4140 vs 1045: Výběr oceli na hřídele

Dvě výchozí volby

1045 (EN C45 / 1.0503, JIS S45C) je prostá středněuhlíková ocel, asi 0.45% C pouze s manganem. 4140 (EN 42CrMo4) přidává chrom a molybden, které mění především jednu vlastnost: prokalitelnost.

Prokalitelnost rozhoduje ve většině případů

Při kalení do oleje nebo vody 1045 spolehlivě prokalí pouze v menších průřezech — zhruba do 25–30 mm v oleji, o něco více ve vodě s rizikem praskání. Za touto hranicí zůstává jádro měkkým perlitem a pevnost a únavová životnost klesají. 4140 v oleji obvykle prokalí průřezy 50–75 mm nebo více a v předkalené formě (běžně 28–32 HRC) poskytuje rovnoměrné vlastnosti v celém průřezu tyče.

	1045	4140
Prokalitelný průřez	Malý	Střední až velký
Typická pevnost v tahu po zušlechťování	~600–800 MPa	~850–1100 MPa
Mez únavy	Nižší	Vyšší
Obrobitelnost (žíhaná)	Vynikající	Dobrá
Cena	Nejnižší	Střední příplatek

Únava a povrchové úpravy

U rotujících hřídelí roste únavová pevnost s tvrdostí jádra a čistotou: zušlechtěná hřídel z 4140 má při stejném průměru zřetelnou rezervu oproti 1045. Obě třídy se dobře indukčně kalí a cementují; u indukčně kalené 1045 může být měkké jádro slabým místem při vysokém ohybu nebo lisovaných uloženích, zatímco pevnější jádro u 4140 povrchovou vrstvu podpírá.

Pravidlo pro rozhodování

Použijte 1045 pro malé až střední hřídele, díly s pery a závity a cenově citlivé všeobecné strojírenství, zejména tam, kde se hřídel používá normalizačně žíhaná nebo povrchově kalená. Použijte 4140, když je průměr velký, hřídel je vysoce namáhaná nebo kritická z hlediska únavy, nebo když předkalený polotovar umožní vynechat krok tepelného zpracování. Pokud výkres připouští obě, je velikost obvykle tím poctivým rozhodujícím faktorem.

Dvě běžné střední cesty

Mnoho dílen se volbě buď/nebo vyhýbá tím, že změní postup místo třídy. Hřídel z 1045 lze indukčně kalit, aby získala otěruvzdornou vrstvu 50+ HRC na houževnatém, ekonomickém jádře — standardní řešení pro hřídele čerpadel, válce a čepy — za předpokladu, že ohybové zatížení udržuje vrstvu v tlaku a průměr měkkého jádra je dostatečný. Naopak nákup 4140 v předkaleném stavu krok tepelného zpracování zcela odstraňuje: hřídel se obrábí při 28–32 HRC a jde rovnou do provozu, což často činí 4140 celkově levnější než 1045 plus kalení, popouštění, rovnání a dokončovací broušení, přestože samotná tyč stojí více. Při porovnávání nabídek ceňte hotovou hřídel — materiál, tepelné zpracování, přídavek na deformaci a riziko oprav — nikoli cenu tyče za kilo; na tomto základě vítězí 4140 častěji, než naznačuje porovnání surového materiálu, zejména u malých dávek, kde dominují poplatky za dávku tepelného zpracování.

Ekvivalenty a nákup

1045 odpovídá EN C45 (1.0503) a JIS S45C; 4140 odpovídá EN 42CrMo4 (1.7225) a JIS SCM440. Obě jsou komoditní třídy skladované po celém světě jako kulatina; 4140 navíc v široké škále předkalených rozměrů.