Технические характеристики углеродистой стали 45

Содержимое
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:
- 40Х;
- 50;
- 50Г2.
Зарубежные аналоги:
- 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/м3;
- 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/м2;
- 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.
- Будьте первым, оставьте комментарий!