Ст45 сталь для ножа

Обновлено: 17.05.2024

На производственных линиях встречается огромное количество сталей, которые отличаются по своему свойству и применению. В производстве наиболее распространена сталь 45. В данной статье подробно описаны характеристики, свойства и остальные параметры стали 45.

Описание конструкционной углеродистой стали

Сталь 45 ― это марка качественных конструкционных углеродистых сталей, регулируется ГОСТ 1050-2013, ДСТУ 7809.

Поставляется в следующих видах:

сортовой прокат;
калиброванный пруток;
лист толстый;
лист тонкий;
лента;
шлифованный пруток и серебрянка;
полосы;
проволока;
трубы;
поковки и кованые заготовки.

Характеристики сплава

Сталь 45 обладает повышенной прочностью, поэтому она пригодна для изготовления предметов, которые в будущем можно видоизменять, улучшать и термически обрабатывать. Примесь углерода в материале достигает 0,45 %, остальные примеси малозначительны.

Характеристики стали 45х:

Удельный вес: 7826 кг/м 3 .
Термообработка: состояние поставки.
Флокеночувствительность: малочувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Твёрдость

По Роквеллу. Твёрдость стали 45 по Роквеллу составляет 20-50 HRC. На данное значение оказывает влияние термическая обработка, которую прошла сталь на заводе-изготовителе.
По Бринеллю. Твёрдость материала по Бринеллю составляет HB 10 -1 = 170 МПа.
В состоянии плавки. Термическая обработка увеличивает показатель стали в 2–2,5 раза.

Плотность

По нормативам ГОСТ 1050-88 плотность стали 45 составляет 7826–7595 кг/м 3 , в диапазоне 20–800 °C.

Марка

Марка 45 указывает на качественную конструкционную углеродистую сталь, которая применяется в работах, направленных на улучшение и нормализацию поверхностей повышенной прочности.

Химический состав

Основный процент в химическом составе сплава занимают углерод и железо, в небольшом количестве отмечаются другие компоненты. Они имеют своё процентное соотношение, которое составляет:

Железо (Fe) ― 97 %.
Углерод (С) ― 0,45–0,5 %.
Марганец (Mn) ― 0,5–0,8 %.
Кремний (Si) ― 0,17–0,37 %.
Никель (Ni) ― 0,25 %.
Хром (Cr) ― 0,25 %.
Медь (Cu) ― 0,25 %.
Мышьяк (As) ― 0,08 %.
Сера (S) ― 0,04 %.
Фосфор (P) ― 0,035 %.

Предел прочности

Прочность ― это возможность материала устоять под воздействием внешних нагрузок, сохраняя внутреннюю целостность. Величина, указывающая на предел прочности материала ― sb .

Прочность по ГОСТу:

труба ― ГОСТ 8731-87, sb = 588 МПа;
прокат ― ГОСТ 1050-88, sb = 600 МПа;
прокат отожжённый ― ГОСТ 1050-88, sb = 540 МПа.

Предел текучести

Величина, указывающая на предел текучести стали, ― 45, sT . Текучесть по ГОСТу:

труба ― ГОСТ 8731-87, sT = 323 МПа;
прокат ― ГОСТ 1050-88, sT = 355 МПа;
прокат отожжённый ― ГОСТ 1050-88, sT = 540 МПа.

Ударная вязкость

Коэффициент ударной вязкости указывает на возможность материала сопротивляться воздействию динамических нагрузок, измеряется в KCU <кДж/см 2 >.

KCU при следующих температурах составляет:

−100 °C ― KCU 12;
−80 °C ― KCU 40;
−40 °C ― KCU 49;
−20 °C ― KCU 61;
+20 °C ― KCU 90–94.

Температура эксплуатации

Для стали 45 рекомендуемая температура эксплуатации достигает предела от −20 до +25 °С. При повышении или снижении указанного температурного режима в стали начинаются структурные изменения, отрицательно сказывающиеся на эксплуатационных особенностях изделия.

Механические свойства

Повышенный уровень содержания углерода может привести к появлению холодных и горячих трещин в околошовной зоне. Обработка кромок выполняется таким же методом, как при действиях с низкоуглеродистыми сплавами, сваривается посредством ММА, TIG и ERW-сварки. После выполнения сварочных работ отдельная зона сварки или само металлоизделие подлежат отжигу.

Механические свойства стали по стандарту ГОСТ 1050-2013:

временное сопротивление разрыву ― > 600 МПа;
относительное удлинение при разрыве ― > 16 %;
относительное сужение ― > 40 %.

Отпускная хрупкость

Структура стали 45 к отпускной хрупкости не склонна.

Свариваемость

Хорошие сварные соединения достигаются путём дополнительных действий:

прогрев материала до температуры 200–300 °С во время сварки;
термообработка после сварочных работ ― этап отжига.

Группа

Сталь 45 представляет группу конструкционных сталей повышенного качества. Количество и тип химических элементов в составе данной группы регламентируется ГОСТ 1050-72.

ГОСТы на прокат из конструкционной углеродистой качественной стали марки 45:

лист толстый ― ГОСТ 19903-74, 1577-93;
лист тонкий ― ГОСТ 16523-97;
труба ― ГОСТ 8733-74, 8731-74, 8734-75, 21729-76, 8732-78;
проволока ― ГОСТ 5663-79, 17305-91;
калиброванный пруток ― ГОСТ 7417-75, 8559-75, 8560-78, 1050-88;
шлифованный пруток и серебрянка ― ГОСТ 14955-77;
кованые заготовки ― ГОСТ 8479-70, 1133-71.

Цена на качественный материал в 2021 году

Конструкционный круг стали 45 стоит 45 500 рублей. В каталоге металлов лист стали 45 находится в ценовом диапазоне от 99 660 рублей до 142 980 рублей.

Расшифровка

Число 45 в названии марки сырья указывает на содержание углерода (С), которое в данном случае составляет 0,45 %.

Область применения: валы и иные детали

Сталь марки 45 нашла широкое применение в промышленной области и используется для изготовления следующих изделий:

распределительные и коленчатые валы;
кулачки;
цилиндры;
бандажи;
шпиндели;
шестерни;
вал-шестерни.

Для чего легируют?

Для улучшения характеристик производимых изделий технологи используют марку стали 45, легированную хромом, 45х или литейную сталь 45л.

Создавая сложные формы и конструкции, следует использовать сталь 45, которой не свойственна отпускная хрупкость.

Свойства

Технологические

Технологические свойства материала сталь 45:

Свариваемость: трудносвариваемая.
Флокеночувствительность: низкая.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Температура ковки: начала — 1250 °С, конца — 750 °С.

Физические

К физическим свойствам стали 45 относят:

Плотность при разных температурных режимах: 200С ― p7826, 1000С ― p7799, 6000С ― p7625, 8000С ― p7595.
Модуль нормальной упругости: 200С ― 200 Е, 2000С ― 193 Е, 4000С ― 172 Е.
Коэффициент теплопроводности: 1000С ― 48, 4000С ― 41, 6000С ― 36, 9000С ― 26.
Удельная теплоёмкость: 20-1000С ― 473 Дж, 20-5000С ― 583 Дж, 20-9000С ― 708 Дж.

Аналоги

Отечественные

На территории Российской Федерации аналогами стали 45 являются: сталь 40х, сталь 50 и сталь 50Г2.

Для замены материала важно учитывать свойства выбранных сталей, отмечая, способен ли заменяющий материал выдержать предполагаемые условия в работе, с которыми справлялась сталь 45.

Зарубежные

К иностранным аналогам относятся:

Германия (DIN) ― С45, С45E+QT, Ck45, Cm45.
США ― M1044, 1044, 1045, M1045.
Япония ― S45C, S48C.
Польша — 45.

Сталь 45 и 40х: отличия

Сталь 45 входит в группу углеродистых материалов, в то время как 40х ― это низколегированная хромированная сталь.
Сталь 40х имеет показатели отпускной хрупкости и обладает флокеночувствительностью.

Данный сплав стали отличается от других видов своей функциональностью, зонами применения, химическими соединениями, литейными и производственными параметрами. Заменяя его в работе другими видами стали, следует внимательно изучить их характеристики.

Характеристики и расшифровка стали 45. Где применяется?

Сталь – это одна из самых востребованных разновидностей сплавов благодаря универсальности применения и доступной для массового потребителя цене. Для каждой её категории в ГОСТ описан химический состав, определяющий область использования. Марка стали СТ45 отличается невысокой стоимостью, небольшой хрупкостью и достаточной твёрдостью. В случае необходимости её можно заменить марками 40Х, 50, 50Г2, обладающими сходными характеристиками.

Сталь 45 поставляется на рынок в виде нескольких разновидностей проката, в прутках разного калибра и обработки поверхности, толстых и тонких листов, стальных лент и полос, разнообразных проволок (например, для изготовления канатов из стали и ковки), труб, поковок и кованных заготовок. Параметры каждой разновидности товара определяются действующими ГОСТ.

В мировой промышленности представлено большое количество сплавов, имеющих сходные характеристики. Зарубежные аналоги стали 45 есть в таких стандартах, как:

Прежде чем заменять отечественный сплав импортным аналогом, надо внимательно ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к выбранной марке стали заграничного производства страны-учредителя стандарта.

Химический состав

Свойства сплава определяются его составом. Сталь марки СТ45 обычно включает в себя следующие химические элементы:

от 0,42 до 0,5% углерода (что следует из марки стали);
от 0,17 до 0,37% кремния;
от 0,5 до 0,8% марганца;
не более 0,25% никеля;
до 0,04% серы;
не больше 0,035% фосфора;
до 0.25% хрома;
не более 0,25% меди;
до 0,08% мышьяка;
около 97% железа.

Легирование – это введение в состав сплава небольшого количества примесей для изменения химических и физических свойств основного металла. Добавление в сталь других металлов позволяет увеличить износоустойчивость, прочность или коррозионную стойкость сплава.

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:

Перлитная – улучшает сваривание и обработку.
Ферритная увеличивает пластичность.
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).

Механические и физические свойства

Свойства сплава определяются в первую очередь его составом. Высокое содержание углерода в стали придаёт ей прочность, но одновременно и хрупкость. Плотность СТ45 – 7826 кг/м 3 , поэтому изделия, изготовленные из неё, легче стандартных. Обычно СТ45 закаливается, приобретая твёрдость (около 170 МПа), но не хрупкость.

Сталь 45 с трудом поддаётся сварке, поэтому перед началом работ её нужно прогревать и при ручном дуговом и контактно-точечном методах сваривании использовать специальные электроды. Из-за низкого значения прокаливаемости резать этот материал (в том числе и сварочным аппаратом) достаточно трудно.

Ковка стали выполняется в температурном диапазоне от 1250 °C в начале работы, до 750 градусов при окончании. Прочность и упругость материала определяется температурой нагрева.

Чтобы сплав можно было использовать для изготовления выносливых деталей, которые работают на износ, применяют азотирование продолжительностью около 6 часов при температуре от 520 до 570 °C. При этом происходит увеличение сопротивляемости знакопеременным нагрузкам и коррозии с небольшим повышением прочности.

Отпуск – это процесс термической обработки сплава для увеличения пластичности, снижения хрупкости и сохранения достаточного значения прочности. С этой целью изделие нагревают в температурном диапазоне от 150 до 650 °C и медленно охлаждают.

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.

Применение данной марки металла

Сплав СТ45 (шпоночная сталь) применяется в промышленности (чаще в металлургической) для изготовления высокопрочных деталей, поверхность которых подвергается термической обработке, нормализуется или улучшается.

валы-шестерни;
цилиндры;
распределительные и коленчатые валы;
шпиндели;
кулачки патронов станков;
плоскогубцы;
шестерни;
ручные тисочки;
бандажи;
круглогубцы;
бесшовные трубы.

Коленчатые и распределительные валы изготавливаются в большом диапазоне диаметров, имеют ступени и канавки. При помощи фрезерной обработки круглых заготовок, выполненных с использованием закаливания и отпуска, производятся шестерни, шпиндели и кулачки.

Благодаря высокой прочности сталь 45 часто применяют при изготовлении крепежа, способного выдерживать поперечную нагрузку. Из этого сплава изготавливают также листовой материал и пластины, применяемые в производстве и для обшивки несущих конструкций.

Способность переносить большие перепады температуры делает СТ45 незаменимой при производстве редукторов. Сталь 45 – это основной сплав, применяемый в машиностроении. Легче всего прокат поддаётся разрезанию, поэтому заготовки из неё обрабатываются точением и фрезерованием.

Невысокая хрупкость и достаточная твёрдость позволяют изготавливать из СТ45 такие сложные технические изделия как звёздочки и шестерёнки со сложной конфигурацией.

Диапазон применения стали существенно расширяется за счёт легирования, повышения концентрации хрома, закаливания состава. Помимо вышеперечисленных изделий из СТ45 изготавливают:

муфты;
валы;
штоки и пальцы крейцкопфов для насосов различных видов;
компрессоры;
переводники и стволы для вертлюгов, бурильных труб и рабочих;
корпуса долот;
ролики привенторов;
фиксаторы и шпонки буровых станков;
цепные колёса буровых лебёдок.

Сплав применяется для выпуска арматуры, скалок насосов, цапф, элементов пневмопроводов, которые не используются под давлением и не свариваются. Из него выпускают фланцы, которые устанавливаются в трубопроводах с давлением от 10 МПа.

Технические характеристики углеродистой стали 45

Главные характеристики стали 45, которые обусловили ее широкое применение в различных отраслях промышленности, – высокая прочность и устойчивость к механическим нагрузкам. Немаловажным фактором можно назвать и доступную стоимость, связанную с низким содержанием дорогих легирующих добавок.

