1045 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht
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1045 Stahl wird als ein mittelkohlenstoffhaltiger Legierungsstahl klassifiziert, der für sein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Härte und Duktilität bekannt ist. Er enthält hauptsächlich Kohlenstoff (0,43 % bis 0,50 %) als sein Hauptlegierungselement, zusammen mit Mangan (0,60 % bis 0,90 %), das seine Härtbarkeit und Festigkeit verbessert. Das Vorhandensein dieser Elemente trägt zu seinen grundlegenden Eigenschaften bei, die ihn für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet machen.
Umfassende Übersicht
1045 Stahl ist weithin anerkannt für seine Vielseitigkeit und wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die moderate Festigkeit und Zähigkeit erfordern. Sein mittlerer Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine gute Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit, wärmebehandelt zu werden, um höhere Härtegrade zu erreichen. Die mechanischen Eigenschaften des Stahls können durch verschiedene Wärmebehandlungsprozesse angepasst werden, was ihn zu einer beliebten Wahl in Branchen wie Automobilbau, Fertigung und Bauwesen macht.
Vorteile von 1045 Stahl:
- Gute Bearbeitbarkeit: 1045 Stahl kann leicht bearbeitet werden, was eine präzise Fertigung von Komponenten ermöglicht.
- Hohe Festigkeit und Zähigkeit: Er bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität, was ihn für strukturelle Anwendungen geeignet macht.
- Wärmebehandelbar: Der Stahl kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden, was seine Verschleißfestigkeit erhöht.
Beschränkungen von 1045 Stahl:
- Korrosionsbeständigkeit: Im Vergleich zu rostfreien Stählen hat 1045 eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit, was ihn weniger geeignet für raue Umgebungen macht.
- Schweißprobleme: Obwohl er geschweißt werden kann, sind Vorwärmen und Nachbehandlung oft notwendig, um Rissbildung zu vermeiden.
Historisch gesehen war 1045 Stahl bedeutend für die Entwicklung verschiedener mechanischer Komponenten, wie Wellen, Zahnräder und Achsen, aufgrund seiner günstigen mechanischen Eigenschaften und der einfachen Fertigung.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10450 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 1045 |
| AISI/SAE | 1045 | USA | Allgemein verwendete Bezeichnung |
| ASTM | A830-1045 | USA | Spezifikation für Kohlenstoffstahl Platten |
| EN | C45 | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede |
| DIN | 1.0503 | Deutschland | Ähnliche Eigenschaften, oft austauschbar verwendet |
| JIS | S45C | Japan | Äquivalent mit leichten Variationen in der Zusammensetzung |
| ISO | 1045 | International | Standardisierte Bezeichnung |
Die Unterschiede zwischen äquivalenten Graden können die Leistung erheblich beeinflussen. Zum Beispiel, während C45 und S45C ähnlich sind, können sie Unterschiede im Schwefel- und Phosphorgehalt aufweisen, die die Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit beeinflussen können.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,43 - 0,50 |
| Mn (Mangan) | 0,60 - 0,90 |
| Si (Silizium) | 0,15 - 0,40 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,040 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,050 |
Die Hauptrolle von Kohlenstoff in 1045 Stahl besteht darin, die Härte und Festigkeit durch Wärmebehandlung zu erhöhen. Mangan trägt zur Härtbarkeit bei und verbessert die Zähigkeit des Stahls. Silizium wirkt während der Stahlherstellung als Entgasungsmittel und kann die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen verbessern.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Angeglüht | 570 - 700 MPa | 83 - 102 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Angeglüht | 310 - 450 MPa | 45 - 65 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Angeglüht | 16 - 20 % | 16 - 20 % | ASTM E8 |
| Härte (Brinell) | Angeglüht | 170 - 210 HB | 170 - 210 HB | ASTM E10 |
| Schlagfestigkeit (Charpy) | -40°C | 25 - 35 J | 18 - 26 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 1045 Stahl geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern, wie z.B. in der Herstellung von Zahnrädern und Wellen, wo Widerstand gegen Verschleiß und Verformung entscheidend ist.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|---|
| Dichte | - | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | 20°C | 46 W/m·K | 32 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Spezifische Wärmekapazität | 20°C | 0,486 kJ/kg·K | 0,116 BTU/lb·°F |
| Elektrische Widerstandsfähigkeit | 20°C | 0,00065 Ω·m | 0,00000038 Ω·in |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 20°C | 11,5 x 10⁻⁶/K | 6,36 x 10⁻⁶/°F |
Die Dichte von 1045 Stahl trägt zu seinem Gesamtgewicht und seiner Festigkeit bei, während seine Wärmeleitfähigkeit für Anwendungen, die Wärme