Сталь 45 модуль упругости
Обновлено: 09.05.2024
Сталь 45 характеристики: марочник сталей и сплавов. Ниже представлена систематизированная информация о назначении, химическом составе, видах поставок, заменителях, температуре критических точек, физических, механических, технологических и литейных свойствах для марки - Сталь 45.
Общие сведения стали 45
| Заменитель марки |
| стали: 40Х, 50, 50Г2 |
| Вид поставки |
| Круг 45, лист 45, 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. |
| Применение |
| Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностнй термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность. |
Химический состав стали 45
| Химический элемент | % |
| Кремний (Si) | 0.17-0.37 |
| Марганец (Mn) | 0.50-0.80 |
| Медь (Cu), не более | 0.25 |
| Мышьяк (As), не более | 0.08 |
| Никель (Ni), не более | 0.25 |
| Сера (S), не более | 0.04 |
| Углерод (C) | 0.42-0.50 |
| Фосфор (P), не более | 0.035 |
| Хром (Cr), не более | 0.25 |
Механические свойства стали 45
Механические свойства при повышенных температурах
| t испытания,°C | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | δ, % | ψ, % | KCU, Дж/м 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 проката
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м 2 | |||||||||
| 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 45
| Температура ковки |
| Начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе. |
| Свариваемость |
| Трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка. |
| Обрабатываемость резанием |
| В горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и σB = 640 МПа Kυ тв.спл. = 1, Kυ б.ст. = 1. |
| Склонность к отпускной способности |
| Не склонна. |
| Флокеночувствительность |
| Малочувствительна. |
Температура критических точек стали 45
| Критическая точка | °С |
| Ac1 | 730 |
| Ac3 | 755 |
| Ar3 | 690 |
| Ar1 | 780 |
| Mn | 350 |
Ударная вязкость стали 45
Ударная вязкость, KCU, Дж/см 2
| 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
| σ-1, МПа | τ-1, МПа | σB, МПа | σ0,2, МПа |
| 245 | 157 | 590 | 310 |
| 421 | 880 | 680 | |
| 231 | 520 | 270 | |
| 331 | 660 | 480 |
Прокаливаемость стали 45
Твердость для полос прокаливаемости HRCэ (HRB).
| Расстояние от торца, мм / HRCэ | |||||||||||
| 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 |
Физические свойства стали 45
| Температура испытания,°С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 200 | 201 | 193 | 190 | 172 | |||||
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 78 | 69 | 59 | |||||||
| Плотность стали, pn, кг/м 3 | 7826 | 7799 | 7769 | 7735 | 7698 | 7662 | 7625 | 7587 | 7595 | |
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 48 | 47 | 44 | 41 | 39 | 36 | 31 | 27 | 26 | |
| Температура испытания,°С | 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
| Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | 11.9 | 12.7 | 13.4 | 14.1 | 14.6 | 14.9 | 15.2 | |||
| Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг ·°С)) | 473 | 498 | 515 | 536 | 583 | 578 | 611 | 720 | 708 |
При перепечатке материалов нашего марочника сталей и сплавов указывайте ссылку, пожалуйста.
Получить код нашей ссылки
Модуль упругости стали
При проектировании стальных изделий или элементов конструкций учитывают способность сплава выдерживать разнонаправленные виды нагрузок: ударные, изгибающие, растягивающие, сжимающие. Значение модуля упругости стали, наряду с твердостью и другими характеристиками, показывает стойкость к этим воздействиям.
Например, в железобетонном строительстве используют продольные и поперечные арматурные стержни. В горизонтальной плоскости они подвержены растяжению, а в вертикальной — давлению всей массы конструкции. В местах концентрации напряжений: углы, технологические проемы, лифтовые шахты и лестничные пролеты — размещают большее количество арматуры. Способность бетона впитывать воду служит причиной постоянных изменений сжимающих и растягивающих нагрузок.
Рассмотрим другой пример. В военное время создавалось множество разработок в сфере авиации. Самыми частыми причинами катастроф были возгорания двигателей. Отрываясь от земли, самолет попадает в атмосферные слои с разреженным воздухом и его корпус расширяется, обратный процесс происходит при посадке. Кроме этого, на конструкцию воздействует сопротивление воздушных потоков, давление искривленных слоев воздуха и другие силы. Несмотря на прочность, существующие в то время сплавы не всегда были пригодны для изготовления ответственных деталей, в основном, это приводило к разрывам топливных баков.
В различных видах промышленности из стали изготавливают детали подвижных механизмов: пружины, рессоры. Марки, используемые для таких целей, не склонны к трещинообразованию при постоянно изменяющихся нагрузках.
Упругость твердых тел — это способность принимать исходную форму после прекращения деформирующих воздействий. Например, брусок пластилина обладает нулевой пружинистостью, а резиновые изделия можно сжимать и растягивать. При различных применениях сил к предметам и материалам, они деформируются. В зависимости от физических свойств тела или вещества, различают два вида деформации:
- Упругая — последствия исчезают по окончании действия внешних сил;
- Пластическая — необратимое изменение формы.
Модуль упругости — название нескольких физических величин, характеризующих склонность твердого тела деформироваться упруго.
Впервые понятие было введено Томасом Юнгом. Ученый подвешивал грузы к металлическим стержням и наблюдал за их удлинением. У части образцов длина увеличилась в два раза, другие — были разорваны в ходе эксперимента.
Сегодня определение объединяет ряд свойств физических тел:
Модуль Юнга: Вычисляется по формуле E= σ/ε, где σ — напряжение, равное силе, деленной на площадь ее приложения, а ε — упругая деформация, эквивалентная отношению удлинения образца с начала деформации и сжатию после ее прекращения.
Модуль сдвига (G или μ): способность сопротивляться деформации при сохранении объема, когда направление нагрузок производится по касательной. Например, при ударе по шляпке гвоздя, если он был произведен не под прямым углом, изделие искривляется. В сопромате величину используют для вычисления сдвигов и кручения.
Модуль объемной упругости или объемного сжатия (К): изменения, вызванные действием всестороннего напряжения, например, гидростатического давления.
Коэффициент Пуансона (Ⅴ или μ): отношение поперечного сжатия к продольному удлинению, вычисляется для образцов материалов. У абсолютно хрупких веществ он равен нулю.
Константа Ламе: энергия, провоцирующая возвращение в исходную форму, вычисляется через построение скалярных комбинаций.
Модуль упругости стали соотносится с рядом других физических величин. Например, при проведении эксперимента на растяжение, важно учитывать предел прочности, превышение которого оборачивается разрушением детали.
- Соотношение жесткости и пластичности;
- Ударная вязкость;
- Предел текучести;
- Относительное сжатие и растяжение (продольное и поперечное);
- Пределы прочности при ударных, динамических и др. нагрузках.
Применение ряда подходов обусловлено требованиями к механическим свойствам материалов в разных отраслях промышленности, строительства, приборостроения.
Модуль упругости разных марок стали
Наибольшей способностью противостоять деформации обладают рессорно-пружинистые стальные сплавы. Эти материалы характеризуются высоким пределом текучести. Величина показывает напряжение, при котором деформация растет без внешних воздействий, например при сгибании и скручивании.
Характеристики упругости стали зависят от легирующих элементов и строения кристаллической решетки. Углерод придает стальному сплаву твердость, однако в высоких концентрациях снижается пластичность и пружинистость. Основные легирующие добавки, повышающие упругие свойства: кремний, марганец, никель, вольфрам.
Нередко, нужных показателей можно достичь лишь с помощью специальных режимов термообработки. Таким образом все фрагменты детали будут иметь единые показатели текучести, а слабые участки будут исключены. В противном случае изделие может надломиться, лопнуть или растрескаться. Марки 60Г и 65Г обладают такими характеристиками, как сопротивление разрыву, вязкость, стойкость к износу, они применяются для изготовления промышленных пружин и музыкальных струн.
В металлургической промышленности создано несколько сотен марок стали с разными модулями упругости. В таблице приведены характеристики популярных сплавов.
Таблица модулей прочности марок стали
| Наименование стали | Модуль упругости Юнга, 10¹²·Па | Модуль сдвигаG, 10¹²·Па | Модуль объемной упругости, 10¹²·Па | Коэффициент Пуассона, 10¹²·Па |
| Сталь низкоуглеродистая | 165…180 | 87…91 | 45…49 | 154…168 |
| Сталь 3 | 179…189 | 93…102 | 49…52 | 164…172 |
| Сталь 30 | 194…205 | 105…108 | 72…77 | 182…184 |
| Сталь 45 | 211…223 | 115…130 | 76…81 | 192…197 |
| Сталь 40Х | 240…260 | 118…125 | 84…87 | 210…218 |
| 65Г | 235…275 | 112…124 | 81…85 | 208…214 |
| Х12МФ | 310…320 | 143…150 | 94…98 | 285…290 |
| 9ХС, ХВГ | 275…302 | 135…145 | 87…92 | 264…270 |
| 4Х5МФС | 305…315 | 147…160 | 96…100 | 291…295 |
| 3Х3М3Ф | 285…310 | 135…150 | 92…97 | 268…273 |
| Р6М5 | 305…320 | 147…151 | 98…102 | 294…300 |
| Р9 | 320…330 | 155…162 | 104…110 | 301…312 |
| Р18 | 325…340 | 140…149 | 105…108 | 308…318 |
| Р12МФ5 | 297…310 | 147…152 | 98…102 | 276…280 |
| У7, У8 | 302…315 | 154…160 | 100…106 | 286…294 |
| У9, У10 | 320…330 | 160…165 | 104…112 | 305…311 |
| У11 | 325…340 | 162…170 | 98…104 | 306…314 |
| У12, У13 | 310…315 | 155…160 | 99…106 | 298…304 |
Модуль упругости для металлов и сплавов
| Наименование материала | Значение модуля упругости, 10¹²·Па |
| Алюминий | 65—72 |
| Дюралюминий | 69—76 |
| Железо, содержание углерода менее 0,08 % | 165—186 |
| Латунь | 88—99 |
| Медь (Cu, 99 %) | 107—110 |
| Никель | 200—210 |
| Олово | 32—38 |
| Свинец | 14—19 |
| Серебро | 78—84 |
| Серый чугун | 110—130 |
| Сталь | 190—210 |
| Стекло | 65—72 |
| Титан | 112—120 |
| Хром | 300—310 |
Упругость сталей
| Наименование стали | Значение модуля упругости, 10¹²·Па |
| Сталь низкоуглеродистая | 165—180 |
| Сталь 3 | 179—189 |
| Сталь 30 | 194—205 |
| Сталь 45 | 211—223 |
| Сталь 40Х | 240—260 |
| 65Г | 235—275 |
| Х12МФ | 310—320 |
| 9ХС, ХВГ | 275—302 |
| 4Х5МФС | 305—315 |
| 3Х3М3Ф | 285—310 |
| Р6М5 | 305—320 |
| Р9 | 320—330 |
| Р18 | 325—340 |
| Р12МФ5 | 297—310 |
| У7, У8 | 302—315 |
| У9, У10 | 320—330 |
| У11 | 325—340 |
| У12, У13 | 310—315 |
Предел прочности
Твердые тела способны выдерживать ограниченные нагрузки, превышение предела приводит к разрушению структуры металла, формированию заметных сколов или микротрещин. Возникновение дефектов сопряжено со снижением эксплуатационных свойств или полным разрушением. Прочность сплавов и готовых изделий проверяют на испытательных стендах. Стандартами предусмотрен ряд испытаний:
- Продолжительное применение деформирующего усилия;
- Кратковременные и длительные ударные воздействия;
- Растяжение и сжатие;
- Гидравлическое давление и др.
В сложных механизмах и системах выход из строя одного элемента автоматически становится причиной повышения нагрузок на другие. Как правило, разрушения начинаются на тех участках, где напряжения максимальны. Запас прочности служит гарантией безопасности оборудования во внештатных ситуациях и продлевает срок его службы.
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:
- валы,
- шестерни,
- оси,
- болты,
- 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)
- 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 |
Температура критических точек, °С
Механические свойства
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| 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 |
Предел выносливости
| 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
Ударная вязкость KCU
| KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | ||
| +20 | -40 | -80 |
| 55 | 51 | 39 |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 780. Заготовки сечением до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм — в мульде.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,20 и Kv б.ст = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв = 610 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.
Свариваемость
Сталь 45Х относится к трудносвариваемым. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
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.
Химический состав
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.
Читайте также: