Открыть сервисСервис

Сталь 45 — углеродистая конструкционная сталь

Сталь 45 — это низкоуглеродистая (условно; фактически среднеуглеродистая) конструкционная сталь углеродистого класса, содержащая около 0,42—0,50 % углерода. Согласно ГОСТ 1050-88, марка «45» обозначает именно среднее содержание углерода в сотых долях процента — 0,45 %. Это одна из наиболее распространённых конструкционных сталей в России и странах СНГ, применяемая для изготовления деталей машин, работающих при умеренных нагрузках.

Химический состав и маркировка

Согласно ГОСТ 1050-88, химический состав стали 45 регламентирован следующим образом:

ЭлементСодержание, %
Углерод (C)0,42—0,50
Марганец (Mn)0,50—0,80
Кремний (Si)0,17—0,37
Сера (S)не более 0,040
Фосфор (P)не более 0,040
Хром (Cr)не более 0,25
Никель (Ni)не более 0,30
Медь (Cu)не более 0,25

Цифра «45» в маркировке указывает на содержание углерода в сотых долях процентов — 0,45 %. Низкое содержание серы и фосфора обеспечивает достаточно высокую чистоту металла по сравнению с конструкционными сталями более низких марок (сталь 20, сталь 30).

Классификация

Сталь 45 относится к классу углеродистых конструкционных сталей нелегированных (без специальных легирующих добавок). По степени раскисления она выпускается:

  • как спокойная сталь — обозначается буквой «сп» (сталь 45сп), полностью раскислённая кремнием, с плотной однородной структурой;
  • как полуспокойная — обозначается «пс» (сталь 45пс), с промежуточной степенью раскисления.

По качеству сталь 45 относится к качественным сталям (в отличие от обыкновенного качества, к которым относятся, например, марки Ст3 и Ст5). Это означает более строгий контроль содержания вредных примесей (серы и фосфора).

Механические свойства

При нормализации (нагрев до 840—860 °C с последующим охлаждением на воздухе) сталь 45 приобретает следующие примерные свойства:

ПоказательЗначение
Временное сопротивление разрыву (σв)не менее 600 МПа
Предел текучести (σт)не менее 330 МПа
Относительное удлинение (δ5)не менее 16 %
Относительное сужение (ψ)не менее 40 %
Твёрдость по Бринеллю (HB)197—241
Ударная вязкость (KCU)не менее 50 Дж/см²

В отожжённом состоянии сталь 45 мягче и пластичнее, в закалённом — значительно твёрже (до 40—45 HRC), но хрупче.

Термическая обработка

Сталь 45 хорошо поддаётся всем основным видам термической обработки:

  • Отжиг — нагрев до 780—800 °C, медленное охлаждение в печи. Снижает твёрдость и повышает обрабатываемость резанием.
  • Нормализация — нагрев до 840—860 °C, охлаждение на воздухе. Улучшает механические свойства и структуру.
  • Закалка — нагрев до 820—840 °C (температура закалки), охлаждение в воде или растворе соли. После закалки сталь приобретает структуру мартенсита и высокую твёрдость.
  • Отпуск — повторный нагрев после закалки для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости. Различают низкий (150—250 °C), средний (350—500 °C) и высокий (500—650 °C) отпуск.

Важной особенностью стали 45 является её склонность к закалочным трещинам при охлаждении в воде, поэтому для ответственных деталей часто применяют масляную закалку или ступенчатую закалку (в расплаве селитры с последующим охлаждением в масле).

Применение

Сталь 45 — одна из основных конструкционных сталей общего назначения. Из неё изготавливают:

  • Кованые и штампованные детали: валы, оси, шестерни, муфты, шпиндели, втулки, крепёжные детали.
  • Кованые заготовки для дальнейшей механической обработки.
  • Детали с повышенной износостойкостью: зубчатые колёса, ползуны, кулачки.
  • Строительные и мостовые конструкции — в виде проката (листов, балок, сортового проката).

Сталь 45 широко применяется в машиностроении, автомобилестроении, железнодорожном транспорте, сельском хозяйстве и строительстве. В прокате она выпускается в виде горячекатаного листа, круга, квадрата, полосы, полудвутавры и других профилей.

Аналоги и заменители

По химическому составу и свойствам стали 45 примерно соответствуют:

  • Сталь AISI 1045 (США, по стандарту ASTM) — аналог по углеродному содержанию;
  • Сталь C45 / Ck45 (Германия, по DIN 17200) — наиболее близкий зарубежный аналог;
  • Сталь S45C (Япония, по JIS G4051);
  • Сталь 080М40 (Великобритания, по BS).

При необходимости замены углеродистой стали 45 на легированную (например, 40Х) учитывают требования к износостойкости, прокаливаемости и свариваемости.

Ограничения

Сталь 45 имеет ряд недостатков:

  • Низкая прокаливаемость — при закалке твёрдый слой простирается лишь на небольшую глубину, что ограничивает применение для крупных деталей.
  • Склонность к перегреву — при нагреве выше критической температуры структура грубеет, что ухудшает свойства.
  • Ограниченная свариваемость — из-за повышенного содержания углерода сварные швы могут образовывать закалочные трещины; сварку ведут с подогревом и последующей термообработкой.

Для деталей, требующих большей прокаливаемости и прочности, применяют легированные стали (например, 40Х, 40ХН), а для деталей, работающих при высоких нагрузках и износе, — хромистые и хромоникелевые стали.

Источники

  • ГОСТ 1050-88. Сталь качественная конструкционная углеродистая. Технические условия.
  • Справочник машиностроителя в 3 томах / под ред. М. Н. Иванова-Мальцева. — М.: Машиностроение.
  • Лахтин Ю. М., Леонова В. П. Материаловедение. — М.: Высшая школа.
  • Попов А. С. Материаловедение и технология конструкционных материалов. — М.: Высшая школа.
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru