钢铁知识讲解：45#钢钢板执行标准、45#钢性能特点概述、化学成分与性能指标
钢铁知识讲解：45#钢钢板执行标准、45#钢性能特点概述、化学成分与性能指标
45#钢作为优质碳素结构钢，在全球工业领域中发挥着重要作用。它对应着多个国际标准，如日标S45C、美标1045、德标C45等。其化学成分经过精心调配，碳元素比例在0.42%至0.50%之间，为钢材提供了必要的硬度和强度。同时，铬（Cr）含量≤0.25%、锰（Mn）含量在0.50%至0.80%之间、镍（Ni）含量≤0.25%、磷（P）含量≤0.035%、硫（S）含量≤0.035%、硅（Si）含量在0.17%至0.37%之间。这些元素的严格控制保证了钢材性能的稳定和可靠。
45#钢具有较高的强度和抗变形能力，广泛应用于机械制造、汽车制造、船舶制造等多个领域。根据GB/T699-1999标准，45#钢经过推荐的热处理工艺后，抗拉强度不小于600Mpa，屈服强度不小于355Mpa，伸长率为16%，收缩率为40%，冲击功为39J。其力学性能优异，能够承受较大的压力和载荷。
此外，45#钢的液相线温度约为1495℃，碳含量在0.42%至0.50%之间。它的密度为7.85g/cm³，弹性模量为210GPa，泊松比为0.269。这些特性使得45#钢在不同的应用场景中都能发挥出良好的性能。
化学成分与性能指标
精心调配的化学成分
45#钢的化学成分经过精心设计，其中碳元素含量在0.42%至0.50%之间，这个比例为钢材提供了适中的硬度和强度。硅元素含量为0.17%至0.37%，硅可以提高液态钢的流动性和冷脆性。锰元素含量在0.50%至0.80%之间，锰能够提高钢材的韧性和硬度。铬元素含量≤0.25%，镍元素含量≤0.25%，铜元素含量≤0.25%，磷元素含量≤0.035%，硫元素含量≤0.035%。严格控制这些元素的含量，保证了钢材的性能稳定可靠，使其在各种应用场景中都能发挥出优异的性能。
出色的性能指标
45#钢具有出色的性能指标。抗拉强度不小于600Mpa，这意味着它能够承受较大的拉力而不发生断裂。屈服强度不小于355Mpa，当钢材受到的应力达到这个值时，会开始产生塑性变形。伸长率为16%，表明钢材在受力时具有一定的延展性，能够承受一定程度的变形而不破裂。断面收缩率为40%，反映了钢材在断裂时的收缩程度，较高的断面收缩率说明钢材具有较好的韧性。
在硬度方面，45#钢也有不同的表现。未热处理时，硬度≤229HB；正火处理后，硬度为170-217HBS；淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62），实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。经过调质处理后，45#钢的硬度在HRC20-HRC30之间；淬火处理后，硬度在HRC55-58之间，极限值可达HRC62。
这些性能指标使得45#钢在机械制造领域得到了广泛的应用。它可以用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如梢子、导柱、表针等部件。同时，45#钢还适用于制造较高强度的运动零件，如空压机、泵的活塞、蒸汽涡轮机的叶轮，重型及通用机械中的轧制轴、连杆、蜗杆、齿条、齿轮、销子等。
处理工艺与要求
热处理工艺
45#钢的主要热处理工艺有正火、淬火和回火。正火温度推荐为850℃，在此温度下正火可得到珠光体和铁素体组织。淬火温度为840℃，偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，需要足够的保温时间。由于45#钢淬透性低，应采用冷却速度大的10%盐水溶液进行冷却。回火温度通常为600℃，45#钢淬火后的高温回火，目的是得到综合机械性能。
调质处理是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。通过调质处理，45#钢可以获得以均匀回火索氏体为主的显微组织，强度、塑性和韧性都较好。
处理要求
调质硬度：45#钢调质硬度在HRC20~HRC30之间。但图纸有硬度要求的，需按图纸要求调整回火温度以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。
淬火硬度：45#钢淬火硬度在HRC55~58之间，极限值可达HRC62。实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。
时效处理：45#钢要放置15-20天才能使用，这是因为要进行时效处理，使钢的性能稳定下来。
对不同零件的适用性：45#钢硬度不高易切削加工，广泛用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下使用的连杆、螺栓、齿轮和轴类零件等。在模具中常用来做模板、梢子、导柱等，但须热处理。对于小型且形状简单的零件，在供油紧张的情况下，淬火时可以在水中进行，但操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。对于大型或形状复杂的零件，为避免开裂和变形，应采用油冷淬火或其他合适的冷却方式。
