Кожен сплав має свій унікальний склад. Що ж стосується такого матеріалу як сталь, то відомо, що він містить у собі залізо і вуглець в певних пропорціях. Кожна марка сталі має своє унікальне ім'я, в якому зашифрований її хімічний склад і фізичні характеристики. Сталь 45 – не виняток. У цій статті розглянемо цей популярний сплав більш докладно.

Хімічний склад

Кожен, хто має справу зі сплавами, знає, що елементи, які входять в їх склад впливають на їх характеристику. Сталь 45 – конструкційна вуглецева якісна. З назви стає зрозумілим, що в її склад входить вуглець – 045%. Велика частина, звичайно ж, припадає на залізо – 97%. В інші ж 255 % входять такі хімічні елементи, як марганець (07%), кремній (02-03%), нікель (025%), хром (025%), мідь (025%), миш'як(008), сірка(004) і фосфор(0035%). Кожен з легуючих елементів впливає на характеристику сталі 45. Наприклад, марганець присутній практично у всіх марках сталі. Він видаляє з неї кисень і зменшує вміст сірки. Кремній впливає на гартована сталі. Крім того, він збільшує межа плинності і пружності.

Вуглець і його вплив на властивості сталі

Одним з найважливіших компонентів, який зміцнює цей сплав і надає йому твердість, є вуглець. Крім цього, він знижує пластичність і в'язкість. Вплив вуглецю на характеристику сталі 45 добре видно на діаграмі станів. Від структури сплаву і будуть залежати його властивості. Так, наприклад, при перлітною структурою сталь краще піддається обробці і зварювання. Феритної структура характеризується незначною твердістю і високою пластичністю. Аустеніт в сталях завжди рідкий і при його охолодженні може значно мінятися положення зерен вуглецю в кристалічній решітці.

Структура сталі 45

Так, цементит – це хімічне з'єднання Fe 3 C, а крім нього, стали також присутній і ферит (С). Разом вони утворюють ще одну структуру – перліт. Оскільки вміст вуглецю нижче 08%, то така сталь вважається доевтектоїдной. І для того щоб поліпшити її властивості, її необхідно загартувати або прогріти. Це досягається шляхом її нагрівання, при якому вона переходить в аустенитное стан. Критичні точки для цього сплаву: АС 1 =725 °С, АС 3 =770°С. При нагріванні його до 700°С, ніяких помітних змін не відбудеться. Розглянемо діаграму станів стали 45 більш докладно. Так, оскільки в сплаві присутній 045% вуглецю, на нижньої горизонтальної лінії, необхідно знайти значення. Піднімаючись вгору від нього можна простежити за всіма перетвореннями в сталі. Так, при нагріванні вище лінії АС - сплав буде знаходитися в рідкому стані. Потім при зниженні температури атомна решітка заліза перебудуватися з гранецентрованої в об'ємно-центрированную і відповідно в ній буде переважати ферит. Велика кількість вуглецю буде поступово перетворюватися з аустеніту в перліт. Кінцева структура сплаву буде залежати і від того, яким чином сталь охолоджували після гарту.

Термічна обробка

Якщо цей сплав не піддають термічній обробці, в його структурі переважає цементит і ферит, а значить, його неможливо механічно обробити. Внутрішнє напруження між атомами цього сплаву буде настільки високим, що при фрезеруванні і точінні він буде тріскатися. Для того щоб цього уникнути застосовують термічну обробку. Вона може складатися з декількох процесів: відпал, нормалізація, загартування, відпустка. Сама ж термічна обробка буде залежати від виду виробу (поковка, прокат) і від його технічного призначення. Поглянувши ще раз на діаграму станів, можна зробити висновок, що 850 °С – це оптимальна температура для загартування. Саме в цій точці для сталі з вмістом вуглецю 045% відбувається перехід в аустенитное стан. Тому найчастіше загартування сталі 45 проводиться при температурі 850 °С, а відпустку - 550 °С. В такому випадку сплав буде мати межею міцності – 900 МПа, межею текучості - 800 МПа, ударною в'язкістю – 12 МДж/м2 відносним звуженням – 65% і твердістю 260. Якщо підвищити температуру відпустки, то межа міцності, текучості і твердість знизяться, а інші значення, навпаки, збільшаться.

Фізичні властивості

Як вже було сказано раніше, характеристики сплаву в цілому будуть залежати від загартування сталі 45. Сам по собі ферит м'який і достатньо пластичний, а перліт є твердим, але більш крихким. Так, перлитная структура виглядає, як листкове тісто. Кристали м'якого фериту чергуються з твердим цементитом. Останні, надають перліту зносостійкість і твердість. Виходячи з цього, можна зробити висновок, що при підвищенні вмісту вуглецю, збільшується і об'єм, який займає перліт і, звичайно ж, поліпшуються властивості сплаву. У загальних рисах можна сказати, що сталь 45 є досить міцним, витривалим і добре піддається механічній обробці. З недоліків можна виділити погану зварюваність і схильність до корозії. Деталі зі сталі 45 стійкі до зносу і можуть витримати перепади температур від 200 до 600 °С. Більш докладні відомості про фізичних і механічних властивостей можна побачити в наступній таблиці.
Як і для будь-якої іншої сталі, для цього перед механічною обробкою необхідно робити розрахунок режимів різання. У них потрібно обов'язково вибрати правильний ріжучий інструмент, швидкість обертання шпинделя і, звичайно ж, розрахувати подачу. Незважаючи на те, що сталь 45 добре піддається механічній обробці, при неправильному виборі режимів різання, можливі такі проблеми, як занадто гаряча, отлетающая стружка, довільне зменшення обертів шпинделя. Крім того, для такого виду механічної обробки як точіння, для цього сплаву рекомендується застосовувати охолоджуючу рідину. Велике значення має і вибір різального інструменту. Його необхідно вибирати відповідно до твердості сталі 45. Наприклад, відмінно підійде різець Т15К6 та інші зі схожими властивостями.

Область використання

Виходячи з характеристики сталі 45 можна зробити висновок, що сплав знаходить широке застосування в металургійній промисловості. Так, з нього виготовляють диски, циліндри, кулачки і найрізноманітніші вали. Саме ці деталі повинні володіти підвищеною міцністю. Різні підприємства виготовляють форму, сортамент і розміри, які визначаються ГОСТами. Сталь 45 відноситься до важко зварюваних сплавів, тому більша частина сортаменту проводиться як безшовних труб.