Сталь 45

22.02.2022 292 Стали
Сталь 45

Сталь 45 — это сплав углеродистого типа, из категории качественных конструкционных металлов. Имеет твердую поверхность и высокую прочность структуры. Обладает устойчивостью к истиранию, трению, ударам. Подходит для изготовления деталей, эксплуатируются в условиях интенсивных нагрузок.

Металлоизделия из этой стали могут эксплуатироваться в неблагоприятных климатических условиях. Материал устойчив к перепадам атмосферной температуры. Но сплав имеет относительно низкую стойкость к коррозии, использовать на открытых участках следует металлопрокат, прошедший дополнительную обработку цинком или серебрянкой.

ГОСТы, характеристики, расшифровка маркировки

Сталь с номенклатурным номером 45 выпускается под контролем ГОСТа 1050-2013. Этот документ определяет возможные методы получения металлопродукции, виды допустимых отделок поверхности, химический состав, свойства стали и форму выпуска. Данный регламент заменил госстандарт 1050-88 (до этого свою силу имел ГОСТ 1050-74).

По действующему документу сталь 45 по виду выпуска может быть калиброванной, горячекатаной, кованой, а также с поверхностной отделкой. Выпускается как с термической обработкой, так и без нее. Классифицируется сплав и по степени раскисления. Индекс этого параметра указывается в маркировке:

  • «кп» — означает, что это кипящая сталь. В нее добавляется марганец;
  • «сп» — это спокойный металл. Для его получения в состав вводят марганец или кремний для удаления кислорода;
  • «пс» — говорит о том, что сплав полуспокойный (это среднее между первым и вторым вариантом);
  • без индекса — также указывает на то, что сталь спокойная.

Чем спокойнее сплав, тем более однородной будет его структура.

ГОСТ 1050-2013 также определяет и факт внепечной обработки. На металлопродукцию, выпускаемую из Ст45 распространяются и другие стандарты, ведь по форме поставки она бывает:

  • полосовой (контролируется регламентами 103, 4405);
  • в прутках или мотках с гладким круглым, квадратным или шестигранным сечением (нормативы 2879, 8560, 8559, 1133, 7417);
  • в виде профилей для производства шайб косого вида (распространяется документ 5157).

Но перечень ГОСТов (как и сортамент металлоизделий из стали 45) намного шире:

  • фасонный и сортовой металлопрокат изготавливается по регламентам 10702, 2590 и 2591. Свою силу имеют также нормативы 8240, 8510 и 2879;
  • толстый прокат листового типа выпускается по ГОСТам 19903 и 1577;
  • тонколистовой металлопрокат — по стандарту 16523;
  • металлоизделия ленточного вида производятся по нормам документа 2284;
  • трубопрокат изготавливается в соответствии с условиями госстандартов 8731, 8732 и 8734. Действует и регламент 8733.

Размеры и вес металлопродукции определяются документами, которые распространяются на каждый вид металлоизделий.

Востребованность этой стали обуславливается особым химическим составом, который влияет на ее физико-механические и технологические свойства.

Расшифровка марки стали будет следующей:

  • значение «Ст» указывает на то, что рассматриваемый сплав является нелегированным углеродистым обыкновенным;
  • цифровой индекс «45» указывает на то, сколько углерода содержится в стали 45. Расшифровка этого параметра измеряется в сотых долях процента. Это означает, что в представленном сплаве общий объем данного химического элемента находится в пределах 0,45%.

В маркировке могут быть и другие буквы (например, Х, ХН или Л). Расшифровка стали с дополнительным индексом такая:

  • Ст45Х — это сплав, в составе которого имеется хром в концентрации около 1%;
  • Ст45ХН — это марка стали с повышенным содержанием хрома и никеля;
  • Ст45Л — наличие этой буквы в конце маркировки указывает на то, что сплав конструкционный литейный, относящийся к классу качественных легированных металлов.

В состав стали 45 входит в минимальных пропорциях еще 8 компонентов.

