Thép cacbon AISI 1045 C45 1.0503 S45C 080M40

Tổng quan về sản phẩm

AISI 1045 là thép kết cấu carbon trung bình được công nhận trên toàn cầu với hàm lượng carbon được kiểm soát chặt chẽ ở mức 0,42-0,50%, thuộc tiêu chuẩn Châu Âu EN 10083-2 và EN 10250-2. Bạn có thể tìm thấy các tiêu chuẩn tương đương của nó trong các tiêu chuẩn quốc gia khác nhau, chẳng hạn như Tiêu chuẩn Mỹ ASTM 1045 (ASTM A20), Tiêu chuẩn Nhật Bản S45C (JIS G4051), Tiêu chuẩn Trung Quốc 45# (GB/T 699) và Tiêu chuẩn Anh EN8D/080M40 (BS 970). Là vật liệu cốt lõi trong kỹ thuật nói chung, nó lấp đầy khoảng cách hiệu suất giữa thép cacbon thấp (ví dụ AISI 1020) không đủ cường độ và thép cacbon cao (ví dụ AISI 1060) có độ giòn quá mức và cung cấp giải pháp kinh tế hơn thép hợp kim (ví dụ: AISI 4140) cho các tình huống tải trọng trung bình.

Sau khi xử lý nhiệt chuyên nghiệp (bình thường hóa, làm nguội & ủ, làm cứng bằng ngọn lửa/cảm ứng), loại thép này đạt được độ bền kéo 560-850 Mpa và cường độ năng suất 275-490 Mpa, trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai và khả năng gia công vừa phải. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy, sản xuất ô tô, chế tạo công cụ & khuôn mẫu, xây dựng và máy móc nông nghiệp và là lựa chọn đầu tiên cho các bộ phận chịu tải như trục, bánh răng, ốc vít và trục khuỷu.

Thép tương đương

Quốc gia	Hoa Kỳ	Châu Âu	Trung Quốc	người Anh	Nhật Bản
Tiêu chuẩn	ASTM A29	EN10083-2	GB/T699	BS970	JIS G4051
Cấp	1045	C45/1.0503	45 #	080M40	S45C

Tính năng sản phẩm

Thành phần hóa học

Cấp	C	Sĩ	Mn	P	S	Cr	Mo
1045	0,43-0,50	/	0,60-0,90	0,040Tối đa	0,050Tối đa	/	/
C45/1.0503	0,42-0,50	Tối đa 0,4	0,50-0,80	0,045Tối đa	0,045Tối đa	Tối đa 0,4	Tối đa 0,1
45 #	0,42-0,50	0,17-0,37	0,50-0,80	0,035Tối đa	0,035Tối đa	Tối đa 0,25	/
080M40	0,36-0,44	0,10-0,40	0,60-1,00	0,050Tối đa	0,050Tối đa	/	/
S45C	0,42-0,48	0,15-0,35	0,60-0,90	0,030Tối đa	0,035Tối đa	/	/

Tính chất cơ học

Các tính chất cơ học của thép C45 phụ thuộc nhiều vào quá trình xử lý nhiệt và kích thước vật liệu (đường kính/độ dày). Sau đây là các chỉ số hiệu suất chính được chỉ định bởi EN 10083-2 (tiêu chuẩn chính của Châu Âu) và hiệu suất của việc rèn khuôn mở tuân thủ EN 10250-2.

1. Điều kiện làm nguội và cường lực (QT)

Trạng thái xử lý nhiệt được sử dụng phổ biến nhất cho các bộ phận chịu tải công nghiệp, có độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mỏi cân bằng:

Phạm vi kích thước	Độ bền kéo	Sức mạnh năng suất	Dọc theo	Diện tích giảm	Giá trị tác động Tại RT/J
d<16 t<8	700-850Mpa	490Mpa tối thiểu	Tối thiểu 14%	Tối thiểu 35%	/
16＜d≤40 8＜t20	650-800Mpa	430Mpa tối thiểu	Tối thiểu 16%	40% tối thiểu	/
40＜d<100 20＜t≤60	630-780Mpa	370Mpa tối thiểu	Tối thiểu 17%	45% tối thiểu	/

2. Điều kiện chuẩn hóa

Thích hợp cho các bộ phận kết cấu có yêu cầu tải trọng thấp, có khả năng xử lý tốt và đồng nhất:

