Сталь 45 гост 1050 2013 характеристики

Обновлено: 18.05.2024

Цифра 45 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали 45 составляет 0,45%.

Характеристики и назначение

Сталь марки 45 относится к конструкционным углеродистым нелегированным специальным качественным сталям с нормальным содержанием марганца.

Сталь марки 45 применяется для изготовления:

• муфт насосных штанг,
• вал-шестерни,
• валов центробежных насосов,
• штоков грязевых насосов,
• пальцев крейцкопфов грязевых насосов,
• компрессоров,
• роторов,
• стволов и переводников вертлюгов,
• переводников для рабочих и бурильных труб,
• корпусов колонковых долот,
• роликов превентора,
• конических шестерен,
• шестерни,
• фиксаторов и шпонок буровых станков,
• цепных колес буровых лебедок,
• штифтов,
• упорных винтов,
• скалок насосов,
• цапф,
• коленчатые и распределительные валы,
• шпиндели,
• бандажи,
• цилиндры,
• кулачки,
• другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Применение стали 45 для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур

Марка стали	Закалка + отпуск при температуре, °С	Примерный уровень прочности, Н/мм 2 (кгс/мм 2 )	Температура применения не ниже,°С	Использование в толщине не более, мм
45	500	900 (90)	-50	20

1. При термической обработке на прочность ниже указанной в графе 3 или при использовании в деталях с толщиной стенки менее 10 мм температура эксплуатации может быть понижена.
2. Максимальная толщина, указанная в графе 5, обусловлена необходимостью получения сквозной прокаливаемости и однородности свойств по сечению.

Применение стали 45 для изготовление крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали	Технические требования	Допустимые параметры эксплуатации		Назначение
		Температура стенка, °С	Давление среды, МПа(кгс/см 2 ), не более
Сталь 45 ГОСТ 1050 ГОСТ 10702	СТП 26.260.2043	От -40 до +425	10(100)	Шпильки, болты
			16(160)	Гайки
		От -40 до +450		Шайбы

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 45 для фланцев для давление свыше 10 МПа (100 кгс/см 2 ) (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали

Технические требования

Наименование детали

Предельные параметры

Обязательные испытания

Контроль

Температура стенка, °С не более

Давление номинальное, МПа(кгс/см 2 ), не более

σ0,2, МПа

σв, МПа

δ5, %

ψ%

KCU, Дж/см 2

Твердость HB

Дефектоскопия

Неметаллические включения

Сталь 45 ГОСТ 1050 ГОСТ 10702

ГОСТ 9399

Фланцы

От -40 до +200

32(320)

16(160)

+

+

+

+

+

+

—

Стойкость стали 45 против щелевой эрозии

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T
Нестойкие	6	0,005-0,05

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Применение стали 45 для изготовления основных деталей арматуры АС

Материал		Вид полуфабриката или изделия	Максимально допустимая температура применения, °С
Наименование	Марка, НД на материал
Углеродистая сталь	Сталь 45 ГОСТ 1050	Поковки, сортовой прокат. Крепеж	350

Вид поставки

• сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 10702-78.
• Калиброванный пруток ГОСТ 1050-74, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.
• Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702-78.
• Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
• Лист тонкий ГОСТ 16523-89.
• Лента ГОСТ 2284-79.
• Полоса ГОСТ 1577-93, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
• Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79.
• Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71.
• Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 21729-76.

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

С	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			не более
0,42-0,50	0,17-0,37	0,50-0,80	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

Класс стали	Марка стали	Массовая доля элементов, %
		C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
					не более
Нелегированные специальные	45	0,42-0,50	0,17-0,37	0,50-0,80	0,030	0,035	0,25	0,30	0,30

Термообработка

Детали из стали марки 45 подвергаются нормализации при температуре 860-880° С или закалке в воде с температуры 840-860° С с последующим отпуском; температура отпуска устанавливается в зависимости от требуемых механических свойств (рис. ниже).

Так, например, детали буровых установок (шестерни, фиксатор, шпонки) превентора (плита основной опоры, ролики) подвергаются отпуску при температуре 550° С, цепные колеса буровой лебедки — при температуре 500 С.

Влияние азотирования на предел выносливости стали 45

Для деталей, работающих на износ при невысоких контактных нагрузках, углеродистую сталь марки 45 упрочняют по кратковременным режимам азотирования (520—570 °С, Выдержка 1-6 ч).
При этом, несмотря на небольшое увеличение твердости, обеспечивается повышение антифрикционных свойств, сопротивления знакопеременным нагрузкам и коррозии.

Марка стали	Тип образца	Предел выносливости, кгс/мм 2
		после улучшения	после азотирования
45	Гладкий, d = 7,5 мм	44	61

1. Азотирование проводилось при 520-540°С, глубина слоя 0,35-0,45 мм.
2. На образцах диаметром 7,5 мм надрез с углом 60° и глубиной 0,3 мм.

Твердость закаленного слоя после отпуска HRC_э при высокочастотной закалке

Марка стали	Твердость закаленного слоя после отпуска HRCэ	Достижимая глубина слоя, мм
45	55-60	4

Температура критических точек, °С

Твердость HB (по Бринеллю) для металлопродукции из стали 45 (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали	не более
	горячекатаной и кованой		калиброванной и со специальной отделкой поверхности
	без термической обработки	после отжига или высокого отпуска	нагартованной	после отжига или высокого отпуска
45	229	197	241	207

Твердость на закаленных образцах HRC (по Роквеллу) (ГОСТ 1050-2013)

Механические свойства проката

Гост	Состояние поставки	Сечение, мм	σв, МПа	δ5(δ4), %	ψ%
			не менее
ГОСТ 1050-88	Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации	25	600	16	40
	Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки	Образцы	640	6	30
ГОСТ 10702-78	Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига	—	До 590	—	40
ГОСТ 1577-93	Лист нормализованный и горяче- катаный	80	590	18	—
	Полоса нормализованная или горячекатаная	6-25	600	16	40
ГОСТ 16523-89	Лист горячекатаный (образцы поперечные)	До 2 2-3,9	550-690	(14) (15)	—
	Лист холоднокатаный	До 2 2-3,9	550-690	(15) (16)	—

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка	Сечение, мма	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ%	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
		не менее
Нормализация	100-300	245	470	19	42	39	143-179
	300-500			17	35	34
	500-800			15	30	34
	До 100	275	530	20	40	44	156-197
	100-300			17	38	34
Закалка, отпуск	300-500	15	32	29
Нормализация, закалка + отпуск	До 100	315	570	17	38	39	167-207
	100-300			14	35	34
	300-500			12	30	29
	До 100	345	590	18	45	59	174-217
	100-300	345	590	17	40	54	174-217
	До 100	395	620	17	45	59	187-229

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ%	KCU, Дж/см 2
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 в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ%	KCU, Дж/см 2
	не менее
15	640	780	16	50	98
30	540	730	15	45	78
75	440	690	14	40	59
100	440	690	13	40	49

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 850 °С, отпуск при 550 «С. Образцы вырезали из центра заготовок.

Предел выносливости

Характеристики прочности	σ-1, МПа	τ-1, МПа
σ0,2 = 310 МПа, σв = 590 МПа	245	157
σ0,2 = 680 МПа, σв = 880 МПа	421	—
σ0,2 = 270 МПа, σв = 520 МПа	231	—
σ0,2 = 480 МПа, σв = 660 МПа	331	—

Ударная вязкость KCU

Термообработка	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
	+20	-20	-40	-60
Пруток диаметром 25 мм
Горячая прокатка	14-15	10-14	5-14	3-8
Отжиг	42-47	27-34	27-31	13
Нормализация	49-52	37-42	33-37	29
Закалка + отпуск	110-123	72-88	36-95	31-63
Пруток диаметром 120 мм
Горячая прокатка	42-47	24-26	15-33	12
Отжиг	47-52	32	17-33	9
Нормализация	76-80	45-55	49-56	47
Закалка + отпуск	112-164	81	80	70

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 750. Сечение до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Обрабатываемость резанием — К_{v тв.спл} = 1 и K_{v б.ст} = 1 в горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и σ_в = 640 МПа.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Свариваемость

Сталь 45 относится к трудносвариваемым. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-88)

Полоса прокаливаемости стали 45 после нормализации при 850 °С и закалки с 830 °С приведена на рисинке ниже.