Химический состав (по ГОСТ 1050-2013)

Основа этого сплава состоит из железа (феррума, Fe). Этот компонент представлен в количестве около 97%. В качестве дополнительных добавок использованы:

  • кремний. Данное вещество допустимо в пропорциях от 0,17 до 0,37%. Он сохраняет вязкость сплава, увеличивает его прочность, упругость;
  • марганец. Концентрация этого элемента может быть в пределах от 0,50 до 0,80%. Его наличие хорошо влияет на свойства металла. Благодаря марганцу сталь приобретает способность выдерживать воздействия высоких температур. Материал приобретает пластичность и упругость;
  • фосфор. Это вредная добавка, отрицательно влияющая на характеристики и механические свойства стали. Поэтому ее концентрация не должна превышать параметра в 0,030%. Этот химический элемент, находясь в феррите, разрушает его кристаллическую решетку и значительно повышает температурные показатели в хрупкое состояние, что приводит к хладноломкости. Поэтому его объем в составе снижается или вовсе нейтрализуется иными добавками;
  • сера. Также является вредной примесью, поэтому в составе ее может быть не больше 0,25%. Она увеличивает параметр истираемости металла;
  • никель. Этот компонент делает сплав корозионно-стойким. Но учитывая то, что в представленной марке стали он добавляется в минимальном количестве (до 0,30%), существенного влияния на этот параметр не оказывает;
  • медь. Аналогично предыдущему пункту.

Концентрация всех химических элементов (массовая доля) по ГОСТу 1050-2013 представлена в таблице:

C (углерод) в %

Si (кремний) в %

Mn (марганец) в %

P (фосфор) в %

S (сера) в %

Cr (хром) в %

Ni (никель) в %

Cu (медь) в %

не более

не более

не более

не более

не более

0,42-0,50

0,17-0,37

0,50-0,80

0,030

0,035

0,25

0,30

0,30

Общий показатель содержания всех компонентов в сплаве можно увидеть на рисунке:

Механические и физические свойства

Характеристики этого сплава были получены в результате промышленно-лабораторных исследований. Процедуры проводились в особых температурных условиях (от +20 градусов по Цельсию и выше).

Основные физические свойства марки стали 45:

  • благодаря концентрации углерода в составе в 0,45% значительно увеличилась твердость материала. Средний параметр для этого сплава равен 170 МПа;
  • плотность находится в диапазоне 7826 кг/куб.м;
  • коэффициент параметра теплопроводности для этой стали равен от 26 до 48 единиц (измеряется в Вт/м*Град);
  • расширение линейного типа в условиях температуры внешней среды в +20 и более градусов составляет от 11,9 до 15,2 единиц (измеряется в 1/Град);
  • теплоемкость сплава находится в пределах от 473 до 708 единиц (измеряется в Дж/кг*Град);
  • модуль упругости составляет от 1,72 до 2,01 МПа.

Точные параметры твердости, прочности, теплопроводности зависят от температуры, в условиях которых слав подвергался анализу. Они представлены в таблице:

А вот главные механические свойства сплава в следующем:

  • минимальный и максимальный предел прочности в зависимости от формы поставки стали находится в пределах 440-1030 единиц;
  • минимальный и максимальный параметр пропорциональности на остаточную деформацию (то есть предел текучести) равен 323-355 единицам (измеряется тем же значением, что и в предыдущем случае);
  • параметры удлинения при проверке на разрыв составляют от 6 до 16% в зависимости от формы поставки стали;
  • сужение — от 30 до 40%;
  • твердость материала находится в пределах 197-241 единиц (измеряется в МПа).

Заметим, что определяется твердость по Роквеллу и Бринеллю. В данном случае приведены значения по второму параметру (HB). По Роквеллу после низкого отпуска она равна 55-60 единицам, то есть МПа (по HRC).

Форма поставки важна для определения всех механических свойств сплава. В таблице ниже приведены все стандартизированные значения:

Влияет и сечение металлоизделий:

Также эти свойства могут меняться в зависимости от температурного отпуска:

Об изменениях в структуре стали и ее свойствах в результате термообработки расскажем ниже.

Технологические свойства

Из основных особенностей выделим:

  • минимальную чувствительность к флокенам;
  • отсутствие склонности к отпускной хрупкости;
  • ограничения в свариваемости.

Параметры резки:

Термообработка

К возможным способам термической обработки Ст45 отнесем закалку, отжиг, нормализацию и отпуск. Все эти манипуляции влияют на структурные изменения металла. Объясним более подробно:

  • исходное состояние сплава представляют собой два смешанных между собой компонента (феррита и цементита);
  • когда осуществляется закалка, феррит растворяется в аустените;
  • структура приобретает однородный состав.

Любая термическая обработка при повышенных температурах меняет ферритно-атомную решетку железа, в результате чего растворяются углеродные частицы и приобретают иное состояние. То же самое происходит и с активными добавками. Все это приводит к улучшению качественных характеристик сплава. Структура стали 45 после закалки становится более плотной, пластичной и твердой.

Но все эти изменения происходят лишь тогда, когда температура поднимается до определенных параметров. У каждой марки стали критические точки свои. Относительно Ст45, они приведены в таблице ниже:

Отжиг стали может быть:

  • первого рода (структура сплава не меняется, применяется для выравнивания химического состава сырья);
  • второго рода (заметны значительные структурные трансформации в металле).

В первом случае сталь нагревают до температуры в 1250 градусов и выдерживают ее в таких условиях в течение 8-15 часов. После этого показатель снижается до 670 градусов. Заготовка оставляется на 30-120 минут. Чтобы уменьшить остаточное напряжение, осуществляется постепенный отпуск с понижением температуры до 500 градусов и ниже.

Отжиг второго рода (ΙΙ-го рода) представляет собой нагрев стали выше температуры изменения структурной решетки железа с медленным охлаждением.

Полный отжиг проводится в условиях нагрева сплава на 30 или 50 градусов выше критической точки А3. Скорость охлаждения составляет 30–100 градусов по Цельсию в час.

Закалка представляет собой более сложный процесс. Температура нагрева повышается на 20 или 40 градусов выше предельной точки растворения феррита. Обычно этот параметр для Ст45 находится в пределах 840-860 градусов по Цельсию. Затем осуществляется относительно быстрое охлаждение заготовки в масле или воде. Температура отпуска стали 45 составляет 550-650 градусов.

Закалка ТВЧ (токами высокой частоты) относится к поверхностной термообработке. Ее основная задача заключается в получении прочности наружного слоя. Причем важно, чтобы показатели вязкости сердцевины остались неизменными. Процедура проводится в индукционных печах путем подачи высокочастотного тока. Учитывая то, что тепло распространяется на поверхности металлопроката, именно здесь и происходит упрочнение сплава.

Ударная вязкость Ст45 представлена в таблице:

Предел выносливости составляет:

Параметры прокаливаемости стали представлены в таблице:

Из возможных вариантов термического воздействия допустима также ковка. Она осуществляется при следующих условиях:

Температура плавления этого сплава до жидкого кристаллического состояния превышает показатель в 1280 градусов по Цельсию.

Проверка металла на качество в домашних условиях

Чтобы узнать, закалена ли сталь, достаточно использовать обычный паяльник. Для этого его необходимо нагреть и провести по поверхности металлоизделия. Если конец паяльника прилипает, это будет указывать на то, что металл не закален. В таком случае необходимо провести самостоятельную процедуру термообработки.

Заранее следует подготовить:

  • кузнечные клещи или инструмент, который будет походить на них;
  • емкость с водой;
  • емкость с машинным маслом.

Далее нужно:

  • развести огонь на открытом воздухе;
  • когда он разгорится, положить прокаливаемую заготовку прямо на угли (желательно, чтобы они были белого цвета, ведь это указывает на их максимальную температуру нагрева);
  • как только материал разогреется, достать его и опустить в емкость с маслом. Обмакните следует его несколько раз с интервалом в 3-5 секунд;
  • опустить металлоизделие в воду.

Полезные приемы при сверлении, выбор сверла

Учитывая то, что Ст45 относительно твердая, она плохо поддается сверлению. Но в данном случае есть несколько рекомендаций:

  • заранее обработайте поверхность серной, хлорной или любой другой кислотой;
  • нанесите на место сверления масло или доступный смазочный материал, чтобы уменьшить трение;
  • возьмите специальное сверло, которое подходит для каленой стали.

При выборе инструментов для сверления учитывайте производителя (следует отдавать предпочтение известным маркам, так как это говорит о качестве), назначение (выбирайте для работы с закаленными сталями), угол заточки. Оптимальным решением в соотношении цены и качества может сталь победитовое сверло.

Аналоги

Из отечественных заменителей выделим: 40Х, Ст50, Ст50Г2. Основные отличия заключаются в химическом составе, что сказывается и на свойствах металла. В первом случае содержание углерода находится в пределах 0,40%, в сплаве есть хром. Повышена концентрация углерода и в марках Ст50, Ст50Г2. Во втором случае отмечается большое количество марганца в составе.

Зарубежные аналоги стали 45 представлены в таблице:

Применение

Используется этот сплав в различных сферах промышленности: станко-, вагоно-, машино-, автомобилестроении. Благодаря своим характеристикам нашел он и применение в строительстве. В данном случае используются металлоизделия (листы, трубы и прочая металлопродукция), изготовленные из Ст45.

Из этой марки выпускают:

  • рабочие инструменты (например, плоскогубцы или ручные тиски);
  • шестеренки;
  • валы;
  • трубопрокат бесшовного типа;
  • шпиндели.

Изготавливается также шестигранник из стали 45, а еще цилиндры и кулачки для установки в патроны промышленных станков.

Популярные статьи
Особенности выбора арматуры
16575

Стальная арматура лишь на первый взгляд кажется простым изделием. На самом деле существует несколько технологических процессов производства арматурного проката.

Швеллер ГОСТ
6023

Швеллер, независимо от вида, изготавливается по ГОСТу. В контролирующих документах указывается сортамент, марки стали и допустимые отклонения от норм.

ТОП-30 арматурных заводов России
5389

На территории нашей страны десятки предприятий специализируются на выпуске стальной продукции. Представим список лучших арматурных заводов России.

Что будет с ценами на металл в 2022 году
4685

Рост цен на металл влечёт за собой подорожание автомобилей, бытовой техники и других востребованных товаров.

Какой профнастил выбрать для дома
4477

Профнастил — популярный строительный материал. Его используют для забора, покрытия кровли и облицовки фасада, строительства цехов и складов.

Причины снижения цен на металлопрокат в 2020–2021 гг. и прогнозы на начало 2022 года
4471

Скачок цен на стальную арматуру и последующее снижение стоимости объяснили аналитики. Мы наглядно показываем на графиках и диаграммах динамику стоимости сортового проката и даем прогнозы на конец текущего и весну 2022 года.

ТОП-30 металлургических заводов России
3473

Металлургическая промышленность показывает большие темпы развития. Обуславливается это высоким спросом на стальное сырье. Учитывая объемы производства и численность работников, мы определили 30 лучших металлургических завода и комбината страны.

Забор из профнастила: особенности монтажа
3236

Защитить свою территорию, спрятаться от посторонних глаз, оградиться от уличного шума и проникновения на участок животных — все эти задачи решает забор.

Исчерпывающая информация о металлочерепице
2956

При выборе кровельного материала мы часто задаемся вопросами: что выбрать? Какой материал будет объединять в себе 3 качества: надежность, экономичность и эстетичность?

Особенности и различия арматуры А400, А500, А500с, А3 и А500сп
2672

В строительстве арматурой принято называть комплект элементов в виде металлических стержней, обеспечивающих функционирование и усиление конструкций.

Вам будет интересно

Штамповка металла
69

Технологии холодного и горячего штампования позволяют получить из металлических болванок готовые детали сложной конфигурации.

Сверла под резьбу, подбор сверл, размеры сверла, отверстия под резьбу
53

Основные параметры резьбы, инструменты для нарезания, характеристики отверстий, как выбрать диаметр сверла, как выбрать диаметр прута под наружную резьбу, как проводятся работы

Обзор компании ТМК (Трубная металлургическая компания)
148

ПАО «Трубная металлургическая компания» — российский и мировой лидер по объемам реализации трубного проката.

Отличие углеродистой стали от легированной
95

Существует более 700 марок стали, но по химическому составу все они делятся на две группы - легированные и углеродистые. Углеродистая сталь обладает высокой прочностью, зато легированным сплавам не страшна ржавчина.

Лучшие российские сырьевые акции и фонды 2022 для инвестирования
161

Рассказываем о перспективных акциях металлургических компаний и состоянии отрасли в России. Ключевые тренды 2022 года и советы от опытных инвесторов.

Перевозка металлопроката
75

Перевозка металлопроката осуществляется железнодорожным или автомобильным транспортом.

Диаметры стальных труб
80

Диаметры труб по ГОСТ. Классификация труб.

Пермметалл
134

Пермметалл и ее продукция, деятельность, финансы, история развития.