Характеристики и расшифровка стали 45

Свойства стали Ст 45

Приобретая изделия из металла, необходимо знать свойства материала, из которого они изготовлены. То, из стали какой марки произведена продукция, влияет на ее стоимость, прочность, надежность. Это также определяет срок службы и возможную сферу применения.

В данном случае, вы найдете информацию про марку стали 45, которая часто используется для изготовления разнообразных металлических товаров. Она считается конструкционной углеродистой качественной. Чтобы приобрести изделия металлопроката из стали 45, ознакомьтесь с каталогами компании и обратитесь к нашим менеджерам.

Она поставляется в виде сортового и фасонного проката. Вы можете найти обширный список изделий, для которых она применяется. Например, серебрянка, листы металла разной толщины, прутья с разными видами обработки поверхности, поковки и кованые заготовки, длинномерные проволочные изделия, ленты и полоскы, а также трубы.

Плюсы

Доступность сплава делает его идеальным вариантом для моделей среднеценовой категории и невысокого качества.

Минусы

Выбирая ножик из такого сплава, стоит учитывать максимальную твёрдость закалённого материала в пределах 50-52HRC. На практике это означает, что сделать на лезвии тонкое сведение не получится, что негативно сказывается на лёгкости реза.

То же самое можно сказать и о сохранении заточки — её сталь держит плохо, так что ножик придётся периодически затачивать.

Твёрдость

Закалка и отпуск с охлаждением на воздухе позволяет добиться твёрдости в пределах 50-52 HRC.

Для обработки стали резанием необходимо предварительно провести отпуск или отжиг, далее после мехобработки придётся повторно выполнить ТО.

График твердости HRC.

Маркировка сплава

Конструкционные углеродистые качественные стали, по стандарту маркируются двузначным числом: сталь 05, 08…80, 85, которое указывает на усредненное значение, содержания углерода выраженное в сотых долях процента. Три цифры маркировки указывает на то что в сплаве содержится более чем 1% углерода, буква Л на отсутствие легировки — 45л, буквы Ст на его обыкновенное качество — Ст5.

Металлургическая промышленность производит стандартные стали марок от 05кп до 60, средний показатель углерода которых 0,05—0,60 процента, соответственно маркировки. Расшифровка марки стали 45 (фран. аналог С45) показывает содержание 0,45% С.

Классификация стали

На рынке 99% всей стали представлен материал конструкционный в широком смысле. К этой группе относятся стали для возведения строительных сооружений, изготовления деталей машин, упругих элементов, инструментов, а также для особых условий работы, имеющие определенные показатели, например, теплостойкие, нержавеющие и другие.

Главными качествами материала являются:

Прочность, которая характеризуется способностью к выдерживанию достаточного напряжения.

• Пластичность, эта характеристика позволяет выдерживать деформации без ущерба разрушения как при производстве конструкций, так и в точках перегрузок при их работе.
• Вязкость способствует поглощению работы внешних сил, препятствует распространению трещин.
• Жаропрочность и холодостойкость.
• Упругость и твердость.

Сталь и сплавы классифицируют:

По составу химическому, структурному.

• По качеству. На данный показатель влияет способ производства и содержание вредных примесей.
• По степени раскисления и затвердеванию металла в изложнице.
• По применению.

Химический состав

В зависимости от содержания углерода делят на группы:

• углерода менее 0,3%С — малоуглеродистые.
• Среднеуглеродистые, когда его от 0,3 до 0,7% С.
• Более 07 %С — высокоуглеродистые.

Чтобы улучшить технологические свойства материала сталь легируют. Что это значит? Кроме обычных примесей в ее состав добавляют в определенных сочетаниях легирующие элементы. Обычно лучшие свойства появляются, когда легируют комплексно.

В легированных сталях классификация происходит благодаря суммарному проценту содержащихся в ней примесей:

Низколегированные, в которых менее 2,5%.

• Среднелегированные — от 2,5% до 10%.
• Высоколегированные — выше 10%.

Структурный состав

Легированные стали подразделяются на виды по структурному анализу:

• В оттоженном виде — ледебуритный, ферритный, доэвтектоидный, заэвтектоидный, аустенитный.
• В нормализованном виде — аутенитный, мартенситный, перлитный.

Перлитный класс характеризуется низким содержанием легирующих элементов. К нему относятся легированные и углеродистые стали. Мартенситный включает в себя стали с более высоким процентом легирующих веществ. В аутенитный класс входят материалы с высоким значением легирующих элементов.

Применение

Шарикоподшипниковые хромистые стали применяются для изготовления подшипников. Этот вид зарекомендовал себя, как высокопрочный, твердый и контактно-выносливый материал.

Упругой деформацией обладают некоторые виды стали, поэтому они применяются для пружин, рессор и других изделий. Многие из них должны выдерживать циклические нагрузки. Поэтому основными требованиями к данным видам стали являются высокие значения упругости, текучести, выносливости, также необходима пластичность и сопротивление хрупкому разрушению.

Высокопрочные стали обладают прочностью при необходимой пластичности, малой чувствительностью к надрезам, низким порогам хладноломкости, отличной свариваемостью, высоким показателям сопротивления хрупкому разрушению.

Марка 45 – назначение

Конструкционная качественная углеродистая сталь 45 используется для изготовления улучшаемых, нормализованных, с поверхностной обработкой деталей повышенной прочности – распределительные/ коленчатые валы, кулачки, цилиндры, бандажи, шпиндели, шестерни, вал-шестерни, другие изделия.

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.

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.

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.

Сталь 45 и ее аналоги

Такой материал могут заменить следующие три марки стали: 50, 50 Г 2 и 40 Х.

Из них также создаются зубчатые колеса, цилиндры, эксцентрические насадки на вал, валы вращающиеся, коленчатые и распределительные, а также другие товары, применяемые в промышленности.

Марка стали 45 может именоваться по-разному в других странах и иметь несколько аналогов. К примеру, в США ей по свойствам равны 8 марок стали, в Германии – 10, во Франции – 14. В Польше аналог только один и он называется просто 45, в Австрии — C45SW.

Особенности технологии сварки трением с применением перемешивания

Технологический процесс сварки трением с перемешиванием подразумевает нагревание соединяемых деталей трением (один из свариваемых элементов находится в движении).

Принцип действия

Сваривание деталей из арматурной стали трением предполагает сварочные работы, в процессе которых механическая энергия одного из свариваемых элементов, который постоянно перемещается (вращается), преобразуется в тепловую. Обычно вращается или одна из свариваемых деталей, или вставка между ними. Соединяемые таким образом металлические заготовки одновременно между собой прижимаются под установленным или постепенно повышающимся давлением. Нагревание в данном случае осуществляется непосредственно на участке сваривания.

Основные стадии процесса сварки трением

• Разрушение при помощи трения окисных пленок, их удаление.
• Нагрев кромок свариваемых деталей до пластичного состояния, разрушение временного контакта.
• Выдавливание самых пластичных объемов стали из стыка.
• Остановка движения (вращения) свариваемого элемента, формирование монолитного соединения.

По завершению процедуры сваривания заготовок из арматурной стали происходит осадка, мгновенное прекращение движения (вращения) соединяемого изделия. Контактные поверхности деталей в сварочной зоне в процессе увеличения частоты вращения, под сжимающим давлением между собой притираются.

Контактные, жировые пленки на соединяемых изделиях разрушаются. После этого граничное трение преобразуется в сухое. Начинают контактировать между собой отдельные микровыступы, соответственно происходит из деформация. Образуются ювенильные зоны, в которых поверхностные атомы не имеют насыщенной связи – между ними мгновенно формируются металлические связи, которые мгновенно разрушаются благодаря относительному движению поверхностей.

Сварка высокоуглеродистой стали

Из высокоуглеродистого металла не производятся сварные изделия. Дело в том, что данный материал обладает низким уровнем пластичности, именно это свойство ограничивает использование металла.

Высокоуглеродистую сталь применяют в следующих целях:

• во время проведения ремонтов и строительства;
• для изготовления пружин;
• для производства инструментов и изделий, которые используются для резки, бурения, деревообработки;
• из металла производится проволока с высокой прочностью;
• конструкции, которые имеют высокую износостойкость и прочность.

Как выполняется

Сварка высокоуглеродистых сталей выполняется обычно с использованием предварительного и сопутствующего прогрева наплавляемого металла до 150-4000С. Также после сваривания дополнительно для улучшения прочности проводится термообработка.

Это нужно потому, что сплавы из материала имеют высокую хрупкость, повышенную чувствительность к трещинам с горячей и холодной структурой, а также из-за химической неоднородности сварного соединения.

Технология сварки высокоуглеродистых сталей выполняется с учетом следующих рекомендаций:

• после прогрева выполняется отжиг. Он выполняется, пока конструкция не остынет до 2000С;
• сварка 40х, 20х, 30х не должна выполняться на сквозняках, а также при показателе температуры ниже -50С;
• чтобы повысить свойства прочности шва нужно производить плавный переход от одного к другому свариваемому металлу;
• чтобы получить качественное соединение стоит при сваривании использовать узкие валики. При этом должно выполняться охлаждение каждого наплавляемого слоя;
• обязательно должны выполняться правила, которые относятся к соединениям из среднеуглеродистой основы.

Виды сварки

Процесс сварки высокоуглеродистых сталей может выполняться несколькими способами, которые могут отличаться некоторыми особенностями:

• ручная дуговая сварка с использованием покрытых электродов. Рабочий процесс высокоуглеродистыми сталями имеет множество специфических характеристик. По этой причине сварка стали 40х, 30х, 45х и других марок должна проводиться с использованием специальных электродов, к примеру, НР-70. А сваривание швов производится током с обратной полярностью;
• для соединения металла данного вида может применяться сварка под флюсом. В связи с тем, что в ручном режиме равномерно покрыть флюсом рабочую область очень тяжело, поэтому сварка проводится с использованием автоматической технологии. При расплавлении флюс переходит в состояние плотной оболочки, которая защищает сварочную ванну от воздействия вредных атмосферных факторов. Сварка стали 30хгса с использованием флюса производится при помощи трансформаторов.

Закалка стали и сплавов

Закалка (мартенситное превращение) — основной способ придания большей твердости сталям. В этом процессе изделие нагревают до такой температуры, что железо меняет кристаллическую решетку и может дополнительно насытиться углеродом. После выдержки в течение определенного времени, сталь охлаждают. Это нужно сделать с большой скоростью, чтобы не допустить образования промежуточных форм железа. В результате быстрого превращения получается перенасыщенный углеродом твердый раствор с искаженной кристаллической структурой. Оба эти фактора отвечают за его высокую твердость (до HRC 65) и хрупкость. Большинство углеродистых и инструментальных сталей при закаливании нагревают до температуры от 800 до 900С, а вот быстрорежущие стали Р9 и Р18 калятся при 1200-1300С.

Режимы закалки

Закалка в одной среде

Нагретое изделие опускают в охлаждающую среду, где оно остается до полного остывания Это самый простой по исполнению метод закалки, но его можно применять только для сталей с небольшим (до 0,8%) содержанием углерода либо для деталей простой формы. Эти ограничения связаны с термическими напряжениями, которые возникают при быстром охлаждении — детали сложной формы могут покоробиться или даже получить трещины.

Ступенчатая закалка

При таком способе закалки изделие охлаждают до 250-300С в соляном растворе с выдержкой 2-3 минуты для снятия термических напряжений, а затем завершают охлаждение на воздухе. Это позволяет не допускать появления трещин или коробления деталей. Минус этого метода в сравнительно небольшой скорости охлаждения, поэтому его применяют для мелких (до 10 мм в поперечнике) деталей из углеродистых или более крупных — из легированных сталей, для которых скорость закалки не столь критична.

Закалка в двух средах

Начинается быстрым охлаждением в воде и завершается медленным — в масле. Обычно такую закалку используют для изделий из инструментальных сталей. Основная сложность заключается в расчете времени охлаждения в первой среде.

Поверхностная закалка (лазерная, токами высокой частоты)

Применяется для деталей, которые должны быть твердыми на поверхности, но иметь при этом вязкую сердцевину, например, зубья шестеренок. При поверхностной закалке внешний слой металла разогревается до закритических значений, а затем охлаждается либо в процессе теплоотвода (при лазерной закалке), либо жидкостью, циркулирующей в специальном контуре индуктора (при закалке током высокой частоты)

Отпуск

Закаленная сталь становится чрезмерно хрупкой, что является главным недостатком этого метода упрочнения. Для нормализации конструкционных свойств производят отпуск — нагрев до температуры ниже фазового превращения, выдержку и медленное охлаждение. При отпуске происходит частичная «отмена» закалки, сталь становится чуть менее твердой, но более пластичной. Различают низкий (150-200С, для инструмента и деталей с повышенной износостойкостью), средний (300-400С, для рессор) и высокий (550-650, для высоконагруженных деталей) отпуск.

Таблица температур закалки и отпуска сталей

Зачем проводить закалку?

В последнее время закалка все чаще проводится для того, чтобы повысить твердость поверхность для повышения срока службы детали. Если закалка прошла правильно, ее результатом станет:

1. Существенно повышается прочность и твердость. Для того чтобы поверхность зуба зубчатого колеса не деформировалось при воздействии нагрузки выполняется рассматриваемая процедура. Также пружины и рессоры могут выдерживать большие нагрузки по причине существенного повышения прочности путем изменения структуры при сильном нагреве и быстром охлаждении материала.
2. Повышается износостойкость поверхности. Несмотря на хорошие эксплуатационные качества стали, при ее использовании для изготовления деталей, используемых в машиностроении, авиастроении, есть вероятность быстрого износа из-за возникающей силы трения при контакте. Существенно повысить срок службы деталей можно путем изменения начальной структуры металла.
3. Современные методы проведения рассматриваемого процесса позволяют улучшить качества только поверхности детали, сердцевина, ее вязкость, остается неизменной. Этот момент определяет то, что прочность, твердость и износостойкость повышаются без проявления хрупкости, то есть получаемая деталь также имеет хорошую пластичность, может выдерживать продольную нагрузку.

Качество проводимой закалки зависит от скорости нагрева и правильности выбора температуры, времени выдержки и охлаждения. При этом наиболее важным параметром можно назвать температуру нагрева и скорость охлаждения, так как они определяют твердость, прочность металла. Закалка является сложным технологически процессом, для реализации которого нужно специальное оборудование и определенные навыки в проведении подобной работы.