Сталь марки 45 – это специальный конструкционный углеродистый качественный сплав, который используется для создания рабочих узлов машин, станков, строительных конструкций, подверженных воздействию повышенных статических и динамических нагрузок. Данный металл упрочняется в процессе закаливания, под воздействием повышенной температуры, что позволяет использовать его в условиях экстремального температурного режима, при нагреве до 200°С, что не вызывает ослабления его структуры, утраты физико-механических характеристик. В условиях строительного производства сталь 45 применяется при сложных работах, а также в случае эксплуатации конструкции в агрессивной среде, вызывающей быстрое нарушение базовых характеристик металла.
Содержание
Расшифровка
Чтобы выполнить расшифровку стали с маркировкой 45, необходимо изучить её химический состав. Сталь – это такой металлический сплав, который состоит из железа (Fe) и углерода (С) (и других элементов периодической таблицы), добавляемых при изготовлении в определённой пропорции. Индекс “45” означает массовую долю углерода в сплаве, в количестве 0,45%. Остальные 99,55% приходятся на железо и вспомогательные примеси, влияющие на характеристики металла.
Химический состав и примеси
Помимо железа и углерода сталь 45, согласно ГОСТ 1050-2013, содержит различные примеси, определяющие свойства металла, их массовая доля в химическом составе сплава следующая:
- Кремний (Si) – от 0,17 до 0,37%.
- Марганец (Mn) – от 0,5 до 0,8%.
- Никель (Ni) – не более 0,3%.
- Сера (S) – до 0,035%.
- Фосфор (P) – до 0,03%.
- Хром (Cr) – до 0,25%.
- Медь (Cu) – до 0,3%.
- Железо – более 97-98%.
Данные показатели всегда указываются производителем в паспорте качества конструкционной стали, которая поставляется на реализацию в торговые точки, что позволяет потребителю точно определить все технические характеристики и свойства стали 45.
Механические свойства
Плотность при температуре 20 °C | 7,826 г/см3 или 7826 кг/м3 |
Временное сопротивление разрыву | 600 Мпа |
Относительное удлинение | 16% |
Относительное поперечное сужение | 40% |
Предел текучести | 355 Мпа |
Коэффициент линейного расширения | 11,9·10-6 град-1 при температурах 20-100°С |
Температура плавления | 1500 градусов по Цельсию |
Модуль Юнга или модуль упругости стали 45 при температуре 20 °C равен 200000 Мпа.
Твердость
Таблица твердости стали 45 по Бринеллю, согласно ГОСТ 1050-2013.
Твердость HB, не более, для металлопродукции | |||
горячекатаной и кованой | калиброванной и со специальной отделкой поверхности | ||
без термической обработки | после отжига или высокого отпуска | нагартованной | после отжига или высокого отпуска |
229 | 197 | 241 | 207 |
Сфера применения
Сталь марки 45 преимущественно используется при изготовлении следующих деталей, частей механизмов и элементов строительных конструкций:
- В нефтедобывающей промышленности, при изготовлении муфтовых соединений насосных штанг между собой или с валом силового агрегата.
- Детали приводных механизмов и редукторов – монолитные вал-шестерни.
- Валы, установленные на роторах центробежного насосного оборудования.
- Стальные стержни, предназначенные для сопряжения штанги и плунжера грязевого насоса, которые называются штоками, эксплуатируемыми в агрессивной водной среде.
- Пальцы кривошипно-шатунного механизма, подвергающиеся повышенным механическим нагрузкам, физическому износу от сильного трения, а также работающие при воздействии высоких температур.
- Рабочие узлы промышленных компрессоров высокого давления.
- Роторные механизмы в насосах и других агрегатах с электрическими или жидкотопливными двигателями.
- Рабочие органы, патрубки, переводники для буровых установок.
- Коронки для сверлильных машин.
- Противовыбросные механизмы, используемые для тампонирования скважин при наступлении аварийной ситуации.
- Шестерни двигателей внутреннего сгорания повышенной мощности, а также других промышленных механизмов.
- Цапфы на валах или осях силового оборудования.
- Детали коленвалов.
- Метизы повышенной прочности – винты, болты, гайки, шайбы.
- Сварные детали конструкций зданий и сооружений, если на них передаются большие внутренние усилия от приложенных постоянных и временных нагрузок, согласно проекту.
Помимо перечисленных типов деталей, узлов механизмов и станков, а также элементов силового оборудования, сталь 45 также может применяться в других сферах, если к оборудованию или деталям конструкции предъявляются повышенные требования по обеспечению механической прочности, устойчивости и износостойкости.
Плюсы и минусы
Сталь 45 пользуется повышенным спросом во многих сферах промышленности и строительном производстве, так как она имеет множество следующих неоспоримых преимуществ:
- Повышенная стойкость под воздействием интенсивных динамических нагрузок, ударных воздействий, сил трения.
- Может использоваться без ограничений в любом климате, при условии предварительной обработки, нанесения защитных лакокрасочных составов.
- Минимальный риск усталостного разрушения.
- Может работать при существенных перепадах температур.
- Относительно небольшая себестоимость изготовления.
- Простота, высокая скорость механической обработки.
- При отливке сплава образуется минимальное количество производственных дефектов.
- Сталь не подвержена хрупкому разрушению.
- Не теряет основные свойства при сильном нагреве до 200°С.
В то же время, несмотря на плюсы, данный высокопрочный сплав также имеет некоторые недостатки, из-за чего потребители нередко прибегают к использованию его аналогов, в частности:
- Незначительный показатель свариваемости деталей из данного сплава.
- Высокая скорость развития коррозии, при условии пренебрежения необходимостью нанесения защитных покрытий.
- При нагреве до температуры более 200 оС, прочностные характеристики начинают постепенно ослабевать.
Перед выбором детали или узла стальной конструкции из стали 45, рекомендуется изучить её свойства, характеристики, преимущества и недостатки, после чего сопоставить их с возможными аналогами и сделать верное решение.
Что такое закалка и как она проводится
Закалка стали 45 или похожих металлических сплавов с другими марками – это технологический процесс температурной обработки материала, проводимой с целью его упрочнения, улучшения физико-механических характеристик, нормализацией основных свойств, описываемых в нормативной документации.
Закалка осуществляется посредством нагрева стального изделия до 820-860°С, при которых в структуре металла начинаются фазовые преобразования, затем его охлаждают в воде или масле. Через несколько часов после закалки делают отпуск стали, для этого её нагревают до 600°С, и охлаждают на воздухе. Отпуск необходим для того чтобы убрать внутренние напряжения внутри металла, так как оно негативно влияет на структуру сплава.
Термообработка стали позволяет добиться следующих результатов:
- Увеличение твёрдости, за счёт упрочнения связей между молекулами в кристаллической решётке сплава.
- Существенное повышение механической прочности, улучшение работы под статическими, динамическими, ударными нагрузками.
- Снижение риска хрупкого разрушения, увеличение показателя упругости стали, что особенно актуально для рессор, пружинных механизмов и других деталей, подвергающихся постоянным упругим деформациям. Данное свойство достигается термическим упрочнением только поверхности стальной детали, когда металл, расположенный в середине поперечного сечения, остаётся пластичным, без изменения основных свойств.
- Повышение стойкости слава против физического износа, в случае, если деталь подвергается воздействию силы трения.
- Снижение риска усталостного разрушения, повышение площадки текучести, а также предела прочности готового изделия, работающего под интенсивными динамическими нагрузками.
Большинство разновидностей стали 45, представленной в свободной продаже, подвергается закалке в заводских условиях, перед отправкой продукции на реализацию.
Как формируется цена
Расценки на сталь марки 45 для конечного потребителя определяются, исходя из следующих параметров, прямых и косвенных факторов:
- Биржевые расценки на сталь на текущую дату.
- Наличие дефицита или, наоборот, избытка товара в конкретном регионе, населённом пункте.
- Химический состав стали, наличие, количество примесей, содержание которых должно быть минимально, что говорит о чистоте материала.
- Наличие или отсутствие следов коррозии на сырьевом продукте, представленном в продаже.
- Категория товара – заводской сплав в виде болванок, фасонного проката, листов, готовых деталей, конструктивных элементов, либо лом, который стоит существенно дешевле.
- Сезонность, от чего зависит периодическое увеличение или снижение спроса на продукцию металлургических предприятий.
- Сложность обеспечения логистики к точке продаж, в зависимости от её удаления от региональных столиц, производственных предприятий, железнодорожных или автомобильных трасс.
- Количество товарных единиц в партии приобретаемого товара.
- Внутренняя маркетинговая политика конкретного поставщика, его норма прибыли при реализации товаров.
Таким образом, стоимость стали в разных торговых точках, может отличаться на 10 – 20% и более, что требует от потенциального потребителя детального анализа рынка и коммерческих предложений от поставщиков.
Виды поставки
В зависимости от потребностей участников рынка, сталь с маркировкой 45 может поставляться в продажу в следующих видах, каждый из которых имеет собственный шифр:
- В03 – штампованные, кованые или обработанные под давлением болванки.
- В22, В32 – сортовые или фасонные прокатные элементы, в соответствии с ГОСТ.
- В23, В33 – листовой и полосовой прокат.
- В24, В34 – ленточный металлопрокат.
- В62 – трубный металлопрокат, включая соединительные фасонные элементы для их сопряжения, изменения направления готовой конструкции при её сборке или монтаже.
- В71 – проволока с разными диаметрами прутков, с пониженным содержанием углерода.
- В72 – проволока с различными диаметрами прутков, со средним или повышенным количеством углерода в сплаве.
- В76 – сварные металлические сетки с разными диаметрами стержневых элементов и габаритами ячеек.
К каждой категории проката из приведённого выше перечня предъявляются индивидуальные требования по транспортировке и хранению, что позволяет поставщику правильно спланировать логистику, подобрать нужный транспорт, погрузочную технику, для снижения накладных расходов.
Чем можно заменить – аналоги
Сталь 45 – это отечественная маркировка рассматриваемого сплава. В случае, если у потребителя отсутствует возможность приобретения именно этой категории металла, он может заменить его на российские аналоги следующих марок:
- 40Х – легированная сталь с повышенным содержанием хрома, которая отличается механической прочностью, а также экологически чистым, безопасным для человека химическим составом, при идентичной твёрдости и удельном весе, при сравнении с маркой 45. Однако, данный сплав считается более хрупким, чем марка 45, отличается повышенной чувствительностью к флокенам.
- 50 – также конструкционная углеродистая сталь, которая имеет схожие физико-механические свойства с маркировкой 40, но содержание углерода составляет 0.5%. Допускается также применение сплава с индексом 50А, который говорит об улучшенном качестве сырьевого материала.
- 50Г2 – конструкционный сплав, процент углерода в котором также составляет 0,5%, с добавлением марганца в объёме 2%, о чём говорит индекс Г2. Отличается повышенным показателем стойкости против фрикционных нагрузок, что обуславливает применение стали для изготовления шестерёнок, дисков трения шатунов, шлицевых валов и других деталей сложных механизмов для различных сфер промышленности.
Помимо российских аналогов, в продаже также могут встречаться зарубежные модификации сталь 45 с похожими характеристиками, в частности:
- США – 1044, 1045Н, М1044.
- Германия – 1.0503, С45Е, Cq45, C45.
- Великобритания – 080M46, C45E.
- Франция – С45, ХС45Н1, ХС45
- Страны ЕС – 1.1191, С45ЕС, С46.
- КНР – 45Н, SM45, ZGD345-570.
- Австралия – 1045, НК1042, К1042.
- Евронормы – C46, C45.
Таким образом, потребитель может подобрать интересующую его стальную деталь из различных аналогов конструкционной стали 45 от зарубежных поставщиков, если на отечественном рынке отсутствуют интересующие его детали. С данной проблемой часто сталкиваются промпредприятия, эксплуатирующие станки от зарубежных производителей, оснащённых шестернями, шкивами, валами и другими деталями, отсутствующими в свободной продаже на российском рынке.