Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNER — производство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
INNER
Контакты

Сталь 45 по ГОСТ 1050-2013: свойства, твёрдость, закалка и аналоги

Сталь 45: справочные таблицы

Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.

Таблица 1. Химический состав стали 45 по ГОСТ 1050-2013, % по массе

ЭлементНормаПояснение
Углерод, C0,42–0,50«45» — около 0,45 % углерода
Кремний, Si0,17–0,37—
Марганец, Mn0,50–0,80—
Фосфор, Pне более 0,030По заказу — не более 0,025 или 0,015 %
Сера, Sне более 0,035По заказу — не более 0,025 или 0,015 %
Хром, Crне более 0,25Примесь
Никель, Niне более 0,30Примесь
Медь, Cuне более 0,30Примесь
Мышьяк, Asне более 0,08—

По таблице 1 и пп. 5.1.8, 7.2.8, 7.2.9 ГОСТ 1050-2013. Отклонения в готовом прокате (табл. 3): C ±0,01; Si ±0,02; Mn ±0,03 %.

К навигации по таблицам

Таблица 2. Механические свойства нормализованной стали 45 по ГОСТ 1050-2013 (не менее)

Показательσт, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %
Нормализованные образцы3556001640

По таблице 4 ГОСТ 1050-2013; образцы из заготовки 20–25 мм. Для проката 80–180 мм допускается снижение δ5 на 2 абс. % и ψ на 5 абс. %, свыше 180 мм — на 3 и 10 абс. % (п. 7.1.17.1).

К навигации по таблицам

Таблица 3. Механические свойства стали 45 после закалки и отпуска по ГОСТ 1050-2013

Диаметр (толщина), ммσт, МПа, не менееσв, МПаδ5, %, не менееKU, Дж, не менее
до 16490700–8501415
16–40430650–8001615
40–100375630–7801715

По таблице 10 ГОСТ 1050-2013 (дополнительное требование М5, по заказу). Образцы вырезают из заготовок, закалённых и отпущенных по рекомендуемому режиму приложения И стандарта; размер заготовки оговаривают в заказе. Ударная вязкость KCU после закалки и отпуска по заказу — не менее 49 Дж/см² (табл. 11).

К навигации по таблицам

Таблица 4. Твёрдость стали 45 по ГОСТ 1050-2013

СостояниеТвёрдость
Горячекатаный и кованый без термообработкине более 255 HB; по требованию ТВ2 — не более 229 HB
Горячекатаный и кованый после отжига или высокого отпуска (ТВ2)не более 197 HB
Калиброванный нагартованныйне более 269 HB; по требованию ТВ2 — не более 241 HB
Калиброванный после отжига или высокого отпуска (ТВ2)не более 207 HB
Закалённые образцы, закалка в масле (ТВ4)не менее 46 HRC

Базовые нормы — по п. 7.1.16 ГОСТ 1050-2013; нормы ТВ2 (табл. 6) и ТВ4 (табл. 8) применяются, если указаны в заказе. Режим закалки образцов — по рекомендуемому приложению Е.

К навигации по таблицам

Таблица 5. Механические свойства калиброванного проката из стали 45 (не менее)

Состояниеσв, МПаδ5, %ψ, %
Нагартованный640630
Отожжённый5401340

По таблице 9 ГОСТ 1050-2013.

К навигации по таблицам

Таблица 6. Полоса прокаливаемости стали 45 по ГОСТ 1050-2013

Расстояние от торца, мм1,534,5691530
Максимум59 HRC57 HRC54 HRC42,5 HRC33 HRC29,5 HRC24 HRC
Минимум50,5 HRC45,5 HRC29 HRC26 HRC22 HRC93 HRB86 HRB

По таблице В.1 ГОСТ 1050-2013, метод торцевой закалки по ГОСТ 5657. Нормирование прокаливаемости — по заказу (п. 7.2.52).

К навигации по таблицам

Таблица 7. Свойства стали 45 в зависимости от температуры отпуска (справочно)

Отпуск, °Cσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/см²
450830980104059
500730830124578
550640780165098
6005907302555118

Справочные данные марочников сталей: закалка 850 °C в воду, образцы диаметром 15 мм. Ориентир, а не норма; для бо́льших сечений свойства ниже (таблица 8).

К навигации по таблицам

Таблица 8. Влияние сечения на свойства улучшенной стали 45 (справочно)

Сечение, ммσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/см²
15640780165098
30540730154578
75440690144059
100440690134049

Справочные данные марочников сталей: закалка 850 °C, отпуск 550 °C, образцы из центра заготовки. Ориентир, а не норма.

К навигации по таблицам

Таблица 9. Категории прочности поковок из стали 45 по ГОСТ 8479-70

Сечение поковки, ммКатегории прочности
до 100КП 245, КП 275, КП 315 — нормализация; КП 345, КП 395 — закалка и отпуск
100–300до КП 345
300–500КП 315 — закалка и отпуск
500–800КП 245 — нормализация

По рекомендуемому приложению ГОСТ 8479-70.

К навигации по таблицам

Таблица 10. Зарубежные стали, близкие к стали 45

Марка, стандартC, %Mn, %Отличие от стали 45
45, ГОСТ 1050-20130,42–0,500,50–0,80—
C45 (1.0503), C45E (1.1191), EN ISO 683-10,42–0,500,50–0,80Допускается до 0,40 % Cr и Ni; у C45E сера не более 0,035 %; нормы нормализованной стали ниже: σв ≥ 580 МПа
C45R (1.1201), EN ISO 683-10,42–0,500,50–0,80Сера 0,020–0,040 % вводится намеренно для обрабатываемости резанием
1045 (SAE J403), S45C (JIS G4051), 45 (GB/T 699)Близкий составТочные пределы сверяйте по действующим редакциям стандартов

Составы EN — по технической документации металлургических производителей (Saarstahl, Rodacciai). Полностью тождественного аналога нет.

К навигации по таблицам

Таблица 11. Справочные данные по стали 45

ПоказательЗначение
Критические точкиAc1 ≈ 730 °C; Ac3 ≈ 755 °C; Mн ≈ 350 °C
Критический диаметр (50 % мартенсита)В воде 15–35 мм; в масле 6–12 мм
Модуль упругости≈ 200 ГПа
Коэффициент линейного расширения (20–100 °C)≈ 11,9·10⁻⁶ 1/°C
Обрабатываемость резанием Kv1,0 — эталон для отечественных таблиц режимов резания
СвариваемостьТрудносвариваемая
Склонность к отпускной хрупкостиНе склонна

Справочные данные марочников сталей; ориентир, а не норма.

К навигации по таблицам

Таблица 12. Теоретическая масса 1 м круга, квадрата и шестигранника из стали 45, кг

Размер (диаметр, сторона, размер под ключ), ммКругКвадратШестигранник
80,3950,5020,435
100,6170,7850,680
120,8881,1300,979
141,2081,5391,332
161,5782,0101,740
181,9982,5432,203
202,4663,1402,719
222,9843,7993,290
253,8534,9064,249
305,5497,0656,118
367,99010,1748,811
409,86512,56010,877
5015,41319,62516,996
6022,19528,26024,474
8039,45850,24043,509
10061,65478,50067,983

Расчёт при плотности 7850 кг/м³ по номинальным размерам, без учёта предельных отклонений и скруглений кромок.

К навигации по таблицам

Таблица 13. Теоретическая масса листа из стали 45

Толщина, мм1 м², кгЛист 1000×2000, кгЛист 1250×2500, кгЛист 1500×3000, кг
0,53,927,812,317,7
0,86,2812,619,628,3
1,07,8515,724,535,3
1,29,4218,829,442,4
1,511,7823,636,853,0
2,015,7031,449,170,6
3,023,5547,173,6106,0
4,031,4062,898,1141,3
5,039,2578,5122,7176,6
6,047,1094,2147,2212,0
8,062,80125,6196,2282,6
1078,50157,0245,3353,2
1294,20188,4294,4423,9
16125,60251,2392,5565,2
20157,00314,0490,6706,5

Масса 1 м² равна 7,85 кг на каждый миллиметр толщины. Фактическая масса отличается на величину допусков по толщине.

