О стали

Сталь 45 — характеристики по ГОСТ и область применения. Углеродистая качественная сталь марки 45

Маркировка сплава

Конструкционные углеродистые качественные стали, по стандарту маркируются двузначным числом: сталь 05, 08…80, 85, которое указывает на усредненное значение, содержания углерода выраженное в сотых долях процента. Три цифры маркировки указывает на то что в сплаве содержится более чем 1% углерода, буква Л на отсутствие легировки — 45л, буквы Ст на его обыкновенное качество — Ст5.

Металлургическая промышленность производит стандартные стали марок от 05кп до 60, средний показатель углерода которых 0,05—0,60 процента, соответственно маркировки. Расшифровка марки стали 45 (фран. аналог С45) показывает содержание 0,45% С.

Это интересно: Рулонная оцинкованная сталь с полимерным покрытием — объясняем по полочкам

Рекомендации при выборе

Сталь 65г совсем не поддаётся свариванию. При изготовлении изделий следует учитывать это свойство.

Также нужно помнить, что материал чаще всего применяется для спортивного холодного оружия. Это обусловлено хорошей стойкостью к ударам при одновременной низкой стоимостью исходного материала. Это позволяет иметь в наличии снаряды при небольших материальных затратах.

Нож сделанный из стали 65Г.

Читайте также:  Теплопроводность строительных материалов: таблица коэффициентов

Ножи из 65г не рекомендуется использовать в хозяйственных целях, например, на кухне, где постоянная сырость. Чтобы режущие инструменты, изготовленные из этой марки, не покрывались ржавчиной, их необходимо хранить в сухих помещениях. Масляное покрытие защитит клинки от коррозии.

Основные характеристики стали 45

Любой сплав имеет свои отличительные характеристики, определенный химический состав, ряд заменителей, функциональное предназначение.

Марки 40, 45, 50 выделяются высокими показателями прочности, имея при этом небольшую вязкость и пластичность. Поскольку механические свойства марки и 45 идентичны маркам 40 и 50, эти стали являются взаимозаменяемыми.

Химический состав и свойства

Химическими составляющими сплава помимо железа и углерода являются и ряд других элементов, количество которых малосущественно. Процентное отношение химических составляющих стали 45:

• Железо (Fe) — около 97%.
• Углерод (C) — 0,42—0,5%.
• Марганец (Mn) — 0,5—0,8%.
• Кремний (Si) — 0,17—0,37%.
• Никель (Ni) — не больше 0,25%.
• Хром (Cr) — не больше 0,25%.
• Медь (Cu) — не больше 0,25%.
• Мышьяк (As) — не больше 0,08%.
• Сера (S) — не больше 0,04%.
• Фосфор (P) — не больше 0,035%.

От химического состава стали и структуры напрямую зависят ее химические свойства. Все элементы входящие в состав условно делятся на полезные и вредные. Процесс добавления полезных примесей носит название легирование. Если расшифровать маркировку 45х, то становится ясно что сплав содержит добавление хрома, 45 г — марганца.

Основные химические свойства материала:

• степень окисления:
• устойчивость к коррозии;
• жароустойчивость;
• жаропрочность.

Механические характеристики

Для анализа и контролирования свойств стали используют различные методы их определения. К примеру, критерии прочности и пластичность определяют опытным путем, образцы растягивают до разрыва. Твердость сплавов фиксируют измеряя противодействие материала при влиянии на его поверхность твердого элемента, например, алмазного наконечника. Вязкость — ударными испытаниями специальных образцов.

Механические свойства и характеристики стали 45 (при t=20C).

Прочность — способность сплава выносить внешние нагрузки, не подвергаясь при этом разрушениям внутри. Характеризуется величинами: предел прочности, sв и предел текучести стали 45, sT .

• труба — ГОСТ 8731–87 , sв =588 МПа, sT =323 МПа;
• прокат — ГОСТ 1050–88 , sв=600 МПа, sT =355 МПа;
• прокат отожженный — ГОСТ 1050–88 , sв =540 МПа.

Твердость — способность сплава оказывать сопротивление при воздействии твердых тел. Характеризуется величинами: твердость по Н. В. Бринеллю 10—1 , по Роквеллу HRC . Для марки 45 в состоянии поставки:

• труба — ГОСТ 8731–87 , HB 10—1 = 207 МПа;
• прокат — ГОСТ 1050–88 , HB 10—1 = 229 МПа;
• прокат отожженка — ГОСТ 1050–88 , HB 10—1 = 207 МПа.

Пластичность — возможность сплава видоизменять свою форму под влиянием нагрузки и восстанавливать ее по окончании воздействия. Характеризуется величиной, относительное удлинение при разрыве, δ5 :

• труба — ГОСТ 8731–87 , δ5 =14%;
• прокат — ГОСТ 1050–88 , δ5 =16%;
• прокат отожженка — ГОСТ 1050–88 — δ5 =13%.

Ударная вязкость — способность материала сопротивляться динамическим воздействиям нагрузки, KCU .

Физические свойства

К физическим характеристикам стали относятся: плотность, коэффициент теплового расширения, теплопроводность, модуль упругости, удельная теплоемкость и электропроводность.

Металлические сплавы имеют высокие показатели плотности, теплоемкости и электрической проводимости. Рассмотрим физические свойства марки 45 (при t=20C).

Плотность или удельный вес — масса вещества на единицу объема, плотность стали –88 ρ=7826—7595 кг/м3.

Коэффициент линейного теплового расширения количественно равен относительной перемене линейных размеров вещества при росте (понижении) температуры в сплаве на 1 градус Цельсия, α (1/град).

Теплопроводность вещества — способность отдавать количество тепла от более прогретого участка к менее прогретому. Характеризуется величиной коэффициента теплопроводности, λ .

Под модулем Юнга подразумевается физическая величина, которая косвенно отображает возможности стали противостоять продольным деформациям (растяжению или сжатию). Эта величина указывает на жесткость материала и является важной физической особенностью, E 10—5=2 МПа;

Удельная теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагрева 1 килограмма вещества на 1 градус Цельсия, Ϲ .

Технологические характеристики применение стали 45

Технологические характеристики стали указывают на пригодность сплава к различным методам обработки. Материал имеет следующие технологические характеристики:

• Температура процесса ковки, градус — 1250 вначале, 700 в конце. Охлаждение сечений до 400 мм производится при нормальных условиях окружающей среды.
• Свариваемость — трудно поддается процессу сварки. Виды сварки: РДС и КТС, с использованием подогрева и последующей термообработки.
• Условия для резания — в горячекатаном состоянии при НВ 170—179 МПа и sB = 640 МПа.
• Не склонна к отпускной способности после отжига.
• Имеет малую флокеночувствительность.

Формирование метода термообработки материала, обусловлено эксплуатационными требованиями относительно деталей и механизмов. В металлообрабатывающей промышленности применяют такие виды обработки: нормализация, улучшение, закалка ТВЧ, закалка с низким отпуском и др.

Среднеуглеродистые стали нашли применение в изготовлении деталей, отличающихся повышенной прочностью материала с повышенным воздействием циклических нагрузок (зубчатые колеса редукторов, шатунные механизмы). Сталь марки 45 применяется при производстве:

• шестерен, вал-шестерней, коленчатых и распределительных валов, бандажей, цилиндров, кулачков; шпинделей;
• бесшовных труб и каркасных элементов трубопровода, требуют закалки и отпуска стали;
• ряда запчастей и конструкций в отрасли мотовелостроения.

Технологический пример. Тиски, круглогубцы и плоскогубцы, выполняют на основе сталей 45 и 50. Производя термическую закалку, в собранном виде, нагревать следует только губки изделия для предохранения от образования закалочных трещин. Для подобного нагрева предназначены свинцовые и соляные ванны. При обработке в камерной печи остывание области с резким переходом (шарнир) должно происходить медленно, опусканием и перемещением в жидкости только поверхности губок инструмента (до потускнения остальной части). Температурный режим процесса отпуска 220—320 градусов в интервале 30—40 минут.

Технология сварки

До проведения работ необходимо прогреть детали до 150-200 градусов по Цельсию. После этого выполняются сварочные работы. Затем готовое изделие должно медленно остывать. Такой способ уменьшает вероятность образования трещин.

Сварочные работы производятся с применением покрытых электродов Есаб ОК 68.81, УОНИ 13/55, Lb-52U, при помощи полуавтоматической сварки в углекислом газе проволокой ESAB OK Autrod 312 и ESAB OK Autrod 16.95 или в среде аргона.

Читайте также:  Механические и технологические свойства чугуна

По окончании работы рекомендуется поместить деталь в печь и прогревать при температуре 400-450 градусов по Цельсию (процесс нормализации) около 1 часа.

После полного остывания изделия необходимо выполнить испытания в зависимости от назначения конструкции: на разрыв, кручение, ударные нагрузки или изгиб. Если создаются ответственные металлоконструкции, то для проверки рекомендуется обращаться в специализированные организации, которые проводят тесты готовых соединений.

Ручная дуговая сварка осуществляется в соответствии с ГОСТ 5264-80, где указаны типы применяемых соединений и конструктивные элементы с информацией об их размерах.

