Сталь 30хгса ГОСТ 4543 71 характеристики
Легированная сталь 30ХГСА
Легирование сталей проводится для того, чтобы повысить их эксплуатационные качества. Примером можно назвать сталь 30ХГСА, свойства которой существенно выше, если сравнивать с обычными углеродистыми металлами. Особенности во многом зависят от концентрации легирующих элементов и их типа. Рассматриваемая марка получила распространение по причине высокой коррозионной стойкости, которая достигается за счет включения в состав большого количества хрома. Рассмотрим особенности этого сплава подробнее.
30ХГСА: расшифровка марки
Маркировка легированных сталей проводится при применении определенных стандартов, которые позволяют быстро определить химический состав. Легированная сталь 30ХГСА, расшифровка которой указывает только на концентрацию основных элементов, обладает следующим составом:
- Все металлы конструкционной группы характеризуются тем, что в составе есть определенное количество углерода. В рассматриваемом случае показатель составляет 0,28-0,34%.
- Хром в этом случае является основным легирующим элементом. Слишком высокая концентрация этого химического элемента приводит к повышению коррозионной стойкости. Сталь 30ХГСА (ГОСТ 4543-71 применяется в качестве стандарта при маркировке) имеет концентрацию хрома около 1%.
- При легировании также применяются кремний и марганец. Эти элементы повышают основные эксплуатационные характеристики. Отсутствие цифр указывает на то, что этих элементов в составе не более 1%.
Труба бесшовная 30ХГСА
Сталь 30ХГСА, расшифровка которой не указывает на концентрацию вредных примесей, относится к классу среднелегированных сталей. Стоит учитывать, что зарубежные производители применяют иные стандарты при маркировке.
Химический состав
Во многом именно химический состав металла определяет его эксплуатационные характеристики. Марка стали 30ХГСА представлена сочетанием следующих элементов:
- Углерод (около 0,3%).
- Кремний и марганец, хром (около 1%).
- Никель и медь (не более 0,3%).
В состав включается фосфор и сера не менее 0,025%. Их концентрация строго контролируется по причине того, что высокая концентрация приводит к ухудшению основных качеств. Стоит учитывать, что аналог будет обладать схожим химическим составом.
Физические свойства
Ст 30ХГСА, характеристики которой свойственны многим среднелегированным сталям, получила широкое применение. Расширенную область применения можно связать с следующими качествами:
- При проведении инженерных расчетов учитывается плотность стали 30ХГСА, которая составляет 7850 кг/м 3 . Стоит учитывать, что подобный показатель может варьировать с большом диапазоне в зависимости от температуры окружающей среды.
- Температура плавления составляет 1500 градусов Цельсия. Этот показатель определяет сложности, которые возникают при литье, а также высокую устойчивость к воздействию температуры.
- Высокая прочность и устойчивость к ударной нагрузке также определяют широкое распространение стали. Структура разрушается только при воздействии ударной нагрузки 980 МПа.
Физические свойства 30хгса
Физические свойства учитываются при выборе наиболее подходящего сплава для изготовления деталей с учетом того, в каких именно условиях они будут эксплуатироваться.
Технологические свойства
Сталь 30ХГСА (ГОСТ определяет диапазон некоторых свойств) может применяться при создании различных изделий и конструкций. При выборе этого металла следует учитывать:
- Коррозионная стойкость низкая. При длительном воздействии высокой влажности на поверхности может появится коррозия. Это качество следует учитывать при выборе легированной стали. В некоторых случаях коррозионная стойкость повышается за счет нанесения на поверхность гальванического покрытия, которое состоит из цинка и хрома. Для получения подобной поверхности применяется метод электролиза. Однако, создаваемый поверхностный слой характеризуется низкой устойчивостью к механическому воздействию – после повреждения незамедлительно появится коррозия.
- Высокая пластичность, так как относительное удлинение составляет 11%. Она также существенно расширяет область применения металла, так как многие детали должны выдерживать переменную нагрузку.
- Материал характеризуется высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Предел выносливости при испытании может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды.
- Показатель твердости по шкале Роквелла составляет 50 единиц.
- Механические свойства не изменяются при температуре до 400 градусов Цельсия. Эксплуатация при более высокой температуре не допускается, так как это приведет к повышению пластичности и снижению твердости поверхности.
- Сталь 30ХГСА, термообработка которой проводится для повышения твердости и снижения хрупкости, характеризуется пластичностью. Именно поэтому она может применяться при ковке или штамповке.
- Отличная упругость позволяет проводить обработку заготовок резанием. Именно поэтому заготовки поставляются для зенкерования, фрезерования или точения.
Для повышения производительности часто проводится отжиг. Рассматриваемая марка среднелегированных сталей относится ко второй группе по степени свариваемости. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев структуры, что снижает вероятность образования структурных трещин. Для обеспечения наиболее благоприятных условий зачастую заготовки нагревают до температуры 250 градусов Цельсия.
Термообработка сплава 30ХГСА
Для улучшения эксплуатационных характеристик получаемых изделий проводится термическая обработка, за счет чего происходит повышение прочности и твердости. Для стали 30ХГСА применяется следующая термообработка:
- Закалка направлена на изменение качеств поверхностного слоя. Рекомендуется проводить закалку стали при температуре 880 градусов Цельсия. Охлаждение проводится в масле, что позволяет исключить вероятность появления поверхностных и структурных деформаций.
- Закалка предусматривает перестроение кристаллической решетки. Подобный процесс становится причиной появления внутренних напряжений, которые в дальнейшем приводят к появлению структурных трещин. Отпуск при температуре 540 градусов Цельсия позволяет решить подобную проблему. Низкая температура нагрева позволяет в качестве охлаждающей среды применять воду.
- Ковка улучшает структуру материала. Вначале процесса заготовка нагревается до температуры 1240 градусов Цельсия. Охлаждение проводится на открытом воздухе или в другой среде – все зависит от того, какого размера заготовка.
Для улучшения качеств материала могут применять самое различное оборудование. Особенности химического состава определяет то, что обработка заготовок проводится при применении специального оборудования.
Применение
Сталь 30ХГСА, применение которой связано с химическим составом и основными качествами, встречается в различных отраслях промышленности. Чаще всего легированная сталь используется в нижеприведенных случаях:
- В строительной области получили большое распространение крепежные элементы, которые эксплуатируются при переменных нагрузках. Невысокая коррозионная стойкость определяет то, что крепежные материалы могут использоваться только при защите устройства.
- В авиастроении используется сплав в качестве расходного материала при изготовлении валов, фланцев и прочих деталей. Стоит учитывать, что сплав не используют при создании ответственных элементов.
- В машиностроительной области применяется при создании элементов, которые работают при постоянных или переменных нагрузках.
Стоимость используемого сырья во многом зависит от того, какой лом использовался. В продаже встречаются зарубежные аналоги, к примеру, 14331 (Чехия) и 30ChGSA (Болгария). Их химический состав и основные качества во многом схожи.
Сталь марки 30ХГСА — характеристики, расшифровка, применение
Конструкционная сталь 30ХГСА была разработана в начале 40-х годов прошлого века и стала настоящим открытием, обеспечившим лидирующую роль Советского Союза в области самолетостроения. Сегодня сплав стал доступен для применения и в других отраслях промышленности.
Расшифровка марки
Химический составсплава задается ГОСТом 4543-71, который определяет содержание основных легирующих добавок, указанных в маркировке. Расшифровка марки стали 30ХГСАуказывает на то, что она принадлежит к классу среднелегированных сплавов. Первые две цифры слева направо обозначают концентрацию углерода, необходимого для придания твердостиметаллу. Одновременно углерод снижает пластичность стали, поэтому его содержание не превышает 0,28-0,34%.
За цифрами следуют буквы, указывающие на главные легирующие элементы, концентрация которых колеблется в пределах 1%:
- хром добавляют для повышения коррозионной устойчивости и жаропрочности стали;
- марганец и кремний – сильные раскислители, они также увеличивают пластичность и снижают опасность растрескивания сплава.
Буква «А», указанная в самом конце аббревиатуры, свидетельствует о высоком качестве материала. Он содержит небольшие примеси меди и никеля, но их концентрация слишком мала, чтобы существенно влиять на свойства сплава. Примеси серы и фосфора снижают прочность металла путем встраивания в узлы кристаллической решетки. Полностью удалить эти примеси невозможно, однако их содержание минимально — не более 0,25%.
По ГОСТу данный сплав можно заменить аналогами:
- 40ХФА;
- 35ХМ;
- 25ХГСА;
- 40ХН;
- 35ХГСА.
Среди зарубежных аналогов:
- 14331 – Чехия;
- 30ChGSA – Болгария;
- 30HGSA, 30HGS – Польша.
Сортамент выпускаемой продукции состоит:
- из труб разного диаметра;
- кованых заготовок;
- листов различной толщины;
- сортового проката;
- полосового железа;
- калиброванных и шлифованных прутков.
Сортамент продукции
- Трубы.
- Заготовки кованые и поковка.
- Полосовое железо.
- Листы – толстые и тонкие.
- Прокат – сортовой, фасонный.
- Прутки калиброванные и шлифованные.
Физические и механические свойства сплава
От химического состава зависят физические свойства стали 30ХГСА:
- плотность колеблется в зависимости от окружающей температуры и составляет, в среднем, 7850 кг/м3;
- температура плавления — 1500 градусов, что свидетельствует об устойчивости к нагреву;
- модуль упругости при 20 град. – 2,15*10-5МПа, с повышением температуры снижается;
- теплоемкость – 38 Вт/(м*град);
- удельное электросопротивление, 109– 210 Ом*м;
- теплопроводность составляет 30-38 Вт/м К;
- удельная теплоемкость – 496 Дж/кг*К.
Сплав 30ХГСА демонстрирует отличные механические характеристики, которые не снижаются до повышения температуры до 400оС:
- на высокую прочность металла указывает величина предельной ударной нагрузки – 980 МПа;
- предел текучести – 820 МПа, более чем в два раза превышает показатель некоторых марок нержавейки;
- показатель ударной вязкости – 127 КДж/м2;
- о высокой пластичности свидетельствует параметр относительного удлинения – 11%;
- предел выносливости – 490 МПа;
- твердость – 45-50 единиц по шкале Роквелла.
Технологические качества
Способность сплава к холодной пластической деформации ограничена. Но он превосходно выдерживает горячую пластическую деформацию в диапазоне температур 1100-850 градусов. Однако при быстрых изменениях температуры проявляется склонность к образованию трещин. Поэтому выбирается режим:
- медленного нагрева до 830 градусов;
- процедуры горячей деформации;
- замедленного охлаждения в песке или печи.
После процесса деформации применяется смягчающая тепловая обработка путем отжига при 740ос дальнейшим охлаждением при 500осначала в печи, а затем на воздухе.
Сталь не отличается высокой коррозионной стойкостью. При использовании в условиях повышенной влажности на ее поверхности развиваются процессы ржавления. Для их предотвращения на поверхность изделий часто наносят специальное гальваническое покрытие на основе хрома и цинка. Но его нужно предохранять от механических повреждений.
Область применения
Механические свойства стали определяют технологии ее применения:
- благодаря высокой пластичности, сплав подвергается операциям штамповки и ковки;
- хорошие упругие свойства облегчают технологии резания – зенкерования или фрезерования;
- сварку выполняют в быстром режиме при нагреве до 250 градусов, что позволяет уменьшить опасность возникновения трещин.
Благодаря отличным характеристикам, применение стали 30ХГСАохватывает многие отрасли промышленности:
- в строительстве из нее изготавливают крепежные детали – гайки, болты;
- в области авиастроения сплав служит сырьем для производства расходных материалов;
- в машиностроительной отрасли производят узлы, испытывающие переменные нагрузки – валы, зубчатые передачи;
- ножевом производстве – для изготовления высококачественных клинков.
Сплав используют также при необходимости изготовления изделий со сложной конфигурацией, функционирующих в условиях:
- постоянного механического воздействия;
- переменных нагрузок;
- низких температур.
Тепловая обработка
Проблема улучшения механических свойств стали 30ХГСАи увеличения срока эксплуатации может быть решена разными способами:
- использованием более дорогостоящих элементов для легирования;
- выбором рационального режима термообработки.
В первом варианте в значительной мере увеличится себестоимость продукции. Поэтому подбирается оптимальный режим термической обработки, в результате которой существенно повышаются прочностные характеристики сплава. Термообработка, в основном состоит из двух этапов.
Закалкапроизводится в масле с выдержкой 5 минут при температуре 880 градусов. В процессе закалки происходит изменение структуры материала, перестройка кристаллической решетки, в результате чего появляются внутренние напряжения. С повышением твердости одновременно увеличивается хрупкость стали.
Устранить внутренние напряжения позволяет последующий отпуск в воде при 540 градусах. Отпуск применяется и для сварных конструкций. Для достижения более высоких прочностных характеристик иногда проводится повторная закалка. Она позволяет увеличить многие показатели до 40%.
Структуру сплава можно улучшить и процессом ковки. Процесс проводится после предварительного нагрева детали до 1240 градусов. В зависимости от размеров изделия подбирается среда для его охлаждения.
Преимущества и недостатки
Марка стали 30ХГСАотносится к группе конструкционных. Она в свое время получила еще одно название – «хромансиль», образованное от наименований основных добавок. Сплав имеет свои плюсы и минусы.Его широкая востребованность в авиастроении и машиностроительной промышленности вызвана высокими прочностными характеристиками:
- высокой устойчивостью к ударным нагрузкам;
- хорошими показателями вязкости;
- высокой твердостью;
- устойчивостью к износу;
- достаточно хорошей свариваемостью;
- неизменностью механических характеристик при постоянном тепловом воздействии не выше 400 градусов.
Кроме того, доступность легирующих элементов обеспечивает невысокую стоимость сплава.
Минусы стали выражаются в относительно невысокой прокалываемости, которая рассчитывается глубиной проникновения закаленного слоя внутрь объема детали. Она составляет 25-40 мм. Сплав также отличается чувствительностью к образованию флокенов – внутренних трещин, ухудшающих механические свойства материала. Специальная термическая обработка частично снижает опасность их возникновения.
Даже при наличии некоторых недостатков сталь 30ХГСА в значительной степени превосходит обычные сплавы по прочности и выносливости.
30ХГСА
Марка | Размеры | НТД | |
30ХГСА | Ø 40 | ТУ 14-1-950-86, ГОСТ 2590-2006, РТ-Техприемка | Заказать |
Сталь 30ХГСА
Обработка металлов давлением. Поковки | ГОСТ 8479-70, ОСТ 5Р.9125-84, СТ ЦКБА 010-2004 |
Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8319.0-75, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006 |
Листы и полосы | ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-2006 |
Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 1051-73, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77, ОСТ 1 90223-76, ТУ 14-1-5414-2001, ТУ 14-1-1885-85, ТУ 14-1-2118-77, ТУ 14-1-2765-79, ТУ 14-1-658-73, ТУ 14-1-950-74, ТУ 1-9-30-82, ТУ 14-1-3238-81, ТУ 14-11-245-88, ТУ 14-1-1271-75, ТУ 14-1-5228-93, ТУ 14-136-367-2008 |
Листы и полосы | ГОСТ 11268-76, ГОСТ 11269-76, ТУ 14-105-490-86, ТУ 14-1-1409-75, ТУ 14-1-1699-76, ТУ 14-1-1904-76, ТУ 14-1-1994-76, ТУ 14-1-2360-78, ТУ 14-1-4013-85, ТУ 14-1-4118-86, ТУ 14-229-276-88 |
Трубы стальные и соединительные части к ним | ГОСТ 8732-78 (СТ СЭВ 1481-78), ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75, ГОСТ 12132-66, ГОСТ 19277-73, ГОСТ 21729-76, ГОСТ 23270-89 (ИСО 2938-74), ГОСТ 24950-81, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8731-87, ГОСТ Р 53383-2009, ТУ 14-3-1140-82, ТУ 14-3-271-74, ТУ 14-3-674-78, ТУ 14-3-531-76, ТУ 14-3-473-76, ТУ 14-159-241-93, ТУ 14-3-957-80, ТУ 14-3-1654-89 |
Классификация, номенклатура и общие нормы | ОСТ 1 90005-91 |
Болванки. Заготовки. Слябы | ОСТ 14-13-75 |
Болванки. Заготовки. Слябы | ОСТ 3-1686-90, ТУ 14-1-1563-75, ТУ 14-1-1672-76, ТУ 14-1-1687-76, ТУ 14-1-3716-84, ТУ 14-1-4944-90, ТУ 14-1-4992-91, ТУ 14-1-4797-90, ТУ 1-92-156-90 |
Сварка и резка металлов. Пайка, клепка | ТУ 14-1-4816-90 |
Ленты | ТУ 14-4-1152-81 |
Проволока стальная средне- и высокоуглеродистая | ТУ 14-4-385-73 |
Сталь 30ХГСА применяется для производства горячекатаного толстолистового проката и прессованых профилей; различных улучшаемых деталей (валов, осей, зубчатых колес, фланцев, корпусов обшивки, лопаток компрессорных машин), работающих при температуре до +200 °С; рычагов, толкателей, ответственных сварных конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках; крепежных деталей, работающих при низких температурах; бесшовных труб для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении; проволоки, предназначенной для изготовления заклепок и болтов методом холодной высадки; наплавочной проволоки.
Примечание: Сталь конструкционная высококачественная хромокремнемарганцовая.
Химический состав стали 30ХГСА
НТД | C | S | P | Mn | Cr | W | V | Ti | Si | Ni | Mo | Cu |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ТУ 14-1-2765-79 | 0,28-0,34 | ≤0,015 | ≤0,025 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | 0,90-1,20 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,25 |
ТУ 14-1-950-74, ГОСТ 11268-76, ТУ 14-4-385-73 | 0,28-0,34 | ≤0,025 | ≤0,025 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | 0,90-1,20 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,25 |
ТУ 14-1-3238-81, ТУ 14-1-4118-86, ГОСТ 4543-71 | 0,28-0,34 | ≤0,025 | ≤0,025 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | 0,90-1,20 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,30 |
ГОСТ 19277-73 | 0,28-0,34 | ≤0,011 | ≤0,015 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | — | — | — | 0,90-1,20 | ≤0,30 | — | ≤0,20 |
ГОСТ 21729-76 | 0,28-0,34 | ≤0,011 | ≤0,015 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | 0,90-1,20 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,20 |
ТУ 14-3-674-78 | 0,28-0,34 | ≤0,005 | ≤0,025 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | — | — | — | 0,90-1,20 | ≤0,30 | — | — |
По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%.
По ТУ 14-1-2765-79 химический состав приведен для стали 30ХГСА-Ш.
По ТУ 14-1-3238-81 для стали марки 30ХГСА-СШ содержание S≤0,015%. Для стали марки 30ХГСА (селект) устанавливается содержание углерода на уровне С=0,27-0,32%.
По ТУ 14-3-674-78 химический состав приведен для стали 30ХГСА-ВД.
По ГОСТ 19277-73 химический состав приведен для стали 30ХГСА-ВД; сталь марки 30ХГСА должна иметь химсостав в соответствии с ГОСТ 4543. При выплавке стали скаппроцессом массовая доля меди должна быть ≤ 0,25 % в сталях марок 30ХГСА и 30ХГСА-ВД. Предельные отклонения по химическому составу — в соответствии с ГОСТ 4543. Для стали марки 30ХГСА-ВД суммарная массовая доля серы и фосфора не должна превышать 0,25 %, допускается отклонение по марганцу плюс 0,1 и минус 0,2 %.
По ГОСТ 21729-76 химический состав приведен для стали 30ХГСА-ВД; сталь марки 30ХГСА должна иметь химсостав в соответствии с ГОСТ 4543. При выплавке стали скаппроцессом массовая доля меди должна быть ≤ 0,25 % в сталях марок 30ХГСА и 30ХГСА-ВД. Предельные отклонения по химическому составу — в соответствии с ГОСТ 4543. Для стали марки 30ХГСА-ВД суммарная массовая доля серы и фосфора не должна превышать 0,22 %.
Механические свойства стали 30ХГСА
Механические свойства при 20°С
Механические свойства в зависимости от сечения
Механические свойства прутка
Механические свойства в зависимости от сечения поковки и режима термообработки
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
Механические свойства при повышенных температурах
Рекомендуемый режим термообработки поковок и штамповок по ТУ 1-92-156-90: Нормализация при 880-920 °С и высокий отпуск.
Сталь 30ХГСА
Общие данные
Заменитель |
Сталь 40ХМ, Сталь 40ХФА, Сталь 35ХМ, Сталь 25ХГСА, Сталь 35ХГСА |
Вид поставки |
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. |
Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 1051-73.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
Лист толстый ГОСТ 11269-76.
Лист тонкий ГОСТ 11268-76.
Полоса ГОСТ 103-76.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
Химический состав
Химический элемент | % |
Углерод (С) | 0.28-0.34 |
Кремний (Si) | 0.90-1.20 |
Медь (Cu), не более | 0.30 |
Марганец (Mn) | 0.80-1.10 |
Никель (Ni), не более | 0.30 |
Фосфор (P), не более | 0.025 |
Хром (Cr) | 0.80-1.10 |
Сера (S), не более | 0.025 |
Механические свойства
Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м 2 | HB | HRCэ |
Пруток. Закалка 880 °С, масло Отпуск 540 °С, вода или масло. | ||||||||
25 | 830 | 1080 | 10 | 45 | 49 | |||
Поковки. Закалка. Отпуск. | ||||||||
КП 490 | 2 | |||||||
Пруток. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С. | ||||||||
300 | 820 | 980 | 11 | 50 | 127 | |||
400 | 780 | 900 | 16 | 69 | 98 | |||
500 | 640 | 690 | 21 | 84 | 78 | |||
550 | 490 | 540 | 27 | 84 | 64 | |||
Образец диаметром 5 мм, длиной 25 мм, прокатанный. Скорость деформирования 2 мм/мин. Скорость деформации 0,0013 1/с | ||||||||
700 | 175 | 59 | 51 | |||||
800 | 85 | 62 | 75 | |||||
900 | 53 | 84 | 90 | |||||
1000 | 37 | 71 | 90 | |||||
1100 | 21 | 59 | 90 | |||||
1200 | 10 | 85 | 90 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t отпуска, °С | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м 2 | HB |
Диаметр 20-70 мм, закалка 880 °С, масло. После отпуска охлаждение в воде. | ||||||
200 | 1570 | 1700 | 11 | 44 | 88 | 487 |
300 | 1520 | 1630 | 11 | 54 | 69 | 470 |
400 | 1320 | 1420 | 12 | 56 | 49 | 412 |
500 | 1140 | 1220 | 15 | 56 | 78 | 362 |
600 | 940 | 1040 | 19 | 62 | 137 | 300 |
Механические свойства в зависимости от сечения
Характеристики, свойства, применение и аналоги стали марки 30хгса
Сталь 30ХГСА – это конструкционная среднелегированная сталь, которая была разработана в начале 40-х годов XX века в СССР для использования в авиастроительных целях. В настоящее время эта марка стали успешно используется во многих отраслях промышленности и в машиностроении.
Сталь 30ХГСА поставляется на предприятия в виде труб, полос, листов, серебрянки, кованных заготовок, шлифованного и калиброванного прутка. Эта разновидность стали имеет второе название — хромансиль, полученное при сочетании наименований основных добавок, входящих в состав сплава.
Характеристики
Твердость
Твердость стали 30ХГСА определяется по трем показателям:
- По шкале Роквелла — 45–50 единиц.
- По Бринеллю — HB 10 -1 = 229 МПа.
- В состоянии плавки — HB 10 -1 = 217 МПа.
Плотность
Сталь 30ХГСА имеет довольно высокую плотность — 7 850 кг/м 3 .
Маркировка
Маркировка стали 30ХГСА указывает на то, что материал не относится к категории коррозионностойких. Поэтому под влиянием воды на поверхности стали возможно образование ржавчины. Для предотвращения развития коррозионных процессов изделия из стали 30ХГСА покрывают гальваническими соединениями на основе хрома и цинка, используя метод электролиза.
При помощи марки стали также можно узнать способ раскисления металла. У этого вида стали специальные обозначения отсутствуют. Поэтому ее относят к спокойному виду. При этом способе раскисления кислород удален из сплава полностью.
Химический состав
Сталь 30ХГСА состоит из семи веществ:
- Железо (Fe) — 96,0 %. В чистом виде железо имеет очень низкую прочность, но в сочетании с углеродом можно получить очень прочный сплав.
- Углерод (C) —0,28–0,34 %. Углерод позволяет повысить прочность и твердость стали, а также снизить ее пластичность и свариваемость.
- Хром (Cr) — 0,8–1,1 %. Этот элемент повышает жаропрочность стали и ее закаливаемость, а также уберегает материал от абразивного износа.
- Марганец (Mn) — 0,8-1,1 %. При помощи марганца из стального сплава удаляются вредные примеси серы. Кроме того, элемент увеличивает пластичность и свариваемость стали, а также снижает риск образования трещин во время термообработки.
- Кремний (Si) — 1,0 %. Он является сильным раскислителем, благодаря чему повышается пластичность стали и не снижается ее прочность.
- Медь (Cu) и никель (Ni) — 0,03 %. Содержание этих веществ в сплаве мало. Поэтому они не оказывают значительного влияния на характеристики стали.
- Сера (S) и фосфор (P) — 0,025 %. Эти вещества имеют большие размеры молекул. Поэтому встраиваясь в кристаллическую сетку стали эти соединения снижают устойчивость сплава и снижают его прочность.
к содержанию ↑
Предел прочности
Сталь 30ХГСА отличается повышенным значением прочности и высокой устойчивостью к ударным нагрузкам.
Предел текучести
Предел текучести у стали довольно высок. Он равен 820 МПа.
Ударная вязкость
Ударная вязкость стали 30ХГСА составляет 127 КДжм 2 .
Температура эксплуатации
Механические свойства стали не изменяются при температуре до 400 ºС. В этом температурном диапазоне материал сохраняет все свои характеристики и может использоваться без потери качества.
Эксплуатация стали 30ХГСА при более высокой температуре не производится. Так как материал становится более пластичным и теряет свою твердость.
Механические свойства
Сталь 30ХГСА имеет высокие пластичные свойства (относительное удлинение 11 % и сужение 50 %) и повышенный предел выносливости (до 490 МПа).
Отпускная хрупкость
Сталь 30ХГСА склонна к отпускной хрупкости и проявляет свойства флокеночувствительного материала.
Свариваемость
Сталь 30ХГСА относится ко второй группе свариваемости. Для сварки этого материала необходим прогрев стали до 250 ºС. Нагрев до такой температуры необходим для снижения риска образования трещин. При соблюдении указанного температурного режима сварные швы будут способны выдерживать нагрузку в пределах 300–490 МПа.
Для сварки данной марки стали доступны четыре технологии:
- ручная дуговая сварка;
- автоматическая дуговая сварка;
- аргонодуговая сварка под флюсом и газовой защитой;
- электрошлаковая сварка.
к содержанию ↑
Группа
Сталь 30ХГСА относится к группе конструкционных среднелегированных сталей.
Химический состав, технические и эксплуатационные характеристики стали 30ХГСА регламентируются положениями межгосударственного стандарта ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия.
Цена в 2021 году
На рынке вторичного металла стоимость одного килограмма стального лома 30ХГСА составляет 40–50 рублей.
Расшифровка маркировки
Каждая цифра и буква в маркировке стали 30ХГСА расшифровывается следующим образом:
- 30 — указывает на содержание в сплаве 0,3 % углерода.
- Х — обозначение наличия хрома в стали.
- Г — указывает на содержание марганца в сплаве.
- С — обозначение кремния в составе стали.
- А — это обозначение используется в маркировке высококачественной улучшенной стали, которая прошла закалку при температуре 870 ºС и высокий отпуск закалочного напряжения при нагреве материала до 540–560 ºС. Такая обработка позволила стали получить высокие механические характеристики и увеличить свойства упругости.
к содержанию ↑
Где применяется: основные области применения
Сталь 30ХГСА широко используется в разных отраслях промышленности:
- Авиастроение. Сталь применяется для изготовления расходных деталей самолетов, таких как фланцы, валы и т. п.
- Машиностроение. Стальной сплав используется для производства изделий, которые эксплуатируются в условиях переменных нагрузок (валы, оси, зубчатые колеса и передачи, лопатки компрессорных машин, шпиндели, валы, толкатели и т.д.) и условиях сильного износа (рычаги, толкатели).
- Строительство. Из стали производят анкерные болты, гайки, шпильки и другие крепежи, на которые воздействует знакопеременный изгиб.
Свойства
Технологические
Сталь 30ХГСА характеризуется высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Благодаря этому предел выносливости материала может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды.
Материал может применяться при ковке или штамповке благодаря особой термообработке, которая проводится для повышения твердости и снижения хрупкости стали. Ковка материала осуществляется при температуре 1240 °С на начальном этапе и 800 °С на конечном. Охлаждение заготовок с сечением до 50 мм можно производить на воздухе. При большем сечении (от 51 до 100 мм) охлаждение стали производится в ящиках.
Высокие показатели упругости стали позволяют проводить обработку заготовок резанием. В горячекатанном состоянии при твердости в диапазоне HB 10 -1 = 207–217 МПа коэффициент относительной обрабатываемости стали (Kv) будет составлять 0,75 (для быстрорежущей стали) или 0,85 (для твердого сплава). Эти параметры позволяют использовать заготовки поставляются для зенкерования, фрезерования или точения.
Физические
- Сталь 30ХГСА отличается от других марок наличием характерного зеленого оттенка сплава.
- Теплопроводность материала зависимости от значения температуры. Она находится в пределах 30–38 Втм·K.
- Электросопротивление стали составляет 210 мкОм·м.
- Коэффициент линейного расширения в среднем равен 12,2 · 10 -6 град -1 .
- Температура плавления стали 30ХГСА равна 1500 °С.
Какие есть аналоги?
Отечественные
Согласно нормативной документации сталь 30ХГСА можно заменить одним из пяти отечественных аналогов:
- 40ХФА;
- 35ХМ;
- 40ХН;
- 25ХГСА;
- 35ХГСА.
Зарубежные
На зарубежном рынке также представлено четыре аналога для замены стали марки 30ХГСА:
- 30HGS, 30HGSA (Польша);
- 30ChGSA (Болгария);
- 14331 (Чехия).
Сталь 30ХГСА — это среднелегированная конструкционная сталь, которая имеет высокую прочность и при этом отличается достаточной пластичностью. Такие свойства позволили использовать материал для производства конструкций особо ответственного назначения, которые используются в различных отраслях промышленности, в машино- и авиастроении.