Сталь 40 конструкционная углеродистая качественная

Сталь 40 относится к конструкционным углеродистым нелегированным специальным качественным сталям. Сталь марки 40 рекомендуется для изготовления крепежных деталей.

С	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			не более
0,37-0,45	0,17-0,37	0,50-0,80	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Марка стали	Массовая доля элементов, %
	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
				не более
40	0,37-0,45	0,17-0,37	0,50-0,80	0,030	0,035	0,25	0,30	0,30

Применение

После поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ сталь марки 40 применяется для изготовления деталей средних размеров, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации, например:

• длинные валы,
• ходовые валики,
• зубчатые колеса.

После улучшения сталь 40 применяется для изготовления следующих деталей:

• коленчатые валы,
• шатуны,
• зубчатые венцы,
• маховики,
• зубчатые колеса,
• болты,
• оси.

В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности сталь марки 40 применяется для изготовления:

• муфт насосных штанг,
• валов центробежных насосов,
• компрессоров,
• роторов,
• штоков грязевых насосов,
• стволов и переводников вертлюгов,
• переводников для рабочих и бурильных труб,
• корпусов колонковых долот,
• пальцев крейцкопфов грязевых насосов,
• роликов превентора,
• конических шестерен,
• фиксаторов и шпонок буровых станков,
• цепных колес буровых лебедок,
• штифтов,
• упорных винтов,
• скалок насосов,
• цапф и т. д

Применение стали 40 для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	НД на поставку	Температура рабочей среды, °С	Дополнительные указания по применению
40 ГОСТ 1050	Сортовой прокат ГОСТ 1050	От -40 до 425	Применяется после термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре ниже минус 31°С до минус 40°С

Применение стали 40 для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали	Технические требования	Допустимые параметры эксплуатации		Назначение
		Температура стенки, °С	Давление среды, МПа (кгс/см 2 ), не более
Сталь 40 ГОСТ 1050, ГОСТ 10702	СТП 26.260.2043	От -40 до 425	10 (100)	Шпильки, болты
			16 (160)	Гайки
		От -40 до 450	16 (160)	Шайбы

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 40 для фланцев для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см 2 ) (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, стандарт или ТУ		40 ГОСТ 1050
Технические требования		ГОСТ 9399
Наименование детали		Фланцы
Предельные параметры	Температура стенки, °С, не более	От -40 до +200
	Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 ) не более	32 (320)
Обязательные испытания	σ0,2	+
	σв	+
	σ	+
	f	+
	KCU	+
	HB	+
Контроль	Дефектоскопия	+
	Неметаллические включения	—

Стойкость стали 40 против щелевой эрозии

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T
Нестойкая	6	0,005-0,05

ПРИМЕЧАНИЕ
Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Детали из стали марки 40 подвергаются нормализации при температуре 860-880° С или закалке в воде с температуры 840-860° С с последующим отпуском; температура отпуска устанавливается в зависимости от требуемых механических свойств. Так, например, детали буровых установок (шестерни, фиксатор, шпонки) превентора (плита основной опоры, ролики) подвергаются отпуску при температуре 550° С, цепные колеса буровой лебедки — при температуре 500 С.

Твердость HB для металлопродукции из стали 40 (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали	Твердость HB, не более, для металлопродукции
	горячекатаной и кованой		калиброванной и со специальной отделкой поверхности
	без термической обработки	после отжига или высокого отпуска	нагартованной	после отжига или высокого отпуска
40	217	187	241	197

Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали	не менее
	Предел текучести σт, Н/мм 2	Временное сопротивление σв, Н/мм 2	Относительное удлинение δ5, %	Относительное сужение Ψ, %
40	335	570	19	45

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	δ5(δ4), %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
			не менее
ГОСТ 1050-88	Сталь горячекатаная, кованая калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации	25	570	19	45	59	—
	Сталь калиброванная 5-й категории:
	после нагартовки	—	610	6	35	—	—
	после отжига или высокого отпуска	—	510	14	40	—	—
ГОСТ 10702-78	Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска и отжига	—	До 590	—	40	—	197
ГОСТ 4041-71 (образцы поперечные)	Лист термообработанный 1 и 2-й категорий	4-14	510-650	21	—	—	167
ГОСТ 1577-93	Лист нормализованный или горячекатаный	80	560	20	—	—	—
	Лист отожженный или высокоотпущенный	80	520	21	—	—	—
	Полоса нормализованная или горячекатаная	6-25	570	19	45	—	—
ГОСТ 16523-89 (образцы поперечные)	Лист горячекатаный	До 2	510-660	(16)	—	—	—
		2-3,9		(17)	—	—	—
	Лист холоднокатаный	До 2	510-600	(17)	—	—	—
		2-3,9		(18)	—	—	—
ГОСТ 2284-79	Лента холоднокатаная отожженная	0,1-4	450-700	(14)	—	—	—
	Лента нагартованная, класс прочности Н2	0,1-4	850-1050	—	—	—	—
ГОСТ 10234-77	Лента отожженная плющеная	0,1-4	До 700	10	—	—	—

Термообработка	Сечение, мм	КП	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость НВ, не более
			не менее
Нормализация	300-500	215	215	430	18	40	44	123-167
	500-800				16	35	39
	100-300	245	245	470	19	42	39	143-179
	300-500				17	35	34
	До 100	275	275	530	20	40	44	156-197
	100-300				17	38	34
Закалка+отпуск	300-500	275	275	530	15	32	29	156-197
	500-800				13	30	29
	100-300	315	315	570	14	35	34	167-207
	До 100	345	345	590	18	45	59	174-217

Механические свойства после закалки с 850 °С в масле

tотп, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость НВ, не более
200	750	930	7	45	29	267
300	710	860	8	51	69	247
400	640	790	10	57	88	225
500	550	730	12	62	127	208
600	450	660	16	66	167	188
700	380	620	17	71	206	170

Механические свойства при повышенных температурах [81]

tисп, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %
700	99	140	48	85
800	70	110	53	97
900	54	71	55	100
1000	28	58	69	100
1100	24	37	60	100
1200	16	26	87	100
1300	12	18	56	100

ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 6 мм и длиной 80 мм, прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.

Ударная вязкость KCU [28]

Термообработка	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
	+20	-40	-80
Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 400 °С	78	55	51

Предел выносливости [140]

Термообработка	σ-1, МПа
Отжиг при 850 °С, σ0,2 = 275 МПа, σв = 520 МПа	231
Закалка с 845 °С, в воду; отпуск при 550 °С, σ0,2 = 600 МПа, σв = 710 МПа, НВ 209	393
Закалка с 845 °С в масло; отпуск при 430 °С, σ0,2 = 415 МПа, σв = 630 МПа	230

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 _1/100000 = 100 МПа; σ 450 _1/100000 = 50 МПа; σ 500 _1/100000 = 30 МПа; σ 400 _1/10000 = 260 МПа; σ 500 _1/10000 = 70 МПа; σ 400 _1/100000 = 190 МПа; σ 500 _1/100000 = 44 МПа.

Технологические свойства [81]

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 400 мм на воздухе.

Свариваемость — ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,2 и K_{v б.ст} = 1,05 в горячекатаном состоянии при НВ 170 и ав= 520 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-88) [51]

Полоса прокаливаемости стали 40 после нормализации при 850 °С и закалки с 850 °С приведена на рисунке ниже.

Сталь 45Х конструкционная легированная

Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 10702-78.

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955—77.

Лист толстый ГОСТ 1577—81, ГОСТ 19903-74.

Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Назначение и применение

Сталь 45Х является конструкционной углеродистой легированной сталью перлитного класса. Из стали 45Х изготавливают детали к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости, прочности и работающие при незначительных ударных нагрузках:

1. валы,
2. шестерни,
3. оси,
4. болты,
5. шатуны и другие детали.

Кроме перечисленного сталь 45Х применяется для изготовления нагруженных валов, штоков насосов и задвижек, работающих при температуре не выше 450 °С в некоррозионной среде, для высоконагруженных болтов и шпилек, для валов центробежных насосов.

Часто детали нефтепромыслового оборудования из стали 45Х (например, цилиндрическая поверхность на рабочем участке штоков поршня грязевых насосов, вылы, звездочки и зубчатые колеса буровых установок, пальцы шарниров и т.д.) подвергаются закалке с нагревом токами высокой частоты.

Расшифровка стали 45Х

Цифра 45 означает, что содержание углерода в стали составляет 0,45%.

Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Массовая доля элементов, %
	С	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	B
0,41-0,49	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10	—	—	—	—	—	—

ПРИМЕЧАНИЕ: знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если не указано иное (см. ГОСТ 4543-2016).

Твердость (ГОСТ 4543-2016)

1. Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенной (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице
   

   Марка стали	Твердость HB, не более
   45Х	229

Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Режим термической обработки					Механические свойства, не менее					Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм
	Закалка			Отпуск		Предел текучести σт, Н/мм2	Временное сопротивление σв, Н/мм2	Относительное		Ударная вязкость КС U, Дж/см2
	Температура, °С		Среда охлажде- ния	Темпера- тура, °С	Среда охлаждения			удлинение δ,%	сужение Ψ, %
	1-й закалки или нор- мализации	2-й за- калки
45Х	840	—	Масло	520	Вода или масло	835	1030	9	45	49	25

Механические свойства

tотп. °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	Твердость HB
Пруток диаметром 25 мм; закалка с 830 °С в масле
300	1490	1710	10	27	500
400	1270	1490	12	37	450
500	1130	1240	17	50	375
600	880	1030	21	60	300
Пруток диаметром 50 мм; закалка с 820 °С в масле
400	1270	1490	12	37	450
500	1130	1240	17	50	375
600	880	1030	21	60	300

Характеристики прочности	σ-1, МПа	n
σв = 980 МПа; σ0,2 = 830 МПа; HB 285	343	—
σв = 980 МПа; σ0,2 = 550 МПа; HB 217	380	—
σв = 1590 МПа	774	10 6
σв = 1150 МПа	588	5 * 10 6

Примечание: σ 450 _1/1000 = 88 МПа

KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20	-40	-80
55	51	39

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 780. Заготовки сечением до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм — в мульде.

Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,20 и K_{v б.ст} = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σ_в = 610 МПа.

Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

Сталь 45Х относится к трудносвариваемым. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.

Сталь 45

Сталь 45 — это сплав углеродистого типа, из категории качественных конструкционных металлов. Имеет твердую поверхность и высокую прочность структуры. Обладает устойчивостью к истиранию, трению, ударам. Подходит для изготовления деталей, эксплуатируются в условиях интенсивных нагрузок.

Металлоизделия из этой стали могут эксплуатироваться в неблагоприятных климатических условиях. Материал устойчив к перепадам атмосферной температуры. Но сплав имеет относительно низкую стойкость к коррозии, использовать на открытых участках следует металлопрокат, прошедший дополнительную обработку цинком или серебрянкой.

ГОСТы, характеристики, расшифровка маркировки

Сталь с номенклатурным номером 45 выпускается под контролем ГОСТа 1050-2013. Этот документ определяет возможные методы получения металлопродукции, виды допустимых отделок поверхности, химический состав, свойства стали и форму выпуска. Данный регламент заменил госстандарт 1050-88 (до этого свою силу имел ГОСТ 1050-74).

По действующему документу сталь 45 по виду выпуска может быть калиброванной, горячекатаной, кованой, а также с поверхностной отделкой. Выпускается как с термической обработкой, так и без нее. Классифицируется сплав и по степени раскисления. Индекс этого параметра указывается в маркировке:

• «кп» — означает, что это кипящая сталь. В нее добавляется марганец;
• «сп» — это спокойный металл. Для его получения в состав вводят марганец или кремний для удаления кислорода;
• «пс» — говорит о том, что сплав полуспокойный (это среднее между первым и вторым вариантом);
• без индекса — также указывает на то, что сталь спокойная.

Чем спокойнее сплав, тем более однородной будет его структура.

ГОСТ 1050-2013 также определяет и факт внепечной обработки. На металлопродукцию, выпускаемую из Ст45 распространяются и другие стандарты, ведь по форме поставки она бывает:

• полосовой (контролируется регламентами 103, 4405);
• в прутках или мотках с гладким круглым, квадратным или шестигранным сечением (нормативы 2879, 8560, 8559, 1133, 7417);
• в виде профилей для производства шайб косого вида (распространяется документ 5157).

Но перечень ГОСТов (как и сортамент металлоизделий из стали 45) намного шире:

• фасонный и сортовой металлопрокат изготавливается по регламентам 10702, 2590 и 2591. Свою силу имеют также нормативы 8240, 8510 и 2879;
• толстый прокат листового типа выпускается по ГОСТам 19903 и 1577;
• тонколистовой металлопрокат — по стандарту 16523;
• металлоизделия ленточного вида производятся по нормам документа 2284;
• трубопрокат изготавливается в соответствии с условиями госстандартов 8731, 8732 и 8734. Действует и регламент 8733.

Размеры и вес металлопродукции определяются документами, которые распространяются на каждый вид металлоизделий.

Востребованность этой стали обуславливается особым химическим составом, который влияет на ее физико-механические и технологические свойства.

Расшифровка марки стали будет следующей:

• значение «Ст» указывает на то, что рассматриваемый сплав является нелегированным углеродистым обыкновенным;
• цифровой индекс «45» указывает на то, сколько углерода содержится в стали 45. Расшифровка этого параметра измеряется в сотых долях процента. Это означает, что в представленном сплаве общий объем данного химического элемента находится в пределах 0,45%.

В маркировке могут быть и другие буквы (например, Х, ХН или Л). Расшифровка стали с дополнительным индексом такая:

• Ст45Х — это сплав, в составе которого имеется хром в концентрации около 1%;
• Ст45ХН — это марка стали с повышенным содержанием хрома и никеля;
• Ст45Л — наличие этой буквы в конце маркировки указывает на то, что сплав конструкционный литейный, относящийся к классу качественных легированных металлов.

В состав стали 45 входит в минимальных пропорциях еще 8 компонентов.

Химический состав (по ГОСТ 1050-2013)

Основа этого сплава состоит из железа (феррума, Fe). Этот компонент представлен в количестве около 97%. В качестве дополнительных добавок использованы:

• кремний. Данное вещество допустимо в пропорциях от 0,17 до 0,37%. Он сохраняет вязкость сплава, увеличивает его прочность, упругость;
• марганец. Концентрация этого элемента может быть в пределах от 0,50 до 0,80%. Его наличие хорошо влияет на свойства металла. Благодаря марганцу сталь приобретает способность выдерживать воздействия высоких температур. Материал приобретает пластичность и упругость;
• фосфор. Это вредная добавка, отрицательно влияющая на характеристики и механические свойства стали. Поэтому ее концентрация не должна превышать параметра в 0,030%. Этот химический элемент, находясь в феррите, разрушает его кристаллическую решетку и значительно повышает температурные показатели в хрупкое состояние, что приводит к хладноломкости. Поэтому его объем в составе снижается или вовсе нейтрализуется иными добавками;
• сера. Также является вредной примесью, поэтому в составе ее может быть не больше 0,25%. Она увеличивает параметр истираемости металла;
• никель. Этот компонент делает сплав корозионно-стойким. Но учитывая то, что в представленной марке стали он добавляется в минимальном количестве (до 0,30%), существенного влияния на этот параметр не оказывает;
• медь. Аналогично предыдущему пункту.

Концентрация всех химических элементов (массовая доля) по ГОСТу 1050-2013 представлена в таблице:

Общий показатель содержания всех компонентов в сплаве можно увидеть на рисунке:

Механические и физические свойства

Характеристики этого сплава были получены в результате промышленно-лабораторных исследований. Процедуры проводились в особых температурных условиях (от +20 градусов по Цельсию и выше).

Основные физические свойства марки стали 45:

• благодаря концентрации углерода в составе в 0,45% значительно увеличилась твердость материала. Средний параметр для этого сплава равен 170 МПа;
• плотность находится в диапазоне 7826 кг/куб.м;
• коэффициент параметра теплопроводности для этой стали равен от 26 до 48 единиц (измеряется в Вт/м*Град);
• расширение линейного типа в условиях температуры внешней среды в +20 и более градусов составляет от 11,9 до 15,2 единиц (измеряется в 1/Град);
• теплоемкость сплава находится в пределах от 473 до 708 единиц (измеряется в Дж/кг*Град);
• модуль упругости составляет от 1,72 до 2,01 МПа.

Точные параметры твердости, прочности, теплопроводности зависят от температуры, в условиях которых слав подвергался анализу. Они представлены в таблице:

А вот главные механические свойства сплава в следующем:

• минимальный и максимальный предел прочности в зависимости от формы поставки стали находится в пределах 440-1030 единиц;
• минимальный и максимальный параметр пропорциональности на остаточную деформацию (то есть предел текучести) равен 323-355 единицам (измеряется тем же значением, что и в предыдущем случае);
• параметры удлинения при проверке на разрыв составляют от 6 до 16% в зависимости от формы поставки стали;
• сужение — от 30 до 40%;
• твердость материала находится в пределах 197-241 единиц (измеряется в МПа).

Заметим, что определяется твердость по Роквеллу и Бринеллю. В данном случае приведены значения по второму параметру (HB). По Роквеллу после низкого отпуска она равна 55-60 единицам, то есть МПа (по HRC).

Форма поставки важна для определения всех механических свойств сплава. В таблице ниже приведены все стандартизированные значения:

Влияет и сечение металлоизделий:

Также эти свойства могут меняться в зависимости от температурного отпуска:

Об изменениях в структуре стали и ее свойствах в результате термообработки расскажем ниже.

Технологические свойства

Из основных особенностей выделим:

• минимальную чувствительность к флокенам;
• отсутствие склонности к отпускной хрупкости;
• ограничения в свариваемости.

Термообработка

К возможным способам термической обработки Ст45 отнесем закалку, отжиг, нормализацию и отпуск. Все эти манипуляции влияют на структурные изменения металла. Объясним более подробно:

• исходное состояние сплава представляют собой два смешанных между собой компонента (феррита и цементита);
• когда осуществляется закалка, феррит растворяется в аустените;
• структура приобретает однородный состав.

Любая термическая обработка при повышенных температурах меняет ферритно-атомную решетку железа, в результате чего растворяются углеродные частицы и приобретают иное состояние. То же самое происходит и с активными добавками. Все это приводит к улучшению качественных характеристик сплава. Структура стали 45 после закалки становится более плотной, пластичной и твердой.

Но все эти изменения происходят лишь тогда, когда температура поднимается до определенных параметров. У каждой марки стали критические точки свои. Относительно Ст45, они приведены в таблице ниже:

Отжиг стали может быть:

• первого рода (структура сплава не меняется, применяется для выравнивания химического состава сырья);
• второго рода (заметны значительные структурные трансформации в металле).

Отжиг второго рода (ΙΙ-го рода) представляет собой нагрев стали выше температуры изменения структурной решетки железа с медленным охлаждением.

Полный отжиг проводится в условиях нагрева сплава на 30 или 50 градусов выше критической точки А3. Скорость охлаждения составляет 30–100 градусов по Цельсию в час.

Закалка представляет собой более сложный процесс. Температура нагрева повышается на 20 или 40 градусов выше предельной точки растворения феррита. Обычно этот параметр для Ст45 находится в пределах 840-860 градусов по Цельсию. Затем осуществляется относительно быстрое охлаждение заготовки в масле или воде. Температура отпуска стали 45 составляет 550-650 градусов.

Закалка ТВЧ (токами высокой частоты) относится к поверхностной термообработке. Ее основная задача заключается в получении прочности наружного слоя. Причем важно, чтобы показатели вязкости сердцевины остались неизменными. Процедура проводится в индукционных печах путем подачи высокочастотного тока. Учитывая то, что тепло распространяется на поверхности металлопроката, именно здесь и происходит упрочнение сплава.

Ударная вязкость Ст45 представлена в таблице:

Предел выносливости составляет:

Параметры прокаливаемости стали представлены в таблице:

Из возможных вариантов термического воздействия допустима также ковка. Она осуществляется при следующих условиях:

Температура плавления этого сплава до жидкого кристаллического состояния превышает показатель в 1280 градусов по Цельсию.

Проверка металла на качество в домашних условиях

Чтобы узнать, закалена ли сталь, достаточно использовать обычный паяльник. Для этого его необходимо нагреть и провести по поверхности металлоизделия. Если конец паяльника прилипает, это будет указывать на то, что металл не закален. В таком случае необходимо провести самостоятельную процедуру термообработки.

Заранее следует подготовить:

• кузнечные клещи или инструмент, который будет походить на них;
• емкость с водой;
• емкость с машинным маслом.

• развести огонь на открытом воздухе;
• когда он разгорится, положить прокаливаемую заготовку прямо на угли (желательно, чтобы они были белого цвета, ведь это указывает на их максимальную температуру нагрева);
• как только материал разогреется, достать его и опустить в емкость с маслом. Обмакните следует его несколько раз с интервалом в 3-5 секунд;
• опустить металлоизделие в воду.

Полезные приемы при сверлении, выбор сверла

Учитывая то, что Ст45 относительно твердая, она плохо поддается сверлению. Но в данном случае есть несколько рекомендаций:

• заранее обработайте поверхность серной, хлорной или любой другой кислотой;
• нанесите на место сверления масло или доступный смазочный материал, чтобы уменьшить трение;
• возьмите специальное сверло, которое подходит для каленой стали.

При выборе инструментов для сверления учитывайте производителя (следует отдавать предпочтение известным маркам, так как это говорит о качестве), назначение (выбирайте для работы с закаленными сталями), угол заточки. Оптимальным решением в соотношении цены и качества может сталь победитовое сверло.

Аналоги

Из отечественных заменителей выделим: 40Х, Ст50, Ст50Г2. Основные отличия заключаются в химическом составе, что сказывается и на свойствах металла. В первом случае содержание углерода находится в пределах 0,40%, в сплаве есть хром. Повышена концентрация углерода и в марках Ст50, Ст50Г2. Во втором случае отмечается большое количество марганца в составе.

Зарубежные аналоги стали 45 представлены в таблице:

Применение

Используется этот сплав в различных сферах промышленности: станко-, вагоно-, машино-, автомобилестроении. Благодаря своим характеристикам нашел он и применение в строительстве. В данном случае используются металлоизделия (листы, трубы и прочая металлопродукция), изготовленные из Ст45.

Из этой марки выпускают:

• рабочие инструменты (например, плоскогубцы или ручные тиски);
• шестеренки;
• валы;
• трубопрокат бесшовного типа;
• шпиндели.

Изготавливается также шестигранник из стали 45, а еще цилиндры и кулачки для установки в патроны промышленных станков.

Читайте также:

  
• Какой из сезонов стального алхимика лучше
  
• Термическая обработка при которой сталь нагревают выше линии ас3 выдерживают и охлаждают
  
• Соответствие марок сталей aisi
  
• Конструкционная сталь в розницу
  
• Талисман стальной присяги grim dawn где взять