Твердость по роквеллу сталь 45: ГОСТ, химический состав, свойства качественного углеродистого сплава, отличие от 40х, и для каких деталей применяют, зачем легируют?

alexxlab | 17.05.2023 | 0 | Разное

Сталь марки 45 – ГОСТ, твердость, характеристики, расшифровка, термообработка, применение

Характеристики стали

Марка стали	45
Классификация	Сталь конструкционная углеродистая качественная
Заменители	40Х, 50, 50Г2
Назначение	вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

FAQ

Конструкционные качественные углеродистые стали обозначаются двузначными числами, указывающими на содержание углерода в сотых долях процента, т.е. сталь 45 – это 0,45% углерода, а остальное железо (Fe).

Плотность (ρ) стали 45 при T=20 °С равна 7826 кг/м³

По ГОСТ 1080-2013 термообработка материала осуществляется:

• нормализация – T = 860 °С, охлаждение на воздухе
• закалка – T = 860 °С, охлаждение в воде или масле
• поверхностная закалка с нагревом ТВЧ T = 840-880 °С и низкий отпуск, охлаждение в воде – твердость поверхности 40-56 HRC
• отпуск – T = 550-600 °С, охлаждение на воздухе

Среднеуглеродистые стали чувствительны к концентрации напряжений, склонны к образованию трещин в угловых швах, в изделиях с большой жесткостью, в первых многослойных швах, при неправильно выбранном тепловом режиме сварки и т. д. В связи с этими особенностями возникает необходимость в дополнительном подогреве среднеуглеродистых сталей при сварке (для листов толщиной до 15 мм достаточна температура подогрева 100 °С, для листов большей толщины – 200°С), в

применении электродов, обеспечивающих высокую стойкость металла шва против образования трещин и высокие механические свойства.

Коэффициент Пуассона (μ) углеродистых сталей 0,24 -0,28.

Химический состав стали 45

Элемент	Массовая доля, %
C	0,42 – 0,5
Si	0,17 – 0,37
Mn	0,5 – 0,8
Ni	до 0,25
S	до 0,04
P	до 0,035
Cr	до 0,25
Cu	до 0,25
As	до 0,08
Fe	~97

Примечания.

По ТУ 108.11.890–87 содержание Cr, Ni и Cu – не более 0,40%.

По ГОСТ 1050–88 в стали, предназначенной для изготовления патентированной проволоки, массовая доля элементов должна быть следующей: Mn 0,30–0,60%, Ni — не более 0,15%, Cr — не более 0,15%, Cu — не более 0,20%, S и P — соответственно требованиям стандартов на проволоку, но не превышать 0,040% S и P — не более 0,035%; в прокате, заготовках, поковках и изделиях дальнейшего передела допускаются отклонения по химическому составу: C ± 0,01%; Si ± 0,02%, Mn ± 0,03; P + 0,005%.

Механические свойства

Механические свойства стали 45

ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	σв, МПа	δ5, %	ψ, %
1050-88	Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации	25	600	16	40
	Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки	Образцы	640	6	30
10702-78	Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига		до 590		40
1577-93	Листы нормализованный и горячекатаные Полосы нормализованные или горячекатаные	80 6-25	590 600	18 16	40
16523-97	Лист горячекатаный	до 2 2-3,9	550-690	14 15
	Лист холоднокатаный	до 2 2-3,9	550-690	15 16

Механические свойства при Т=20 °С

Механические свойства при Т=20 °С

Сортамент	Размер, мм	Напряжение	σв, МПа	σT, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, кДж/м2	Термообработка
Трубы, ГОСТ 8731-87			588	323	14
Пруток калиброван. , ГОСТ 10702-78			590			40		Отжиг
Прокат, ГОСТ 1050-88	до 80		600	355	16	40		Нормализация
Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88			640		6	30
Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88			540		13	40
Лента отожжен., ГОСТ 2284-79			440-690		14
Лента нагартован., ГОСТ 2284-79			690-1030
Полоса, ГОСТ 1577-93	6 – 60		600	355	16	40		Нормализация

Механические свойства поковок

Механические свойства поковок из стали 45

Термообработка	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, кДж/м2	НВ, не более
Нормализация	100-300 300-500 500-800	245	470	19 17 15	42 34 34	39 34 34	143-179
	до 100 100-300	275	530	20 17	40 38	44 34	156-197
Закалка. Отпуск	300-500	275	530	15	32	29	156-197
Нормализация Закалка. Отпуск	до 100 100-300 300-500	315	570	17 14 12	38 35 30	39 34 29	167-207
	до 100 100-300 до 100	345 345 395	590 590 620	18 17 17	45 40 45	59 54 59	174-217 174-217 187-229

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства стали 45 в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, кДж/м2	HB, не более
Закалка 850 °С, вода. Образцы диаметром 15 мм.
450 500 550 600	830 730 640 590	980 830 780 730	10 12 16 25	40 45 50 55	59 78 98 118
Закалка 840 °С, Диаметр заготовки 60 мм.
400 500 600	520-590 470-820 410-440	730-840 680-770 610-680	12-14 14-16 18-20	46-50 52-58 61-64	50-70 60-90 90-120	202-234 185-210 168-190

Механические свойства при повышенных температурах

Механические свойства стали 45 при повышенных температурах

Температура испытаний, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5,%	ψ, %	KCU, кДж/м2
Нормализация
200 300 400 500 600	340 255 225 175 78	690 710 560 370 215	20 22 21 23 33	36 44 65 67 90	64 66 55 39 59
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с
700 800 900 1000 1100 1200	140 64 54 34 22 15	170 110 76 50 34 27	43 58 62 72 81 90	96 98 100 100 100 100

Механические свойства в зависимости от сечения

Механические свойства стали 45 в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, кДж/м2
Закалка 850 °С, отпуск 550 °С. Образцы вырезались из центра заготовок.
15 30 75 100	640 540 440 440	780 730 690 690	16 15 14 13	50 45 40 40	98 78 59 49

Предел выносливости

Предел выносливости материала

σ-1, МПА	θ-1, МПА	Состояние стали
245 421 231 331	157	σ0,2=310 МПа, σв =590 МПа σ0,2=680 МПа, σв =880 МПа σ0,2=270 МПа, σв =520 МПа σ0,2=480 МПа, σв =660 МПа

Ударная вязкость

Ударная вязкость KCU, Дж/см²

Т= +20 °С	Т= -20 °С	Т= -40 °С	Т= -60 °С	Состояние поставки
Пруток диаметром 25 мм
14-15 42-47 49-52 110-123	10-14 27-34 37-42 72-88	5-14 27-31 33-37 36-95	3-8 13 29 31-63	Горячекатаное состояние Отжиг Нормализация Закалка. Отпуск
Пруток диаметром 120 мм
42-47 47-52 76-80 112-164	24-26 32 45-55 81	15-33 17-33 49-56 80	12 9 47 70	Горячекатаное состояние Отжиг Нормализация Закалка. Отпуск

Твердость сортамента

Твердость сортамента из стали 45, HB (по Бринеллю)

Трубы ГОСТ 8731-87	HB 10-1 = 207 МПа
Прокат горячекатанный ГОСТ 1050-88	HB 10-1 = 229 МПа
Прокат калиброванный нагартованный ГОСТ 1050-88	HB 10-1 = 241 МПа
Прокат калиброванный отожженный ГОСТ 1050-88	HB 10-1 = 207 МПа
Прокат горячекатанный отожженный ГОСТ 1050-88	HB 10-1 = 197 МПа

Физические свойства

Физические свойства стали 45

T, °С	E 10-5, МПа	α 106, 1/Град	λ, Вт/(м·град)	ρ, кг/м3	C, Дж/(кг·град)	R 109, Ом·м
20	2			7826
100	2. 01	11.9	48	7799	473
200	1.93	12.7	47	7769	494
300	1.9	13.4	44	7735	515
400	1.72	14.1	41	7698	536
500		14.6	39	7662	583
600		14.9	36	7625	578
700		15.2	31	7587	611
800			27	7595	720
900			26		708

Температура критических точек

Температура критических точек, ºC (Точки Чернова)

Критическая точка превращения перлита в аустенит” tabindex=”0″>Ac1	Ac3(Acm)	Ar1(Arcm)	Ar3	Mn
730	755	690	780	350

Технологические свойства

Технологические свойства стали 45

Свариваемость:	” tabindex=”0″>трудносвариваемая
Способы сварки:	Ручная дуговая и контактная сварка. Необходимы подогрев и последующая термообработка
Обрабатываемость резанием:	В горячекатаном состоянии при 196–202 HB и σв = 650 Н/мм2 Kv = 1,0 (твердый сплав), Kv = 0,7 (быстрорежущая сталь)
Флокеночувствительность:	малочувствительна
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна
Ковка:	температура ковки, °С – начала 1250, конца 800. Слитки и заготовки сечением до 400 мм охлаждаются на воздухе

