Процесс термообработки стали марки 45

Содержание:

• Закалка стали 45
• Отпуск стали 45 после закалки
• Отжиг стали 45
• Нормализация стали 45
• Как термообработка стали 45 влияет на ее свойства

Сталь 45 (ст 45) — это среднеуглеродистая конструкционная сталь, востребованная в машиностроении и других производственных отраслях. Причина популярности кроется в ее отличных механических свойствах, хорошей обрабатываемости и доступной стоимости. Однако чтобы максимально раскрыть потенциал стали, требуется качественная тепловая (термическая) обработка, включающая несколько видов: закалку, отжиг, нормализацию и отпуск.

Закалка стали 45

Закалка стали 45 — один из самых сложных и ответственных процессов термообработки, поскольку требует точного соблюдения температуры и времени нагрева. В процессе закалки сталь марки 45 нагревается до 820–840 °C. Этот температурный диапазон позволяет достичь полной аустенизации, когда структура стали становится гранецентрированной. Это является ключевым этапом для последующего образования мартенсита.

Как работает закалка:

1. Сталь 45 нагревается до 820–840 °C. Важно выдерживать эту температуру достаточное время, чтобы структура полностью перешла в аустенитную фазу. На практике часто выбирается верхний предел температуры для повышения скорости обработки.
2. Производится выдержка стали. Она нужны для выравнивания структуры. Важно обеспечить время нагрева 1 минуту на каждый миллиметр толщины детали.
3. Ключевой этап закалки — охлаждение, когда металл резко охлаждают в специальной среде — в воде или, чаще всего, в масле. Масло препятствует растрескиванию и деформации металла.

При правильной закалке сталь 45 приобретает мартенситную структуру, которая повышает твердость до HRC 56–59, однако требует дополнительной обработки для устранения внутренних напряжений. Без последующего отпуска сталь становится слишком хрупкой, что ограничивает ее применение.

Отпуск стали 45 после закалки

Отпуск — это этап термообработки, проводимый после закалки. Его цель — снижение хрупкости, а также снятие внутренних напряжений, которые появляются из-за быстрого охлаждения на этапе закалки.

В зависимости от температуры отпуска можно выделить три основных режима:

1. Низкотемпературный отпуск (150–250 °C). Сталь сохраняет высокую твердость, но снижает внутреннее напряжение. Этот метод часто применяют для инструментов с высокой износостойкостью.
2. Среднетемпературный отпуск (250–500 °C). Позволяет снизить твердость до HRC 35–50, повышая пластичность и ударную вязкость. Такой метод подходит для металлоизделий, работающих под нагрузкой.
3. Высокотемпературный отпуск (500–650 °C). После такой обработки сталь приобретает комплексные механические свойства, становится прочной и ударостойкой (около 220 HBS). Этот метод применяется для деталей машин, таких как валы, шестерни и шпиндели.

Во время отпуска происходят изменения микроструктуры: сначала разрушается мартенсит, затем образуются цементитные частицы, которые способствуют формированию более пластичной структуры. Благодаря этому сталь становится менее хрупкой и лучше противостоит ударным нагрузкам.

Отжиг стали 45

Отжиг — это процесс термообработки, который включает нагрев, выдержку и медленное охлаждение металла в печи. Он используется для снятия остаточных напряжений и улучшения обрабатываемости. Отжиг бывает двух видов:

• Первичный отжиг (500–630 °C) снижает напряжения, улучшает механическую обрабатываемость и сохраняет структуру металла неизменной.
• Вторичный отжиг (770–840 °C) предназначен для измельчения зерен и создания структуры феррит-перлит, что повышает ударную вязкость стали.

Отжиг стали 45 необходим для подготовки металла к закалке и улучшения его структурных свойств.

Нормализация стали 45

Нормализация включает нагрев до температур, сходных с отжигом, и медленное охлаждение на открытом воздухе. В результате структура стали приобретает более мелкозернистую форму, что повышает ее механические свойства.

Основные преимущества нормализации:

• Повышение вязкости.
• Снижение хрупкости.
• Стабилизация микроструктуры.

В результате нормализации в стали образуется перлитная структура, которая имеет сбалансированное сочетание прочности и пластичности.

Как термообработка стали 45 влияет на ее свойства?

Термообработка стали 45 — процесс, который требует точного соблюдения всех параметров: температуры, времени выдержки, выбора охлаждающей среды. Закалка, отжиг, нормализация и отпуск позволяют получить требуемые механические свойства для различных типов деталей: от повышенной твердости до оптимальной вязкости и пластичности.

Правильный выбор температурных режимов и последовательности операций обеспечивает повышение твердости, прочности и износостойкости стали 45, а также улучшают ее обрабатываемость вместе с устойчивостью к внешним нагрузкам. Именно благодаря этим характеристикам сталь 45 занимает одно из ведущих мест в машиностроении и используется для изготовления ответственных конструкций, деталей машин и механизмов.