Температура плавления стали 45

Сталь 45 — характеристика и применение

Некоторые характеристики стали 45 с точки зрения химического состава сплава позволили ей достичь популярности применения в промышленности. Следы ее применения встречаются практически во всех сферах производства. А в машиностроении около половины выпускаемой продукции имеет в своем составе детали из стали 45. Важность её трудно переоценить.

Химический состав и расшифровка

Марка 45 входит в группу конструкционных сталей повышенного качества. Цифра «45» означает содержание углерода в составе стали в сотых долях процента.

Количество и тип химических элементов в ее составе регулируется ГОСТом 1050-72. Основными компонентами являются углерод и железо. Углерод придает большую твердость, способность упрочняться методом термообработки, повышает обрабатываемость резанием.

Помимо базовых элементов сталь марки 45 содержит в своем составе следующие компоненты:

• Вредные примеси фосфора (до 0,035%) и серы (до 0,04%) оказывают отрицательное влияние на механические свойства. Их более крупные молекулы встраиваются в кристаллическую решетку стали и ослабляют ее прочность и износостойкость. Помимо этого, повышенное содержание фосфора и серы являются причиной появления красноломкости в сталях, т.е. образования трещин в момент обработки давлением.
• Полезные примеси марганца (0,5-0,8%) и кремния (0,17-0,37%) снижают внутреннее напряжение стали, тем самым уменьшая вероятность образования трещин. Способствуют увеличению эффективности упрочнения от проведения термической обработки. В целом, их наличие положительно сказывается на пластичности стали.
• Также сталь 45 имеет примеси никеля, хрома, меди и мышьяка. Общее содержание всех этих элементов не превышает 0,7%. По этой причине влияние их на свойства стали незначительно.

Стоит отметить, что наличие вышеперечисленных побочных примесей связано с несовершенством технологии выплавки и качества химического состава шихты.

Маркировка 45 широко распространена за пределом России и имеет множество зарубежных аналогов. Среди них можно выделить:

• 1044, 1045 США.
• 1.0503 Германии.
• S45C Японии.

Краткая характеристика

Сталь обладает плотностью в 7850 кгм3. Выделяется среди остальных конструкционных сталей по своим механическим характеристикам: предел текучести составляет 640 МПа. Износоустойчива. Хорошо работает в условиях переменных и ударных нагрузок: предел выносливости 245 МПа, ударная вязкость 66 кДжм2.

Марка 45 пластична и поддается всем видам механической обработки. Коэффициент упругости 2 МПа. Относительное удлинение 15%, а относительное сужение 40%. Значение коэффициента температурного линейного расширения находится в пределах 11,9-15,2 1/град.

Оптимальный интервал температуры работы 200-400 градусов. После прохождения данной отметки механические характеристики значительно падают.

Марка 45 не отличается повышенными антикоррозионными свойствами. Без нанесения защитного слоя поверхность стали покрывается ржавчиной. Химически неустойчива к большинству кислот и щелочей.

Сталь 45 относится к 3-ей группе свариваемости. Процесс ее сварки затруднителен и невозможен без проведения подготовительных работ: подогрев до 150-200 градусов. Сварные швы нестабильны в эксплуатации и подвержены образованию трещин.

Твердость «сырой» стали составляет 20-22 единиц по Роквеллу. Термическая обработка способна увеличить этот показатель сталям данного вида в 2-2,5 раза. Для этого применяют следующие ее виды:

• Нормализация проводится главным образом как предварительная термообработка. Ее проводят перед механической обработкой для улучшения процесса резания.
• Закалка увеличивает твердость до 50 HRC, повышает устойчивость к абразивному износу и прочность. Закалка всегда производится в воде.
• Низкий отпуск проводится с целью более равномерного распределения внутренних напряжений.

Ценообразование

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

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

Применение

Сталь марки 45 представляет собой оптимальное соотношение прочности, восприимчивости к механической обработке и цены, что позволило ей достичь широкого распространения в производстве.

Её активно применяют при изготовлении силовых элементов металлоконструкций. Там, где использование сварки является нецелесообразным. Хорошим примером будет направляющая балка тельферной линии. Применение стали 45 вместо Ст3 позволит применять двутавр меньших размеров, что положительно сказывается на общей массе металлоконструкции.

В машино- и станкостроении 45 марка применяется как материал для изготовления таких деталей как валы, шпиндели, кулачки, бандажи, плунжеры, суппорта, планшайбы и прочее.

Отлично подходит для производства конических, цилиндрических передач. Для того, чтобы увеличить срок эксплуатации шестерни необходимо дополнительное упрочнение ее поверхности химическим, термическим или механическим способом.