Критические точки

Чтобы кристаллическая решётка правильно перестроилась и сталь в процессе обработки приобрела необходимые свойства, её нужно выдержать определённое количество времени при определённой температуре.

Если сталь недостаточно прогреть, структура кристаллической решётки изменится не полностью, а перегрев во время обработки может способствовать появлению окалины. Оптимальная температура обработки СТ45 в процессе придания ей прочности задаётся критическими точками 730, 755, 690, 780, 350 °C.

Получить такие температурные значения можно в мартеновских и в электрических печах. На изменение кристаллической решётки, вследствие которого сталь 45 приобретёт привычную потребителю прочность, влияет также скорость нагрева, которой на современном оборудовании управляют при помощи электроники.

Не менее важны соблюдение определённых временных интервалов, в продолжение которых сплав удерживает температуру критических точек, и проведение определённых процедур охлаждения с использованием в качестве охладителя масла, порошка или воды.

Чтобы получить равномерное остывание высокого качества без проявления окалины используется масло. В случае больших размеров заготовок, их охлаждают на воздухе ввиду продолжительности такой процедуры.

к содержанию ↑

Химический состав стали.

Хотя основной долей в составе Стали 45 обладает железо (Fe) – до 97%, но определяющим показателем марки является углерод (C), его доля составляет 0,42 – 0,5%. Именно это число обозначается в маркировке стали. Приведём полный химический состав:

• железо (Fe) — до 97%;
• углерод (С) – от 0,42 до 0,5%;
• кремний (Si) – от 0,17 до 0,37%;
• хром (Cr) – до 0,25%;
• марганец (Mn) — 0,5 — 0,8%;
• никель (Ni) – до 0,25%;
• медь (Cu) – до 0,25%;
• фосфор (P) – до 0,035%;
• сера (S) – до 0,04%;
• мышьяк (As) — 0,08.

Малое процентное содержание хрома и никеля определяет подверженность изделий из Стали 45 коррозии, что необходимо учитывать при техническом обслуживании и смазке редукторов и цепных звёздочек.

Сталь 45 ГОСТ.

Сталь 45 применяется в качестве заготовки для самых разнообразных изделий. В зависимости от формы, весь металлопрокат регламентируется ГОСТами. Подробнее:

• Сортовой прокат, в том числе фасонный — ГОСТ 1050-74, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-72, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 10702-78.
• Калиброванный пруток ГОСТ 1050-74, ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.
• Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74.
• Лист тонкий ГОСТ 16523-70.
• Лента ГОСТ 2284-79.
• Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
• Проволока ГОСТ 17305-71, ГОСТ 5663-79.
• Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1131-71.
• Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 8731-87, ГОСТ 21729-78.

Сталь 45. Механические свойства.

Механические характеристики при повышенных температурах

t испытания, °C	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	d, %	y, %	KCU, Дж/м2
Нормализация
200	340	690		10	36	64
300	255	710		22	44	66
400	225	560		21	65	55
500	175	370		23	67	39
600	78	215		33	90	59
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.
700	140	170	43		96
800	64	110	58		98
900	54	76	62		100
1000	34	50	72		100
1100	22	34	81		100
1200	15	27	90		100

Механические свойства проката

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	sB, МПа	d5, %	d4, %	y, %
Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации	25	600	16		40
Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки		640	6		30
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига		<590			40
Листы нормализованные и горячекатаные	80	590	18
Полосы нормализованные или горячекатаные	6-25	600	16		40
Лист горячекатаный	<2	550-690		14
Лист горячекатаный	2-3,9	550-690		15
Лист холоднокатаный	<2	550-690		15
Лист холоднокатаный	2-3,9	550-690		16

Механические свойства поковок

Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	HB
Нормализация
100-300	245	470	19	42	143-179
300-500	245	470	17	35	143-179
500-800	245	470	15	30	143-179
<100	275	530	20	44	156-197
100-300	275	530	17	34	156-197
Закалка. Отпуск
300-500	275	530	15	29	156-197
Нормализация. Закалка. Отпуск.
<100	315	570	17	39	167-207
100-300	315	570	14	34	167-207
300-500	315	570	12	29	167-207
<100	345	590	18	59	174-217
100-300	345	590	17	54	174-217
<100	395	620	17	59	187-229

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HB
Закалка 850 °С, вода. Образцы диаметром 15 мм
450	830	980	10	40	59
500	730	830	12	45	78
550	640	780	16	50	98
600	590	730	25	55	118
Закалка 840 °С, вода. Диаметр заготовки 60 мм
400	520-590	730-840	12-14	46-50	50-70	202-234
500	470-520	680-770	14-16	52-58	60-90	185-210
600	410-440	610-680	18-20	61-64	90-120	168-190

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2
Закалка 850 °С, отпуск 550 °С. Образцы вырезались из центра заготовок.
15	640	780	16	50	98
30	540	730	15	45	78
75	440	690	14	40	59
100	440	690	13	40	49

Технологические свойства стали.

Температура ковки:

• Начало – 1250 оС;
• Конца – 700 оС;
• Сечение до 400 мм охлаждается на воздухе.

Свариваемость – трудно свариваемая, способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием — в горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и sB = 640 МПа Ku тв.спл. = 1, Ku б.ст. = 1.

Склонность к отпускной способности — не склонна.

Флокеночувствительность – малочувствительна.

Тем пература критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	730
Ac3	755
Ar3	690
Ar1	780
Mn	350

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка	20	-20	-40	-60
Пруток диаметром 25 мм. Горячекатаное состояние.	14-15	10-14	5-14	3-8
Пруток диаметром 25 мм. Отжиг	42-47	27-34	27-31	13
Пруток диаметром 25 мм. Нормализация	49-52	37-42	33-37	29
Пруток диаметром 25 мм. Закалка. Отпуск	110-123	72-88	36-95	31-63
Пруток диаметром 120 мм. Горячекатаное состояние	42-47	24-26	15-33	12
Пруток диаметром 120 мм. Отжиг	47-52	32	17-33	9
Пруток диаметром 120 мм. Нормализация	76-80	45-55	49-56	47
Пруток диаметром 120 мм. Закалка. Отпуск	112-164	81	80	70

Предел выносливости Стали 45

s-1, МПа	t-1, МПа	sB, МПа	s0,2, МПа
245	157	590	310
421		880	680
231		520	270
331		660	480

Прокаливаемость стали

Твердость для полос прокаливаемости HRCэ (HRB).

Расстояние от торца, мм / HRC э
1.5	3	4.5	6	7.5	9	12	16.5	24	30
50.5-59	41.5-57	29-54	25-42.5	23-36.5	22-33	20-31	(92)-29	(88)-26	(86)-24
Термообработка	Кол-во мартенсита, %	Крит.диам. в воде, мм	Крит.диам. в масле, мм
Закалка	50	15-35	6-12

Расшифровка

Различие марок стали определяется не только разным химическим составом, но и спецификой изготовления. Умение расшифровать маркировку позволяет на основании полученной информации о составе сплава и технологии изготовления предположить его технические характеристики и определить область применения. Каждый вид стали задаётся в маркировке соответствующей буквой.

Стали принято классифицировать по составу, качеству изготовления, типу выплавки, структуре и назначению. В соответствии с составом они подразделяются на углеродистые и легированные. В коде маркировки каждый химический элемент при содержании его более 1,5% отображается буквой элемента с расположенной рядом цифрой, показывающей его количество в сплаве в %. Содержание хрома, присутствующего в любой стали, обозначается цифрой в начале маркировки.

По качеству изготовления выпускаются обыкновенные, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Сплавы повышенного качества маркируются буквой А, проставленной в конце маркировочного обозначения.

Тип выплавки подразделяет стали на конверторные, мартеновские, электростали и изготовленные по особенной методике.

По назначению сплавы принято делить на конструкционные, инструментальные, строительные и специальные. В маркировочном коде это отображается буквой и последующим числом, которое показывает содержание в сплаве веществ, благодаря которым сплав отнесён к такой категории.

Так сталь 45 обозначается сочетанием Cn и следующим за ним числом, демонстрирующим количество хрома в сплаве. СТ45 – качественная углеродистая конструкционная сталь мартеновской выплавки.

Окончательная структура стали определяется процессом нагрева сплава до критических точек, позволяющим менять состояния кристаллической решётки, и вариантом последующего охлаждения, то есть закаливанием.

Каждая из итоговых структур придаёт сплаву новые свойства:

1. Перлитная – улучшает сваривание и обработку.
2. Ферритная увеличивает пластичность.
3. Карбидная и аустенитная закалки повышают прочность.

По раскислению (снижению в составе стали кислорода и оксидов) сплавы подразделяются на кипящую сталь (сп), спокойную (кп) и полуспокойную (пс).

к содержанию ↑

Свойства материала

Механические свойства стали 45 определяют широкое распространение этого металла. Концентрация углерода составляет 0,45%, другие примеси крайне незначительны. Это во многом определяет следующие характеристики:

1. Плотность стали 45 или удельный вес составляет 7826 кг/м3. За счет этого обеспечивается невысокий показатель веса получаемых изделий, однако легкими их не назовешь. Плотность может несущественно отличаться в зависимости от химического состава.
2. К отпускной хрупкости структура не склонна. Сталь 45, характеристики которой можно назвать универсальным предложением, очень часто подвергается закалке, за счет которой существенно повышается твердость поверхности.
3. Очень часто проводится поставка заготовок после термической обработки. Она существенно повышает твердость поверхности. Этот момент также определяет то, что твердость стали 45 в состоянии поставки может варьировать в достаточно большом диапазоне. Как правило, твердость выдерживается на уровне 10-1 HB, который соответствует 170 МПа.
4. Сталь марки 45 относится к трудносвариваемым металлам, что определяет сложности при проведении сварочных работ. Именно поэтому структура изначально подогревается и лишь только после этого проводится соединение элементов. Прокаливаемость стали 45 также находится на достаточно низком уровне, за счет чего усложняется процесс обработки резанием. Сварка может применяться при применении различного сварочного оборудования. Применение соответствующих электродов позволяет существенно упростить процесс сваривания. Резание сварочным аппаратом также существенно осложняется.
5. Довольно часто проводится ковка. Она проводится при температуре 1250 градусов Цельсия, в конце показатель составляет 700 градусов Цельсия.
6. Предел прочности и модуль упругости могут варьировать в достаточно большом диапазоне. Все зависит от того, какова температура нагрева поверхности. Предел текучести стали определяет то, насколько она проста при литье различных заготовок.

Свойства сплава Ст 45

В целом можно сказать, что металл подходит для применения при изготовлении различных изделий. В большинстве случаев проводится термическая обработка, которая позволяет существенно увеличить эксплуатационные характеристики. Стоит учитывать, что только при выдерживании температурного режима можно обеспечить условия для правильного перестроения кристаллической решетки.

Скачать ГОСТ 1050-2013

Особенности стали марки 45

Сталь 45 отличается повышенными характеристиками прочности, выносливости, хорошо обрабатывается, доступна по стоимости. Нашла применение практически во всех областях промышленности, там, где имеют место постоянные механические нагрузки, сложные температурные условия. Изделия из стали 45, к примеру, крайне востребованные круг, шестигранник ст45, выдерживают перепады в диапазоне от 200 до 600 о С.

Если сравнить некоторые характеристики сырья марки 45 и, к примеру, марки 35, то становится очевидным влияние доли углерода в составе сплава. Так, 0,42 – 0,5% против 0,32 – 0,4% (соответственно) указывает на повышенные характеристики твердости стали 45.

Если ст 35 классифицируется как ограниченно свариваемая, то сталь 45 (ГОСТ 1050-88) – варится очень трудно. Это, пожалуй, является первым из «недостатков» последней. Второй – подверженность коррозии из-за присутствия никеля и хрома.

Сталь 35 обычно служит для изготовления деталей не слишком высокой прочности, подвергаемых в процессе эксплуатации слабым и средним нагрузкам: это – оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, тогда как из сырья марки 45 выполняют варианты деталей более надежные, с улучшенными прочностными характеристиками.

Сравнительные характеристики сырья можно уточнить здесь:

 

Механические свойства стали 45 в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	HB
Закалка 850 °С, вода. Образцы диаметром 15 мм.
450	830	980	10	40	59
500	730	830	12	45	78
550	640	780	16	50	98
600	590	730	25	55	118
Закалка 840 °С, Диаметр заготовки 60 мм.
400	520-590	730-840	дек.14	46-50	50-70	202-234
500	470-820	680-770	14-16	52-58	60-90	185-210
600	410-440	610-680	18-20	61-64	90-120	168-190

Отжиг

Процедура отжига включает в себя нагревание, выдержку и долгое охлаждение в печи. Существует две разновидности рассматриваемого процесса, которые мы подробно представили в табличном варианте ниже.

Вид рода	Задачи	Особенности
первый	выравнивает химсостав металла увеличивает обрабатывает стали, с помощью давления уменьшает остаточное напряжение после технологической обработки	Его структура не подвергается трансформации, остается неизменной при любых задачах, t=500-630°C
второй	измельчение зерен металла помогает образовывать структуру феррит+перлит	Этот тип — подготовительная термообработка. Он используется, чтобы повысить обрабатываемость стали, t=770-840°C

Ценообразование

Лом стали 45 имеет стоимость в пределах 13 000 – 14 000 рублей за тонну. Данная цена ниже, чем у нержавейки и любых цветных металлов, но выше чем у чугунов. Точное значение стоимости лучше узнавать непосредственно в точках приема металлолома, так как на нее влияет много факторов:

• Значение котировок на Лондонской бирже черных металлов. Именно ее выбирают за основу стоимости большинство российских металлоприёмщиков.
• Соотношения потребительского спроса и предложения в Вашем регионе. Здесь также сказывается удаленность от крупных металлоперерабатывающих заводов.
• Процент содержания вредных примесей в составе, особенно серы.
• Наличие следов ржавчины на поверхности лома.
• Габариты кусков лома.
• Вид профиля: шестигранник, лист, квадрат, круг и прочее.
• Оплата по наличному или безналичному расчету. Как правило, пункты приема металлолома отдают предпочтение в покупке металла безналичным способом, за что делают соответствующую наценку.
• Вес поставки. Предпочтительные объемы составляют от 1000 килограмм.

Влияние термической обработки на качество

Сталь в исходном состоянии представляет собой довольно пластичную массу и поддается обработке путём деформирования. Ее можно ковать, штамповать, вальцевать.
Для изменения механических свойств и достижения необходимых качеств применяется термическая обработка металла. Суть термической или тепловой обработки заключается в применении совокупности операций по нагреву, выдержке и охлаждению твердых металлических сплавов. В результате такой обработки сплав изменяет свою внутреннюю структуру и приобретает определенные, необходимые производителю и потребителю, свойства.

Критические точки

Критические точки — это температуры, при которых изменяется структура стали и ее фазовое состояние. Вычислены в 1868 году русским металлургом и изобретателем Дмитрием Константиновичем Черновым, поэтому иногда их называют точками Чернова.

Обозначают такие точки буквой А. Нижняя точка А1 соответствует температуре, при которой аустенит превращается в перлит при охлаждении или перлит в аустенит при нагреве. Точка А3 — верхняя критическая точка, соответствующая температуре, при которой начинается выделение феррита при охлаждении или заканчивается его растворение при нагреве.

Если критическая точка определяется при нагреве, то к букве «А» добавляется индекс «с», а при охлаждении — индекс «r».

Для данной стали определена следующая температура критических точек:

• 743*С — Ас1;
• 815*С — Ас3;
• 730*C — Аr3;
• 693*C — Ar1.

Алгоритм термообработки стали и сплавов:

• отжиг:
• закалка;
• отпуск;
• нормализация;
• старение;
• криогенная обработка.

Термообработка для стали 40х. Характеристика температурного режима в соответствии с требованиями ГОСТ 4543–71:

• закалка стали 40х в масляной среде при температуре 860*С;
• отпуск в воде или масле при температуре 500*С.

В результате такой термической обработки данная сталь приобретает повышенную твердость (число твердости НВ не более 217), высокий предел прочности при разрыве (980 Н/м2) и ударную вязкость 59 Дж/см2.

Предел текучести

Говоря о механических свойствах, нужно обязательно упомянуть о такой важной характеристике, как предел текучести. Если приложенная нагрузка слишком велика, то конструкция или ее детали начинают деформироваться и в металле возникают не упругие (полностью исчезающие, обратимые), а пластические (необратимые остаточные) деформации

Читайте также:  Фторопласт — это что такое? Технические характеристики, свойства материала

Говоря другими словами, металл «течет».

Предел текучести — это граница между упругими и упругопластическими деформациями. Значение предела текучести зависит от множества факторов: режима термической обработки, наличия примесей и легирующих элементов в стали, микроструктуры и типа кристаллической решетки, температуры.

В металловедении различают понятия физического и условного предела текучести.

Физический предел текучести — это такое значение напряжения, при котором деформация испытываемого образца увеличивается без увеличения приложенной нагрузки. В справочниках эта величина обозначается σт и для марки 40х ее значение не менее 785 Н/мм2 или 80 КГС/мм2.

Следует отметить, что пластические (необратимые) деформации появляются в металле не мгновенно, а нарастают постепенно, с увеличением приложенной нагрузки. Поэтому, с точки зрения технологии, уместнее применение термина «условный (технический) предел текучести».

Условным (или техническим) пределом текучести называется напряжение, при котором опытный образец получает пластическое (необратимое) удлинение своей расчетной длины на 0.2%. В таблицах эта величина обозначается как σ 0,2 и для стали 40х составляет:

• при температуре от 101 до 200*С — 490 МПа;
• при температуре от 201 до 300*С — 440 МПа;
• при температуре от 301 до 500*С — 345 МПа.

Применение

Как уже было отмечено, область применения материала довольно широка. При использовании качественной стали 45 могут изготавливаться различные заготовки. Металл поставляется на производственные линии в виде сортового и фасонного проката.

Применение стали 45 следующие:

1. Изготовление изделий, представленных телами вращениями. При создании различных конструкций довольно часто применяются валы, которые могут иметь несколько ступеней и канавки. При этом диаметральный размер может варьировать в большом диапазоне.
2. Шпиндели и кулачки, а также шестерни. Довольно сложным в изготовлении изделием можно назвать шестерни. Они получаются при процессе фрезерования круглых заготовок. На структуру может оказываться серьезное механическое воздействие. Именно поэтому часто проводится различная термическая обработка, к примеру, закалка или отпуск. Кулачки и другие подобные изделия также характеризуются тем, что на них оказывается серьезное механическое воздействие.
3. Крепежные изделия получили весьма широкое распространение. Они применяются для соединения различных изделий или их фиксации. К крепежным изделиям предъявляются высокие требования. К примеру, поверхность должна выдерживать существенное механическое воздействие или нагрузка, которая оказывается в поперечном направлении.
4. Пластинки и листовой материал. Довольно широкое распространение получил листовой металл. Он применяется при изготовлении различных изделий, а также обшивки несущих конструкций. Стоит учитывать, что сегодня листовой материал часто применяется при штамповке и другой обработке давлением.

Применение стали 45

Термическая обработка позволяет существенно расширить область применения металла. К примеру, проводится закалка и нормализация поверхности. Для существенного изменения эксплуатационных качеств проводится легирование состава различными химическими элементами, к примеру, хромом. Повышение концентрации хрома приводит к тому, что металл становится коррозионностойким.

Низкая отпускная хрупкость определяет то, металл применяется при создании изделий сложных форм и конфигураций. Примером можно назвать шестерни и звездочки, которые представлены зубьями со сложной конфигурацией.

Рассматривая аналоги отметим, что есть достаточно большое количество сплавов, которые характеризуются сходными качествами. К примеру, в США и Германии применяются собственные стандарты маркировки при создании сплавов, которые схожи со Сталь 45. К примеру, 1044 и 1045, 1.0503 и 1.1191. Выпуск аналогов проводится и во многих других странах. Что касается металлов со схожими эксплуатационными качествами, то к ним относятся сталь 50 и сталь 50Г, а также сталь 40Х, которая легируется при применении хрома.

Аналог Ст 45 — сталь 1.0503

В заключение отметим, что изделия из стали 45 обладают весьма привлекательными эксплуатационными качествами и при этом обходится недорого. Именно поэтому она применяется в машиностроительной отрасли в качестве основного металла. Структура характеризуется высокой обрабатываемостью резанием. Поэтому заготовки подвергают точению и фрезерованию.

Термическая обработка

Для улучшения физико-механических свойств стали 45 применяются разнообразные режимы термической обработки, в ходе которых происходит структурная перестройка кристаллической решетки. При термообработке необходимо учесть следующие факторы:

• выбор правильного  температурного режима не допустит перегрева и появления окалины;
• от скорости нагрева зависит, какие именно характеристики приобретает металл;
• продолжительность выдержки определяется критическими точками, формой и размерами заготовки;
• качество изделия зависит от среды, в которой проходило его охлаждение.

В качестве предварительного этапа термообработки используется нормализация. Она облегчает механическую обработку металла.

Температура закалки стали 45 составляет 820-860 градусов. После нагрева изделие сразу помещается в охлаждающую среду, в качестве которой могут быть использованы:

• чистая вода;
• растворы солей;
• минеральное масло.

Процесс охлаждения должен проходить быстро и строго по графику. Закалка повышает твердость сплава в 2-2,5 раза и увеличивает его износоустойчивость.

Сразу после закалки проводится отпуск, который поможет:

• снять остаточные напряжения в металле, возникшие после закалки;
• увеличить степень его вязкости;
• снизить хрупкость.

Одновременно немного уменьшается и твердость металла. Добиться высоких значений прочности и износостойкости помогает низкий отпуск при 250 градусах.

Аналоги и сортамент

В качестве отечественных заменителей марки стали 45 можно использовать:

• 50Г2;
• 40Х.

Сплав имеет множество аналогов и в других странах:

• 1044, 1045, 1045H, G10450, M1044 – Соединенные Штаты;
• S45C, SWRCH45K – Япония;
• 1.0503, C45E – Германия;
• 1C45, XC45H1 – Франция;
• C45, C45R – Италия;
• ZG310-570 – Китай;
• 1650 – Швеция;
• C45SW – Австрия;
• SM45C – Южная Корея.

Конcтрукционная cталь 45 поставляется в виде:

• сортового проката, для которого установлено несколько стандартов;
• калиброванного прутка;
• серебрянки и шлифованного прутка по ГОСТу 14955-77;
• толстой и тонкой листовой стали;
• лент и полос;
• проволоки;
• кованых заготовок;
• газопроводных труб и соединительных фитингов.

