Aço 45 (1045/C45): Propriedades e Aplicações Chave

O aço 45, também conhecido como 1045 ou C45, é classificado como um aço liga de médio carbono. Ele consiste principalmente de ferro com um teor de carbonos variando de 0,42% a 0,50%, tornando-o adequado para diversas aplicações de engenharia. Os principais elementos de liga no aço 45 incluem manganês, que aumenta a endurecibilidade e a resistência, e silício, que melhora a desoxidação durante a fabricação do aço.

Visão Geral Abrangente

O aço 45 é reconhecido por suas excelentes propriedades mecânicas, incluindo boa resistência à tração, ductilidade e resistência ao desgaste. É frequentemente utilizado em aplicações que requerem resistência e tenacidade moderadas, como eixos, engrenagens e vários componentes de máquinas. A capacidade do aço de ser tratado termicamente permite uma ampla gama de níveis de dureza e resistência, tornando-o versátil para diferentes necessidades de engenharia.

Vantagens:
- Boa Usinabilidade: O aço 45 pode ser facilmente usinado, permitindo a fabricação precisa de componentes.
- Tratamento Térmico: O aço pode ser endurecido por meio de tratamento térmico, aumentando sua resistência e resistência ao desgaste.
- Aplicações Versáteis: Suas propriedades o tornam adequado para uma variedade de aplicações em diferentes indústrias.

Limitações:
- Resistência à Corrosão: O aço 45 tem resistência limitada à corrosão, sendo necessário o uso de revestimentos ou tratamentos protetores em ambientes corrosivos.
- Problemas de Soldabilidade: Embora possa ser soldado, o pré-aquecimento e o tratamento térmico pós-solda são frequentemente necessários para evitar trincas.

Historicamente, o aço 45 tem sido um pilar no setor de manufatura, particularmente em aplicações automotivas e de máquinas, devido ao seu equilíbrio entre resistência e ductilidade.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Classe	País/Região de Origem	Notas/Observações
UNS	G10450	USA	Mais próximo do equivalente ao AISI 1045
AISI/SAE	1045	USA	Designação comumente utilizada
ASTM	A29/A29M	USA	Especificação geral para aço carbono
EN	C45	Europa	Diferenças composicionais menores a serem observadas
DIN	C45	Alemanha	Equivalente ao EN C45
JIS	S45C	Japão	Propriedades semelhantes, mas normas diferentes
GB	45#	China	Classe equivalente com pequenas variações

As diferenças entre essas classes equivalentes podem afetar a seleção com base em propriedades mecânicas específicas ou disponibilidade em certas regiões. Por exemplo, enquanto C45 e 1045 são frequentemente considerados equivalentes, os processos de tratamento térmico específicos podem resultar em diferentes características de desempenho.

Propriedades Principais

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentual (%)
C (Carbono)	0,42 - 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 dos elementos de liga chave no aço 45 inclui:
- Carbono (C): Aumenta a dureza e a resistência por meio de tratamento térmico.
- Manganês (Mn): Aumenta a endurecibilidade e a resistência à tração, melhorando as propriedades mecânicas gerais.
- Silício (Si): Atua como desoxidante e contribui para a resistência.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Temperatura de Teste	Valor Típico/Intervalo (Métrico)	Valor Típico/Intervalo (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tracão	Revenido	Temperatura Ambiente	570 - 700 MPa	83 - 102 ksi	ASTM E8
Resistência ao Esforço (0,2% de desvio)	Revenido	Temperatura Ambiente	350 - 450 MPa	51 - 65 ksi	ASTM E8
Alongamento	Revenido	Temperatura Ambiente	16 - 20%	16 - 20%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Revenido	Temperatura Ambiente	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto (Charpy)	Revenido	-20°C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

A combinação dessas propriedades mecânicas torna o aço 45 adequado para aplicações que requerem boa resistência e tenacidade sob carga mecânica, como em componentes automotivos e peças de máquinas.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
Densidade	Temperatura Ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Condutividade Térmica	Temperatura Ambiente	46 W/m·K	31,7 BTU·in/h·ft²·°F
Capacidade Calorífica Específica	Temperatura Ambiente	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	Temperatura Ambiente	0,0006 Ω·m	0,00001 Ω·in

Propriedades físicas chave, como densidade e condutividade térmica, são significativas para aplicações onde peso e dissipação de calor são fatores críticos, como em componentes automotivos e aeroespaciais.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C)	Avaliação de Resistência	Notas
Atmosférico	-	-	Regular	Risco de ferrugem
Água Doce	-	25	Pobre	Susceptível à picotagem
Ácidos	-	25	Pobre	Não recomendado
Alcalinos	-	25	Regular	Resistência moderada

O aço 45 exibe resistência limitada à corrosão, particularmente em ambientes salinos onde a picotagem pode ocorrer. Comparado a aços inoxidáveis como 304 ou 316, que oferecem excelente resistência à corrosão, o aço 45 é menos adequado para aplicações expostas a ambientes severos sem revestimentos protetores.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	300	572	Adequado para calor moderado
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	400	752	Apenas para exposição de curto prazo
Temperatura de Escalabilidade	600	1112	Risco de oxidação acima desta temperatura
Considerações de Resistência ao Fluído começam em torno de	400	752	Perda significativa de resistência

Em temperaturas elevadas, o aço 45 mantém resistência razoável, mas pode sofrer oxidação e escalas, o que pode comprometer sua integridade em aplicações de alta temperatura.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Mistura de Argônio + CO2	Pré-aquecimento recomendado
TIG	ER70S-2	Argônio	Tratamento térmico pós-solda necessário
Stick	E7018	-	Requer pré-aquecimento

O aço 45 pode ser soldado usando vários métodos, mas o pré-aquecimento é frequentemente necessário para evitar trincas. O tratamento térmico pós-solda também pode melhorar as propriedades da junta de solda.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Aço 45 (1045)	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice Relativo de Usinabilidade	70	100	1212 é mais fácil de usinar
Velocidade de Corte Típica (Torção)	30 m/min	40 m/min	ajustar para desgaste da ferramenta

O aço 45 possui boa usinabilidade, mas não é tão fácil de usinar quanto alguns aços de usinagem livre, como o AISI 1212. Velocidades de corte e ferramentas otimizadas devem ser consideradas para obter os melhores resultados.

Formabilidade

O aço 45 apresenta formabilidade moderada, tornando-o adequado para processos de conformação a frio e a quente. No entanto, é preciso cuidado para evitar endurecimento excessivo, que pode levar a trincas durante operações de dobra.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Objetivo Principal / Resultado Esperado
Revenimento	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 horas	Ar	Amolecimento, melhoria na usinabilidade
Resfriamento Rápido	800 - 850 / 1472 - 1562	30 - 60 minutos	Óleo ou Água	Endurecimento, aumento de resistência
Tempera	400 - 600 / 752 - 1112	1 hora	Ar	Redução da fragilidade, melhoria na tenacidade

Os processos de tratamento térmico alteram significativamente a microestrutura do aço 45, melhorando suas propriedades mecânicas. O resfriamento rápido aumenta a dureza, enquanto a tempera reduz a fragilidade, tornando-o adequado para várias aplicações.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Secção	Exemplo de Aplicação Específica	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nessa Aplicação	Razão para a Seleção
Automotivo	Eixos de transmissão	Alta resistência à tração, ductilidade	Necessário para durabilidade e desempenho
Máquinas	Engrenagens	Resistência ao desgaste, usinabilidade	Essencial para precisão e longevidade
Construção	Componentes estruturais	Força, tenacidade	Crítico para aplicações de suporte de carga
Ferramentas	Suportes de ferramenta	Dureza, resistência ao calor	Necessário para longevidade e desempenho da ferramenta

Outras aplicações incluem:
- Cilindros hidráulicos
- Fixadores
- Virabrequins
- Eixos

O aço 45 é escolhido para essas aplicações devido ao seu equilíbrio de resistência, tenacidade e usinabilidade, tornando-o ideal para componentes que devem suportar estresse mecânico significativo.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Novas Perspectivas

Característica/Propriedade	Aço 45 (1045)	AISI 4140	AISI 1018	Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Força moderada	Alta força	Baixa força	4140 oferece melhor resistência, mas é mais difícil de usinar
Aspecto Chave da Corrosão	Regular	Bom	Excelente	1018 é mais resistente à corrosão, mas carece de força
Soldabilidade	Moderada	Boa	Excelente	1018 é mais fácil de soldar, enquanto 4140 requer pré-aquecimento
Usinabilidade	Boa	Regular	Excelente	1018 é mais fácil de usinar do que o aço 45
Formabilidade	Moderada	Pobre	Boa	1018 possui melhor formabilidade para formas complexas
Custo Relativo Aproximado	Moderado	Mais alto	Mais baixo	O custo varia com base nos elementos de liga
Disponibilidade Típica	Comum	Menos comum	Muito comum	1018 está amplamente disponível, enquanto 4140 pode ser menos

Ao selecionar o aço 45, considerações como custo, disponibilidade e propriedades mecânicas específicas são cruciais. Seu custo moderado e boa disponibilidade tornam-no uma escolha popular para várias aplicações, mas suas limitações em resistência à corrosão e soldabilidade devem ser cuidadosamente avaliadas em relação aos requisitos do projeto.

Em resumo, o aço 45 é um aço liga de médio carbono versátil que oferece um equilíbrio entre resistência, usinabilidade e tratabilidade térmica, tornando-o adequado para uma ampla gama de aplicações de engenharia. No entanto, suas limitações em resistência à corrosão e soldabilidade requerem consideração cuidadosa em ambientes específicos.