К навигации по таблицам

Таблица 14. Теоретическая масса 1 м трубы из стали 45

Наружный диаметр × стенка, ммМасса 1 м, кг
12 × 10,271
16 × 1,50,536
20 × 1,50,684
25 × 1,50,869
32 × 21,480
38 × 21,776
42 × 21,973
51 × 22,417
57 × 33,995
76 × 35,401
89 × 36,363
108 × 37,768
133 × 412,725
159 × 4,517,146
219 × 631,517

Расчёт по формуле m = π·(D − s)·s·ρ при плотности 7850 кг/м³, без учёта допусков на диаметр и толщину стенки.

К навигации по таблицам

Оглавление статьи 16 разделов

Что такое сталь 45

Сталь 45 — углеродистая конструкционная сталь с содержанием углерода около 0,45 %. Это одна из самых распространённых марок в машиностроении: из неё делают валы, оси, шестерни, втулки, пальцы, шпонки и детали, которые упрочняют поверхностной закалкой ТВЧ. Марка установлена ГОСТ 1050-2013, действующим с 1 января 2015 года взамен ГОСТ 1050-88.

Цифра 45 означает среднее содержание углерода в сотых долях процента; легирующих элементов в обозначении нет. По ГОСТ 1050-2013 сталь 45 относится к нелегированным специальным сталям.

Марки «45А» в ГОСТ 1050-2013 нет. Сталь 45 с пониженными серой и фосфором заказывают как сталь 45 с дополнительным требованием к их содержанию.

Химический состав стали 45

Нормы ГОСТ 1050-2013 приведены в таблице 1: углерод 0,42–0,50 %, марганец 0,50–0,80 %, кремний 0,17–0,37 %, фосфор не более 0,030 %, сера не более 0,035 %. По заказу содержание серы и фосфора может быть снижено до 0,025 или 0,015 %.

Во многих справочниках до сих пор приводят нормы отменённого ГОСТ 1050-88 — фосфор до 0,035 %, сера до 0,04 %. Для металла по действующему стандарту они неверны.

Механические свойства нормализованной стали 45

Базовые механические свойства стали 45 ГОСТ 1050-2013 нормирует после нормализации: предел текучести не менее 355 МПа, временное сопротивление не менее 600 МПа, относительное удлинение не менее 16 %, сужение не менее 40 % (таблица 2). Испытывают образцы из заготовки 20–25 мм; для проката крупнее 80 мм допускается снижение пластичности.

Свойства стали 45 после закалки и отпуска

По заказу ГОСТ 1050-2013 нормирует свойства после закалки и отпуска (таблица 3). Они зависят от сечения: для проката до 16 мм предел текучести не менее 490 МПа, для 40–100 мм — 375 МПа, то есть почти на четверть ниже. Режим закалки и отпуска заготовок рекомендован приложением И стандарта.

Падение свойств с ростом сечения — главная особенность стали 45, связанная с её невысокой прокаливаемостью. В крупных деталях улучшение даёт заметно меньший эффект, чем в мелких.

Твёрдость стали 45

Твёрдость зависит от состояния металла (таблица 4):

  • горячекатаный прокат без термообработки — не более 255 HB;
  • после отжига или высокого отпуска — не более 197 HB;
  • закалённые в масле образцы по рекомендуемому режиму стандарта — не менее 46 HRC.

Часто встречающаяся цифра «55–60 HRC после закалки» без указания условий не является нормой. Такая твёрдость возможна только на поверхности при интенсивном охлаждении. Стандарт гарантирует для закалённого в масле образца не менее 46 HRC, а по полосе прокаливаемости у самого торца — 50,5–59 HRC (таблица 6).

После отпуска твёрдость снижается. По справочным данным, для заготовки диаметром 60 мм после закалки в воду и отпуска при 500 °C — около 185–210 HB.

Прокаливаемость стали 45 и влияние сечения

Сталь 45 прокаливается неглубоко. По полосе прокаливаемости ГОСТ 1050-2013 твёрдость резко падает уже на 4,5–6 мм от закалённого торца: с 50–59 HRC у поверхности до 26–42,5 HRC (таблица 6). По справочным данным, критический диаметр, при котором в центре образуется 50 % мартенсита, — 6–12 мм при закалке в масле и 15–35 мм в воде.

Практическое следствие видно по справочной таблице 8: при одинаковом режиме улучшения предел текучести в центре образца диаметром 15 мм — около 640 МПа, а диаметром 75 мм — около 440 МПа.

Закалка стали 45: в воду или в масло

Сталь 45 — доэвтектоидная, её закаливают от температуры выше критической точки Ac3 (по справочным данным, около 755 °C); оценить положение стали можно по диаграмме железо–углерод. Закалочная среда зависит от задачи:

  • Масло охлаждает мягче, меньше риск трещин и коробления, но закаливается только тонкий поверхностный слой. Именно в масле стандарт закаливает образцы для проверки твёрдости (не менее 46 HRC).
  • Вода охлаждает быстрее и даёт бо́льшую глубину закалки, но резко повышает риск закалочных трещин, особенно у деталей сложной формы с резкими переходами сечения.

После закалки обязателен отпуск. Свойства в зависимости от его температуры показывает справочная таблица 7: при повышении отпуска с 450 до 600 °C временное сопротивление снижается примерно с 980 до 730 МПа, а ударная вязкость растёт вдвое. Сталь 45 не склонна к отпускной хрупкости.

Закалка ТВЧ стали 45

Невысокая прокаливаемость делает сталь 45 удобной для поверхностной закалки токами высокой частоты: закаливается тонкий слой, а сердцевина остаётся вязкой. Так упрочняют шейки валов, шлицы, зубья шестерён, пальцы.

ГОСТ 1050-2013 учитывает эту технологию: для проката под закалку ТВЧ допускается обезуглероженный слой не более 1,5 % или 0,5 % диаметра на сторону в зависимости от группы. Ориентир достижимой твёрдости поверхности после полной закалки — 50,5–59 HRC у торца по полосе прокаливаемости (таблица 6). Фактические твёрдость и глубина слоя задаются технологией ТВЧ.

Поковки из стали 45

Поковки заказывают по ГОСТ 8479-70 с категорией прочности (таблица 9). Для стали 45 до 100 мм рекомендуемое приложение стандарта допускает категории до КП 395 после закалки и отпуска, для поковок 500–800 мм — только КП 245 после нормализации. Для сравнения у 40Х в сечениях до 300 мм достижима КП 490.

Сварка стали 45

По справочным данным сталь 45 относится к трудносвариваемым: при углероде около 0,45 % в зоне термического влияния образуется закалочная структура с риском холодных трещин. Сварку выполняют с подогревом и последующей термообработкой по технологии, разработанной для конкретного узла. Для сварных конструкций выбирают низкоуглеродистые и низколегированные стали, например 09Г2С.

Обработка резанием

Сталь 45 служит эталоном обрабатываемости в отечественных таблицах режимов резания: её коэффициент обрабатываемости принят равным 1,0, а остальные стали сравнивают с ней (таблица 11). Режимы для точения, фрезерования и сверления можно подобрать в тренажёре режимов резания.

Аналоги стали 45

Ближайшие зарубежные стали — европейские C45, C45E и C45R по EN ISO 683-1, американская 1045, японская S45C и китайская 45 (таблица 10). Совпадение неполное: европейские стали допускают до 0,40 % хрома и никеля, у C45R сера вводится намеренно для лучшей обрабатываемости, а нормы нормализованной стали ниже — временное сопротивление не менее 580 МПа против 600 МПа по ГОСТ 1050-2013.

Когда заменить сталь 45 на 40Х

Если деталь среднего или крупного сечения должна иметь высокую прочность по всему объёму после улучшения, сталь 45 не подходит: она не прокаливается насквозь. В таких случаях переходят на легированную сталь 40Х. Её свойства по ГОСТ 4543-2016 после закалки и отпуска — предел текучести не менее 785 МПа против 355 МПа у нормализованной стали 45. Высокопрочный крепёж классов 8.8–10.9 также делают из 40Х и других легированных сталей: ГОСТ 1759.4-87 рекомендует сталь 45 только для класса 6.6. Подробное сравнение — на странице стали 40Х.

Входной контроль и масса проката

  1. Сверить документ о качестве: стандарт (ГОСТ 1050-2013), марку, плавку, химический состав, состояние поставки.
  2. Проверить твёрдость: горячекатаный прокат — не более 255 HB, отожжённый — не более 197 HB, если эта норма указана в заказе.
  3. Подтвердить марку спектральным анализом: отсутствие хрома в легирующем количестве отличает сталь 45 от 40Х.

Теоретическую массу проката рассчитывают при плотности 7850 кг/м³ (таблицы 12, 13 и 14).

Круг: m = 0,006165·d², кг/м; лист: m = 7,85·t, кг/м²; труба: m = 0,02466·(D − s)·s, кг/м (размеры в мм).

Пример. Круг 60 мм длиной 3 м: 0,006165 × 60² × 3 ≈ 66,6 кг.

Вопросы и ответы по стали 45

Какая твёрдость у стали 45 после закалки?

ГОСТ 1050-2013 гарантирует для образца, закалённого в масле по рекомендуемому режиму стандарта, не менее 46 HRC. У поверхности при торцевой закалке — 50,5–59 HRC, но уже на глубине 6 мм твёрдость падает до 26–42,5 HRC. В крупных деталях высокой твёрдости по всему сечению не получить.

Закаливать сталь 45 в воду или в масло?

В воде глубина закалки больше, но выше риск трещин и коробления, особенно у деталей сложной формы. Масло безопаснее, но закаливает только тонкий слой. Образцы для проверки твёрдости стандарт закаливает в масле. Выбор среды определяет технолог по форме и сечению детали.

Какие механические свойства у стали 45?

После нормализации по ГОСТ 1050-2013: предел текучести не менее 355 МПа, временное сопротивление не менее 600 МПа, удлинение не менее 16 %. После закалки и отпуска свойства выше и зависят от сечения: для проката до 16 мм предел текучести не менее 490 МПа.

Какой аналог у стали 45?

Ближайшие — C45, C45E по EN ISO 683-1, 1045 по SAE, S45C по JIS. Полного аналога нет: европейские стали допускают больше хрома и никеля, а их нормы для нормализованного состояния ниже, чем по ГОСТ 1050-2013.

Можно ли варить сталь 45?

Можно, но она трудносвариваемая из-за высокого углерода: возможны холодные трещины у шва. Сварку ведут с подогревом и последующей термообработкой по разработанной технологии.

Есть ли сталь 45А?

В ГОСТ 1050-2013 такой марки нет. Сталь 45 с пониженными серой и фосфором заказывают как сталь 45 с дополнительным требованием: не более 0,025 или 0,015 %.

Можно ли делать болты из стали 45?

ГОСТ 1759.4-87 рекомендует сталь 45 для крепежа класса прочности 6.6. Для классов 8.8–12.9 стандарт рекомендует легированные стали — 40Х, 35Х, 38ХА, 30ХГСА и другие.

Чем сталь 45 отличается от 40Х?

40Х легирована хромом (0,80–1,10 %) и прокаливается значительно глубже. Поэтому для улучшаемых деталей среднего сечения и высокопрочного крепежа выбирают 40Х, а сталь 45 — для нормализованных деталей, малых сечений и закалки ТВЧ.

Источники

  1. ГОСТ 1050-2013. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия.
  2. ГОСТ 4543-2016. Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия.
  3. ГОСТ 8479-70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия.
  4. ГОСТ 1759.4-87. Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний.
  5. ГОСТ 5657-69. Сталь. Метод испытания на прокаливаемость.
  6. EN ISO 683-1. Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels. Non-alloy steels for quenching and tempering.
  7. Техническая документация Saarstahl и Rodacciai (C45E, C45R).
  8. Марочник сталей и сплавов (справочные данные о свойствах после отпуска, влиянии сечения, критических точках и обрабатываемости).

Статья носит ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов. Нормативные значения приведены по указанным стандартам, справочные данные — ориентировочные и отмечены в тексте. Информация не заменяет действующие стандарты, конструкторскую и технологическую документацию. Перед назначением режимов термообработки и сварки, выбором материала и расчётами сверяйтесь с актуальными редакциями стандартов и сертификатами на конкретную продукцию. Автор и администрация сайта не несут ответственности за последствия использования информации без такой проверки.