Сталь 45 (ст 45): характеристики, расшифровка, состав и свойства

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.

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

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.

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.