Aço 1045: Visão Geral das Propriedades e Principais Aplicações

Aço 1045 é classificado como um aço de liga de carbono médio, conhecido por seu equilíbrio entre resistência, dureza e ductilidade. Contém principalmente carbono (0,43% a 0,50%) como seu principal elemento de liga, juntamente com manganês (0,60% a 0,90%), que melhora sua endurecibilidade e resistência. A presença desses elementos contribui para suas propriedades fundamentais, tornando-o adequado para uma variedade de aplicações de engenharia.

Visão Geral Abrangente

O aço 1045 é amplamente reconhecido por sua versatilidade e é comumente utilizado em aplicações que requerem resistência e tenacidade moderadas. Seu conteúdo médio de carbono permite boa resistência ao desgaste e a capacidade de ser tratado termicamente para alcançar níveis mais altos de dureza. As propriedades mecânicas do aço podem ser ajustadas por meio de vários processos de tratamento térmico, tornando-o uma escolha popular em indústrias como automotiva, manufatura e construção.

Vantagens do Aço 1045:
- Boa Usinabilidade: O aço 1045 pode ser facilmente usinado, permitindo a fabricação precisa de componentes.
- Alta Resistência e Tenacidade: Oferece um bom equilíbrio entre resistência e ductilidade, tornando-o adequado para aplicações estruturais.
- Tratável termicamente: O aço pode ser endurecido através de tratamento térmico, melhorando sua resistência ao desgaste.

Limitações do Aço 1045:
- Resistência à Corrosão: Em comparação com aços inoxidáveis, o 1045 possui resistência à corrosão limitada, tornando-o menos adequado para ambientes agressivos.
- Problemas de Soldabilidade: Embora possa ser soldado, o pré-aquecimento e o tratamento térmico pós-solda são frequentemente necessários para evitar fissuras.

Historicamente, o aço 1045 tem sido significativo no desenvolvimento de vários componentes mecânicos, como eixos, engrenagens e eixos, devido às suas propriedades mecânicas favoráveis e facilidade de fabricação.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Classe	País/Região de Origem	Notas/Observações
UNS	G10450	EUA	Mais próximo equivalente ao AISI 1045
AISI/SAE	1045	EUA	Designação comumente usada
ASTM	A830-1045	EUA	Especificação para chapas de aço carbono
EN	C45	Europa	Diferenças composicionais menores
DIN	1.0503	Alemanha	Propriedades similares, frequentemente usadas de forma intercambiável
JIS	S45C	Japão	Equivalente com ligeiras variações na composição
ISO	1045	Internacional	Designação padronizada

As diferenças entre graus equivalentes podem afetar significativamente o desempenho. Por exemplo, enquanto C45 e S45C são semelhantes, podem ter variações no conteúdo de enxofre e fósforo, o que pode influenciar a usinabilidade e a soldabilidade.

Propriedades Principais

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentagem (%)
C (Carbono)	0,43 - 0,50
Mn (Manganês)	0,60 - 0,90
Si (Silício)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,040
S (Enxofre)	≤ 0,050

O papel principal do carbono no aço 1045 é aumentar a dureza e a resistência através do tratamento térmico. O manganês contribui para a endurecibilidade e melhora a tenacidade do aço. O silício atua como desoxidante durante a fabricação do aço e pode aumentar a resistência em temperaturas elevadas.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor Típico/Faixa (Métrico)	Valor Típico/Faixa (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Normalizado	570 - 700 MPa	83 - 102 ksi	ASTM E8
Resistência do Material (offset de 0,2%)	Normalizado	310 - 450 MPa	45 - 65 ksi	ASTM E8
Alongamento	Normalizado	16 - 20%	16 - 20%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Normalizado	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto (Charpy)	-40°C	25 - 35 J	18 - 26 ft-lbf	ASTM E23

A combinação dessas propriedades mecânicas torna o aço 1045 adequado para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade, como na fabricação de engrenagens e eixos, onde a resistência ao desgaste e à deformação é crítica.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
Densidade	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Condutividade Térmica	20°C	46 W/m·K	32 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Térmica Específica	20°C	0,486 kJ/kg·K	0,116 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	20°C	0,00065 Ω·m	0,00000038 Ω·in
Coeficiente de Expansão Térmica	20°C	11,5 x 10⁻⁶/K	6,36 x 10⁻⁶/°F

A densidade do aço 1045 contribui para seu peso e resistência geral, enquanto sua condutividade térmica é importante para aplicações que envolvem dissipação de calor. O coeficiente de expansão térmica é crucial em aplicações onde ocorrem flutuações de temperatura, pois afeta a estabilidade dimensional.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C)	Classificação de Resistência	Notas
Atmosférico	-	-	Regular	Suscetível a ferrugem
Cloretos	3-5	20-60	Pobre	Risco de picotamento
Ácidos	10-20	20-40	Não Recomendado	Corrosão rápida
Alcalinos	5-10	20-60	Regular	Resistência moderada

O aço 1045 apresenta uma resistência razoável à corrosão atmosférica, mas é suscetível à ferrugem se não for adequadamente protegido. Em ambientes com cloretos, pode ocorrer corrosão pontual, tornando-o inadequado para aplicações marinhas. Comparado a aços inoxidáveis como 304 ou 316, a resistência à corrosão do 1045 é significativamente inferior, o que limita seu uso em ambientes corrosivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temp. Máx. de Serviço Contínuo	400	752	Além disso, a resistência diminui
Temp. Máx. de Serviço Intermitente	500	932	Exposição de curto prazo apenas
Temperatura de Escalonamento	600	1112	Risco de oxidação em temperaturas mais altas
Considerações sobre a Resistência ao Fluído	400	752	Começa a degradar significativamente

Em temperaturas elevadas, o aço 1045 mantém boa resistência, mas pode perder dureza e tenacidade se exposto por períodos prolongados. A oxidação pode ocorrer a temperaturas acima de 600 °C, exigindo revestimentos protetores ou materiais alternativos em aplicações de alta temperatura.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendada (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argônio + CO2	Pré-aquecimento recomendado
TIG	ER70S-2	Argônio	Tratamento térmico pós-solda necessário
Rebolo	E7018	-	Exige controle cuidadoso

O aço 1045 pode ser soldado usando vários processos, mas o pré-aquecimento a cerca de 150-200 °C (300-400 °F) é frequentemente necessário para minimizar o risco de fissuras. O tratamento térmico pós-solda pode ajudar a aliviar tensões e melhorar as propriedades mecânicas da solda.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Aço 1045	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice Relativo de Usinabilidade	70	100	1212 é mais fácil de usinar
Velocidade de Corte Típica	30-50 m/min	60-80 m/min	Ajustar com base na ferramenta

O aço 1045 tem boa usinabilidade, mas não é tão fácil de usinar quanto alguns aços de usinagem livre, como AISI 1212. O uso de ferramentas de aço de alta velocidade ou de carbeto e fluidos de corte apropriados pode melhorar o desempenho.

Formabilidade

O aço 1045 pode ser moldado a frio e aquecido, mas apresenta endurecimento ao trabalho, o que pode dificultar a formação a frio. O raio mínimo de dobra é tipicamente 3-4 vezes a espessura do material, e deve-se ter cuidado para evitar fissuras durante as operações de formação.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C)	Tempo de Imersão Típico	Método de Resfriamento	Objetivo Primário / Resultado Esperado
Normalização	700 - 800	1-2 horas	Ar	Amolecimento, melhoria na usinabilidade
Resfriamento rápido	800 - 850	30 minutos	Óleo ou Água	Endurecimento, aumento da resistência
Tempera	400 - 600	1 hora	Ar	Reduzir a fragilidade, melhorar a tenacidade

Durante o tratamento térmico, o aço 1045 passa por transformações metalúrgicas significativas. O resfriamento rápido aumenta a dureza formando martensita, enquanto a tempera reduz a fragilidade e aumenta a tenacidade, tornando-o adequado para aplicações dinâmicas.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Sector	Exemplo de Aplicação Específica	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão da Seleção
Automotiva	Eixos de manivela	Alta resistência, tenacidade	Durabilidade sob estresse
Manufatura	Engrenagens	Resistência ao desgaste, usinabilidade	Precisão e longevidade
Construção	Componentes estruturais	Força, ductilidade	Capacidade de suportar carga

Outras aplicações incluem:
- Eixos e eixo
- Conectores
- Peças de máquina

O aço 1045 é escolhido para essas aplicações devido às suas excelentes propriedades mecânicas, que fornecem a resistência e tenacidade necessárias em ambientes exigentes.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Outros Insights

Característica/Propriedade	Aço 1045	AISI 4140	AISI 1018	Nota Breve sobre Prós/Contras ou Compromissos
Propriedade Mecânica Principal	Força moderada	Alta resistência	Baixa resistência	4140 oferece maior resistência, mas menos ductilidade
Aspecto de Corrosão Principal	Regular	Bom	Excelente	1018 tem resistência à corrosão superior
Soldabilidade	Moderada	Boa	Excelente	1018 é mais fácil de soldar sem pré-aquecimento
Usinabilidade	Boa	Regular	Excelente	1018 é mais fácil de usinar devido ao menor carbono
Formabilidade	Moderada	Pobre	Boa	1018 é mais moldável devido ao menor teor de carbono
Custo Aproximado Relativo	Moderado	Mais alto	Mais baixo	1045 é econômico para aplicações de resistência média
Disponibilidade Típica	Comum	Menos comum	Muito comum	1018 está amplamente disponível para uso geral

Ao selecionar o aço 1045, as considerações incluem seu equilíbrio entre resistência e usinabilidade, tornando-o adequado para uma variedade de aplicações. No entanto, suas limitações em resistência à corrosão e soldabilidade devem ser ponderadas em relação aos requisitos específicos do projeto. Além disso, enquanto o 1045 é econômico, alternativas como o AISI 4140 podem ser mais adequadas para aplicações de alta resistência, embora a um custo mais alto.