فولاد 1.1181 یا CK35

فولاد 1.1181 یا CK35

فولاد 1.1181 که با نام CK35 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد کربنی غیرآلیاژی با میزان متوسطی از کربن است. این فولاد به دلیل ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی خود، در صنایع مختلفی مانند مهندسی مکانیک و ساخت قطعاتی که نیاز به استحکام و چقرمگی دارند، استفاده می‌شود.

ترکیب شیمیایی (درصد وزنی تقریبی)

• کربن (C): 0.32 - 0.39
• سیلیسیم (Si): ≤ 0.40
• منگنز (Mn): 0.50 - 0.80
• فسفر (P): ≤ 0.035
• گوگرد (S): ≤ 0.035

خواص مکانیکی (پس از عملیات حرارتی مناسب)

• مقاومت کششی: 600 - 800 مگاپاسکال
• سختی برینل: 170 - 210 HB (در حالت آنیل شده)
• چقرمگی و استحکام مناسب پس از کوئنچ و تمپر

ویژگی‌ها و کاربردها

• قابلیت ماشین‌کاری متوسط
• مقاومت سایشی نسبتاً خوب
• قابلیت سخت‌کاری با عملیات حرارتی
• کاربرد در ساخت قطعاتی مانند شفت‌ها، چرخ‌دنده‌ها، پیچ‌ها و پین‌های مکانیکی

این فولاد در صورت نیاز به مقاومت به سایش بالاتر، می‌تواند تحت عملیات سخت‌کاری سطحی قرار گیرد. همچنین، در صورتی که نیاز به چقرمگی بالاتر باشد، بهتر است به جای آن از فولادهایی با ترکیبات آلیاژی استفاده شود.

ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی فولاد 1.1181

ترکیب شیمیایی فولاد 1.1181 (CK35) – درصد وزنی

خواص مکانیکی فولاد 1.1181 (CK35) – پس از عملیات حرارتی مناسب

ویژگی‌ها و قابلیت‌ها

قابلیت ماشین‌کاری متوسط
 قابلیت سخت‌کاری با عملیات حرارتی (آب‌دهی و برگشت دادن)
 استحکام مناسب همراه با چقرمگی نسبی
 مقاومت سایشی خوب (پس از عملیات حرارتی)

کاربردهای فولاد 1.1181 (CK35)

• قطعات مهندسی مکانیک (مانند شفت‌ها، محورها و چرخ‌دنده‌ها)
• قطعات خودرو (مانند پین‌ها، پیچ‌ها و بلبرینگ‌ها)
• ابزارهای صنعتی که نیاز به سختی و مقاومت سایشی دارند
• فنرهای سبک و اجزای مقاوم به ضربه

اگر نیاز به سختی و استحکام بالاتر باشد، می‌توان این فولاد را سخت‌کاری کرد یا از فولادهای آلیاژی جایگزین مانند 1.7225 (42CrMo4) یا 1.7131 (16MnCr5) استفاده کرد.

عملیات حرارتی فولاد 1.1181

عملیات حرارتی فولاد 1.1181 (CK35)

فولاد 1.1181 (CK35) یک فولاد کربنی غیرآلیاژی با قابلیت سخت‌کاری متوسط است که برای بهبود خواص مکانیکی آن از عملیات حرارتی مختلفی استفاده می‌شود.

1. آنیل کردن (Annealing) – برای بهبود ماشین‌کاری و کاهش تنش

هدف: کاهش سختی، افزایش قابلیت ماشین‌کاری و بهبود شکل‌پذیری
فرآیند:

1. گرم کردن تا دمای 650 – 700°C
2. نگه داشتن در این دما برای مدت 1 تا 2 ساعت
3. سرد کردن آهسته در کوره

نتیجه: سختی کاهش می‌یابد (حدود 170 – 210 HB) و فولاد نرم‌تر شده و آماده ماشین‌کاری می‌شود.

2. نرماله کردن (Normalizing) – برای اصلاح ساختار میکروسکوپی

هدف: بهبود خواص مکانیکی و اصلاح ریزساختار فولاد
 فرآیند:

1. گرم کردن تا دمای 860 – 900°C
2. نگه داشتن برای مدت کافی تا یکنواختی دما
3. سرد کردن در هوای آرام

نتیجه: استحکام و چقرمگی بهبود یافته، ساختار یکنواخت شده و خواص مکانیکی متعادل می‌شوند.

3. سخت‌کاری (Quenching) – برای افزایش سختی و مقاومت سایشی

هدف: افزایش سختی و مقاومت به سایش
 فرآیند:

1. گرم کردن تا دمای 820 – 860°C
2. نگه داشتن برای مدت مناسب جهت یکنواخت شدن دما
3. کوئنچ (سرد کردن سریع) در آب یا روغن

نتیجه: سختی فولاد افزایش یافته و می‌تواند به HRC 50 – 55 برسد. اما پس از این مرحله شکننده خواهد شد، بنابراین تمپرینگ (برگشت دادن) ضروری است.

4. برگشت دادن (Tempering) – برای افزایش چقرمگی و کاهش تردی

هدف: کاهش تنش‌های داخلی، بهبود چقرمگی و کاهش شکنندگی پس از سخت‌کاری
فرآیند:

1. گرم کردن تا دمای 150 – 600°C
2. نگه داشتن برای 1 – 2 ساعت
3. سرد کردن در هوای آرام

نتیجه: سختی کمی کاهش می‌یابد اما چقرمگی بهبود می‌یابد. بسته به دمای تمپرینگ:

• 200 – 300°C: سختی بالا (حدود HRC 45) با چقرمگی کم
• 400 – 500°C: تعادل بین سختی و چقرمگی (HRC 35 – 40)
• 550 – 600°C: چقرمگی بالا اما سختی کمتر

نتیجه کلی عملیات حرارتی فولاد 1.1181 (CK35)

اگر نیاز به سختی بالا و مقاومت سایشی باشد: سخت‌کاری + تمپرینگ در دمای پایین (200 – 300°C)
اگر نیاز به تعادل بین سختی و چقرمگی باشد: سخت‌کاری + تمپرینگ در دمای متوسط (400 – 500°C)
اگر نیاز به چقرمگی بیشتر و کاهش شکنندگی باشد: سخت‌کاری + تمپرینگ در دمای بالا (550 – 600°C)
اگر هدف بهبود ماشین‌کاری و کاهش تنش باشد: آنیل کردن

جمع‌بندی:
فولاد CK35 می‌تواند با عملیات سخت‌کاری در آب یا روغن به سختی HRC 50 – 55 برسد، اما برای کاهش شکنندگی، تمپرینگ ضروری است. در صورت نیاز به استحکام بالاتر، می‌توان از فولادهای آلیاژی مانند 1.7225 (42CrMo4) استفاده کرد.

تفاوت فولاد ck35 با فولاد ck45

مقایسه فولاد CK35 (1.1181) و فولاد CK45 (1.1191)

فولادهای CK35 (1.1181) و CK45 (1.1191) هر دو فولادهای کربنی غیرآلیاژی هستند که در ساخت قطعات صنعتی و مکانیکی کاربرد دارند. تفاوت اصلی آن‌ها در میزان کربن و در نتیجه، سختی، استحکام و قابلیت عملیات حرارتی آن‌ها است.

1. ترکیب شیمیایی

نتیجه: فولاد CK45 دارای مقدار کربن بالاتر است، که باعث افزایش سختی، استحکام و مقاومت سایشی می‌شود اما از چقرمگی آن نسبت به CK35 کاسته می‌شود.

2. خواص مکانیکی

نتیجه:

• CK45 سخت‌تر و مقاوم‌تر است و می‌تواند سختی بالاتری پس از عملیات حرارتی کسب کند.
• CK35 چقرمه‌تر است و قابلیت ماشین‌کاری و شکل‌دهی بهتری دارد.

3. عملیات حرارتی

نتیجه:

• فولاد CK45 سخت‌تر می‌شود و سختی بیشتری را پس از عملیات حرارتی حفظ می‌کند.
• فولاد CK35 قابلیت ماشین‌کاری و جوشکاری بهتری دارد و برای کاربردهای نیازمند چقرمگی بیشتر مناسب‌تر است.

4. کاربردها

نتیجه‌گیری کلی

• اگر نیاز به استحکام و سختی بالاتر باشد، فولاد CK45 گزینه بهتری است.
• اگر چقرمگی و قابلیت ماشین‌کاری مهم‌تر باشد، CK35 انتخاب بهتری است.
• فولاد CK45 نسبت به CK35 سخت‌تر، مقاوم‌تر و مقاوم‌تر در برابر سایش است، اما در عوض جوشکاری و ماشین‌کاری آن دشوارتر است.
• برای قطعاتی که نیاز به سخت‌کاری سطحی دارند (مانند شفت‌ها و چرخ‌دنده‌ها)، CK45 مناسب‌تر است.