Прокаливаемость

Прокаливаемость (ГОСТ 4543-71)

Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	3	4,5	6	7,5	9	12	16,5	24	30	Закалка 860 °С
50,5-59	41,5-57	29-54	25-42,5	23-36,5	22-33	20-31	29	26	24	Твердость для полос прокаливаемости, HRC

Микроструктура

Зарубежные аналоги

Импортные аналоги марки стали 45

Страна	Стандарт	Марка
США	–	1044, 1045, 1045H, G10420, G10430, G10440, G10450, M1044
Германия	DIN, WNr	1. 0503, 1.1191, 1.1193, C45, C45E, C45R, Cf45, Ck45, Cm45, Cq45
Япония	JIS	S45C, S48C, SWRCh55K, SWRCh58K
Франция	AFNOR	1C45, 2C45, AF65, C40E, C45, C45E, C45RR, CC45, XC42h2, XC42h2TS, XC45, XC45h2, XC48, XC48h2
Англия	BS	060A47, 080M, 080M46, 1449-50CS, 1449-50HS, 50HS, C45, C45E
Евросоюз	EN	1.1191, 2C45, C45, C45E, C45EC, C46
Италия	UNI	1C45, C43, C45, C45E, C45R, C46
Бельгия	NBN	C45-1, C45-2, C46
Испания	UNE	C45, C45E, C45k, C48k, F.114, F.1140, F.1142
Китай	GB	45, 45H, ML45, SM45, ZG310-570, ZGD345-570
Швеция	SS	1650, 1672
Болгария	BDS	45, C45, C45E
Венгрия	MSZ	A3, C45E
Польша	PN	45
Румыния	STAS	OLC45, OLC45q, OLC45X
Чехия	CSN	12050, 12056
Австрия	ONORM	C45SW
Австралия	AS	1045, HK1042, K1042
Швейцария	SNV	C45, Ck45
Юж. Корея	KS	SM45C, SM48C

Виды поставки

Виды поставки материала 45

Классификатор	Стандарт
	ГОСТ 51245-99
B03 – Обработка металлов давлением. Поковки	ГОСТ 8479-70
В22 – Сортовой и фасонный прокат	ГОСТ 5422-73; ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 2879-2006; ГОСТ 9234-74; ГОСТ 8319.0-75; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 1133-71; ГОСТ 8320.0-83; ГОСТ 2590-2006
В23 – Листы и полосы	ГОСТ 82-70; ГОСТ 14918-80; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 16523-97; ГОСТ 103-2006
В24 – Ленты	ГОСТ 3560-73
В32 – Сортовой и фасонный прокат	ГОСТ 8560-78; ГОСТ 1050-88; ГОСТ 14955-77; ГОСТ 10702-78; ГОСТ 1051-73; ГОСТ 8559-75; ГОСТ 7417-75
В33 – Листы и полосы	ГОСТ 4405-75; ГОСТ 1577-93
В34 – Ленты	ГОСТ 2284-79
В62 – Трубы стальные и соединительные части к ним	ГОСТ 8645-68; ГОСТ 8642-68; ГОСТ 20295-85; ГОСТ 8644-68; ГОСТ 12132-66; ГОСТ 23270-89; ГОСТ 9567-75; ГОСТ 8646-68; ГОСТ 13663-86; ГОСТ 24950-81; ГОСТ 8638-57; ГОСТ 21729-76; ГОСТ 53383-2009; ГОСТ 3262-75; ГОСТ 8734-75; ГОСТ 8639-82; ГОСТ 8731-87; ГОСТ 8732-78; ГОСТ 8733-74
В71 – Проволока стальная низкоуглеродистая	ГОСТ 1526-81; ГОСТ 5663-79; ГОСТ 792-67
В72 – Проволока стальная средне- и высокоуглеродистая	ГОСТ 9389-75; ГОСТ 9850-72; ГОСТ 3920-70; ГОСТ 3110-74; ГОСТ 7372-79; ГОСТ 9161-85; ГОСТ 26366-84
В76 – Сетки металлические	ГОСТ 3306-88; ГОСТ 51568-99