Читайте также:  Технические характеристики легированной стали Х12МФ

Основные свойства

Для измерения параметров сплава используются различные методы:

• твердость рассчитывается, исходя из силы противодействия образца влиянию алмазного стержня;
• показатели прочности и пластичности – растяжением образцов до разрыва;
• вязкость – ударными нагрузками.

Физико-механические свойства стали 45 во многом определяются coдержанием углерода, так как другие примеси незначительны:

• удельный вес – 7826-7595 кг/м3, он колеблется в небольших пределах в зависимости от состава;
• прeдел текучeсти – 640 МПа;
• предел выноcливости – 245 МПа;
• величина ударной вязкости – 66 кДж/м2;
• коэффициент упругоcти – 2 МПа;
• коэффициент теплопроводности – 48 Вт/м*град;
• удельная теплоемкость – 473 Дж/кг*град;
• значение относительного удлинения – 15%;
• показатель отнoсительного сужения – 40%;
• коэффициент линейного расширения при 1000С – 11,9 1/град.;
• температурный интервал ковки – 1250-700 градусов;
• твердость необработанной стали – 20-22 по Роквеллу;
• твердость после термообработки увеличивается более чем в 2 раза.

Сталь хорошо поддается механической обработке, однако недостаточно устойчива к коррозии. При эксплуатации изделий в агрессивных или влажных средах необходимо покрывать их поверхность защитным составом. Сплав трудно поддается сварочным операциям, поэтому требует предварительного подогрева до 150-200 градусов. Сварные швы не отличаются достаточной прочностью и склонны к образованию трещин.

Физические свойства стали 45 зависят от температуры, при которой проводятся испытания опытного образца. Например, плотность металла с повышением температуры уменьшается:

• при 20 0С она составляет – 7826 кг/м3;
• при 1000С – 7799 кг/м3;
• 2000С – 7769 кг/м3;
• 8000С – 7595 кг/м3.

Термическая обработка

Любая сталь подвергается термической обработке с целью улучшения ее свойств. Во время процессов нагревания, выдержки и последующего охлаждения изменяется внутренняя структура металла. Термообработка разделяется на 3 этапа, которые отличаются:

• временем нагрева;
• скоростью охлаждения;
• средой, в которой происходит процесс охлаждения.

Первый этап – отжиг, происходит в специальных печах, где металл нагревается до высоких температур, а затем постепенно охлаждается:

• при отжиге I рода нагрев не превышает критических точек;
• при отжиге II рода металл нагревается выше критического значения, что приводит к изменению его кристаллической структуры.

Читайте также:  Чем отличается чугун от стали

Любой вид отжига снимает внутренние напряжения и уменьшает неоднородность структуры. Для сплава 45 температура отжига составляет 780-830 градусов.

Второй этап – закалка. Температура закалки стали 45 – 820-860 градусов, после чего проводится медленное охлаждение в одной из сред:

• чистой воде;
• растворах солей;
• минеральных маслах.

Третий этап – отпуск стали, предназначен для снятия остаточных напряжений и повышения вязкости металла. Сталь нагревают до температуры ниже критической, а затем охлаждают в специальных ваннах:

• с раствором селитры;
• минеральным маслом;
• расплавом щелочи.

Преимущества и недостатки

Свойства стали 45 определили ее основные достоинства:

• высокую прочность, которая необходима для механизмов, работающих в условиях интенсивных нагрузок;
• устойчивость к ударам и трению;
• возможность использования в неблагоприятных климатических условиях;
• высокий предел выносливости и износостойкости;
• устойчивость к температурным перепадам;
• функциональность и доступная стоимость;
• восприимчивость к механической обработке;
• низкая флокеночувствительность;
• отсутствие склонности к отпускной хрупкости;
• оптимальный диапазон рабочих температур, за границей которого снижаются механические свойства стали 45 – от 200 до 600 градусов.

При использовании стали следует учитывать не только ее плюсы, но и минусы:

• нагревание до 200 градусов ведет к снижению прочности;
• ограниченная свариваемость материала требует специальных технологических приемов;
• сталь неустойчива к коррозии.

Сталь 45. Применение в производстве.

Сталь 45 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Благодаря высокой выносливости и терпимости к значительным перепадам температуры, сталь 45 применяется при производстве редукторов. Из данной стали изготавливают валы-шестерни и зубчатые колёса для таких массовых изделий из нашего каталога, как редукторы РМ-250, Р М-350, РМ-400, РМ-500 и РМ-850. Сталь 45 является относительно дешёвым металлом, что позволяет производить из неё и цепные приводные звёздочки. После соответствующей термообработки звездочки для цепей ПР-25,4, ПР-31,75, ПР-38,1, ПР-44,45 и ПР-50,8 обеспечивают долгую работоспособность цепного привода.