ورق CK45؛ بررسی جامع خواص مکانیکی، ترکیب شیمیایی و استانداردهای بین‌المللی
ورق ck45-ورق آلیاژی ck45
ورق CK45؛ مقایسه تطبیقی با فولادهای مشابه از نظر سختی، کشش و جوش‌پذیری
مقدمه
ورق آلیاژی CK45 یکی از پرکاربردترین فولادهای کربنی قابل سخت‌کاری در صنایع مهندسی، ساخت و تولید است. این فولاد با ترکیب شیمیایی متعادل و قابلیت عملیات حرارتی، جایگاه ویژه‌ای در میان مواد اولیه صنعتی یافته است. در این مقاله، به بررسی دقیق مشخصات فنی، خواص مکانیکی، قابلیت‌های فرآیندی، و کاربردهای صنعتی ورق CK45 پرداخته می‌شود تا شناختی علمی و عملی از این ماده مهندسی حاصل گردد.
۱. ترکیب شیمیایی و استانداردهای بین‌المللی
ورق CK45 مطابق با استاندارد DIN آلمان با شماره 1.1191 شناخته می‌شود و در دسته فولادهای ساده کربنی قابل سخت‌کاری قرار دارد. ترکیب شیمیایی این فولاد به‌طور معمول به شرح زیر است:
| عنصر | درصد وزنی تقریبی |
| کربن (C) | 0.42 – 0.50% |
| منگنز (Mn) | 0.50 – 0.80% |
| فسفر (P) | ≤ 0.035% |
| گوگرد (S) | ≤ 0.035% |
این ترکیب، CK45 را به فولادی با قابلیت سخت‌کاری بالا، مقاومت مناسب در برابر سایش، و ماشین‌کاری‌پذیری قابل قبول تبدیل می‌کند.
مطابق با استانداردهای بین‌المللی، معادل‌های CK45 در سایر نظام‌های طبقه‌بندی به شرح زیر است:
| استاندارد | نام معادل |
| DIN | 1.1191 |
| AISI/SAE | 1045 |
| JIS | S45C |
| EN | C45 |
۲. خواص مکانیکی و فیزیکی
ورق CK45 در حالت نورد گرم یا آنیل شده دارای خواص مکانیکی زیر است (مقادیر تقریبی):
- استحکام کششی: 600–800 MPa
- سختی برینل: 170–220 HB
- ازدیاد طول نسبی: 14–18%
- مدول یانگ: حدود 210 GPa
پس از عملیات حرارتی (مانند کوئنچ و تمپر)، این خواص به‌طور قابل توجهی بهبود می‌یابند و سختی تا حدود 55 HRC قابل دستیابی است.
۳. قابلیت عملیات حرارتی
ورق CK45 به دلیل درصد کربن بالا، قابلیت عملیات حرارتی مناسبی دارد. فرآیندهای رایج شامل:
- نرمالیزه کردن (Normalizing): برای یکنواخت‌سازی ساختار میکروسکوپی
- کوئنچ و تمپر (Quenching & Tempering): برای افزایش سختی و مقاومت به سایش
- آنیلینگ (Annealing): برای بهبود ماشین‌کاری‌پذیری
این قابلیت‌ها، CK45 را برای قطعاتی که نیاز به سختی سطحی و مقاومت مکانیکی بالا دارند، مناسب می‌سازد.
۴. ماشین‌کاری و فرم‌پذیری
ورق CK45 در حالت آنیل شده دارای ماشین‌کاری‌پذیری متوسط تا خوب است. استفاده از ابزارهای کاربیدی و روان‌سازهای مناسب توصیه می‌شود. فرم‌پذیری این فولاد در دمای بالا مطلوب‌تر است و در فرآیندهای خم‌کاری و کشش عمیق باید به ضخامت و دمای فرآیند توجه شود.
۵. جوش‌پذیری
جوش‌پذیری CK45 به دلیل درصد بالای کربن، محدود است. برای جوشکاری موفق، اقدامات پیش‌گرم و پس‌گرم ضروری است تا از ترک‌های سرد و تنش‌های پسماند جلوگیری شود. استفاده از الکترودهای کم‌هیدروژن و کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری توصیه می‌گردد.
۶. مقاومت به سایش و ضربه
یکی از ویژگی‌های برجسته CK45، مقاومت بالا در برابر سایش پس از عملیات حرارتی است. این خاصیت، آن را برای کاربردهایی مانند محورهای انتقال قدرت، چرخ‌دنده‌ها، و قطعات تحت بار دینامیکی مناسب می‌سازد. همچنین، مقاومت به ضربه در حالت تمپر شده مطلوب است.
۷. انواع ورق CK45
ورق‌های CK45 در اشکال مختلف تولید و عرضه می‌شوند:
- ورق نورد گرم (Hot Rolled CK45)
- ورق نورد سرد (Cold Rolled CK45)
- ورق آنیل شده (Annealed CK45)
- ورق حرارت‌دیده یا تمپر شده (Tempered CK45)
- ورق پرداخت‌کاری شده (Ground or Polished CK45)
انتخاب نوع مناسب بسته به کاربرد نهایی، فرآیند تولید، و الزامات مکانیکی صورت میگیرد.
۸. کاربردهای صنعتی
ورق CK45 در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، از جمله:
- صنایع خودروسازی: ساخت میل‌لنگ، شفت‌ها، و قطعات انتقال قدرت
- صنایع ماشین‌سازی: تولید چرخ‌دنده، محور، و قطعات تحت بار
- صنایع نفت و گاز: اجزای مکانیکی تحت فشار و سایش
- صنایع کشاورزی: قطعات ماشین‌آلات سنگین
- صنایع قالب‌سازی: صفحات و قطعات قالب‌های فلزی
۹. مزایا و محدودیت‌ها
مزایا:
- قابلیت سخت‌کاری بالا
- مقاومت مناسب در برابر سایش
- ماشین‌کاری‌پذیری قابل قبول
- قیمت مناسب نسبت به فولادهای آلیاژی پیچیده
محدودیت‌ها:
- جوش‌پذیری محدود
- حساسیت به ترک‌های حرارتی در عملیات حرارتی
- مقاومت متوسط در برابر خوردگی (نیاز به پوشش یا روغن‌کاری)
۱۰. مقایسه با فولادهای مشابه
| مشخصه | CK45 | ST52 | 42CrMo4 |
| نوع فولاد | کربنی ساده | کم‌آلیاژ | آلیاژی متوسط |
| سخت‌کاری‌پذیری | بالا | متوسط | بسیار بالا |
| جوش‌پذیری | محدود | خوب | متوسط |
| مقاومت به سایش | بالا | متوسط | بسیار بالا |
| قیمت نسبی | متوسط | پایین | بالا |
🏭 تولیدکنندگان ورق CK45 در ایران
بر اساس گزارش‌های صنعتی و منابع معتبر داخلی، سه کارخانه اصلی در ایران تولید ورق CK45 را بر عهده دارند:
| نام کارخانه | موقعیت جغرافیایی | ویژگی‌ها |
| ذوب‌آهن اصفهان | استان اصفهان | تولید فولادهای ساختمانی و آلیاژی، ظرفیت بالا |
| فولاد اکسین خوزستان | اهواز | تخصص در ورق‌های آلیاژی ضخیم، ابعاد بزرگ |
| فولاد یزد | استان یزد | تولید ورق‌های نورد گرم با کیفیت صنعتی |
همچنین برخی شرکت‌های بازرگانی مانند فولاد سخت و مرکز توسعه تجارت جهانی وریا نیز در تأمین و توزیع ورق CK45 فعالیت گسترده دارند.
🌐 تولیدکنندگان بین‌المللی ورق CK45
در سطح جهانی، ورق CK45 (با نام‌های معادل مانند AISI 1045 یا S45C) توسط شرکت‌های زیر تولید می‌شود:
| نام شرکت | کشور | استاندارد تولید |
| Thyssenkrupp Steel | آلمان | DIN 1.1191 |
| Nippon Steel Corporation | ژاپن | JIS S45C |
| ArcelorMittal | لوکزامبورگ / جهانی | EN C45 |
| Baosteel Group | چین | GB 45 |
| U.S. Steel Corporation | ایالات متحده | AISI 1045 |
| Metinvest | اوکراین | DIN / EN |
این شرکت‌ها با رعایت استانداردهای بین‌المللی، ورق‌های CK45 را در ابعاد مختلف و با کیفیت بالا تولید و به بازارهای جهانی عرضه می‌کنند.
ورق آلیاژی CK45 با ترکیب شیمیایی متعادل، قابلیت عملیات حرارتی، و خواص مکانیکی مطلوب، یکی از گزینه‌های مناسب برای کاربردهای مهندسی و صنعتی است. با وجود محدودیت‌هایی در جوش‌پذیری و مقاومت به خوردگی، این فولاد در بسیاری از صنایع به‌عنوان ماده‌ای قابل اعتماد و اقتصادی شناخته می‌شود. انتخاب صحیح نوع ورق، فرآیند تولید، و عملیات حرارتی، نقش مهمی در بهره‌برداری بهینه از این ماده دارد.
منابع معتبر بین‌المللی
- DIN EN 10083-2: Steels for quenching and tempering – Technical delivery conditions
- ASM Handbook, Volume 1: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys
- SAE International – AISI 1045 Steel Specification
- JIS G4051: Carbon steels for machine structural use
🧾 نام‌های معادل ورق CK45 در استانداردهای جهانی
ورق CK45 در استانداردهای مختلف با نام‌های متفاوتی شناخته می‌شود. جدول زیر معادل‌های بین‌المللی این فولاد را نشان می‌دهد:
| استاندارد | نام معادل | کشور / نظام طبقه‌بندی |
| DIN | CK45 / 1.1191 | آلمان |
| EN | C45 | اتحادیه اروپا |
| AISI / SAE | 1045 | ایالات متحده آمریکا |
| JIS | S45C | ژاپن |
| ISO | C45E | بین‌المللی |
| GOST | 45 | روسیه |
این معادل‌ها از نظر ترکیب شیمیایی بسیار نزدیک هستند و در کاربردهای مشابه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
📐 ابعاد و اندازه‌های رایج ورق CK45
ورق‌های CK45 در ضخامت‌ها و ابعاد متنوعی تولید می‌شوند. مشخصات رایج به شرح زیر است:
- ضخامت‌ها: از 2 میلی‌متر تا 100 میلی‌متر (بسته به کاربرد)
- عرض‌های رایج:
- 1000 میلی‌متر (کارخانه اراک)
- 1200 میلی‌متر (کارخانه قطعات)
- 1500 میلی‌متر (خرم‌آباد، چین)
- 2000 میلی‌متر و بیشتر (اکسین اهواز)
- طول استاندارد: 6000 میلی‌متر (۶ متر) برای ورق‌های نورد گرم
در صورت نیاز، برش در ابعاد سفارشی نیز امکان‌پذیر است.
⚖️ چگالی ورق CK45
چگالی فولاد CK45 تقریباً برابر با چگالی فولاد کربنی معمولی است:
- چگالی متوسط: 7.85 گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³)
- معادل: 7850 کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³)
این مقدار برای محاسبه وزن ورق‌ها و طراحی‌های مهندسی بسیار حیاتی است.
