Главная > Справочник > Сталь конструкционная легированная 45Х

Сталь конструкционная легированная 45Х: описание, свойства, применение

Сталь 45Х – это высококачественная конструкционная легированная сталь, широко применяемая в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления деталей, подвергающихся высоким статическим и динамическим нагрузкам, а также работающих на износ. Благодаря своему химическому составу и термической обработке, сталь 45Х обладает повышенной прочностью, упругостью и износостойкостью.

Особенности и Преимущества:

Высокая прочность: Обеспечивает надежную работу деталей в условиях высоких нагрузок.
Хорошая упругость: Позволяет деталям выдерживать деформации без разрушения.
Повышенная износостойкость: Увеличивает срок службы деталей, подверженных трению.
Улучшенная обрабатываемость: Хорошо поддается механической обработке, ковке, штамповке.
Подкаливаемость: Легирующие элементы повышают прокаливаемость, что позволяет получать детали с высокой твердостью по всему сечению.
Широкий спектр применения: Используется в различных отраслях промышленности для изготовления разнообразных деталей.

Расшифровка обозначения стали 45Х:

45: Указывает на содержание углерода в сотых долях процента, то есть около 0,45% углерода.
Х: Обозначает наличие легирующего элемента - хрома. Содержание хрома обычно составляет около 1%.

Химический состав стали 45Х (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.42 - 0.50
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.50 - 0.80
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	до 0.40
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.035
Фосфор (P)	до 0.035
Ванадий (V)	до 0.15

Механические свойства стали 45Х (ГОСТ 4543-2016):

Механические свойства стали 45Х сильно зависят от термической обработки. Приведенные ниже значения являются ориентировочными и могут варьироваться в зависимости от режима закалки и отпуска.

Предел прочности (временное сопротивление) σ_в, МПа: 690 - 880 (в зависимости от термообработки)
Предел текучести σ_т, МПа: 440 - 600 (в зависимости от термообработки)
Относительное удлинение δ₅, %: 14 - 22 (в зависимости от термообработки)
Относительное сужение ψ, %: 40 - 50 (в зависимости от термообработки)
Ударная вязкость KCU, Дж/см²: 49 - 78 (в зависимости от термообработки)
Твердость HB, HRC: 179-269 HB (в зависимости от термообработки)

Расшифровка обозначений механических свойств:

σ_в (Предел прочности): Максимальное напряжение, которое материал может выдержать до начала разрушения.
σ_т (Предел текучести): Напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
δ₅ (Относительное удлинение): Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине.
ψ (Относительное сужение): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади.
KCU (Ударная вязкость): Способность материала сопротивляться разрушению под воздействием ударных нагрузок. Измеряется в Дж/см².
HB (Твердость по Бринеллю): Измеряется путем вдавливания стального шарика в материал с определенной нагрузкой.
HRC (Твердость по Роквеллу): Измеряется путем вдавливания алмазного конуса или стального шарика в материал с определенной нагрузкой.

Физические свойства стали 45Х:

Плотность, кг/м³: 7820
Модуль упругости первого рода (E), ГПа: 206 - 216
Коэффициент линейного теплового расширения α (20-100°С), 10^-6/°С: 11.7
Теплопроводность λ, Вт/(м·°С): 43 - 45
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг·°С): 480
Электрическое сопротивление ρ, мкОм·м: 0.24

Области применения стали 45Х:

Сталь 45Х широко применяется в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким механическим свойствам и износостойкости. Основные области применения:

Машиностроение:
- Изготовление валов, шестерен, зубчатых колес, осей, шпинделей, коленчатых валов, кулачковых валов, распределительных валов, бандажей, крепежных деталей (болтов, гаек, шпилек), работающих при высоких нагрузках и скоростях.
- Производство деталей гидравлических систем (штоки, плунжеры).
- Изготовление деталей трансмиссий и ходовой части автомобилей, тракторов и другой техники.
Станкостроение:
- Производство направляющих, валов, шестерен и других деталей станков, подвергающихся интенсивному износу.
Энергетика:
- Изготовление роторов турбин, деталей насосов, работающих при высоких температурах и давлениях.
Нефтегазовая промышленность:
- Производство деталей бурового оборудования, запорной арматуры, элементов трубопроводов.
Горнодобывающая промышленность:
- Изготовление деталей экскаваторов, дробилок, конвейеров и другого оборудования.
Транспортное машиностроение:
- Производство осей вагонов, деталей локомотивов, элементов подвижного состава.
Сельскохозяйственное машиностроение:
- Изготовление деталей плугов, борон, сеялок и другой сельскохозяйственной техники.
Производство инструмента:
- Изготовление штампов, пресс-форм, оправок и другого инструмента, требующего высокой износостойкости.

Виды металлопроката из стали 45Х:

Сталь 45Х поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет использовать ее для изготовления деталей различной формы и размеров. Основные виды металлопроката:

Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления валов, осей, шпинделей, болтов и других деталей круглого сечения.
Квадрат: Используется для изготовления деталей квадратного сечения, например, для элементов строительных конструкций или деталей машин.
Полоса: Применяется для изготовления плоских деталей, ножей, рессор, пружин.
Лист: Используется для изготовления корпусов, обшивок, деталей штамповки.
Труба: Применяется для изготовления трубопроводов, деталей конструкций, работающих под давлением.
Поковка: Заготовки, полученные методом ковки, используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности.
Шестигранник: Используется для изготовления гаек, болтов и других крепежных элементов.

ГОСТы, регламентирующие сталь 45Х и металлопрокат из нее:

ГОСТ 4543-2016: Сталь конструкционная легированная. Марки. (Основной стандарт, определяющий химический состав, механические свойства и область применения стали 45Х).
ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
ГОСТ 1577-93: Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной и легированной стали. Общие технические условия.
ГОСТ 19281-2014: Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. (Может применяться к стали 45Х, если она соответствует требованиям по прочности).
ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и специальной стали. Общие технические условия.
ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
ГОСТ 1050-2013: Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. (Хотя сталь 45Х легированная, этот ГОСТ может содержать полезную информацию по общим требованиям к металлопродукции).
ГОСТ 14959-2016: Прокат калиброванный из конструкционной и инструментальной стали. Общие технические условия.

Операции в цехах с использованием стали 45Х:

Сталь 45Х широко используется на различных этапах производства в цехах машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий. Основные операции:

Заготовительный цех:
- Резка: Резка металлопроката на заготовки нужной длины с использованием ленточнопильных станков, дисковых пил, газовой или плазменной резки.
- Правка: Правка кривизны проката на правильных машинах.
Кузнечный цех (если требуется изготовление поковок):
- Нагрев: Нагрев заготовок в печах до температуры ковки (обычно 1150-1250°С).
- Ковка: Формирование заготовок в поковки требуемой формы с использованием молотов, прессов или ковочных машин.
- Термическая обработка (нормализация, отжиг): Для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры металла после ковки.
Механический цех:
- Токарная обработка: Обработка заготовок на токарных станках для придания им цилиндрической или конической формы, нарезание резьбы.
- Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения плоских поверхностей, пазов, канавок, зубьев.
- Сверление: Создание отверстий в заготовках на сверлильных станках.
- Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и гладкости.
- Зубонарезание: Нарезание зубьев на шестернях и зубчатых колесах на зуборезных станках.
- Расточка: Увеличение диаметра отверстий с высокой точностью на расточных станках.
Термический цех:
- Закалка: Нагрев заготовок до температуры закалки (обычно 840-870°С) с последующим быстрым охлаждением в воде, масле или на воздухе для повышения твердости и прочности.
- Отпуск: Нагрев закаленных заготовок до температуры отпуска (обычно 500-650°С) для снижения внутренних напряжений и повышения пластичности. Выбор температуры отпуска зависит от требуемых механических свойств.
- Отжиг: Нагрев заготовок до температуры отжига с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
- Нормализация: Нагрев заготовок до температуры нормализации с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры металла.
- Цементация (иногда): Насыщение поверхностного слоя углеродом для повышения твердости и износостойкости (применяется реже, чем для сталей, специально предназначенных для цементации).
Сварочный цех (если требуется сварка):
- Сварка: Сварка деталей из стали 45Х с использованием различных методов сварки (ручная дуговая сварка, полуавтоматическая сварка, автоматическая сварка). Следует учитывать, что сварка стали 45Х может потребовать предварительного подогрева и последующей термической обработки для предотвращения образования трещин.
Контроль качества:
- Контроль размеров: Проверка геометрических размеров деталей с использованием мерительного инструмента.
- Контроль твердости: Измерение твердости деталей с использованием твердомеров.
- Металлографический анализ: Исследование микроструктуры металла для оценки качества термической обработки.
- Ультразвуковой контроль: Выявление внутренних дефектов в деталях с использованием ультразвукового оборудования.
- Магнитопорошковый контроль: Выявление поверхностных дефектов в деталях с использованием магнитных порошков.

Важные замечания:

Выбор конкретной марки стали и режима термической обработки зависит от условий эксплуатации детали и требований к ее механическим свойствам.
При проектировании деталей из стали 45Х необходимо учитывать ее свариваемость и склонность к образованию трещин.
При заказе металлопроката необходимо указывать требования к качеству поверхности, точности размеров и другим параметрам.