Phạm vi kích thước	Độ bền kéo	Sức mạnh năng suất	Dọc theo	Diện tích giảm	Giá trị tác động Tại RT/J
d<16 t<16	620Mpa	340Mpa tối thiểu	Tối thiểu 14%	/	/
16＜d<100 16＜t<100	580Mpa	305Mpa tối thiểu	Tối thiểu 16%	/	/
100＜d<250 100＜t<250	560Mpa	275Mpa tối thiểu	Tối thiểu 16%	/	/

3. Rèn khuôn mở

Đối với các bộ phận rèn lớn (ví dụ: trục khuỷu, giá đỡ hạng nặng), các chỉ số hiệu suất theo hướng dọc (L) và hướng ngang (Tr) được phân biệt và giá trị va đập là chỉ số kiểm tra quan trọng:

• Chuẩn hóa / Nhiệt luyện: Đối với vật rèn d<1000mm, độ bền kéo ≥530Mpa, độ giãn dài theo chiều dọc ≥15%.

• Làm nguội & cường lực: Dành cho vật rèn d<330mm, độ bền kéo ≥540Mpa, giá trị tác động ở nhiệt độ phòng ≥12J (ngang).

Tính chất cơ học của thép rèn khuôn hở C45 trong điều kiện chuẩn hóa và chuẩn hóa và ram theo EN10250-2.

Phạm vi kích thước	Độ bền kéo	Sức mạnh năng suất	Dọc theo		Giá trị tác động tại RT/J
			L	Tr	L	Tr
d<100	580Mpa tối thiểu	305Mpa tối thiểu	Tối thiểu 16%	/	/	/
100＜d<250	560Mpa tối thiểu	275Mpa tối thiểu	Tối thiểu 16%	Tối thiểu 12%	18J phút	10J phút
250＜d<500	540Mpa tối thiểu	240Mpa tối thiểu	Tối thiểu 16%	Tối thiểu 12%	15J phút	10J phút
500＜d<1000	530Mpa tối thiểu	230Mpa tối thiểu	15% tối thiểu	Tối thiểu 11%	12J phút	10J phút

Tính chất cơ học của thép rèn khuôn hở C45 trong điều kiện tôi và tôi theo EN10250-2.

Phạm vi kích thước	Độ bền kéo	Sức mạnh năng suất	Dọc theo		Giá trị tác động tại RT/J
			L	Tr	L	Tr
d<70	630Mpa tối thiểu	370Mpa tối thiểu	Tối thiểu 16%	/	25J phút	/
70＜d<160	590Mpa tối thiểu	340Mpa tối thiểu	Tối thiểu 18%	Tối thiểu 12%	22J phút	15J phút
160＜d<330	540Mpa tối thiểu	320Mpa tối thiểu	Tối thiểu 17%	Tối thiểu 11%	20J phút	12J phút

Nhận xét: L= Theo chiều dọc Tr = Ngang

Độ cứng & Độ cứng bề mặt

Thép AISI 1045 có độ cứng tuyệt vời và độ cứng bề mặt có thể được tùy chỉnh theo các tình huống ứng dụng thông qua các quy trình xử lý nhiệt khác nhau, hiện thực hóa sự phù hợp giữa 'bề mặt cứng và lõi cứng' cho các bộ phận chịu mài mòn và chịu tải. Đối với các bộ phận có tiết diện dày đặc biệt, có sẵn các cấp độ cứng hạn chế (+H, +HL, +HH) để đảm bảo độ cứng đồng đều của phôi.

Độ cứng bề mặt của các quá trình xử lý nhiệt khác nhau

Xử lý nhiệt	độ cứng
Làm cứng ngọn lửa hoặc cảm ứng	55HRC
Được xử lý để cải thiện khả năng cắt (+S)	HB255Max
Ủ mềm (+A)	HB207Max
Làm nguội và ủ (+QT)	HRC28-32 (Phạm vi chung)

Chỉ số cấp độ cứng bị hạn chế (+H/HL/HH)

• +Hạng H: Cách đầu tôi 15mm, độ cứng là 30 HRC (tối đa) / 20 HRC (tối thiểu), phù hợp cho các bộ phận có độ chính xác chung.

• + Cấp HH: Duy trì 41-60 HRC ở khoảng cách 4mm tính từ đầu tôi, sự lựa chọn tốt nhất cho các bộ phận chịu mài mòn có tiết diện dày.

• + Cấp HL: 30-49 HRC ở khoảng cách 4mm tính từ đầu tôi, độ cứng cân bằng cho các bộ phận có độ dày trung bình.

Khoảng cách tính bằng mm từ đầu được dập tắt
Khoảng cách		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	13	15
độ cứng Trong HRC + H	tối đa	62	61	61	60	57	51	44	37	34	33	32	31	30
	phút	55	51	37	30	28	27	26	25	24	23	22	21	20
độ cứng Tại HRC + HH	+HH4	/	/	/	41-60	/	/	/	/	/	/	/	/	/
	+HH14	57-62	/	/	41-60	/	/	/	/	/	/	/	/	/
độ cứng Trong HRC + HL	+HL4	/	/	/	30-49	/	/	/	/	/	/	/	/	/
	+HL14	55-60	/	/	30-49	/	/	/	/	/	/	/	/	/

Các dải phân tán cho độ cứng Rockwell - C trong bài kiểm tra độ cứng tôi cuối cùng.

Kích thước cung cấp, dung sai và độ hoàn thiện bề mặt

Hunan Qilu Steel cung cấp thép AISI 1045 ở nhiều dạng (thanh kéo nguội, thanh cán nóng, thanh rèn nóng, tấm cán nóng) để đáp ứng nhu cầu gia công của các ngành công nghiệp khác nhau, với sự kiểm soát chặt chẽ về độ thẳng và dung sai kích thước để đảm bảo độ chính xác khi lắp ráp. Kích thước kho được cập nhật hàng ngày, với kho thanh cán nóng/rèn hàng tháng vượt quá 10.000 tấn.

Kích thước cung cấp tiêu chuẩn

Loại sản phẩm	Phạm vi kích thước	Chiều dài
Thanh kéo nguội	Φ3-Φ80mm	6000-9000mm
Thanh cán nóng	Φ16-Φ310mm	6000-9000mm
Thanh rèn nóng	Φ100-Φ1200mm	3000-5800mm
Tấm/tấm cán nóng	T:3-200mm; Rộng: 1500-2500mm	2000-5800mm
Khối rèn nóng	T: 80-800mm; Rộng: 100-2500mm	2000-5800mm

Dung sai kích thước và độ thẳng

Hoàn thiện bề mặt	quay	xay	Mài (Tốt nhất)	Đánh bóng (Tốt nhất)	Bóc vỏ (Tốt nhất)	rèn đen	Cán đen
Sức chịu đựng	+0/+3mm	+0/+3mm	+0/+0,05mm	+0/+0,05mm	+0/+0,1mm	+0/+5mm	+0/+1mm
Độ thẳng	Tối đa 1mm/1000mm.					Tối đa 3mm/1000mm.

Kích thước chứng khoán chính

• Thanh cán nóng: Φ16-310mm (có sẵn cho Φ16, 18, 20, 22, 24, 25, 28, 30, 32, 35, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 58, 60, 65, 70, 72, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310mm)

• Thanh rèn nóng: Φ310-550mm (có sẵn cho Φ310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550mm)

Khả năng hàn và phòng ngừa xây dựng

Do hàm lượng carbon trung bình (0,43-0,50%) nên thép AISI 1045 có khả năng hàn kém so với các loại thép có hàm lượng carbon thấp (hàm lượng carbon ＜0,25%). Hàn trực tiếp sẽ gây ra vết nứt nguội, giảm độ bền mỏi và độ giòn của mối hàn. Phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa nghiêm ngặt trong quy trình đối với các ứng dụng hàn và không nên sử dụng đối với các bộ phận hàn có ứng suất cao (thép hợp kim được khuyến nghị cho các tình huống như vậy).

Phòng ngừa hàn chính

• Xử lý làm nóng trước: Làm nóng trước kim loại cơ bản đến 150-250oC trước khi hàn để giảm ứng suất nhiệt và tránh hình thành vết nứt nguội.

• Vật liệu hàn: Sử dụng điện cực có hàm lượng hydro thấp (ví dụ E7018) để giảm thiểu vết nứt do hydro gây ra ở vùng hàn.

• Xử lý nhiệt sau hàn: Thực hiện khử ứng suất ở nhiệt độ 550-650oC sau khi hàn để loại bỏ ứng suất dư và khôi phục độ dẻo dai của mối hàn.