🧪 آزمون‌های غیر مخرب (NDT) و مکانیکی ورق CK45
برای ارزیابی کیفیت و خواص مکانیکی ورق CK45، از آزمون‌های زیر استفاده می‌شود:
۱. آزمون‌های مکانیکی:
| نوع آزمون | هدف | روش اجرا |
| تست کشش (Tensile) | تعیین استحکام کششی و نقطه تسلیم | با دستگاه یونیورسال |
| تست سختی (Hardness) | تعیین مقاومت سطحی در برابر سایش | روش‌های برینل، راکول یا ویکرز |
| تست ضربه (Impact) | بررسی چقرمگی و مقاومت به شکست | آزمون شارپی در دمای محیط و پایین |
| تست خستگی (Fatigue) | بررسی رفتار تحت بارهای سیکلی | با اعمال بار متناوب تا شکست |
| تست خزش (Creep) | ارزیابی تغییر شکل در زمان طولانی | در دمای بالا و بار ثابت |
۲. آزمون‌های غیر مخرب (NDT):
| روش آزمون | کاربرد اصلی | مزایا |
| تست اولتراسونیک (UT) | تشخیص ترک‌های داخلی و ناپیوستگی‌ها | دقت بالا، بدون آسیب |
| تست ذرات مغناطیسی (MT) | شناسایی ترک‌های سطحی در قطعات مغناطیسی | سریع و اقتصادی |
| تست جریان گردابی (ET) | بررسی سطحی و نیمه‌عمقی در قطعات نازک | مناسب برای ورق‌های نازک |
| تست رادیوگرافی (RT) | تصویربرداری از ساختار داخلی | مناسب برای کنترل کیفیت نهایی |
این آزمون‌ها مطابق با استانداردهای ASTM، DIN و ISO انجام می‌شوند و برای تأیید کیفیت ورق قبل از استفاده در قطعات حساس ضروری‌اند.
📚 منابع بین‌المللی معتبر برای مقاله ورق CK45
1. DIN EN 10083-2: Steels for Quenching and Tempering
- مرجع اصلی برای طبقه‌بندی فولادهای قابل سخت‌کاری در اروپا
- شامل مشخصات فنی، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و شرایط تحویل
- منتشر شده توسط مؤسسه استاندارد آلمان (DIN)
2. SAE International – AISI 1045 Specification
- معادل آمریکایی CK45 با نام AISI 1045
- ارائه‌شده توسط انجمن مهندسان خودرو (SAE)
- شامل خواص مکانیکی، عملیات حرارتی، و کاربردهای صنعتی
3. JIS G4051: Carbon Steels for Machine Structural Use
- استاندارد ژاپنی برای فولادهای کربنی مانند S45C
- شامل الزامات تولید، تست‌های مکانیکی و کاربردهای مهندسی
4. ASM Handbook, Volume 1: Properties and Selection – Irons, Steels, and High-Performance Alloys
- منتشر شده توسط انجمن مواد آمریکا (ASM International)
- مرجع جامع برای انتخاب و تحلیل خواص فولادها از جمله CK45
- شامل نمودارهای فازی، عملیات حرارتی، و مقایسه با فولادهای آلیاژی
5. ISO 683-1: Heat-Treated Steels, Alloy Steels and Free-Cutting Steels
- استاندارد بین‌المللی برای فولادهای قابل عملیات حرارتی
- شامل طبقه‌بندی جهانی فولادهای کربنی و آلیاژی
6. Matmatch.com – CK45 Material Data Sheet
- پایگاه داده تخصصی مواد مهندسی
- ارائه اطلاعات دقیق درباره ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، و کاربردها
- لینک: https://matmatch.com
7. Key to Steel – Stahlschlüssel
شامل معادل‌های CK45 در DIN، AISI، JIS، GOST و دیگر نظام‌ها
مرجع بین‌المللی برای تطبیق فولادها در استانداردهای مختلف
شامل معادل‌های CK45 در DIN، AISI، JIS، GOST و دیگر نظام‌ها
مقالات مرتبط با فولاد CK45
ساخت شغت با CK45
این استاندارد گرید فولادی CK45 یکی از پرکاربردترین فولادهای کربنی متوسط در صنایع ماشین‌سازی، خودروسازی، و تجهیزات هیدرولیک محسوب می‌شود..
مشاهده مقاله
فولاد 1.1191
این فولاد در دمای 700 الی 650آنیل و در دمای 850 الی 1100 . تحت عملیات فورجینگ قرار میگیرد و در شرایط آبدهی, یکنواخت سازی,برگشتدهی بکار میرود.
مشاهده مقاله