L'acier 45, le 40Cr et le 42CrMo sont trois aciers à carbone moyen couramment utilisés, chacun ayant des propriétés distinctes et des applications appropriées.Cet article fera une comparaison détaillée des compositions chimiques, les propriétés mécaniques, les performances de traitement thermique, les scénarios d'application, et enfin fournir des lignes directrices de sélection des matériaux.

1Comparaison de la composition chimique (wt%)

La composition chimique est le facteur fondamental qui détermine les propriétés de ces aciers.

Analyse de la composition chimique

45 Acier: en tant qu'acier au carbone, ses propriétés sont presque entièrement déterminées par la teneur en carbone, sans ajout intentionnel d'autres éléments d'alliage.
40Cr: à base d'acier 45, le chrome (Cr) est ajouté.s'assurer que les performances de l'ensemble de la section transversale de la pièce sont plus uniformes pendant le traitement thermique, ce qui permet d'obtenir de meilleures propriétés mécaniques globales.
42CrMo: sur la base du 40Cr, le molybdène (Mo) est ajouté.

Il améliore encore la dureté, ce qui le rend particulièrement adapté aux pièces de grande taille.
Il améliore la taille des grains, ce qui augmente la résistance et la ténacité de l'acier.
Il inhibe la fragilité du trempage, permettant à l'acier d'obtenir une meilleure ténacité après un trempage à haute température.
Il améliore la résistance à la chaleur, permettant à l'acier de maintenir une résistance élevée à des températures élevées.

2. Comparaison des propriétés mécaniques (après éteinte et trempage)

L'extinction et le trempage (extinction + trempage à haute température) sont les procédés de traitement thermique les plus couramment utilisés pour ces trois aciers,visant à obtenir une structure de sorbite tempérée avec un excellent équilibre résistance-durabilité.

Analyse des propriétés mécaniques

45 Acier: Il a des propriétés mécaniques globales moyennes, avec une résistance et une ténacité relativement faibles.
40Cr: sa résistance est beaucoup plus élevée que celle de l'acier 45, mais elle sacrifie un certain degré de plasticité.
42CrMo: il réalise une combinaison parfaite de haute résistance et de haute ténacité.qui sont assez remarquables.

3. Comparaison des performances de traitement thermique

Les performances du traitement thermique influent directement sur le champ d'application de l'acier, notamment en termes de taille des pièces qui peuvent être fabriquées.

Caractéristique de traitement thermique 45 acier 40Cr 42CrMo
Le diamètre critique pour l'éteinture à l'eau est d'environ 15-20 mm et seulement de 5-10 mm pour l'éteinture à l'huile.entraînant une mauvaise performance du noyauLe diamètre critique pour l'extinction d'huile est d'environ 20-30 mm. Convient pour l'extinction et le trempage de pièces de taille moyenne. Excellent.Le diamètre critique pour l'extinction de l'huile peut atteindre 40-60 mm ou même plusLes pièces à grande section peuvent également obtenir des performances uniformes et élevées.
La dureté diminue rapidement pendant le trempage. Très bien. En raison de la teneur en Mo, la dureté diminue plus lentement à la même température de trempage.permettant une plus grande ténacité.
Tendance de l'éteinture de l'eau Craquage élevé. Un contrôle strict de la température de l'eau et du fonctionnement est nécessaire. Moyen. L'éteinture à l'huile est généralement adoptée. Faible. L'éteinture à l'huile est généralement utilisée,avec une sécurité élevée.

Analyse des performances du traitement thermique

La dureté est la principale différence entre les trois aciers, et elle détermine directement la taille des pièces que le matériau peut être utilisé pour fabriquer.

45 Acier: il a la pire dureté et ne peut être utilisé que pour fabriquer des pièces de petite taille qui supportent de faibles charges.
40Cr: Sa durcissement est considérablement améliorée et il peut être utilisé pour fabriquer des pièces de taille moyenne importantes.
42CrMo: Il a la plus haute durcissement et peut être utilisé pour fabriquer des pièces clés de grande section qui supportent de lourdes charges.

4Comparaison des scénarios d'application

Les différentes propriétés déterminent les différentes directions d'application des trois aciers dans la production industrielle.

Exemples de scénarios d'applications typiques
45 Acier Utilisé pour la fabrication de pièces à faible charge, de forme simple et de petite taille: arbres, barres de connexion, engrenages, manches, broches, vis en plomb et autres pièces de qualité générale.
40Cr Utilisé pour la fabrication de pièces importantes qui supportent des charges moyennes et fonctionnent à des vitesses moyennes.boulons, vers, arbres principaux, arbres à épingles, etc. Pièces importantes dans les automobiles et les machines-outils.
42CrMo Utilisé pour la fabrication de pièces clés qui nécessitent une résistance élevée, une grande ténacité, supportent de lourdes charges et ont de grandes sections transversales.joints de forage pétrolier, barres de raccordement, pièces structurelles d'aéronefs, pièces d'arbre éolien, etc.

5Sélection du matériel: résumé et orientations

Lors du choix entre ces trois matériaux, un principe de base doit être respecté: en tenant compte des exigences de performance, choisir le matériau au coût le plus bas.Vous pouvez suivre le processus de décision suivant::

Étape 1: déterminer la charge et la criticalité de la pièce

Charge légère, pièces non critiques: l'acier 45 est le premier choix. Il a le coût le plus bas et une bonne usine.
Le 40Cr est le premier choix. Il a le plus haut coût-efficacité et peut répondre aux besoins de la plupart des pièces mécaniques.demi-arbres pour automobiles, engrenages et barres de raccordement.
Charge lourde, charge d'impact, grande section transversale, pièces critiques: 42CrMo doit être sélectionné.Par exemple, les arbres d'engrenages des machines lourdes, des puits principaux de grandes turbines à eau et des boulons de chaudières haute pression.

Étape 2: Considérez la taille de la section transversale de la pièce

Petite taille (< Φ30 mm): les trois matériaux peuvent être pris en considération et la sélection dépend de la charge.
Taille moyenne (Φ30 mm ~ Φ60 mm): C'est la gamme d'avantages du 40Cr, tandis que le noyau de l'acier 45 peut ne pas être complètement éteint.
Taille importante (> Φ60 mm): 42CrMo est un meilleur choix, car il peut assurer les performances du noyau.

Étape 3: Considérez le coût

L'ordre des prix: 45 aciers < 40Cr < 42CrMo.
L'estimation approximative: le prix du 40Cr est environ 1,5 fois celui de l'acier 45 et le prix du 42CrMo est environ 1,5-2 fois celui du 40Cr.ne choisissez pas aveuglément des matériaux de haute performance pour éviter les déchets.

Résumé en une phrase

Pour un faible coût: Choisissez l'acier 45 (notez que la taille ne peut pas être trop grande).
Pour l'équilibre: choisir 40Cr (option polyvalente adaptée à la plupart des scénarios).
Pour des performances élevées: Choisissez 42CrMo (convient pour les charges lourdes, les pièces de grande taille et les exigences de fiabilité élevées).