• Quy trình hàn: Sử dụng dòng điện nhỏ và hàn nhiều lớp để giảm lượng nhiệt đầu vào của kim loại cơ bản và tránh sự phát triển của hạt quá mức.

Ứng dụng

Thép AISI 1045 là loại thép kết cấu đa năng với các đặc tính 'hiệu suất có thể tùy chỉnh, khả năng thích ứng xử lý rộng và hiệu suất chi phí cao' và được sử dụng rộng rãi trong 5 ngành công nghiệp chính. Hiệu suất của nó có thể được kết hợp chính xác với điều kiện làm việc của bộ phận thông qua xử lý nhiệt, mang lại sự cân bằng tối ưu giữa hiệu suất và chi phí.

1. Chế tạo cơ khí

Lựa chọn đầu tiên cho các bộ phận cơ khí tải trung bình, dựa vào độ bền và khả năng gia công cao:

• Bộ phận trục: Trục truyền, trục chính, trục bơm (trạng thái QT, HRC 28-32, độ bền kéo 630-850Mpa)

• Bánh răng: Bánh răng tải trung bình (bề mặt được làm cứng bằng lửa 55 HRC để chống mài mòn, lõi cứng để chống va đập)

• Ốc vít: Bu lông, đai ốc, đinh tán cường độ cao (thay thế thép cacbon thấp cho các mối nối chịu lực)

• Thanh kết nối: Thanh kết nối động cơ/máy móc (cân bằng độ bền-độ bền để tránh bị uốn cong dưới tải trọng động)

2. Công nghiệp ô tô

Các bộ phận quan trọng đòi hỏi độ bền và khả năng chống mỏi:

• Bộ phận khung gầm: Tay lái, nửa trục (chịu được tải trọng đường động, cường độ năng suất ≥370Mpa)

• Linh kiện động cơ: Trục khuỷu, trục cam (trạng thái QT cho khả năng chống mỏi khi vận hành ở tốc độ cao)

• Bộ phận treo: Giá đỡ lò xo lá, tay điều khiển (có thể thích ứng với việc rèn và gia công chính xác)

3. Chế tạo dụng cụ & khuôn mẫu

Lý tưởng cho việc gia công khối lượng thấp đến trung bình, thay thế các loại thép công cụ đặc biệt đắt tiền:

• Khuôn mẫu đơn giản: Khuôn ép nhựa, khuôn đúc khuôn (ủ mềm để gia công, làm cứng bề mặt để chống mài mòn)

• Dụng cụ cắt: Mũi khoan, dao phay, đục lỗ (làm cứng cảm ứng đến 55 HRC để giữ cạnh)

4. Xây dựng & Kỹ thuật nặng

Các thành phần kết cấu cường độ cao cho kỹ thuật quy mô lớn:

• Bộ phận kết cấu: Giá đỡ, dầm, giá đỡ cường độ cao (cầu, khung công nghiệp, khung máy móc hạng nặng)

• Neo & Chốt: Bu lông neo, đinh móng chịu lực nặng (chịu lực kéo bê tông, độ bền kéo cao)

5. Máy nông nghiệp

Các bộ phận chịu mài mòn và chống va đập trong điều kiện làm việc khắc nghiệt:

• Lưỡi cày: Được làm cứng bề mặt để chịu được sự mài mòn và va đập của đất

• Bộ phận của máy thu hoạch: Trục truyền động, hộp số (đủ cứng để xử lý ma sát và độ rung của tàn dư cây trồng)

So sánh lớp: 1045 so với 1020 so với 1060 so với 4140

Khách hàng thường so sánh AISI 1045 với thép cacbon thấp (AISI 1020), thép cacbon cao (AISI 1060) và thép hợp kim (AISI 4140) khi lựa chọn vật liệu. Sau đây là so sánh chi tiết về hiệu suất và ứng dụng để giúp nhanh chóng xác định loại vật liệu phù hợp nhất:

Lớp thép	Hàm lượng cacbon	Cốt lõi  Thuận lợi	Nhược điểm cốt lõi	Độ bền kéo (Mpa)	Ứng dụng điển hình
AISI 1045	0,43-0,50%	Độ bền cân bằng, khả năng xử lý nhiệt tuyệt vời, tiết kiệm chi phí	Khả năng hàn kém	560-850 (QT)	Trục tải trung bình, bánh răng, ốc vít, vật rèn
AISI 1020	0,17-0,23%	Khả năng hàn tuyệt vời, khả năng gia công tốt, chi phí thấp	Độ bền thấp, độ cứng kém	350-450	Các bộ phận kết cấu chịu tải thấp, các bộ phận hàn, các bộ phận tạo hình nguội
AISI 1060	0,55-0,65%	Độ cứng bề mặt cao sau khi đông cứng, chống mài mòn tốt	Độ giòn cao, độ dẻo dai kém, gia công khó khăn	600-900	Các bộ phận chịu mài mòn (lò xo, lưỡi dao, dụng cụ cắt)
AISI 4140	0,38-0,43% (thép hợp kim)	Độ bền cao, độ dẻo dai tốt, độ cứng tuyệt vời, có thể hàn được (sau khi gia nhiệt trước)	Chi phí cao, xử lý nhiệt phức tạp	750-1000 (QT)	Các bộ phận chịu ứng suất cao (trục ô tô, bộ phận thủy lực, lõi khuôn)

Đề xuất lựa chọn cốt lõi

• Chọn AISI 1020 nếu thành phần yêu cầu hàn làm quy trình chính và tải thấp.

• Chọn AISI 1045 cho các bộ phận tải trung bình, không hàn, đòi hỏi cả độ bền và độ dẻo dai (lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất).

• Chỉ chọn AISI 1060 cho các bộ phận chịu mài mòn thuần túy, chịu va đập thấp (lưu ý kiểm soát độ giòn).

• Chọn AISI 4140 cho các bộ phận có điều kiện làm việc phức tạp, ứng suất cao (có thể chấp nhận được với chi phí cao).

Câu hỏi thường gặp

Câu 1: Tại sao hàm lượng carbon của thép C45 được kiểm soát ở mức 0,42-0,50%?

A1: Đây là phạm vi vàng cho thép carbon trung bình:

• Dưới 0,42% sẽ dẫn đến không đủ cường độ và độ cứng kém

• Hơn 0,50% sẽ làm tăng đáng kể độ giòn, giảm độ dẻo dai và khả năng gia công, đồng thời tăng nguy cơ rèn/hàn nứt.

Câu 2: Quy trình xử lý nhiệt nào phù hợp với thép C45 và các thông số quy trình là gì?

A2: Ba quy trình cốt lõi, với sự kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt cho các mục đích khác nhau:

• Ủ mềm: Gia nhiệt 680-710oC, làm mát lò → HB 207 Max (để gia công)

• Bình thường hóa: sưởi ấm 840-880oC, làm mát không khí → cấu trúc đồng nhất (đối với các bộ phận không quan trọng)

• Làm nguội & ủ: Gia nhiệt 820-860oC (làm nguội nước 820-840oC, làm nguội dầu 840-860oC), ủ 550-660oC → HRC 28-32 (đối với các bộ phận chịu tải)

Câu 3: Khả năng gia công của thép C45 là gì? Làm thế nào để tối ưu hóa hiệu quả gia công?

Trả lời 3:  Khả năng gia công của thép C45 phụ thuộc nhiều vào điều kiện xử lý nhiệt và hiệu quả có thể được tối đa hóa bằng cách chọn quy trình phù hợp:

• Trạng thái ủ mềm (HB 207 Max): Khả năng gia công tốt nhất, thích hợp cho gia công CNC, khoan và phay phức tạp.

• Trạng thái QT (HRC 28-32): Khả năng gia công vừa phải, cần sử dụng dụng cụ cắt hợp kim cứng để tiện và mài.

Mẹo tối ưu hóa: Thực hiện ủ mềm trước khi gia công phức tạp, sau đó tiến hành QT/làm cứng bề mặt để đảm bảo cả hiệu quả gia công và hiệu suất cuối cùng.

Câu 4: Khi nào nên chọn thép AISI 1045 thay vì thép hợp kim AISI 4140?

A4: Chọn thép 1045 cho các điều kiện làm việc chịu tải trung bình, không khắc nghiệt (ví dụ: trục thông thường, bánh răng tải trung bình, ốc vít) - nó có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất và giảm chi phí vật liệu từ 30-50% so với AISI 4140. Chỉ chọn AISI 4140 cho các bộ phận chịu ứng suất cao, độ mỏi cao (ví dụ: trục ô tô, xi lanh thủy lực).

Hỏi ngay : Nhận báo giá mới nhất, tình trạng hàng tồn kho và các thông số kỹ thuật.