特性与应用领域
独特的材料特性
45#钢具有诸多独特的材料特性。首先，它的强度高，经过适当的热处理后，可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。其抗变形能力强，能够承受较大的压力和载荷，在各种复杂的工作环境下保持稳定的性能。冷塑性一般，这意味着在常温下进行塑性加工时需要一定的工艺条件和技术手段。然而，45#钢的切削加工性好，方便进行各种形状的加工，满足不同的设计需求。
45#钢退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性。经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊，不太适合于气焊。焊前需预热，焊后应进行去应力退火。正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。
广泛的应用场景
在机械制造方面，45#钢广泛应用于各种重要的结构零件，如在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。其良好的综合机械性能使得这些零件能够在复杂的工作条件下稳定运行。
在轴类零件制造中，45#钢是常用材料。它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。轴类零件主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。根据结构形状的不同，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
在模具焊材方面，45#钢所针对的模具焊材型号为CMC-E45，是唯一接合性较好之中硬度钢焊条，适用于空冷钢、铸钢等。可用于汽车板金覆盖件模具及大型五金板金冲压模具之拉延、拉伸部位修补，也可用于硬面制作。
此外，45#钢在石化、船舶制造、汽车制造、现代农业和农机制造等领域也有着重要地位。在石化和船舶制造领域，其高韧性和耐腐蚀性能使得其在大型设备的制造中不可或缺。在汽车制造领域，可用于制造轴承、齿轮、锻件等零件。在现代农业和农机制造中，农业机械、农用车辆、农用机械和设备等领域都需要使用到45号钢材，其优异的耐磨性和强度保证了这些设备在恶劣的环境和条件下也能够正常运转。
与其他钢材对比
与Q235钢对比
概念不同：Q235钢是碳素结构钢，含碳量小于万分之二十，焊接性能好，塑性好，一般不经过热处理直接使用。45#钢是优质碳素结构钢，含碳量为万分之四十五左右，机械性能、切削性能优良，焊接性能较差。
性能不同：Q235钢属于低碳钢，塑性较高，但强度较低，适合于拉伸、压延加工，如制作型材、板材等。45#钢属于中碳钢，可进行淬火处理，处理后强度和硬度高，适用于制作机械零件。
用途不同：Q235钢主要用作钢构件，如角钢、槽钢、工字钢、钢板等，也可用于制作不太重要的模具零件或模具把手。45#钢主要用作机械零件，如轴类、齿轮、高强度螺栓等。
与Q345钢对比
定义不同：45#钢属于中碳结构钢；Q345是低合金钢。
性能不同：45#钢相比普通A3钢，具有更高的强度和抗变形能力，但冷塑性一般。Q345钢综合力学性能良好，低温性能尚可，塑性和焊接性良好。
用途不同：45#钢可用于模具制作、高强度螺栓加工等。Q345钢用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件。
与20CrMo钢对比
化学成分不同：45#钢主要成分是碳、铁等，碳含量在0.42%至0.50%之间。20CrMo钢化学成份有碳、硅、锰、硫、磷、铬、镍、铜、钼等，碳C:0.17~0.24。
性能不同：45#钢经过热处理后有较高的强度和硬度，但焊接性能较差。20CrMo钢淬透性高，无回火脆性，焊接性差，与45#焊接性相似，有一定的冷裂倾向，切削加工性和冷应变塑性良好。
用途不同：45#钢广泛应用于机械制造等领域。20CrMo钢一般用于调质或渗碳淬火，用于制造在工作温度小于250℃的非腐蚀性介质和含氮氢混合物的介质中工作的高压管道和各种紧固件，以及高级渗碳零件，如齿轮、轴等。
与304不锈钢对比
成分不同：45#钢是中碳钢，主要成分是铁和碳。304不锈钢是奥氏体不锈钢，主要成分除了铁和碳之外，还含有18%的铬和8%的镍。
性能不同：45#钢强度和硬度较高，但塑性和韧性相对较差。304不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐热性和成型性，但强度和硬度相对较低。
价格不同：由于304不锈钢的生产工艺更为复杂，价格通常比45#钢要高。
加工方法不同：45#钢通常采用热处理方法来改变其力学性能，304不锈钢则主要采用冷加工方法来改变其形状和尺寸。
用途不同：45#钢主要用于制造机械零件和工程结构。304不锈钢广泛应用于化工、食品、医疗等领域需要耐腐蚀和美观的零件制作。