Источники информации и нормативная документация

1. ГОСТ 1050-2013
2. ГОСТ 1577-93
3. ГОСТ 2284-79
4. ГОСТ 5663-79
5. ГОСТ 8479-70
6. ГОСТ 8731-74
7. ГОСТ 8733-74
8. ГОСТ 10702-78
9. ГОСТ 23304-78
10. ТУ 108. 11.890-87
11. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд.,исправл. и доп. / Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.
12. Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд. /Сорокин В.Г. и др. Науч. ред. В.Г. Сорокин, М.А. Гервасьев. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 608 с.
13. Масленков С.Б., Масленкова Е.А. Стали и сплавы для высоких температур. Справочное издание. В 2-х книгах. Кн. 2. М.: Металлургия, 1991. 832 с.
14. Марочник сталей и сплавов 3-е изд., доп. /Шишков М.М., Донецк, 2000. 34 с.

Сталь 45 – Полный марочник сталей и сплавов

Общие данные

Заменитель

Сталь 40Х, Сталь 50, Сталь 50Г2

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-74, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-72, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 1050-74, ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 16523-70. Лента ГОСТ 2284-79. Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70. Проволока ГОСТ 17305-71, ГОСТ 5663-79. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1131-71. Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 8731-87, ГОСТ 21729-78.

Назначение

Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхности термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Химический состав (по ГОСТ 1050-2013)

Химический элемент	%
Углерод (C)	0.42-0.50
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0. 50-0.80
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	δ, %	ψ, %	KCU, Дж/м2
Нормализация
200	340	690		10	36	64
300	255	710		22	44	66
400	225	560		21	65	55
500	175	370		23	67	39
600	78	215		33	90	59
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.
700	140	170	43		96
800	64	110	58		98
900	54	76	62		100
1000	34	50	72		100
1100	22	34	81		100
1200	15	27	90		100

Механические свойства проката

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σB, МПа	δ5, %	δ4 , %	ψ, %
Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации	25	600	16		40
Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки		640	6		30
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига		<590			40
Листы нормализованные и горячекатаные	80	590	18
Полосы нормализованные или горячекатаные	6-25	600	16		40
Лист горячекатаный	<2	550-690		14
Лист горячекатаный	2-3,9	550-690		15
Лист холоднокатаный	<2	550-690		15
Лист холоднокатаный	2-3,9	550-690		16

Механические свойства поковок

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	HB
Нормализация
100-300	245	470	19	42	143-179
300-500	245	470	17	35	143-179
500-800	245	470	15	30	143-179
<100	275	530	20	44	156-197
100-300	275	530	17	34	156-197
Закалка. Отпуск
300-500	275	530	15	29	156-197
Нормализация. Закалка. Отпуск.
<100	315	570	17	39	167-207
100-300	315	570	14	34	167-207
300-500	315	570	12	29	167-207
<100	345	590	18	59	174-217
100-300	345	590	17	54	174-217
<100	395	620	17	59	187-229

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HB
Закалка 850 °С, вода. Образцы диаметром 15 мм
450	830	980	10	40	59
500	730	830	12	45	78
550	640	780	16	50	98
600	590	730	25	55	118
Закалка 840 °С, вода. Диаметр заготовки 60 мм
400	520-590	730-840	12-14	46-50	50-70	202-234
500	470-520	680-770	14-16	52-58	60-90	185-210
600	410-440	610-680	18-20	61-64	90-120	168-190

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2
Закалка 850 °С, отпуск 550 °С. Образцы вырезались из центра заготовок.
15	640	780	16	50	98
30	540	730	15	45	78
75	440	690	14	40	59
100	440	690	13	40	49

Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость

Трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и sB = 640 МПа Ku тв.спл. = 1, Ku б.ст. = 1.

Склонность к отпускной способности

Не склонна.

Флокеночувствительность

Малочувствительна.

Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	730
Ac3	755
Ar3	690
Ar1	780
Mn	350

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+20	-20	-40	-60
Пруток диаметром 25 мм. Горячекатаное состояние.	14-15	10-14	5-14	3-8
Пруток диаметром 25 мм. Отжиг	42-47	27-34	27-31	13
Пруток диаметром 25 мм. Нормализация	49-52	37-42	33-37	29
Пруток диаметром 25 мм. Закалка. Отпуск	110-123	72-88	36-95	31-63
Пруток диаметром 120 мм. Горячекатаное состояние	42-47	24-26	15-33	12
Пруток диаметром 120 мм. Отжиг	47-52	32	17-33	9
Пруток диаметром 120 мм. Нормализация	76-80	45-55	49-56	47
Пруток диаметром 120 мм. Закалка. Отпуск	112-164	81	80	70

Предел выносливости

σ-1, МПа	τ-1, МПа	σB, МПа	σ0,2, МПа
245	157	590	310
421		880	680
231		520	270
331		660	480

Прокаливаемость

Твердость для полос прокаливаемости HRCэ (HRB).