Если расшифровать марку стали 45, можно понять, что цифрами обозначено количественное содержание углерода. Обычно оно колеблется в пределах от 0,42 до 0,5%. В составе сплава присутствуют и другие компоненты, концентрация некоторых из них незначительна и не оказывает особого влияния на свойства материала:

кремний – 0,17 – 0,37%;
марганец – 0,5-0,8%;
хром, медь и никель – до 0,25%;
мышьяк – до 0,08%.

По своим характеристикам сталь 45 относится к классу углеродистых качественных сталей. На уровень качества в маркировке указывает слово «сталь». Показатель определяется содержанием вредных примесей: серы – 0,04%; фосфора – 0,035%.

Встраиваясь в кристаллическую решетку металла, атомы Р и S оказывают негативное действие на его свойства. Фосфор становится причиной появления хладноломкости при низкой температуре и уменьшения пластичности при ее повышении. Сера при эксплуатации в высокотемпературном режиме способствует возникновению трещин. Марка стали 45 соответствует допустимому уровню содержания этих элементов. Для высококачественных сплавов, например, содержание вредных примесей не должно превышать 0,025%.

Заменители сплава

Согласно ГОСТу 1050-78, регламентирующему степень раскисления, сталь 45 относится к категории спокойных. Отечественными заменителями конструкционной стали 45 могут выступать марки:

1044, М1044, 1045Н – в Соединенных Штатах;
1.0503, 1.1193, С45Е – Германии;
1С45, С40Е, ХС42Н1 – Франции;
1С45, С45Е – Италии;
1650 – Швеции;
060А47, 080М – Англии;
Ck45 – Швейцарии;
S45C, SWRCH48K – Японии;
45Н, ZGD345-570 – Китае;
А3 – Венгрии;
12050 – Чехии;
К1042 – Австралии;
SM48С – Южной Корее.

На рынок металл поставляется в соответствии с государственными стандартами в виде:

Фасонного и сортового проката;
калиброванного и шлифованного прутка;
серебрянки;
толстого и тонкого листа;
проволоки;
лент и полос;
кованых заготовок;
труб.

Основные свойства

Химические свойства стали 45 определяются ее составом. От количества углерода зависят показатели твердости и прочности. Присутствие кремния и марганца:

снижает внутренние напряжения в структуре металла;
улучшает его пластичность;
снижает вероятность возникновения трещин;
положительно влияет на результат термообработки.

Наличие малых количеств других примесей неизбежно, оно вызвано, главным образом, несовершенством существующих технологий выплавки.

Физические свойства стали 45 изменяются с повышением температуры от 20 до 800 градусов:

По своим механическим свойствам сталь 45 превосходит многие известные конструкционные сплавы:

предел текучести – 640 МПа;
предел выносливости – 245 МПа;
показатель ударной вязкости – 66 кДж/м 2 ;
величина относительного удлинения – 15%;
относительного сужения – 40%;
отсутствует склонность к отпускной хрупкости;
чувствительность к образованию флокенов небольшая.

Сталь проявляет высокую устойчивость к ударным и переменным нагрузкам. Хорошая пластичность позволяет применить к ней все виды механической обработки. Однако материал не отличается повышенной антикоррозионной стойкостью и требует нанесения на поверхность защитного покрытия.

По свариваемости сплав относится к 3 группе. Процесс сварки требует предварительного подогрева до 150-200 градусов и последующей термообработки. Иначе сварные швы будут нестабильны и подвержены возникновению трещин.

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.

Область применения

Благодаря характеристикам применение стали 45 затрагивает многие сферы, в частности, машиностроение. Почти 50% продукции отрасли изготавливается из этой стали:

конструкции различного диаметра, подверженные вращательным движениям;
детали сложных форм, испытывающие интенсивные механические нагрузки;
крепежные изделия, на поверхность которых действует избыточное поперечное давление;
листовой материал, который используется для обшивки несущих элементов.

Сталь востребована в производстве:

коленчатых и распределительных валов;
шестерен и шпинделей сложной конфигурации;
цилиндров и кулачков;
осей и гаек;
болтов, шайб.

При обслуживании и смазке этих изделий следует помнить о низкой коррозийной устойчивости металла.

Преимущества и недостатки

Свойства стали 45 определяют ее преимущества:

при большом функционале материал отличается вполне доступной ценой;
благодаря небольшой плотности конструкции получаются достаточно легкими;
детали, изготовленные из стали 45, способны эффективно работать в диапазоне температур от 200 до 400 градусов;
при использовании защитного покрытия сплав можно использовать в неблагоприятных климатических условиях;
хорошо поддается механической обработке;
характеризуется высоким пределом износоустойчивости и прочности.

Среди недостатков марки стали 45 следует отметить трудную свариваемость и неустойчивость к коррозии.

Сталь марки 45х: характеристики, описание, свойства сплава

Читайте также: