Прямоугольная поковка из конструкционной стали 45: технические характеристики и применение
Прямоугольная поковка из конструкционной стали 45 — горячедеформированный полуфабрикат с прямоугольным поперечным сечением, получаемый ковкой или штамповкой слитка либо проката. Сталь 45 по ГОСТ 1050 относится к углеродистым конструкционным качественным сталям и содержит 0,42–0,50 % углерода. После ковки заготовка приобретает направленную макроструктуру: волокна металла ориентируются вдоль оси деформации, что повышает сопротивление усталостному разрушению при изгибе и кручении по сравнению с прокатом того же сечения.
Прямоугольный профиль поковки обеспечивает плотное прилегание к базовым плоскостям при механической обработке, упрощает базирование в приспособлениях и снижает припуск на фрезерование. Поковки поставляются в термообработанном или нормализованном состоянии с твёрдостью 170–207 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием без предварительного отжига.
Химический состав и механические свойства
Химический состав стали 45 регламентирован ГОСТ 1050: кремний 0,17–0,37 %, марганец 0,50–0,80 %, хром не более 0,25 %, никель не более 0,30 %, сера не более 0,040 %, фосфор не более 0,035 %. Механические свойства поковки зависят от режима термической обработки и сечения.
| Состояние | в, МПа | т, МПа | , % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| Нормализация | 600–750 | 355 | 16 | 49 |
| Закалка 840 C, отпуск 600 C | 750–850 | 550 | 14 | 59 |
| Закалка 840 C, отпуск 400 C | 1000–1100 | 800 | 9 | 39 |
| Улучшение (закалка + высокий отпуск) | 700–800 | 500 | 12 | 69 |
Технологические особенности изготовления
Ковка прямоугольных поковок выполняется на гидравлических прессах усилием 1000–6000 тс или на молотах с массой падающих частей 1–5 т. Температурный интервал ковки стали 45 — 1200–800 C. Нагрев слитков производится в методических печах с выдержкой 1,5–2,5 мин на 1 мм сечения для выравнивания температуры по объёму. Уков при ковке из слитка составляет не менее 3, что обеспечивает заварку внутренних дефектов литой структуры.
После ковки поковки охлаждаются в термостатах или колодцах замедленного охлаждения для предотвращения флокенов. Окончательные размеры прямоугольного сечения достигаются протяжкой с кантовкой на 90, что формирует равномерную деформацию по всем граням.
Области применения
- Корпусные детали редукторов и зубчатых передач горно-обогатительного оборудования.
- Штоки и траверсы гидравлических прессов кузнечно-прессовых цехов.
- Валы и оси прокатных станов, работающие при знакопеременных нагрузках.
- Заготовки для фрезерованных плит, кронштейнов и опор металлорежущих станков.
- Детали грузоподъёмных механизмов: крюковые подвески, траверсы, упоры.
- Элементы сельскохозяйственной техники: стойки плугов, балки культиваторов.
Термическая обработка и контроль качества
Для достижения требуемого комплекса свойств поковки подвергают нормализации при 850–870 C с охлаждением на воздухе, улучшению (закалка 830–850 C в воде или масле с последующим высоким отпуском 550–650 C) либо поверхностной закалке ТВЧ на глубину 2–6 мм. Контроль макроструктуры проводится по ГОСТ 10243, ультразвуковая дефектоскопия — по ГОСТ Р 55724. Твёрдость проверяется после каждой партии термообработки.
Вопросы и ответы
Какие предельные отклонения размеров допускаются для прямоугольной поковки из стали 45?
Допуски назначаются по ГОСТ 7062 для поковок, изготовленных на прессах, и по ГОСТ 7829 для молотовых поковок. Для сечения до 200 мм предельные отклонения составляют +5/–3 мм, для сечения 200–400 мм — +7/–4 мм. Припуски на механическую обработку устанавливаются по ГОСТ 7505 в зависимости от класса точности и группы стали.
Возможна ли сварка поковок из стали 45?
Сталь 45 относится к ограниченно свариваемым материалам из-за углеродного эквивалента около 0,45–0,55 %. Сварка выполняется с предварительным подогревом до 200–250 C, применением электродов типа Э42А или Э50А и последующей термообработкой — высоким отпуском при 600–650 C для снятия остаточных напряжений.
Какой твёрдости достигает поковка после нормализации?
После нормализации твёрдость составляет 170–207 HB в зависимости от сечения. При увеличении сечения свыше 300 мм возможно снижение твёрдости на 10–15 HB из-за замедленного охлаждения сердцевины.
Применяется ли сталь 45 для деталей, работающих при отрицательных температурах?
Ударная вязкость стали 45 резко снижается при температурах ниже –20 C, порог хладноломкости находится в диапазоне от –10 до –20 C в зависимости от термообработки. Для эксплуатации при –40 C и ниже рекомендуется применять стали с повышенной хладостойкостью, например 09Г2С или 10ХСНД.
