5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сталь 45: основные характеристики, каковы твердость и плотность, область применения

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.

Сталь 45.

Применение углеродистой конструкционной Стали 45 при производстве редукторов и цепных звёздочек.

Сталь 45. Применение в производстве.

Сталь 45 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Благодаря высокой выносливости и терпимости к значительным перепадам температуры, сталь 45 применяется при производстве редукторов. Из данной стали изготавливают валы-шестерни и зубчатые колёса для таких массовых изделий из нашего каталога, как редукторы РМ-250, РМ-350, РМ-400, РМ-500 и РМ-850. Сталь 45 является относительно дешёвым металлом, что позволяет производить из неё и цепные приводные звёздочки. После соответствующей термообработки звездочки для цепей ПР-25,4, ПР-31,75, ПР-38,1, ПР-44,45 и ПР-50,8 обеспечивают долгую работоспособность цепного привода.

Читать еще:  Как характеризуется оцинкованный уголок: метод изготовления, свойства и виды, достоинства и применение

Химический состав стали.

Хотя основной долей в составе Стали 45 обладает железо (Fe) – до 97%, но определяющим показателем марки является углерод (C), его доля составляет 0,42 – 0,5%. Именно это число обозначается в маркировке стали. Приведём полный химический состав:

  • железо (Fe) — до 97%;
  • углерод (С) – от 0,42 до 0,5%;
  • кремний (Si) – от 0,17 до 0,37%;
  • хром (Cr) – до 0,25%;
  • марганец (Mn) — 0,5 — 0,8%;
  • никель (Ni) – до 0,25%;
  • медь (Cu) – до 0,25%;
  • фосфор (P) – до 0,035%;
  • сера (S) – до 0,04%;
  • мышьяк (As) — 0,08.

Малое процентное содержание хрома и никеля определяет подверженность изделий из Стали 45 коррозии, что необходимо учитывать при техническом обслуживании и смазке редукторов и цепных звёздочек.

Сталь 45 ГОСТ.

Сталь 45 применяется в качестве заготовки для самых разнообразных изделий. В зависимости от формы, весь металлопрокат регламентируется ГОСТами. Подробнее:

  • 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.

Сталь 45

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 присутствием следующих элементов:

  1. 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 определяют то, что концентрация углерода должна составлять от 0,42 до 0,5%. При этом в составе металла около 97%.
  2. В состав включается относительно небольшое количество легирующих элементов. Основными можно назвать магний и кремний. Их показатель концентрации составляет более 0,1%.
  3. 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:

  1. Плотность стали 45 или удельный вес составляет 7826 кг/м 3 . За счет этого обеспечивается невысокий показатель веса получаемых изделий, однако легкими их не назовешь. Плотность может несущественно отличаться в зависимости от химического состава.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Довольно часто проводится ковка. Она проводится при температуре 1250 градусов Цельсия, в конце показатель составляет 700 градусов Цельсия.
  6. 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.

Свойства сплава Ст 45

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.

Скачать ГОСТ 1050-2013

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Продолжительности временного промежутка между воздействием различных температур. При термической обработке всех металлов учитывается присутствие трех критических точек, которые учитываются. Длительность выдержки может зависеть не только от химического состава материала, но и размеров, формы заготовки.
  4. 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.
Читать еще:  Температура плавления олова для пайки, припой пос-40 и пос-60, технические характеристики

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.

Применение стали 45

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.

Аналог Ст 45 — сталь 1.0503

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

  • Total:

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%.
Читать еще:  Шестигранник стальной: гост, размеры и особенности документа

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.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector