Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 45ХН

Сталь конструкционная легированная 45ХН: описание, свойства, применение

Сталь 45ХН – это высококачественная конструкционная легированная сталь, широко используемая в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок и требующих высокой прочности, износостойкости и упругости.

Основные свойства и характеристики стали 45ХН:

• Высокая прочность: Обеспечивается оптимальным сочетанием углерода и легирующих элементов, позволяя выдерживать значительные статические и динамические нагрузки.
• Высокая упругость: Детали из стали 45ХН способны восстанавливать свою первоначальную форму после снятия нагрузки, что важно для пружин, валов и других упругих элементов.
• Хорошая износостойкость: Легирующие элементы, такие как хром и никель, повышают твердость и сопротивление износу, продлевая срок службы деталей.
• Улучшенная прокаливаемость: Позволяет получать равномерную твердость в сечении деталей при термической обработке, обеспечивая стабильные механические свойства.
• Обрабатываемость: Хорошо поддается механической обработке резанием, ковке и штамповке, что упрощает изготовление деталей сложной формы.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая, рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка для снятия напряжений.

Расшифровка обозначения стали 45ХН:

• 45: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,45%).
• Х: Обозначает наличие хрома в качестве легирующего элемента.
• Н: Обозначает наличие никеля в качестве легирующего элемента.
• Цифры после букв (если есть) указывают на примерное содержание легирующего элемента в процентах. В данном случае их отсутствие говорит о содержании легирующих элементов менее 1.5%.

Химический состав стали 45ХН (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)	0.70 - 1.00
Никель (Ni)	1.25 - 1.75
Сера (S)	≤ 0.035
Фосфор (P)	≤ 0.035
Медь (Cu)	≤ 0.30
Ванадий (V)	≤ 0.15

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

Механические свойства стали 45ХН зависят от режима термической обработки. Приводятся значения для улучшенного состояния (закалка и отпуск).

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	880 - 1080
Предел текучести, σт, МПа	≥ 686
Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	≥ 12
Относительное сужение, ψ, %	≥ 45
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	≥ 39
Твердость по Бринеллю, HB	241 - 302

Физические свойства стали 45ХН:

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м3	7820
Модуль упругости первого рода, E, ГПа	206
Коэффициент линейного теплового расширения, α, 10-6/°C	11.7 (20-100°C)
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	41
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	480

Области применения стали 45ХН:

Сталь 45ХН широко используется для изготовления деталей, работающих при высоких статических и динамических нагрузках, а также в условиях износа. Основные области применения:

• Автомобилестроение: Коленчатые валы, шатуны, шестерни, валы коробок передач, детали подвески.
• Машиностроение: Валы, шестерни, зубчатые колеса, штоки, оси, плунжеры, валы экскаваторов, детали гидросистем.
• Нефтегазовая промышленность: Детали бурового оборудования, элементы насосов, крепежные детали.
• Энергетика: Роторы турбин, валы генераторов, крепежные элементы.
• Транспортное машиностроение: Оси вагонов, детали локомотивов.
• Производство пружин и рессор: Высокопрочные пружины и рессоры, работающие в условиях циклических нагрузок.
• Авиационная промышленность: Детали шасси, элементы управления.

Виды металлопроката из стали 45ХН:

Сталь 45ХН поставляется в виде различных видов металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления валов, осей, плунжеров и других деталей круглого сечения.
• Квадрат: Применяется для изготовления деталей квадратного сечения, а также для заготовок под дальнейшую обработку.
• Полоса: Используется для изготовления плоских деталей, ножей, пружин.
• Лист: Применяется для изготовления корпусных деталей, обшивки.
• Поковки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности.
• Трубы: Применяются для изготовления трубопроводов, работающих под высоким давлением.

ГОСТы, регламентирующие сталь 45ХН и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-2016. Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали 45ХН).
• ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения круглого проката).
• ГОСТ 2591-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения квадратного проката).
• ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения полосового проката).
• ГОСТ 1577-93. Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной и углеродистой стали общего назначения. Технические условия. (Определяет технические условия на толстолистовой прокат).
• ГОСТ 8479-70. Поковки из конструкционной легированной и углеродистой стали. Общие технические условия. (Определяет общие технические условия на поковки).
• ГОСТ 14959-2016. Прокат сортовой, калиброванный со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 7417-75. Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
• ГОСТ 4405-75. Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.
• ГОСТ 1133-71. Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент.

Операции в цехах, использующие сталь 45ХН:

Сталь 45ХН применяется на различных этапах производства в машиностроительных и металлообрабатывающих цехах. Основные операции:

• Заготовительное производство:
  • Резка: Разделение металлопроката на заготовки нужной длины с использованием ленточнопильных станков, газовой резки, плазменной резки или лазерной резки.
  • Ковка и штамповка: Формирование заготовок сложной формы с использованием кузнечных молотов, прессов и штампов.
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Обработка вращающихся деталей на токарных станках для придания им нужных размеров и формы.
  • Фрезерная обработка: Обработка плоских и фасонных поверхностей на фрезерных станках.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях с использованием сверлильных станков.
  • Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и гладкости.
  • Зубонарезание: Нарезание зубьев на шестернях и зубчатых колесах.
  • Расточка: Увеличение диаметра отверстий с высокой точностью.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения хрупкости и повышения вязкости.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и снятия внутренних напряжений.
  • Улучшение: Комбинированная термическая обработка, включающая закалку и отпуск, для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 45ХН с использованием различных методов сварки (ручная дуговая сварка, полуавтоматическая сварка, автоматическая сварка). Требует предварительного подогрева и последующей термообработки для снятия напряжений.
• Контроль качества:
  • Визуальный контроль: Осмотр деталей на наличие дефектов поверхности.
  • Измерение размеров: Контроль соответствия размеров деталей чертежам.
  • Контроль твердости: Измерение твердости металла для проверки качества термической обработки.
  • Ультразвуковой контроль: Обнаружение внутренних дефектов в металле.
  • Магнитопорошковый контроль: Обнаружение поверхностных трещин и других дефектов.

Преимущества использования стали 45ХН:

• Высокая прочность и износостойкость позволяют изготавливать долговечные детали, работающие в условиях высоких нагрузок.
• Хорошая обрабатываемость облегчает изготовление деталей сложной формы.
• Широкий сортамент металлопроката позволяет подобрать оптимальный материал для конкретной задачи.
• Доступность и относительно невысокая стоимость по сравнению с другими легированными сталями.

Рекомендации по выбору стали 45ХН:

При выборе стали 45ХН необходимо учитывать следующие факторы:

• Условия эксплуатации детали (нагрузки, температура, влажность).
• Требования к прочности, износостойкости и упругости.
• Необходимость сварки.
• Размеры и форма детали.
• Технологические возможности производства.

 

Сталь 45ХН – это надежный и проверенный материал, широко используемый в различных отраслях промышленности. Правильный выбор стали 45ХН и соблюдение технологических режимов обработки позволяют изготавливать детали, отвечающие самым высоким требованиям по качеству и надежности.