Расстояние от торца, мм / HRC э
1. 5	3	4.5	6	7.5	9	12	16.5	24	30
50.5-59	41.5-57	29-54	25-42.5	23-36.5	22-33	20-31	(92)-29	(88)-26	(86)-24

 

Термообработка	Кол-во мартенсита, %	Крит.диам. в воде, мм	Крит.диам. в масле, мм
Закалка	50	15-35	6-12

Физические свойства

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	200	201	193	190	172
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	78			69		59
Плотность, ρn, кг/см3	7826	7799	7769	7735	7698	7662	7625	7587	7595
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)		48	47	44	41	39	36	31	27	26
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (α, 10-6 1/°С)	11. 9	12.7	13.4	14.1	14.6	14.9	15.2
Удельная теплоемкость (с, Дж/(кг · °С))	473	498	515	536	583	578	611	720	708

Зарубежные аналоги Стали 45

США	Германия	Япония	Франция	Англия	Евросоюз	Италия	Бельгия	Испания	Китай
—	DIN,WNr	JIS	AFNOR	BS	EN	UNI	NBN	UNE	GB
1044	1,0503	S45C	1C45	060A47	1,0503	1C45	C45-1	C45	45
1045	1,1191	S48C	2C45	080M	1,1191	C43	C45-2	C45E	45H
1045H	1,1193	SWRCh55K	AF65	080M46	1,1192	C45	C46	C45k	ML45
G10420	C45	SWRCh58K	C40E	1449-50CS	2C45	C45E		C48k	SM45
G10430	C45E		C45	1449-50HS	C45	C45R		F. 114	ZG310-570
G10440	C45R		C45E	50HS	C45E	C46		F.1140	ZGD345-570
G10450	Cf45		C45RR	C45	C45EC			F.1142
M1044	Ck45		CC45	C45E	C46
	Cm45		XC42h2
	Cq45		XC42h2TS
			XC45
			XC45h2
			XC48
			XC48h2
Швеция	Болгария	Венгрия	Польша	Румыния	Чехия	Австрия	Австралия	Швейцария	Юж. Корея
SS	BDS	MSZ	PN	STAS	CSN	ONORM	AS	SNV	KS
1650	45	A3	45	OLC45	12050	C45SW	1045	C45	SM45C
1672	C45	C45E		OLC45q	12056		HK1042	Ck45	SM48C
	C45E			OLC45X			K1042

Условные обозначения

Механические свойства
σB	временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2	предел текучести условный, МПа
σсж	предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2	предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05	предел упругости, МПа
σизг	предел прочности при изгибе, МПа
σ-1	предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10	относительное удлинение после разрыва, %
ψ	относительное сужение, %
ν	относительный сдвиг, %
ε	относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК	предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1	предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV	ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB	твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB	твёрдость по Бринеллю
HV	твёрдость по Виккерсу
HSD	твёрдость по Шору
Физические свойства
E	модуль упругости нормальный, ГПа
G	модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn	плотность, кг/м3
λ	коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ	удельное электросопротивление, Ом∙м
α	коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с	удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)

 

Поделиться:

Просмотров: 6 590

Твердость стали

по шкале Роквелла (HRC) – SharpEdge

При выборе типа стали кузнецы учитывают такие свойства, как продолжительность остроты, простота обслуживания и заточки и, что не менее важно, цена и доступность стали. Все эти практические характеристики неразрывно связаны с твердостью стали — основным свойством, по которому оценивают инструментальные (ножевые) стали.

Твердость по определению представляет собой сопротивление материала тиснению или локальной пластической (постоянной) деформации. Следовательно, это также означает устойчивость к износу. Твердость металлического материала зависит от его химического состава и термомеханической обработки. Углерод – химический элемент, оказывающий наибольшее влияние на твердость стали, на которую также положительно влияют хром, марганец, ванадий и молибден. Вместе с углеродом последние элементы образуют новые чрезвычайно твердые соединения, называемые карбидами.

Связь между твердостью и содержанием углерода хорошо видна в приведенном ниже примере: чем выше содержание углерода, тем выше также HRC различных типов белой стали: Белая сталь 1 / 63 HRC / C = 1,25–1,35 %  Белая сталь 2 / 61-62 HRC / C = 1,05-1,15 % Белая сталь 3 / 60 HRC / C = 0,80-0,90 %

Измерение твердости

Существует несколько методов измерения твердости, в которых используются собственные шкалы твердости. По этим шкалам определяют относительную твердость стали путем измерения глубины проникновения индентора. Чаще всего используется конический алмаз и вдавливается в материал, затем измеряется глубина проникновения при стандартном усилии. Различные шкалы твердости используют свои собственные комбинации испытательных усилий и испытательных отпечатков (конус, шарик и т. д.) и адаптированы к типу испытуемого материала. В производстве столовых приборов наиболее часто используемой шкалой является шкала Роквелла (HRC).

➨ Твердость твердых кухонных ножей начинается от 56 HRC, но такие лезвия быстро теряют остроту, и их труднее затачивать. Однако они более жесткие и пластичные.

➨ Твердость большинства японских ножей составляет от 60 до 62 HRC, они долго сохраняют остроту и легко затачиваются благодаря стальной конструкции. Однако они склонны к поломке и могут быть повреждены при неправильном использовании.

➨ Современные стали порошковой металлургии занимают самые высокие места по шкале Роквелла и имеют твердость около 64 и 68 HRC. Эти стали редки (и, следовательно, более дороги) и сложнее в обработке, но при правильном использовании они обеспечивают невероятную и долговечную остроту. Они также немного более чувствительны и требовательны к заточке.

Насколько тверда сталь ZDP-189? ZDP-189 / 66-67 HRC / C= 3 % Сталь ZDP-189 имеет интересный химический состав, так как содержит до 3% углерода и 20% хрома (и других легирующих элементов). Это порошковая сталь, твердость которой при правильной термообработке может достигать 70 HRC, в то время как твердость кухонных ножей обычно составляет около 66–67 HRC. Сталь ZDP-189 имеет чрезвычайно высокое содержание углерода, что необычно для инструментальных сталей (чугун обычно имеет высокое содержание углерода). Из-за высокого содержания хрома сталь ZDP-189 должна содержать такой высокий процент углерода, чтобы элементы могли переходить в карбиды. Карбиды влияют на твердость и продолжительность остроты. Основным преимуществом этого типа стали является то, что она очень долго сохраняет остроту. Потому что он очень твердый, не такой прочный и более склонный к поломке. Поэтому требуется осторожное обращение на подходящей режущей поверхности.

Шкалы твердости

➨ Твердость по Роквеллу (HRc – конус и HRb – шарик) 

Глубина проникновения индентора измеряется приложением определенной силы. Можно использовать либо шар (HRb), ​​либо конус (HRc). Это быстрое и простое измерение, особенно подходящее для стали для столовых приборов.

➨ Испытание на твердость по Виккерсу (HV) 

Используется пирамидальный алмазный индентор с углом 136°, и измеряется сила и поверхность вдавленной пирамиды.

➨ Шкала твердости минералов Мооса

Шкала Мооса измеряет твердость минералов и синтетических материалов, характеризуя устойчивость различных минералов к царапанию за счет способности более твердого материала царапать более мягкий материал. По шкале Мооса тальк имеет твердость 1, а алмаз — 10 (по новой шкале — 15).

Как измеряется твердость согласно HRC ?

Для измерения твердости по методу HRC используется специальный прибор, состоящий из трех основных частей: наковальни, алмазного конуса и мерной шкалы. Образец помещают на наковальню и прикладывают незначительную нагрузку. Измерительный циферблат устанавливается на ноль, а затем прикладывается большая нагрузка. Глубина проникновения от нулевой точки измеряется по циферблату.

HRc ( конус ) Алмазный конус под углом 120° вдавливается в поверхность с приложением силы 100 Н. Это начальная точка для измерения. Прикладывается дополнительная сила от 1400 Н до 1500 Н, которую оставляют на «время выдержки», достаточное для прекращения вдавливания. Затем эту нагрузку снимают и измеряют глубину проникновения конуса в миллиметрах при начальной нагрузке 100 Н. Твердость HRc = 100-500h, где h соответствует глубине проникновения в мм.

Что означает более высокое значение твердости ножей ?

✅ Более высокое значение твердости ➨ Длительная острота
✅ Более высокое значение твердости ➨ более тонкое лезвие
❌ Более высокое значение твердости ➨ более высокая хрупкость

✅ Для простейших режущих инструментов достаточно любой стали твердость в сочетании с ударной вязкостью при термообработке. Более высокое значение твердости означает более длительный срок службы лезвия, ведь чем дольше нож остается острым (при правильном использовании), тем меньше его нужно затачивать.

✅ Самым большим преимуществом более твердых ножей является долговременная острота и тонкое лезвие. Твердость 60+ HRC позволяет использовать меньший угол заточки и, следовательно, для резки требуется меньшее усилие.

❌ Недостатком твердых ножей является то, что они могут быть повреждены при неправильном использовании.

⬌

К сожалению, невозможно совместить самые высокие значения твердости, прочности и ударной вязкости, поэтому производители ножей пытаются найти правильный баланс между этими свойствами, особенно когда находят золотую середину между продолжительностью остроты и хрупкость.

Поэтому при выборе ножа важно учитывать его назначение и свойства, а также твердость. Несмотря на то, что HRC указывает на качество материала, он не должен быть вашим основным ориентиром при выборе кухонного ножа. Разные стали имеют свои оптимальные диапазоны соотношения свойств и применения, поэтому, помимо остроты, следует смотреть еще и на индивидуальные свойства стали относительно того, какое будет основное назначение вашего ножа.

В таблице ниже представлены все характеристики режущих инструментов по шкале HRC  👇

HRC: СВОЙСТВА РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ 52-54 HRC Это очень мягкие стали, но из них можно делать относительно прочные и недорогие ножи. Их резкость приемлемая, но не очень гладкая или тонкая. Из-за структуры этих сталей их непросто точить брусками в домашних условиях. Из-за лучшей пластичности нож с более низким значением HRC изгибается, а не ломается, если приложено слишком большое усилие. Это лучший выбор для уличных ножей. 54-56 HRC Большинство французских кухонных ножей попадают в эту категорию. Сталь достаточно твердая для кухонных ножей, но для поддержания остроты их необходимо регулярно точить точилкой. Их легко затачивать. 56-58 HRC Профессиональные немецкие кухонные ножи с таким значением твердости сохраняют хорошую остроту при регулярной и частой заточке стальным мусатом. Их легко затачивать. 58-60 HRC Эта твердость типична для качественных карманных ножей, таких как Spyderco, Cold Steel и Buck, а также для некоторых японских кухонных ножей, таких как Global. Эти ножи сохраняют остроту значительно дольше. Их легко затачивать. 60-64 HRC Большинство японских ножей мирового класса попадают в этот диапазон твердости и остаются острыми в течение невероятно долгого времени. Они требуют особого ухода и работы на подходящей поверхности, чтобы предотвратить поломку и повреждение лезвия. Из-за небольшой ломкости в сочетании с тонким лезвием они подходят не для каких-либо задач. С ними нужно обращаться аккуратно и аккуратно. Их легко затачивать. 65-68 HRC Порошковые стали: ZDP-189, HAP-40, R2, Super X и т.д. В последние годы технический прогресс стимулировал создание новых типов стали, достигающих твердости 64-68 HRC и могут похвастаться потрясающими свойствами. Их немного сложнее перетачивать. Ножи, тщательно изготовленные из порошковой стали, являются лучшим среди кухонных инструментов.

Таблица преобразования твердости стали

Нагрев Обработанный Состояние	В	Р	С	Т	У	В	Вт	х	З
Растяжение Прочность	625-775 Н/мм 2	700-850 Н/мм 2	775-925 Н/мм 2	850-1000 Н/мм 2	925-1075 Н/мм 2	1000-1150 Н/мм 2	1075-1225 Н/мм 2	1150-1300 Н/мм 2	1550 Н/мм 2
Твердость Бринелл	179-229	201-225	223-277	248-302	269-331	293-352	311-375	345-401	444

 

В этой таблице указана приблизительная твердость стали по шкалам Бринелля, Роквелла B и C и шкале Виккерса. Эти таблицы преобразования предназначены только для ознакомления, поскольку в каждой шкале используются разные методы измерения твердости. Правая колонка показывает приблизительную эквивалентную прочность на растяжение.