Помимо этого, 45 применяется для изготовления пружин и рессор, работающих в условиях нагрузок небольшой величины.

Из неё состоят основные элементы гидро- и пневмоцилиндров. В частности, гильза, служащая направлением для напорного поршня, детали обратных и выпускных клапанов, узел крепления, шток и прочее.

Марка 45 является материалом для изготовления газоводопроводных труб и фитингов для их соединения: штуцера, ниппеля, контргайки, переходники, тройники, крестовины.

В неответственных узлах применяется для производства радиальных и радиально-упорных подшипников. Окружная скорость вала при этом должна составлять не более 0,2 метров в секунду.

Сталь 45 используется при изготовлении режущих инструментов. Она служит материалом державки резца и непосредственно к ней уже крепится (или на болтах, или методом пайки) твердосплавная пластина. Такое применение позволяет снизить коэффициент эффективного использования более дорогих по стоимости твердых сплавов.

В большинстве современных крепящих элементов таких как болты, гайки, шайбы, шпильки, анкерные болты основой также служит сталь 45.

Сталь 45: характеристики по ГОСТ и область применения

Существует огромное количество различных сталей, которые отличаются химическим составом и основными эксплуатационными качествами. Наиболее распространена группа конструкционных углеродистых сталей. Они применяются в самых различных областях промышленности. ГОСТ сталь 45 определяет химический состав, характеристики и область применения.

Технологические свойства

Все металлы характеризуются различными качествами, которые определяют их область применения. Сталь 45 применяется во всех видах промышленности. Ее можно охарактеризовать следующим образом:

1. Небольшая стоимость.
2. Получаемые изделия могут выдерживать частые перепады температуры.
3. Высокий предел выносливости.
4. Структура может выдерживать нагрев до температуры 600 градусов Цельсия.

Несмотря на то что сталь 45 характеристики (применение также зависит от того, прошел ли металл термическую обработку) весьма привлекательные, область использования ограничивается несколькими существенными недостатками:

1. Низкая свариваемость существенно усложнят сварочные работы. Для того чтобы проводить соединение материала данным методом следует предварительно подогревать материал, после получения сварочного шва выполнять термическую обработку.
2. Плохая обрабатываемость связана с высокой жесткостью. Поэтому материал плохо поддается точению, сверлению или другим механическим обработкам.
3. Отсутствие легирующих элементов, к примеру, хрома определяет отсутствие антикоррозионных качеств.

Приведенные выше технологические свойства обуславливаются химическим составом рассматриваемой стали.

Физические свойства

Рассматривая твердость стали 45, следует отметить, что этот показатель повышенный. Именно поэтому она используется для производства деталей, которые в дальнейшем можно нормализовать или подвергнуть термической обработке. Твердость 170 МПа достигается по причине увеличения концентрации углерода до 0,45%. Легирующие примеси практически отсутствуют. Плотность стали 45 составляет 7826 килограммов на один кубический метр. Этот момент определяет то, что даже небольшие изделия будут иметь существенный вес.

Маркировка этого металла в различных странах проводится по-разному. В США с подобными свойствами можно встретить около 8 марок стали, во Франции 14. Аналогом считается легированная сталь 40Х.

Область применения

Самое большое распространение подобные металлы получили в машиностроении. Это связано с тем, что Сталь 45 позволяет получать дешевые изделия с весьма неплохими эксплуатационными качествами. Примером назовем:

1. Валы и валы-шестерни. В машиностроительной области весьма распространены валы и валы-шестерни, которые зачастую имеют ступенчатую форму. Подобные изделия становятся частью различных механизмов. Условия эксплуатации определяют возникновение поперечной и продольной нагрузки. Поэтому в приоритете высокая жесткость и прочность.
2. Шестерни. Для передачи крутящего момента во многих механизмах устанавливаются шестерни. Они представлены зубчатыми колесами, которые имеют посадочное отверстие. Во время работы на шестерню оказываются самые различные нагрузки. Кроме этого, при контакте поверхность зуба подвергается трению. Поэтому высокая твердость позволяет существенно продлить срок эксплуатации подобного изделия.
3. Трубы и элементы запорных механизмов. Несмотря на плохой показатель свариваемости Сталь 45 применяется также при производстве труб. Запорные механизмы могут применяться при большом давлении среды, и поэтому используемые элементы при их изготовлении должны обладать высокой жесткостью.

Согласно стандартам ГОСТ в виде заготовок выпускаются круги и различный прокат. Непосредственное получение деталей проводится при механической обработке за счет применения токарного или фрезерного оборудования.

Низкая коррозионная стойкость подобного металла определяет то, что в машиностроительной сфере получаемые изделия должны работать при условии постоянной смазки. Примером можно назвать механизмы подачи или скорости токарных станков, которые представлены большим количеством валов с насаженными зубчатыми колесами. Для того чтобы они прослужили дольше, проводиться подача масла, которое снижает трение и вероятность образования коррозии.

Для повышения некоторых качеств изделий проводится термическая обработка. В большинстве случаев она представлена закалкой с последующим отпуском. Для того чтобы исключить вероятность появления структурных дефектов из-за перенасыщения поверхности углеродом, процесс закалки существенно усложняется. Примером можно назвать применение различных соляных ванн для охлаждения. Закалка и отпуск проводятся до чистовой обработки, так как есть вероятность образования окалины и других дефектов.

На производственные линии поставляется просто огромное количество различных сталей, которые характеризуются своими определенными свойствами. Примером можно назвать материал сталь 45, который получил широкое распространение. Эта сталь характеризуется определенными эксплуатационными качествами, которые стоит рассматривать. ГОСТ на сталь 45 определяет концентрацию всех химических веществ. Марка характеризуется относительно невысокой стоимостью, а расшифровка марки стали определяет широкое ее распространение. Рассмотрим особенности данного предложения подробнее.

Химический состав стали 45

Во много эксплуатационные и другие качества определяются химическим составом. Это связано с тем, что некоторые элементы способны существенно повысить прочность, другие увеличивают хрупкость. Химический состав стали 45 характеризуется присутствуем следующих элементов:

• Основные химические элементы Ст 45 представлены железом и углеродом. От концентрации второго элемента во многом зависит то, насколько прочным и твердым получается изделие. Установленные стандарты определяю то, что концентрация углерода должна составлять от 0,42 до 0,5%. При этом в составе металла около 97%.
• В состав включается относительно небольшое количество легирующих элементов. Основными можно назвать магний и кремний. Их показатель концентрации составляет более 0,1%.
• Концентрация других элементов выдерживается в определенном диапазоне. К примеру, ГОСТ определяет небольшое количество серы и фосфора, так как эти элементы приводят к ухудшению эксплуатационных качеств.

Содержание углерода, как и многих других элементов, выдерживается в определенном диапазоне. Этот элемент во многом определяет основные характеристики получаемых изделий, слишком высокая концентрация может привести к твердости поверхности и хрупкости структуры.

Свойства материала

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

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

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

Температура критических точек стали 45

Как ранее было отмечено, для улучшения эксплуатационных качеств металла проводится термическая обработка. Она предусматривает оказание определенного воздействия на структуру, после чего происходит перестроение кристаллической решетки и изменение качеств. Во много при проведении термической обработки учитываются критические точки. Обработка стали Ст 45 проводится с учетом следующих факторов:

• Температурного режима. Важно выбирать правильную температуру, так как слишком низкая становится причиной неполного нагрева структуры и полное перестроение структуры не произойдет. Слишком высокий показатель становится причиной перегрева металла, а также появления окалины. Для обеспечения воздействия требуемой температуры могут применяться самые различные установки. Примером назовем доменные печи или электрические установки. Слишком высокие температуры плавления определяют то, что выполнить закалку рассматриваемой стали в домашних условиях довольно сложно.
• Скорости повышения температуры. Скорость нагрева также может определять то, какие именно качества будут передаваться обрабатываемому изделию. Современное оборудование позволяет с высокой точностью контролировать скорость нагрева. К примеру, ТВЧ имеют электронный блок управления, электрическая энергия преобразуется в магнитную, которая и становится причиной нагрева структуры.
• Продолжительности временного промежутка между воздействием различных температур. При термической обработке всех металлов учитывается присутствие трех критических точек, которые учитываются. Длительно выдержки может зависеть не только от химического состав материала, но и размеров, формы заготовки.
• Особенности прохождения процесса охлаждения. Во много качества получаемого изделия зависят от того, при каких условиях проходил процесс охлаждения. К примеру, есть возможность использовать масло или воду, а также различные порошки в качестве охлаждающей среды.

Довольно часто для изменения качеств металла применяется ТВЧ. Она характеризуется высокой эффективностью в применении, а также простотой в использовании. Сегодня встречаются модели, которые при желании можно установить в домашней мастерской.

Критическими точками принято считать температуры, при которых происходит перестроение структуры. Выделяют три основных температурных точек, которые отображаются на построенной диаграмме.

Уделяется внимание и выбору более подходящей среды охлаждения. К примеру, есть возможность провести охлаждение в воде. Однако подобная среда приводит к неравномерному охлаждению, что приводит к появлению окалины и других проблем. Для более высокого качества применяется масло. Крупногабаритные заготовки можно охлаждать на открытом воздухе, так как для снижения температуры требуется много времени.

Применение

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

Применение стали 45 следующие:

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

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

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

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

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

Технические характеристики углеродистой стали 45

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:

• плотность – 7826-7595 кг/м 3 ;
• коэффициент линейного расширения – 11,9-15,2*106 1/град;
• модуль упругости – 2,0-1,72*10-5 МПа;
• коэффициент теплопроводности – 48-26 Вт/м*град;
• удельная теплоемкость – 473-720 Дж/кг*град;
• твердость необработанной стали по Роквеллу – 20-22 единицы.

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.

Технические характеристики углеродистой стали 45

Характеристики стали 45 позволяют классифицировать ее, как конструкционный сплав феррито-перлитного типа. Эти материалы находят применение во многих сферах, что обусловлено различным содержанием углерода. На свойства сплава оказывают влияние также различные технологии термообработки.

Состав сплава

Характеристики и применение стали 45 определяются ее химическим составом. Каждый элемент, который добавляется при легировании, в определенной степени изменяет механические свойства материала. Согласно установленным стандартам класс углеродистых сталей конструкционного типа маркируется двузначным числом. Оно соответствует усредненному значению концентрации углерода, выраженному в сотых долях процента.

Если расшифровать марку стали 45, можно понять, что главными составными частями являются железо (Fe) и углерод (C). Повышенная твердость стали связана именно с количественной характеристикой углерода. Однако в сплаве присутствуют и другие металлы, количественное соотношение которых регламентируется ГОСТом 1050-72:

• марганец – 0,5-0,8%;
• кремний – 0,17-0,37%;
• небольшие примеси других металлов, общее количество которых не превышает 0,7%;
• фосфор – до 0,035%;
• сера – до 0,04%.

Кремний и марганец относятся к полезным добавкам, их присутствие способствует:

• повышению пластичности;
• прочностных характеристик после термообработки;
• устранению внутренних напряжений;
• уменьшению вероятности возникновения трещин.

Состав определяет и химические свойства стали 45:

• степень окисления;
• подверженность коррозии;
• показатели жаропрочности.

Малые количества таких элементов, как никель, медь, хром, мышьяк, не оказывают особого влияния на свойства стали. Среди вредных примесей – сера и фосфор, попадающие в нее в процессе выплавки. Они снижают пластичность и ударную вязкость, вызывая явление красноломкости. Однако их содержание в сплаве не превышает минимально допустимых значений.

Аналоги и сортамент

В качестве отечественных заменителей марки стали 45 можно использовать:

Сплав имеет множество аналогов и в других странах:

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

Конcтрукционная cталь 45 поставляется в виде:

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

Основные свойства

Для измерения параметров сплава используются различные методы:

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

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

• удельный вес – 7826-7595 кг/м 3 , он колеблется в небольших пределах в зависимости от состава;
• прeдел текучeсти – 640 МПа;
• предел выноcливости – 245 МПа;
• величина ударной вязкости – 66 кДж/м 2 ;
• коэффициент упругоcти – 2 МПа;
• коэффициент теплопроводности – 48 Вт/м*град;
• удельная теплоемкость – 473 Дж/кг*град;
• значение относительного удлинения – 15%;
• показатель отнoсительного сужения – 40%;
• коэффициент линейного расширения при 1000С – 11,9 1/град.;
• температурный интервал ковки – 1250-700 градусов;
• твердость необработанной стали – 20-22 по Роквеллу;
• твердость после термообработки увеличивается более чем в 2 раза.

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

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

• при 20 0С она составляет – 7826 кг/м 3 ;
• при 1000С – 7799 кг/м 3 ;
• 2000С – 7769 кг/м 3 ;
• 8000С – 7595 кг/м 3 .

Термическая обработка

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества и недостатки

Свойства стали 45 определили ее основные достоинства:

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

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

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

Спектр применения

Характеристики стали 45 делают возможным ее применение в тех производствах, где требуются повышенная прочность и износоустойчивость деталей, в частности, для изготовления:

• валов и шестерен;
• цилиндрических передач;
• рессорных конструкций, испытывающих не очень сильные нагрузки;
• газопроводных труб и соединительных элементов к ним;
• крепежных элементов – гаек, шайб, анкерных болтов;
• радиальных подшипников для валов, скорость вращения которых не превышает 0,2 м/сек;
• других деталей, которые подвергаются постоянному поверхностному воздействию.

Из стали 45 часто изготавливают державки режущих инструментов, на которые затем крепят пластину из твердого сплава, что позволяет сэкономить более дорогие материалы. Отсутствие отпускной хрупкости позволяет использовать ее для производства изделий сложной формы.