S45C คืออะไร? มาตรฐาน JIS G4051
เหล็กคาร์บอนกลางสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักร
ทำความเข้าใจองค์ประกอบ สมบัติ กระบวนการอบชุบความร้อน และวิธีตัดเหล็ก S45C ที่ใช้ทำเพลา เฟือง แม่พิมพ์ และชิ้นส่วนเครื่องจักรในอุตสาหกรรมไทย
S45C คืออะไร และทำไมถึงนิยมใช้?
S45C คือ เหล็กคาร์บอนกลาง (Medium Carbon Steel) ตามมาตรฐาน JIS G4051:2016 ของญี่ปุ่น ชื่อ “S45C” แปลงรหัสได้ดังนี้: S = Steel, 45 = ปริมาณ Carbon 0.45% (เฉลี่ย), C = Carbon Steel ความโดดเด่นของ S45C คือสามารถ อบชุบความร้อน (Heat Treatment) ได้ ทำให้ปรับความแข็งได้กว้างตั้งแต่ ~170 HB ในสภาพ Annealed จนถึง HRC 55+ หลังการ Quench & Temper
องค์ประกอบทางเคมีของ S45C
ตามมาตรฐาน JIS G4051:2016 S45C มีองค์ประกอบทางเคมีที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน:
| ธาตุ | ปริมาณ (%) | บทบาทในเหล็ก |
|---|---|---|
| Carbon (C) | 0.42 – 0.48% | กำหนดความแข็งหลังอบชุบ ยิ่งมากยิ่งแข็งแต่เปราะ |
| Silicon (Si) | 0.15 – 0.35% | เพิ่มความแข็งแรง ช่วย Deoxidation |
| Manganese (Mn) | 0.60 – 0.90% | เพิ่ม Hardenability ช่วยให้อบชุบได้ทั่วถึง |
| Phosphorus (P) | ≤ 0.030% | ลดให้น้อยที่สุด ทำให้เปราะ |
| Sulfur (S) | ≤ 0.035% | ลดให้น้อยที่สุด ทำให้แตกง่าย |
สมบัติทางกลของ S45C
สมบัติทางกลของ S45C แปรผันตามสภาพการผ่านกระบวนการ (Condition) อย่างมีนัยสำคัญ:
| สภาพ (Condition) | Hardness | Tensile Str. (MPa) | Yield Str. (MPa) | Elongation |
|---|---|---|---|---|
| Annealed (อบอ่อน) | ~170 HB | ~600 | ~340 | ~25% |
| Normalized (Normalize) | ~170–200 HB | 650–720 | 360–420 | ~20% |
| Quenched & Tempered 200°C | HRC 55–58 | ~1800 | ~1600 | ~8% |
| Quenched & Tempered 600°C | HRC 25–30 | ~750 | ~600 | ~18% |
| Induction Hardened (ผิวนอก) | HRC 52–58 (ผิว) | — | — | แกนกลางยังเหนียว |
กระบวนการอบชุบความร้อน (Heat Treatment)
1. การ Anneal (อบอ่อน)
ให้ความร้อนถึง 800–840°C แล้วทำให้เย็นตัวช้าในเตา วัตถุประสงค์เพื่อลดความแข็ง ทำให้ตัดแปรรูปง่ายขึ้น ใช้ก่อนการ Machining ขั้นสุดท้าย
2. การ Normalize
ให้ความร้อนถึง 840–880°C แล้วทำให้เย็นในอากาศ ได้โครงสร้าง Pearlite ที่สม่ำเสมอ ความแข็งปานกลาง ใช้ในชิ้นงานที่ต้องการความสม่ำเสมอ
3. การ Quench & Temper
Quench: ให้ความร้อนถึง 820–860°C (Austenitizing) แล้วดับในน้ำหรือน้ำมัน ได้โครงสร้าง Martensite ที่แข็งมาก Temper: นำกลับเข้าเตาที่อุณหภูมิ 150–650°C เพื่อลดความเปราะ อุณหภูมิ Temper สูงขึ้น = ความแข็งลด, ความเหนียวเพิ่ม
4. การ Induction Hardening
ทำให้แข็งเฉพาะผิวโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ได้ผิวแข็ง HRC 52–58 แต่แกนกลางยังเหนียว นิยมใช้กับเพลาและเฟืองเพื่อทนการสึกหรอที่ผิว
การตัด S45C ด้วยเครื่องเลื่อยสายพาน
S45C ในสภาพ Annealed หรือ Normalized ตัดได้ค่อนข้างง่าย แต่หากผ่าน Quench & Temper มาแล้ว ความแข็งที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลต่อการตัดอย่างมาก:
| สภาพวัสดุ | ความเร็วตัด (m/min) | ใบเลื่อยแนะนำ | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|
| Annealed / Normalized (~170 HB) | 50–80 | Carbon Steel หรือ Bi-Metal M42 | ตัดง่าย ใช้ Feed rate ปานกลาง |
| Q&T สูงสุด HRC 30 (~285 HB) | 30–50 | Bi-Metal M42 | ลด Feed rate ลง 30% |
| Q&T สูงสุด HRC 45 (~440 HB) | 15–25 | Bi-Metal M42 หรือ Carbide | ต้องการน้ำหล่อเย็นเต็มที่ |
เปรียบเทียบ S45C กับเหล็กคาร์บอนกลางมาตรฐานอื่น
| มาตรฐาน | ชื่อ | %C | เทียบเท่า |
|---|---|---|---|
| JIS G4051 (ญี่ปุ่น) | S45C | 0.42–0.48% | มาตรฐานอ้างอิง |
| AISI/SAE (อเมริกา) | 1045 | 0.43–0.50% | ใกล้เคียงมาก ใช้แทนกันได้ |
| EN 10083-2 (ยุโรป) | C45E | 0.42–0.50% | ใกล้เคียงมาก มี Ni, Cr ต่ำกว่า |
| GB/T 699 (จีน) | 45# | 0.42–0.50% | เทียบเท่า ราคาถูกกว่า |
| BS 970 (อังกฤษ) | 080M46 | 0.42–0.50% | Mn สูงกว่าเล็กน้อย |
แหล่งอ้างอิงและมาตรฐาน
- JIS G4051:2016 — Carbon Steels for Machine Structural Use, Japanese Standards Association (JSA)
- AISI/SAE 1045 Steel Data, ASM International Handbook Vol. 1
- ASM Handbook Vol. 4 — Heat Treating, ASM International (2013 Edition)
- Bhadeshia, H.K.D.H. & Honeycombe, R. (2017) — Steels: Microstructure and Properties, Butterworth-Heinemann
- AWS D1.1/D1.1M:2020 — Structural Welding Code – Steel, American Welding Society
- Callister, W.D. & Rethwisch, D.G. (2018) — Materials Science and Engineering: An Introduction, 10th Ed., Wiley
ต้องการตัด S45C ให้ได้ขนาดแม่นยำ ประหยัดเวลา?
CNE Service มีใบเลื่อย Eberle Bi-Metal M42 ที่เหมาะสำหรับ S45C ทุกสภาพ พร้อมคำแนะนำการตั้งค่าเครื่อง
ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ →