Сталь 45х характеристики применение
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 |
- 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.
- 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 |
- Азотирование проводилось при 520-540°С, глубина слоя 0,35-0,45 мм.
- На образцах диаметром 7,5 мм надрез с углом 60° и глубиной 0,3 мм.
Твердость закаленного слоя после отпуска HRCэ 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 — Кv тв.спл = 1 и Kv б.ст = 1 в горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и σв = 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 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 |
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 — 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.
Сталь 45Х относится к трудносвариваемым. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Сталь 45
Сталь 45 имеет целый ряд важных характеристик, закрепленных в ГОСТе. Для практических нужд актуальны сведения о твердости марки и ее расшифровке, о плотности и правилах закалки, о пределе текучести. Во внимание придется принять нюансы термообработки, механических свойств и химического состава.
Состав и расшифровка
Марка стали 45 указывает прежде всего на то, что это качественный конструкционный металл с содержанием углерода в среднем 0,45%. Действующие нормативы позволяют делать разброс от 0,42 до 0,5%, и это не будет нарушением со стороны технологов. Характеризуя химический состав сплава, следует указать еще на присутствие:
- 0,17-0,37% кремния;
- 0,65% марганца (± 0,15%);
- менее чем 0,25% хрома;
- менее чем 0,3% никеля;
- очень ограниченного количества примесей — серы и фосфора.
Несколько иной состав характерен для продукта, отпускаемого на производство проволоки. В этом случае:
- марганца будет от 0,3 до 0,6%;
- содержание никеля и хрома — максимум 0,15% на каждый из элементов;
- концентрация меди составит не более 0,2%.
Свойства и характеристики
Механические
Основные параметры стали определяют различными способами. Так, пределы текучести и прочности устанавливаются опытным путем. Для проверки твердости необходимо измерить противодействие материала при воздействии твердых деталей. Норматив по разным ГОСТам составляет от 197 до 241 МПа. Определять ударную вязкость нужно в результате протокольных испытаний специально отобранных образцов.
Важно: все основные характеристики требуется определять строго при комнатной температуре. Это относится не только к механическим, но и к другим свойствам. Возвращаясь к основной теме, стоит указать на то, что сталь 45 в состоянии поставки имеет такие пределы прочности и текучести (в мегапаскалях):
- для труб — 588 и 323;
- для обычного проката — 600 и 355;
- для отожженного проката установлен только предел прочности на уровне 540 МПа.
Твердость могут описывать по Бринеллю (что в некоторых источниках ошибочно называют плотностью по Бринеллю), и обозначается это индексом HB. У труб этот показатель составляет 207, у обычного проката — 229 МПа. Но если прокат подвергают отжигу, то его твердость по шкале Бринелля составит 207 МПа. Есть также индекс твердости по Роквеллу, обозначаемый для краткости в ряде случаев HRC. Существуют еще и иные механические показатели стали 45.
Среди них важную роль играет пластичность. Как и у других материалов, даже неметаллических, это свойство подразумевает способность менять свою форму и затем восстанавливать ее, когда воздействие завершается. Ключевой показатель пластичности — относительное удлинение, при превышении которого наступает разрыв. Для отожженного проката это 13%, для обычного проката — 16%. Трубная продукция находится на среднем уровне выносливости к разрывающему усилию — 14%.
Физические
Плотность, или удельный вес, определяется традиционно в кг на м3. Для стали 45 она составляет от 7826 до 7595 кг. Такие показатели измеряют в диапазоне от 20 до 800 градусов. Весьма значимы также коэффициент линейного теплового расширения и коэффициент теплопроводности. Такой физический показатель, как модуль упругости, он же модуль Юнга, для этой стали находится в диапазоне от 211 до 223 единиц.
В специальных справочниках упоминаются также модуль сдвига, модуль объемной упругости и коэффициент Пуассона. Но они представляют интерес исключительно для инженеров и технологов. Теплоемкость сплава принята равной 473-480 единицам. Именно столько джоулей тепловой энергии надо, чтобы 1 кг стали прогреть на 1 градус.
Остальные физические параметры, включая скорость звука в этом сплаве, также крайне важны лишь для узких специалистов.
Технологические
Структура стали 45 в момент нагрева под закалку — типичный мартенсит. Если металл охлаждают с надкритической скоростью, формируется аустенит. После высокого отпуска формируется сорбит. Именно он и позволяет придать наилучшие характеристики материалу. Свариваемость у стали 45 невелика. Приходится прибегать к целому ряду дополнительных манипуляций, успешно решающих эту проблему. Предварительно металл прогревают до 200-300 градусов. После завершения сварочных манипуляций обязательно нужен отжиг. Небольшая прокаливаемость, к сожалению, резко ухудшает и перспективы обработки резанием. Ковать такой сплав начинают при 1250 градусах, а в конце обработки температура должна снизиться на 550 градусов.
Флокеночувствительность относительно мала. Материал нормализуют, также он поддается закалке токами высокой частоты. Отпуск ведут при 220-320 градусах на протяжении 30-40 минут. Говоря про аналоги стали 45, стоит отметить:
- американские 1044, 1045, M1044, G10420;
- английские 060A47, C45, 080M;
- французские 1C45, AF65, XC45;
- китайские 45, ML45, ZG310-570;
- шведские 1650 и 1672;
- бельгийские C46, C45-1;
- чешские сплавы 12050 и 12056;
- австрийская сталь C45SW;
- южнокорейский металл SM45C, SM48C.
Сортамент
Такой материал поставляют в виде:
- листа;
- полосы;
- квадрата;
- круга;
- поковки;
- проката отожженного;
- ленты отожженной;
- нагартованной ленты;
- прутка;
- труб.
Обработка
Важнейшей частью технологических манипуляций с этим металлургическим продуктом является отжиг. Нагрев по умолчанию ведется до критических показателей, но не превышает их. При отжиге второго рода их, напротив, можно превысить. Оба варианта обработки помогают:
Обычно углеродистые стали отжигают в режиме полного отжига. Заготовки греют до Ac3 и затем еще на 30-50 градусов дополнительно. Когда это достигнуто, сталь 45 надо остужать довольно медленно. Охлаждение ведут, пока температура не выйдет на диапазон 500-550 градусов. При отжиге как первого, так и второго рода, остужать материал надо в той же печи, где его нагревали.
Иногда отжиг идет на открытом воздухе — такая методика термической обработки называется точнее нормализацией. В этом случае металл оказывается тверже, чем при доменном отжиге. Остывание идет скорее, и именно поэтому перлит образует тонкие зерна. Температура плавления практически не отличается от температуры плавления большинства иных сталей. Надо учитывать, что как отжиг, так и нормализация, являются лишь предварительными фазами термообработки.
Вторым по порядку приемом оказывается закалка. Она также состоит из прогрева и охлаждения. Начинают с надкритического прогрева образца. Далее сталь немедленно остужают в специально подготовленной жидкости. Закалить подобный сплав можно с помощью:
- чистой воды;
- воды, насыщенной солями;
- воды с добавлением 5% каустической соды;
- минеральных металлургических масел.
При использовании воды ее температура должна колебаться от 20 до 30 градусов. Каустическая сода должна быть нагрета до 50-60 градусов. Сама сталь в момент начала охлаждения должна быть разогрета до 820-860 градусов. Чтобы добиться этого, преимущественно используют специальные печи, но в некоторых ситуациях прибегают к помощи токов высокой частоты. Время выдержки заготовки по методике ТВЧ оказывается заметно меньше.
После завершения закалки сталь надо отпустить. Подобный прием гарантирует сокращение или полное устранение остаточных напряжений. После отпуска металл будет более вязким, сократится его хрупкость. Но надо учитывать неизбежное уменьшение твердости. Разработаны технологии отпуска, которые подразумевают применение:
- печей с искусственной циркуляцией воздуха;
- особых ванн с раствором селитры;
- ванн с минеральным маслом или расплавленной щелочью.
Сталь 45 может подвергаться:
- высокому;
- среднему;
- низкому отпуску.
Применение
Сплав марки 45 является отличным сырьем для получения проката горячим и холодным способами. Речь идет как про плоский, так и про сортовой прокат. Эти варианты продукции, а также поковки, отлично подходят для получения металлоконструкций и машиностроительных изделий, вне зависимости от форм и размеров. Конструкционный материал превосходно годится для получения шпинделей и крепежа. А также его используют при выработке валов, кулачков и шестеренок, осей и плунжеров, балок и консолей, в том числе тех, которые должны быть особенно прочны после термообработки.
Возможна поставка такой стали в формате фасонного или сортового проката в зависимости от потребностей конечного производства. Там из заготовок могут формировать детали в виде тел вращения. Во многих случаях производятся многоступенчатые валы и канавки с различным диапазоном размеров. Получение шестерен из стали 45 бывает весьма трудным с технологической точки зрения. Исходным материалом оказываются круглые заготовки, которые фрезеруют, оказывая повышенное механическое воздействие.
Потому обязательными требованиями подготовки являются закалка, отпуск и иные приемы термообработки. Аналогичным образом производят кулачки и иные серьезно нагружаемые изделия. Но такой сплав применяют еще и для получения крепежных изделий. В подобном случае требуется следовать строгим техническим требованиям.
На основе стали 45 могут получать еще пластины и листы, которые иногда рассчитываются для штамповки и прочих видов обработки давлением — что обязательно надо учитывать при заказе.
Сталь марки 45х: характеристики, описание, свойства сплава
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.
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.
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 свойства материала сталь 45:
- Свариваемость: трудносвариваемая.
- Флокеночувствительность: низкая.
- Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
- Температура ковки: начала — 1250 °С, конца — 750 °С.
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.
Читайте также: