 تا 700 مگاپاسکال (MPa) و استحکام تسلیم آن بین 340 تا 490 مگاپاسکال (MPa) قرار می‌گیرد.

سختی فولاد CK45 نیز پس از عملیات حرارتی به حدود 190 تا 210 برینل (HB) می‌رسد که مقاومت خوبی در برابر سایش و تغییر شکل پلاستیک سطحی فراهم می‌کند. همچنین، ازدیاد طول آن بین 14 تا 17 درصد است که چقرمگی و توانایی آن در جذب انرژی قبل از شکست را نشان می‌دهد. مقاومت به ضربه (Charpy V-notch) نیز در حدود 15 تا 25 ژول (J) است.

کاربردهای فولاد CK45

تطبیق‌پذیری فولاد CK45 به حدی است که آن را در بخش‌های مختلف صنعت به‌کار می‌رود.

صنایع خودرو

فولاد 1.1248، در ساخت قطعات مهمی مثل میل لنگ‌ها، میل بادامک‌ها، محورها، و سایر قطعات موتور و اتصالات استفاده می‌شود. 

ماشین‌سازی

در بخش ماشین‌سازی، فولاد CK45 به طور گسترده‌ای در تولید شفت‌ها، چرخ‌دنده‌ها، کوپلینگ‌ها، و میله‌های اتصال مورد استفاده قرار می‌گیرد. توانایی این فولاد در تحمل بارهای خمشی و پیچشی، آن را برای ساخت اجزای انتقال قدرت و حرکت در ماشین‌آلات صنعتی مناسب می‌سازد. قابلیت ماشین‌کاری خوب آن نیز به تولید قطعات با دقت ابعادی بالا کمک می‌کند.

ابزارآلات کشاورزی

در ساخت شفت‌های انتقال قدرت و سایر قطعات ماشین‌آلات کشاورزی که نیاز به مقاومت در برابر سایش و ضربه دارند، به کار می‌رود. شرایط سخت محیطی در کشاورزی، مانند تماس با خاک و مواد ساینده، نیازمند متریالی با دوام و استحکام بالاست که فولاد CK45 به خوبی این نیاز را برآورده می‌کند.

در مهندسی عمومی

در بخش مهندسی عمومی، فولاد CK45 برای تولید انواع پین‌ها، پیچ و مهره‌های با مقاومت متوسط، و قطعات سازه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجایی که این فولاد، استحکام و چقرمگی خوبی دارد، برای ساخت قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر بارگذاری و حفظ شکل در شرایط مختلف دارند، مناسب است.

قالب‌سازی

اگرچه فولادهای آلیاژی با کربن بالاتر برای قالب‌های تحت سایش شدیدتر ترجیح داده می‌شوند، اما فولاد 1.1248 در ساخت پایه‌های قالب و قطعاتی از قالب که نیاز به سختی سطحی بسیار بالا ندارند، کاربرد دارد. 

میلگرد 1.1248 یا CK45

میلگرد CK45 یکی از پرکاربردترین اشکال عرضه این فولاد است که به روش نورد گرم تولید می‌شود. این فرآیند، فولاد را به شکل استوانه‌ای بلند با قطرهای مختلف تبدیل می‌کند. پس از نورد گرم، ممکن است عملیات حرارتی دیگری نظیر نرماله کردن (Normalizing) یا سخت‌کاری و تمپرینگ (Hardening and Tempering) روی آن انجام شود تا به خواص مکانیکی مطلوب دست پیدا کند. 

میلگردهای CK45، در ساخت محورها (Shafts)، میل لنگ‌ها (Crankshafts)، چرخ‌دنده‌ها (Gears)، و سایر اجزای مکانیکی ماشین‌سازی که نیاز به تحمل بارهای خمشی و پیچشی دارند، به کار می‌روند. این میلگردها در بازار در ابعاد و طول‌های استاندارد، معمولاً در قطرهای 10 میلی‌متر تا بیش از 200 میلی‌متر و طول‌های 6 یا 12 متری قابل دسترس هستند.

ورق CK45

ورق CK45 از دیگر اشکال رایج این فولاد است که در ضخامت‌های مختلف تولید می‌شود. این ورق‌ها عمدتاً از طریق فرآیند نورد گرم تولید می‌شوند و پس از آن، ممکن است عملیات حرارتی تکمیلی برای بهبود خواص مکانیکی و کاهش تنش‌های داخلی روی آن‌ها انجام شود. 

ورق‌های CK45، برای ساخت صفحات پایه (Base Plates)، بدنه ماشین‌آلات صنعتی (Machine Bodies)، قطعات تخت مکانیکی (Flat Mechanical Parts)، و برخی ابزارآلات برشی (Cutting Tools) که نیاز به مقاومت متوسط در برابر سایش دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ورق‌ها معمولاً در ضخامت‌های از 3 میلی‌متر تا 100 میلی‌متر و حتی بیشتر، و در ابعاد استاندارد مانند 2000×6000 میلی‌متر یا 2500×6000 میلی‌متر عرضه می‌شوند.

تسمه CK45

تسمه CK45، در ابعاد طولی و عرضی مشخص و با ضخامت‌های نسبتاً کم تولید می‌شود. تولید این تسمه‌ها می‌تواند از طریق نورد گرم یا کشش سرد صورت گیرد. تسمه‌های کشش سرد، دارای سطح صاف‌تر و تلرانس ابعادی دقیق‌تری هستند. این تسمه‌ها عمدتاً برای ساخت قطعاتی که نیاز به برش‌کاری دقیق و فرم‌دهی دارند، مانند تیغه‌های برش (Blades)، ابزارآلات دستی (Hand Tools) و برخی قطعات ماشین‌سازی با ابعاد مقطع کوچک‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. به دلیل شکل تخت و ابعاد دقیق، تسمه‌های CK45 در کاربردهایی که نیاز به اشغال فضای کم و وزن پایین دارند، بسیار انتخاب خوبی هستند.

محصولات مختلف فولاد CK45

تنوع در اشکال عرضه فولاد CK45 باعث می‌شود تا مناسب‌ترین فرم را برای کاربرد مورد نظر انتخاب کنید و به این ترتیب، ضایعات مواد را به حداقل برسانید و راندمان تولید را افزایش دهید.

میلگرد گرد

رایج‌ترین شکل عرضه فولاد CK45، میلگرد گرد است که در طیف وسیعی از قطرها تولید می‌شود. این میلگردها پایه و اساس بسیاری از قطعات چرخشی و محوری مانند محورها، شفت‌ها، پین‌ها و چرخ‌دنده‌ها هستند.

میلگرد مربع

میلگردهای مربع CK45 برای ساخت قطعاتی با مقطع مربعی یا مستطیلی شکل که نیاز به انتقال گشتاور دارند، یا به عنوان مواد اولیه برای فورجینگ قطعات خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شکل از فولاد در ساخت برخی ابزارآلات و قطعات ماشین‌سازی خاص کاربرد دارد.

میلگرد شش گوش

میلگردهای شش گوش CK45 بیشتر برای تولید پیچ و مهره‌های خاص، ابزارآلات دستی، و قطعاتی که نیاز به درگیری با آچار یا مکانیسم‌های شش‌ضلعی دارند، به کار می‌روند. شکل خاص مقطع این میلگردها، فرآیند تولید این قطعات را ساده‌تر می‌کند.

ورق

ورق‌های CK45 در ضخامت‌های مختلف و ابعاد گوناگون تولید می‌شوند و برای ساخت صفحات پایه (Base Plates)، بدنه ماشین‌آلات، قطعات برشی و قطعات فرم‌دهی شده مورد استفاده قرار می‌گیرند. 

تسمه

تسمه‌های CK45 که در ابعاد طولی و عرضی مشخص تولید می‌شوند، برای ساخت تیغه‌ها، فنرها (در موارد خاص که نیاز به سختی فنریت متوسط است)، و قطعاتی که نیاز به فرم‌دهی دقیق دارند، کاربرد دارند.

لوله و پروفیل

اگرچه کمتر رایج است، اما فولاد CK45 می‌تواند در قالب لوله و پروفیل نیز تولید شود (البته با کاربردهای محدودتر و تخصصی‌تر). این اشکال معمولاً برای ساخت اجزای سازه‌ای سبک‌تر یا قطعاتی با مقطع خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مشخصات فنی فولاد سیکا 45

مشخصات فولاد CK45 شامل ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی آن است که در استانداردهای مختلفی تعریف شده‌اند. از جمله مشخصات فنی مهم این فولاد می‌توان به چگالی آن اشاره کرد که تقریباً 7.85 گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm3) است. مدول الاستیسیته آن حدود 200 تا 210 گیگاپاسکال (GPa) است که بیانگر سختی و مقاومت آن در برابر تغییر شکل الاستیک است. 

ضریب انبساط حرارتی آن نیز حدود 11.5×10−6 متر بر متر بر کلوین (m/(m⋅K)) است که در محاسبات مربوط به تغییرات ابعادی ناشی از دما اهمیت دارد. رسانایی حرارتی حدود 50 وات بر متر بر کلوین (W/(m⋅K)) و دمای ذوب تقریبی بین 1490 تا 1520 درجه سانتی‌گراد (∘C) نیز از دیگر مشخصات فیزیکی فولاد ck45 هستند.

قابلیت سخت‌کاری فولاد CK45 نیز خوب است. با عملیات حرارتی مناسب مانند آبکاری و تمپرینگ می‌توان سختی و استحکام آن را تا حد زیادی افزایش داد. قابلیت آهنگری (Forging) آن نیز عالی است و می‌توان آن را به راحتی در دماهای بالا شکل داد و قطعات پیچیده را تولید کرد. قابلیت ماشین‌کاری آن نیز خوب ارزیابی می‌شود که این موضوع، فرآیند تولید قطعات با دقت بالا را تسهیل می‌کند. لازم به ذکر است که مقاومت به خوردگی فولاد 1.1248 به دلیل عدم وجود عناصر آلیاژی مقاوم به خوردگی، نسبتاً پایین است و در محیط‌های خورنده نیاز به پوشش‌های محافظ دارد.

نام‌های فولاد CK45 در استانداردهای دیگر

فولاد CK45 یک نام رایج و شناخته‌شده در استاندارد DIN است، اما در سایر استانداردهای بین‌المللی نیز معادل‌هایی دارد که شامل:

ترکیب شیمیایی فولاد CK45 یا 1.1248

درصد دقیق هر عنصر آلیاژی، خواص مکانیکی فولاد را به طور مستقیم تحت تأثیر قرار می‌دهد و تعیین‌کننده کاربردهای آن است. ترکیب شیمیایی فولاد CK45 عبارتند از:

جوشکاری فولاد سیکا 45

جوشکاری فولاد CK45 به‌خاطر کربن نسبتاً بالا (حدود 0.45 درصد)، نیازمند دقت و رعایت اصول خاصی است تا از بروز عیوب جوش و ترک‌خوردگی، جلوگیری شود. این فولاد در مقایسه با فولادهای کربن پایین، تمایل بیشتری به تشکیل ساختارهای سخت و شکننده دارد که می‌تواند باعث ترک‌خوردگی سرد شود.

برای جوشکاری فولاد CK45، لازم است مراحل زیر به دقت رعایت شوند:

1. پیش‌گرمایش (Preheating): این مرحله برای کاهش اختلاف دما بین منطقه جوش و سایر نقاط قطعه، و همچنین کاهش سرعت سرد شدن پس از جوشکاری، بسیار مهم است. معمولاً دمای پیش‌گرمایش بین 200 تا 300 درجه سانتی‌گراد (∘C) توصیه می‌شود. پیش‌گرمایش مناسب، به جلوگیری از تشکیل مارتنزیت سخت و ترک‌خوردگی ناشی از آن کمک می‌کند.
2. انتخاب الکترود مناسب: استفاده از الکترودهای کم‌هیدروژن (Low-Hydrogen Electrodes) ضروری است. هیدروژن یکی از عوامل اصلی ترک‌خوردگی سرد در فولادهای کربن متوسط و بالا است. الکترودهایی مانند E7018 برای جوشکاری فولاد ck45 مناسب هستند.
3. سرعت جوشکاری و ورود حرارت (Heat Input): کنترل سرعت جوشکاری و میزان ورود حرارت به منطقه جوش، از اهمیت بالایی برخوردار است. سرعت جوشکاری باید متوسط باشد تا از حرارت‌دیدگی بیش از حد و ایجاد دانه‌های درشت در ساختار جلوگیری شود، و در عین حال، به جوش امکان می‌دهد تا به آرامی سرد شود.
4. پس‌گرمایش (Post-weld Heat Treatment – PWHT): برای قطعات حساس یا در مواردی که نیاز به کاهش تنش‌های پسماند جوش و بهبود خواص مکانیکی، مخصوصا چقرمگی، وجود دارد، انجام پس‌گرمایش (مانند تنش‌زدایی یا نرماله کردن) توصیه می‌شود. این عملیات به کاهش سختی در منطقه HAZ و افزایش انعطاف‌پذیری جوش کمک می‌کند.
5. خنک‌کاری کنترل شده: پس از اتمام جوشکاری، قطعه باید به آرامی و به صورت کنترل شده خنک شود. از خنک‌کاری ناگهانی با آب یا هوای فشرده باید خودداری شود، زیرا این موضوع می‌تواند باعث تشکیل ساختارهای سخت و شکننده و افزایش خطر ترک‌خوردگی شود. گاهی اوقات، پوشاندن قطعه با عایق یا قرار دادن آن در ماسه، به خنک‌کاری آهسته کمک می‌کند.

وزن فولاد CK45

وزن فولاد CK45، همانند هر فولاد دیگری، به ابعاد (طول، عرض، ضخامت یا قطر) و چگالی آن بستگی دارد. محاسبه وزن دقیق برای برنامه‌ریزی تولید، حمل و نقل، انبارداری و برآورد هزینه پروژه‌ها، اهمیت بالایی دارد. 

برای محاسبه وزن اشکال مختلف فولاد 1.1248 می‌توان از فرمول‌های ساده‌ای استفاده کنید:

• وزن میلگرد گرد: برای محاسبه وزن میلگرد گرد CK45، از فرمول زیر می‌توان استفاده کرد:
  W=(π×D2/4)×L×ρ
  که در آن:

W = وزن (کیلوگرم)
D = قطر میلگرد (متر)
L = طول میلگرد (متر)
ρ = چگالی فولاد (7850 کیلوگرم بر متر مکعب) 

• وزن ورق: برای محاسبه وزن ورق CK45 با طول L (متر)، عرض W (متر) و ضخامت T (میلی‌متر):
  وزن (کیلوگرم)=طول (متر)×عرض (متر)×ضخامت (میلی‌متر)×7.85

• وزن تسمه: برای محاسبه وزن تسمه CK45 با طول L (متر)، عرض W (میلی‌متر) و ضخامت T (میلی‌متر):
  وزن (کیلوگرم)=طول (متر)×عرض (میلی‌متر)×ضخامت (میلی‌متر)×0.00785

ابعاد میلگردهای CK45

1. قطر میلگرد: میلگرد CK45 معمولاً در قطرهای مختلفی از 10 میلی‌متر تا بیش از 200 میلی‌متر تولید و عرضه می‌شود. قطرهای کوچک‌تر برای ساخت پین‌ها، محورهای کوچک و قطعات ماشین‌کاری دقیق استفاده می‌شوند. اما قطرهای بزرگ‌تر برای ساخت شفت‌های سنگین، میل لنگ‌ها و اجزای سازه‌ای بزرگ‌تر به کار می‌روند.
2. طول میلگرد: طول استاندارد میلگردهای CK45 معمولاً 6 متر یا 12 متر است. با این حال، برخی تولیدکنندگان امکان برش میلگردها به طول‌های سفارشی را نیز فراهم می‌کنند تا نیازهای مختلف پروژه‌ها برآورده شود. در موارد خاص و برای قطرهای بسیار بزرگ، میلگردها ممکن است به صورت فورج و سپس برش به طول مورد نیاز عرضه شوند. 

تفاوت‌ها و شباهت‌های گریدهای CK45، CK60 و CK75 چیست؟

گریدهای CK45، CK60 و CK75 همگی در دسته فولادهای کربن متوسط قرار می‌گیرند و شباهت‌های ساختاری و متالورژیکی زیادی با یکدیگر دارند. اصلی‌ترین وجه تمایز آن‌ها، میزان کربن در ترکیب شیمیایی آن‌هاست که به طور مستقیم بر خواص مکانیکی و قابلیت‌های عملیات حرارتی‌شان تاثیر می‌گذارد. 

در آخر، انتخاب بین این سه گرید به نیازهای خاص کاربرد بستگی دارد. اگر نیاز به استحکام و چقرمگی با قابلیت ماشین‌کاری و جوشکاری مناسب است، فولاد CK45 گزینه بهتری است. اما اگر سختی و مقاومت به سایش در اولویت قرار دارد و چالش‌های جوشکاری و ماشین‌کاری قابل مدیریت باشند، CK60 یا CK75 گزینه‌های مناسب‌تری خواهند بود. علاوه‌بر تمامی موارد گفته شده تا به اینجا، شما می‌توانید برای مشاوره تخصصی یا استعلام قیمت فولاد ck75 با کارشناسان ما تماس بگیرید.

سوالات متداول

1. آیا فولاد CK45 قابل جوشکاری است؟
   بله، فولاد CK45 قابل جوشکاری است، اما به‌خاطر درصد کربن متوسط، جوشکاری آن نیازمند رعایت مواردی مانند پیش‌گرمایش و استفاده از الکترودهای کم‌هیدروژن است تا از ترک‌خوردگی جلوگیری شود.
2. تفاوت اصلی CK45 با فولادهای مانند ST52 در چیست؟
   تفاوت اصلی در ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی آن‌هاست. فولاد 1.1248 یک فولاد کربن متوسط است که بیشتر برای سختی و مقاومت در برابر سایش (پس از عملیات حرارتی) طراحی شده، در حالی که ST52 (فولاد ساختمانی) یک فولاد پرکربن-منگنز با استحکام بالا و قابلیت جوشکاری عالی است که بیشتر برای کاربردهای سازه‌ای با تنش بالا و نیاز به چقرمگی خوب استفاده می‌شود.
3. چرا فولاد 1.1248 در صنایع خودرو و ماشین‌سازی پرکاربرد است؟
   فولاد CK45 به دلیل تعادل مطلوب بین استحکام، سختی‌پذیری، قابلیت ماشین‌کاری و هزینه مقرون‌به‌صرفه، در این صنایع محبوب است. این خواص آن را برای تولید قطعاتی مانند میل لنگ، محورها، چرخ‌دنده‌ها و شفت‌ها که نیاز به تحمل بارهای دینامیکی و استاتیکی دارند، مناسب می‌کند.