1020 vs 1045: เปรียบเทียบเหล็กคาร์บอนต่ำและเหล็กคาร์บอนปานกลาง

ช่องว่างทางเคมี

	SAE 1020	SAE 1045
Carbon	0.17–0.23%	0.43–0.50%
As-rolled strength	~350–450 MPa	~600 MPa class
Hardening route	Case hardening only	Through / surface hardening
Weldability	Excellent	Needs preheat and care

สิ่งที่ 1020 ทำได้ดี

1020 เป็นเหล็กสำหรับงานเชื่อมและงานขึ้นรูป ได้แก่ ฐานเครื่องจักร ขายึด สลัก และเพลาที่รับภาระปานกลาง ไม่สามารถชุบแข็งตลอดเนื้อได้ เพราะมีคาร์บอนไม่เพียงพอ แต่เป็น เหล็กสำหรับคาร์บูไรซิงที่ยอดเยี่ยม หลังจากคาร์บูไรซิงและชุบแข็ง ผิวจะถึงประมาณ 58–62 HRC ขณะที่แกนคาร์บอนต่ำยังคงอ่อนและทนแรงกระแทก สูตรคลาสสิกสำหรับสลัก บุชชิ่ง และเฟืองงานเบา นอกจากนี้ยังดัด ดึงขึ้นรูปลึก และเชื่อมได้โดยไม่ต้องมีขั้นตอนพิเศษ ซึ่งเป็นเหตุผลที่มันครองงานผลิตทั่วไป

สิ่งที่ 1045 ทำได้ดี

1045 มีคาร์บอนเพียงพอที่จะชุบแข็งตลอดเนื้อในหน้าตัดปานกลาง ตามความเป็นจริงคือไม่กี่สิบมิลลิเมตรด้วยการชุบในน้ำมันหรือน้ำ และตอบสนองได้ดีต่อ การชุบแข็งด้วยเหนี่ยวนำหรือเปลวไฟ ให้ผิวประมาณ 55–60 HRC บนแกนที่ผ่านการนอร์มัลไลซ์หรือชุบแข็งและอบคืนตัวที่เหนียว การผสมผสานนี้ทำให้มันเป็นเหล็กมาตรฐานสำหรับเพลา เพลาล้อ ชิ้นงานเฟือง และสลักเกลียวของเครื่องจักรงานปานกลาง

การแลกเปลี่ยนด้านความสามารถในการเชื่อม

คาร์บอนชนิดเดียวกันที่ทำให้ 1045 ชุบแข็งได้ ยังเพิ่มค่าคาร์บอนเทียบเท่าและความเสี่ยงต่อการแตกร้าว การเชื่อม 1045 โดยทั่วไปต้องอุ่นชิ้นงานก่อนเชื่อม (มักอยู่ในช่วง 150–250 °C ขึ้นอยู่กับความหนาและการยึดรั้ง) ใช้วัสดุสิ้นเปลืองไฮโดรเจนต่ำ และบางครั้งต้องคลายความเค้น ไม่มีสิ่งใดเหล่านี้ใช้กับ 1020 ซึ่งเชื่อมเป็นประจำโดยไม่ต้องอุ่นชิ้นงานก่อนเลย

การเลือกใช้

• โครงสร้างที่เชื่อม ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป ชิ้นส่วนสึกหรอที่ผ่านคาร์บูไรซิง → 1020
• เพลาและชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ต้องการผิวสึกหรอที่ชุบแข็งหรือความแข็งแรงแบบ Q&T → 1045
• หน้าตัดหนาที่ต้องการความแข็งสม่ำเสมอตลอดหน้าตัด → ไม่ใช้ทั้งสองชนิด ให้ยกระดับไปใช้เหล็กโครเมียม-โมลิบดีนัม เช่น 4140 ซึ่งความสามารถในการชุบแข็งมาจากธาตุผสมแทนที่จะเป็นคาร์บอน

สภาพการจัดส่งคือครึ่งหนึ่งของข้อกำหนด

ทั้งสองเกรดจำหน่ายในสภาพรีดร้อน นอร์มัลไลซ์ ดึงเย็น และ (สำหรับ 1045) ชุบแข็งและอบคืนตัว และสมบัติเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพมากกว่าความแตกต่างทางเคมีเล็กน้อยระหว่างโรงงาน 1045 ในสภาพ Q&T มีความต้านทานแรงดึงอยู่ในช่วง ~700–850 MPa พร้อมความเหนียวและพฤติกรรมความล้าที่ดีกว่าเหล็กเส้นรีดตามสภาพที่มีเคมีเหมือนกันมาก ซึ่งเป็นเหตุผลที่ข้อกำหนดสำหรับเพลาระบุสภาพ ไม่ใช่แค่เกรด การดึงเย็นเพิ่มความแข็งแรงและปรับปรุงผิวสำเร็จของเหล็กทั้งสองชนิดโดยแลกกับความเหนียวที่ลดลงบ้าง และเป็นรูปแบบการจัดส่งมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนกลึงขนาดเล็ก เมื่อเปรียบเทียบใบเสนอราคา ให้เปรียบเทียบ grade + condition + standard ร่วมกัน "1045" เพียงอย่างเดียวอธิบายเคมี ไม่ใช่สมรรถนะ

ชื่อใกล้เคียงที่ต้องระวัง

ข้อกำหนดมักมาพร้อมเกรดใกล้เคียง 1018 และ 1022 มีพฤติกรรมโดยพื้นฐานเหมือน 1020 (ความแตกต่างอยู่ที่แมงกานีสและการเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนเล็กน้อย) ขณะที่ C45 เป็นเกรดคู่เทียบ EN ของ 1045 และ 1045 เองทับซ้อนกับเกรด GB 45 การทดแทนเหล่านี้โดยปกติปลอดภัยสำหรับงานวิศวกรรมทั่วไป แต่มาตรฐานที่กำกับดูแลยังคงควรระบุไว้ในคำสั่งซื้อ เพราะนิยามสภาพการจัดส่งและข้อกำหนดการทดสอบ ไม่ใช่เคมี คือจุดที่เกรดใกล้เคียงกันแยกออกจากกันอย่างเงียบ ๆ