پیشنهاد:

• برای قطعاتی که تحت ضربه و تنش دینامیکی هستند → CK35
• برای قطعاتی که نیاز به سختی و مقاومت سایشی بالا دارند → CK45

جوشکاری فولاد 1.1181 (CK35)

فولاد CK35 (1.1181) یک فولاد کربنی است که به دلیل ترکیب شیمیایی خود، قابلیت جوشکاری مناسبی دارد. با این حال، برای دستیابی به جوش‌هایی با کیفیت بالا، باید نکات خاصی را در نظر گرفت.

روش‌های جوشکاری

1. جوشکاری با الکترود پوشش‌دار (SMAW)
• الکترودهای مناسب:
  استفاده از الکترودهایی با ترکیب مشابه فولاد پایه مانند E 4010 یا E 7016 که دارای خصوصیات جوشکاری خوب هستند.
• مزایا:
• ساده و اقتصادی
• امکان جوشکاری در محیط‌های مختلف
• ملاحظات:
• نیاز به پیش‌گرم در دماهای پایین برای جلوگیری از ترک‌های سرد.
• دقت در انتخاب نوع الکترود برای به دست آوردن جوش‌های مقاوم و یکنواخت.
2. جوشکاری MIG/MAG (GMAW)
• سیم جوش: سیم جوش‌هایی با ترکیب مشابه فولاد پایه مانند ER 70S-6
• مزایا:
• جوشکاری سریع و تمیز
• نیاز به تهویه مناسب برای جلوگیری از ایجاد گازهای سمی
• ملاحظات:
• برای کاهش احتمال ترک‌های سرد، دمای پیش‌گرم و دمای پس از جوشکاری اهمیت زیادی دارد.
3. جوشکاری TIG (GTAW)
• الکترود: تنگستن غیررادیواکتیو (Thoriated یا pure tungsten)
• سیم جوش: سیم جوش مشابه فولاد پایه (مانند ER70S-6)
• مزایا:
• جوش‌هایی با کیفیت بالا و ظریف
• مناسب برای جوشکاری در محیط‌های تمیز و بدون آلودگی
• ملاحظات:
• جوشکاری دقیق‌تر ولی کندتر نسبت به روش‌های دیگر
• نیاز به مهارت بالا در جوشکاری

پیش‌گرم و پس‌گرم فولاد 1.1181 (CK35)

1. پیش‌گرم:
   برای جلوگیری از ترک‌های سرد و ایجاد تنش‌های اضافی در نواحی جوش، به خصوص در جوشکاری با ضخامت‌های بالاتر، پیش‌گرم کردن ضروری است.
• دمای پیش‌گرم: معمولاً در محدوده 100 – 200°C
• ملاحظات: پیش‌گرم بیشتر ممکن است نیاز باشد برای جوشکاری در شرایط خاص (مانند دماهای پایین یا ضخامت‌های بالا).
2. پس‌گرم:
   پس از جوشکاری، می‌توان فولاد را برای کاهش تنش‌های داخلی و بهبود خواص مکانیکی پس‌گرم کرد.
• دمای پس‌گرم: در حدود 150 – 250°C
• مدت زمان: معمولاً 1 تا 2 ساعت، بسته به ضخامت قطعه و نوع جوش

نکات و توصیه‌ها

• ممانعت از ترک‌های سرد:
  فولاد CK35 می‌تواند در دماهای پایین دچار ترک‌های سرد شود، به ویژه زمانی که فرآیند جوشکاری به سرعت انجام شود. لذا استفاده از پیش‌گرم و انتخاب الکترود مناسب برای جلوگیری از این مشکل ضروری است.
• نکات جوشکاری در ضخامت‌های بالا:
  در صورت جوشکاری قطعات با ضخامت بالا، لازم است از سیم جوش با آلیاژ مشابه فولاد پایه استفاده شود تا خواص جوش در طول قطعه یکنواخت باشد.
• جوشکاری در هوای سرد:
  در هوای سرد، نیاز به پیش‌گرم بیشتر است تا از احتمال ترک‌های سرد جلوگیری شود.
• دقت در انتخاب سیم جوش:
  استفاده از سیم جوش‌هایی با ترکیب مشابه فولاد پایه یا ترکیب آلیاژی نزدیک به آن، برای حفظ استحکام و خواص مکانیکی جوش الزامی است.

نتیجه‌گیری

فولاد 1.1181 (CK35) از آنجا که یک فولاد کربنی با خواص مکانیکی مناسب است، می‌تواند به راحتی جوشکاری شود، اما برای جلوگیری از مشکلاتی مانند ترک‌های سرد، لازم است که مراحل پیش‌گرم و پس‌گرم به دقت انجام شود. استفاده از روش‌های جوشکاری مختلف مانند SMAW، MIG/MAG و TIG بسته به نیاز و شرایط خاص ممکن است مناسب باشد.