Сталь 45Г2: характеристики, свойства и области применения

Сталь 45Г2 — конструкционная легированная марганцовистая сталь, широко применяемая в машиностроении и смежных отраслях для изготовления средне нагружаемых крупных деталей. Благодаря сбалансированному химическому составу и хорошим механическим характеристикам, материал востребован при производстве звеньев конвейерных цепей, шатунов, крышек шатунов, червяков, полуосей, карданных и коленчатых валов, валов-шестерен и других изделий, работающих в условиях динамических и статических нагрузок.

Краткое описание марки

Сталь 45Г2 относится к конструкционным легированным сталям с повышенным содержанием марганца. Основное назначение — изготовление деталей, требующих высокой прочности, износостойкости и ударной вязкости. Материал характеризуется хорошей прокаливаемостью, умеренной свариваемостью и возможностью проведения различных видов термической обработки для достижения требуемых эксплуатационных свойств.

Нормативный документ

Выпуск и контроль качества стали 45Г2 регламентируется стандартом ГОСТ 4543–71 «Стали легированные конструкционные. Сортамент». В отдельных случаях допускается применение технических условий (ТУ), согласованных с заказчиком.

Расшифровка маркировки

Обозначение «45Г2» расшифровывается следующим образом:

• 45 — среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,45%);
• Г — наличие марганца в составе (от слова «Ган» — марганец);
• 2 — повышенное содержание марганца (вторая группа по содержанию элемента).

Химический состав

Элемент	Содержание, % (массовая доля)
Углерод (C)	0,41–0,49
Кремний (Si)	0,17–0,37
Марганец (Mn)	1,4–1,8
Медь (Cu)	до 0,3
Никель (Ni)	до 0,3
Сера (S)	до 0,035
Фосфор (P)	до 0,035
Хром (Cr)	до 0,3

Механические свойства

Механические характеристики стали 45Г2 зависят от режима термической обработки и формы поставки. Основные показатели приведены в таблице:

Показатель	Значение	Условия испытаний
Предел прочности (σв), МПа	680 (после закалки и отпуска)	Пруток, закалка (850°C, масло), отпуск (650°C, воздух)
Предел текучести (σТ), МПа	400	Аналогично
Относительное удлинение (δ5), %	11	Аналогично
Относительное сужение (ψ), %	40	Аналогично
Ударная вязкость (KCU), кДж/м2	40	Аналогично
Твердость по Бринеллю (HB)	229 (после отжига)	Прокат, ГОСТ 4543–71
Предел выносливости (σ-1), МПа	310–400 (нормализация), 610 (закалка), 1220 (отпуск)	Режимы термообработки: нормализация 850°C, закалка 810°C, отпуск 450°C

Температура критических точек

Критическая точка	Температура, °C
Ac1	711
Ac3	765
Ar1	626
Ar3	704
Mn	245

Ударная вязкость при различных температурах

Температура, °C	KCU, Дж/см2 (продольный)	KCU, Дж/см2 (поперечный)
-60	60	24
-50	—	29
-40	—	24
-30	—	—
-20	—	—
0	157	—
+20	176	—
+40	186	—

Физические характеристики

Параметр	Значение	Температура, °C
Плотность (ρ), кг/м3	7810	20
Удельное сопротивление (R), Ом·м	2,04×10-7	20
Модуль упругости (E), МПа	2,1×105	20
Теплопроводность (λ), Вт/(м·град)	45	100
Коэффициент линейного расширения (α), 10-6 1/°C	11,3	100
Удельная теплоемкость (C), Дж/(кг·град)	445	200

Технологические особенности

Сталь 45Г2 хорошо поддается термической обработке, включая закалку, отпуск, нормализацию и отжиг. Основные режимы:

• Закалка: нагрев до 850°C, охлаждение в масле;
• Отпуск: нагрев до 650°C, охлаждение на воздухе;
• Ковка: слитки — 1200–800°C, заготовки до 100 мм — охлаждение на воздухе, 101–300 мм — охлаждение в мульде;
• Свариваемость: сталь относится к трудно свариваемым, рекомендуется ручная дуговая сварка (РДС) с предварительным подогревом и последующей термообработкой.

Материал мало чувствителен к образованию флокенов (внутренних дефектов), однако склонен к отпускной хрупкости.

Области применения

Сталь 45Г2 применяется в машиностроении, транспортном и сельскохозяйственном оборудовании, а также в производстве строительных и грузоподъемных механизмов. Основные отрасли:

• Машиностроение (детали трансмиссий, валы, шестерни, полуоси);
• Транспортное машиностроение (карданные и коленчатые валы, шатуны);
• Горнодобывающая промышленность (звенья конвейерных цепей, червяки);
• Сельскохозяйственная техника (детали приводов, соединительные элементы);
• Строительная техника (крупные соединительные и несущие детали).

Типы деталей, изготавливаемых из стали 45Г2

• Звенья конвейерных цепей
• Шатуны и крышки шатунов
• Червяки
• Полуоси
• Карданные и коленчатые валы
• Валы-шестерни
• Крупные соединительные элементы
• Детали приводов

Аналоги в других странах

Страна	Обозначение аналога	Стандарт
Австралия	X1345	AS
Болгария	45G2	BDS
Германия	46Mn27	DIN, WNr
Китай	45Mn2, 45Mn2A	GB
Польша	45G2	PN
США	1144, 1345, 1345H, G13450, H13450	ASTM, SAE
Швеция	2120	SS
Япония	SMn3, SMn433, SMn433H	JIS

Преимущества и ограничения

• Преимущества:
  • Высокая прочность и износостойкость;
  • Хорошая прокаливаемость;
  • Умеренная чувствительность к флокенам;
  • Возможность получения требуемых свойств термообработкой;
  • Доступность и стандартизация по ГОСТ.
• Ограничения:
  • Трудная свариваемость (требуется подогрев и термообработка);
  • Склонность к отпускной хрупкости;
  • Ограниченное применение при низких температурах из-за снижения ударной вязкости;
  • Не рекомендуется для деталей, работающих в агрессивных средах без дополнительной защиты.

FAQ

• Вопрос: Можно ли сваривать сталь 45Г2 без подогрева?
  Ответ: Нет, рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка для предотвращения образования трещин.
• Вопрос: Какой режим термообработки оптимален для повышения прочности?
  Ответ: Оптимально — закалка при 850°C с охлаждением в масле и последующий отпуск при 650°C на воздухе.
• Вопрос: Для каких деталей предпочтительнее использовать 45Г2?
  Ответ: Для средне нагружаемых крупных деталей, работающих на износ и удар, например, валы, шатуны, звенья цепей.
• Вопрос: Есть ли зарубежные аналоги стали 45Г2?
  Ответ: Да, например, 1345 (США, ASTM/SAE), 46Mn27 (Германия, DIN), 45Mn2 (Китай, GB).
• Вопрос: Какова обрабатываемость стали 45Г2 резанием?
  Ответ: В нормализованном состоянии коэффициент обрабатываемости Ku составляет 0,8 для твердого сплава и 0,55 для быстрорежущей стали.

Заключение

Сталь 45Г2 — оптимальный выбор для изготовления средне нагружаемых деталей с высокими требованиями к прочности и износостойкости. Материал широко применяется в машиностроении, транспортной и строительной отраслях, а также в производстве сельскохозяйственной техники. Если вы ищете надежного поставщика стали 45Г2 или ее зарубежных аналогов, оставьте заявку на сайте компании «ОборонСпецСплав» — специалисты помогут подобрать оптимальный вариант под ваши задачи.