فولاد CK45؛ انواع و کاربرد فولاد سیکا
یکی از متداول ترین و پر مصرف ترین نوع فولاد آلیاژی، فولاد CK45 نام دارد که در کارهای سرد، یکنواخت سازی، آب دهی، برگشت دهی و تولید قطعاتی که در معرض تنش های متوسط قرار دارند کاربرد دارد.
مقدمه
فولاد یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف است که بسته به ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی، انواع مختلفی دارد. یکی از مهم‌ترین انواع فولاد که در صنعت به‌وفور مورد استفاده قرار می‌گیرد، فولاد CK45 است که در ایران به نام سیکا فولاد نیز شناخته می‌شود. این نوع فولاد به دلیل داشتن خواص مکانیکی مناسب، قابلیت عملیات حرارتی و قیمت مقرون‌به‌صرفه، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. در این مقاله، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، مزایا و معایب، کاربردها و انواع محصولات فولاد CK45 را بررسی خواهیم کرد.
یکی از متداول ترین و پر مصرف ترین نوع فولاد آلیاژی، فولاد CK45 نام دارد که در کارهای سرد، یکنواخت سازی، آب دهی، برگشت دهی و تولید قطعاتی که در معرض تنش های متوسط قرار دارند کاربرد دارد.
یکی از عناصر اصلی در تولید محصولات فولادی، کربن می باشد که بر اساس میزان سختی به سه گروه: کربن بالا، کربن متوسط و کربن پایین تقیسیم بندی می شود. فولاد CK45 یکی از متداول ترین فولادی هایی می باشد که به صورت نرمال و طی فرآیند نورد گرم قابلیت تولید دارد و در گروه محصولات کربن متوسط (حدود 0.45 درصد) قرار می گیرد. علاوه بر کرین فولاد CK45 دارای عناصری از قبیل سیلسیوم (0.25 درصد) و منگنز (0.65 درصد) می باشد.
فولاد CK45 در رده کربن متوسط قرار گرفته که باعث شده از آن در ساخت میلگرد، ورق و تسمه استفاده شود. در این فولاد به دلیل استفاده از عناصر دیگر نظیر سیلسیوم و منگنز حتما در حین جوشکاری باید دقت لازم صورت بگیرید تا فولاد دچار سختی و ترک خوردگی نشود. اما لازم به ذکر است که فولاد CK45 مقاومت بالایی در برابر ضربه، استحکاک، استقامت بالا داشته و در انجام عملیات حرارتی بسیار مناسب می باشد.
آلیاژ CK45 در کوره های آلیاژی مذاب شده و با استفاده از روش های ریخته گری پیوسته، محصول نهایی از جمله ورق CK45، میلگرد و تسمه تولید می گردد. قیمت میلگرد و ورق CK45 در برابر مزایای آن بسیار مقرون به صرفه می باشد و علت آن میزان کرن بکار رفته در فولاد آلیاژی آن می باشد.
آنچه در این مقاله خواهید خواند:
کاربرد فولاد CK45
فولاد CK45 به دلیل ویژگی و قیمت مناسب در تهیه وسایل و ابزارهای گوناگون مانند پتروشیمی، نفت، ساختمان سازی و خودروسازی کاربردهای گسترده ای دارد. این آلیاژ در ساخت محور پمپ، شافت ها، غلتک های صنعتی و قسمت هایی از خودروهای معمولی و سنگین مانند میل نگ، میل های متصل کننده، سگدست، اکسل، شفت و ... که میزان چقرمگی آن ها بالاست و یا به استحکام بیشتری نیاز دارند.
به طور کلی مصرف فولاد CK45 در کارهای سرد، یکنواخت سازی، آب دهی، برگشت دهی و همچنین تولید قطعاتی که در معرض تنش های متوسط قرار دارند، کاربرد دارند. همچنین از فولاد CK45 در ساخت میلگرد ، ورق و تسمه فولادی استفاده می کنند.
مشخصات فنی فولاد ck45
خواص مکانیکی فولاد ck45
یکی از دلایل محبوبیت فولاد CK45 در صنعت، خواص مکانیکی مناسب آن است. برخی از مهم‌ترین خواص مکانیکی این فولاد عبارت‌اند از:
- افزایش طول به میزان 4 تا 17 درصد
- دمای آهنگری تا 1000 الی 1100 درجه سانتی گراد
- دما سختی به میزان 820 الی 860 درجه سانتی گراد
- نسبت پویسون 29
- دمای آنیلینگ به میزان 650 تا 700 درجه سانتی گراد
- استحکام کششی: 610 مگاپاسکال
- استحکام تسلیم: 355 مگاپاسکال
- ضریب الاستیسیته: 190-210 گیگاپاسکال
- چگالی: 7.84 گرم بر سانتی‌متر مکعب
- دمای کوئنچینگ: 820 – 860 درجه سانتی‌گراد (در آب یا روغن)
- دمای فورجینگ: 850 – 1050 درجه سانتی‌گراد
- دمای تمپرینگ: 550 – 680 درجه سانتی‌گراد
- دمای آنیلینگ: 650 – 700 درجه سانتی‌گراد
- سختی برینل: حدود 207 HB
ترکیب شیمیایی فولاد CK45
فولاد CK45 از ترکیب عناصر مختلفی تشکیل شده است که میزان هر یک از این عناصر، خواص نهایی این فولاد را مشخص می‌کند. ترکیب شیمیایی این فولاد به‌صورت زیر است:
کربن (C): 0.42 – 0.50%
سیلیسیم (Si): 0.40%
منگنز (Mn): 0.50 – 0.80%
فسفر (P): حداکثر 0.025%
گوگرد (S): حداکثر 0.035%
این ترکیب شیمیایی باعث می‌شود فولاد CK45 در دسته فولادهای متوسط کربن قرار بگیرد. وجود میزان متوسطی از کربن، باعث بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش می‌شود، اما در عین حال خاصیت ضدزنگ بودن این فولاد نسبت به فولادهای حاوی کروم کمتر است.
جدول خواص شیمیایی فولاد ck45
| عناصر شیمیایی فولاد CK45 | مقدار عنصر % |
| کربن | 0.45 |
| منگنز | 0.65 |
| سیلسیوم | 0.25 |
| فسفر | 0.035 |
| دیگر عناصر | Pb |
کاربردهای فولاد CK45
فولاد CK45 به دلیل خواص مکانیکی و شیمیایی منحصر‌به‌فرد خود در صنایع گوناگون استفاده می‌شود. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این فولاد عبارت‌اند از:
1. صنعت خودروسازی
ساخت شفت‌های انتقال قدرت (مانند شفت گیربکس)
اجزای سیستم تعلیق خودرو
قطعات داخلی موتور که نیاز به استحکام بالا دارند
2. صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
ساخت لوله‌ها و قطعات تحت فشار
شیرآلات و قطعات مرتبط با انتقال مواد شیمیایی
3. صنایع مکانیکی و ماشین‌سازی
تولید قطعات ماشین‌آلات سنگین
ساخت غلطک‌ها و محورهای گردان
انواع پین و بوش که نیاز به تحمل بار و ضربه دارند
4. صنایع ابزارسازی
تیغه‌های برش، مته، انبردست و پیچ‌گوشتی
تیغ اره و قطعات تحت فشار
5. صنعت ساختمان و پل‌سازی
ساخت سازه‌های فلزی مقاوم در برابر فشار
اجزای حساس پل‌ها و تجهیزات ساختمانی
6. صنایع هوافضا و رباتیک
تولید قطعات خاص که نیاز به مقاومت مکانیکی بالا دارند
میلگرد ck45
شمش ck45 در دمای بالا و پس از طی چندین مرحله نورد، به میلگرد تبدیل می شوند. افزایش میزان کربن در میلگرد ck45 نسبت به میلگرد های معمولی، باعث شده تا این میلگردها سختی و استحکام بیشتری داشته باشند. این نوع میلگرد ها در دمای 650 تا 700 درجه سانتی گراد پخته شده و سپس در دمای 900 تا 1150 درجه عملیات آهنگری روی آن صورت گرفته و بعد از نرمالسازی و تابکاری توسط روغن و اب سرد شده و حرارت کاملا تخلیه شده است.
حداقل تنش تسلیم و تنش استحکام میلگرد ck45 به ترتیب برابر 355 و 610 نیوتن بر متر مربع می باشد. در سازمان های DIN آلمان و SEA آمریکا، انواع استاندارد میلگرد CK45 و مشخصات آن ها به ترتیب با کد های 1.1191 و 1045 نام گذاری شده اند. قیمت میلگرد CK45 در استاندارد های مختلف با توجه به برند تولیدکننده متفاوت است. گروه آلیاژی یزد تولیدکننده اصلی این محصول در ایران است. کارخانه های اسفراین و اصفهان نیز دیگر سازندگان داخلی بشمار می روند.
قیمت میلگرد CK45 در مقایسه با سایر میلگرد های موجود در بازار آهن آلات بیشتر است و لذا برند تولید کننده و کیفیت محصول هر کارخانه بر قیمت نهایی آن تاثیر می گذارد.
ورق CK45
به ورق CK45 در صنعت، ورق استیل یا ورق کربن متوسط گفته می شود. ورق CK45 به شیوه نورد گرم، ابتدا تختال های فولاد در دمایی 1100 درجه سانتی گراد از فرآیند ریخته گری به دست آمده و به وسیله دستگاه هوا برش به طول های مشخصی بریده می شوند و سپس این قطعات در کوره های پیش گرم شده و بعد از چند مرحله عملیات نورد گرم به ضخامت مورد نظر می رسند. ضخامت معمول این ورق 3 تا 50 میلی‌متر و ابعاد آن 2000*6000 و 1500*6000 میلی‌متر است. قیمت ورق CK45 با توجه به ابعاد و اندازه تولید شده و همچنین کیفیت و مشخصات متقاوت بوده و از ورق آهنی بالاتر است.
ورق CK45 در دسته ورق های ضد سایش قرار می گیرد به دلیل اینکه ویژگی کششی ای نوع ورق بالا بوده و به علت جوش پذیری و سختی بالا باعث شده در ساخت قطعاتی مانند تیغه های ماله کشی که مقاومت پایینی در برابر ساییدگی دارند، از این ورق استفاده می شود.
کارخانه فولاد مبارکه اصفهان، یزد، اسفراین تولید کننده داخلی فولاد CK45 هستند و واردات این ورق ها نیز کشورهای آلمان، کره جنوبی و روسیه می باشند.
تسمه CK45
تسمه CK45 به سه دسته فابریک، نوری و ماشینی تقسیم می شوند. این نوع تسمه ها سختی و طول عمر بالاتری دارند. این تسمه ها هم به صورت معمول و هم از ذوب قراضه های فولاد CK45 ریخته گری می شود. تسمه های ماشینکاری شده از برش ورقه های مادر به قطعاتی به عرض کمتر به دست می آیند. در این روش برخی عوامل باعث خمیدگی تسمه ها حول محور های مختلف شود. هرچه عرض تسمه کمتر باشد خمیدگی و تابیدگی آن بیشتر می باشد.
طول تسمه ها معمولا 6 الی 10 متر، عرض بین 10 تا 100 سانتی‌متر و ضخامت آن ها از 3 تا 12 میلی‌متر است.
نتیجه‌گیری
فولاد CK45 یکی از فولادهای متوسط کربن است که به دلیل خواص مکانیکی مناسب، استحکام بالا و قیمت مقرون‌به‌صرفه در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، نفت و گاز، ماشین‌سازی و ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، ضعف اصلی آن عدم مقاومت در برابر زنگ‌زدگی است که در محیط‌های مرطوب نیاز به پوشش‌های محافظ دارد. به طور کلی، این فولاد به دلیل سختی مناسب و قابلیت عملیات حرارتی، گزینه‌ای ایده‌آل برای ساخت قطعات مکانیکی پرکاربرد است.