 

Справочная таблица: Таблица преобразования твердости стали — все значения приблизительны.
Твердость по Бринеллю HB	Роквелл HRC	Роквелл HRB	Виккерс HV	Н/мм²
800	72
780	71
760	70
752	69
745	68
746	67
735	66
711	65
695	64
681	63
658	62
642	61
627	60
613	59
601	58		746
592	57		727
572	56		694
552	55		649
534	54	120	589
513	53	119	567
504	52	118	549
486	51	118	531
469	50	117	505
468	49	117	497
456	48	116	490	1569
445	47	115	474	1520
430	46	115	458	1471
419	45	114	448	1447
415	44	114	438	1422
402	43	114	424	1390
388	42	113	406	1363
375	41	112	393	1314
373	40	111	388	1265
360	39	111	376	1236
348	38	110	361	1187
341	37	109	351	1157
331	36	109	342	1118
322	35	108	332	1089
314	34	108	320	1049
308	33	107	311	1035
300	32	107	303	1020
290	31	106	292	990
277	30	105	285	971
271	29	104	277	941
264	28	103	271	892
262	27	103	262	880
255	26	102	258	870
250	25	101	255	853
245	24	100	252	838
240	23	100	247	824
233	22	99	241	794
229	21	98	235	775
223	20	97	227	755
216	19	96	222	716
212	18	95	218	706
208	17	95	210	696
203	16	94	201	680
199	15	93	199	667
191	14	92	197	657
190	13	92	186	648
186	12	91	184	637
183	11	90	183	617
180	10	89	180	608
175	9	88	178	685
170	7	87	175	559
167	6	86	172	555
166	5	86	168	549
163	4	85	162	539
160	3	84	160	535
156	2	83	158	530
154	1	82	152	515
149		81	149	500
147		80	147	490
143		79	146	482
141		78	144	481
139		77	142	480
137		76	140	475
135		75	137	467
131		74	134	461
127		72	129	451
121		70	127	431
116		68	124	422
114		67	121	412
111		66	118	402
107		64	115	382
105		62	112	378
103		61	108	373
95		56	104
90		52	95
81		41	85
76		37	80
Бринелль HB	Роквелл HRC	Роквелл HRB	Виккерс HV	Н/мм²
3000 кг Шарик 10 мм	150 кг Брале	100 кг Шарик 1/16 дюйма	Алмазная пирамида 120 кг	Прочность на растяжение (прибл. )
Справочная таблица: Таблица преобразования твердости стали Поскольку различные типы испытаний на твердость не все измеряют одну и ту же комбинацию свойств материала, преобразование одной шкалы твердости в другую является лишь приблизительным процессом. Из-за большого диапазона различий между различными материалами невозможно установить доверительные интервалы для ошибок при использовании диаграммы преобразования.

 

Инструментальная сталь

• O1
• 09Б
• А2
• К45У
• Д2
• D2 Supreme™
• Д3
• Д6
• х21
• х23
• М42
• М2
• Р20
• ПС09
• 32С
• 53С
• 69С
• 1.2316
• Серебряная сталь

Полезные инструменты

• Загрузите наше приложение
• Преобразование твердости стали
• Калькулятор веса стали

• Интернет-магазин

 

Интернет-магазин – нажмите здесь

Инструментальная сталь

• Применение инструментальной стали

• O1

• A2

• C45U

• D3 9000 03

• Д3

• Д6

• h23

• M42

• M2

• P20

• 1. 2316

Инженерная сталь

• EN1A

• EN1A LD

• EN3B

• EN8

• EN9

20 • 20 EN9

20 • 6

• EN19

• EN24/EN24T

• EN36

• Alloy24™

 

Пластик

Конструкционная сталь

• Уголки

• RHS

• CHS

•0 Бесшовные трубы 3 ERW 90 3

• Плоские

• Четырехгранники

• Листы

• Универсальные балки

• Универсальные колонны

• Швеллеры

• Тавровые профили

• Круги

Нержавеющая сталь

0 3033 90 003

• 316

• 410

• 17-4PH

• Лист из нержавеющей стали

• Пруток из нержавеющей стали

• Трубка из нержавеющей стали

Чугун

• Серый чугун

• Чугун SG

Steel Express

Компания Steel Express, базирующаяся в Вулверхэмптоне, Уэст-Мидлендс, является поставщиком и акционером стали.