Сталь 30 это низкоуглеродистая сталь
Обновлено: 31.05.2023
Низкоуглеродистая сталь получила широкое распространение в промышленной и строительной отраслях. Её высокая популярность связана с физико-химическими характеристиками и доступной ценой. Сегодня подробнее поговорим об этом сплаве.
Что это такое?
Сплав железа с углеродом получил название «углеродистая сталь». Включение углеродных компонентов позволяет многократно усилить жесткость готового материала. Эта сталь обладает прочностью и твердостью, но при этом утрачивает свою пластичность. Варьируя количество углерода, можно модулировать свойства металла в соответствии с технической необходимостью. Минимальная концентрация этого элемента в сплаве не превышает уровня в 0,25% — такие составы классифицируются как малоуглеродистые. Низкоуглеродистые стали не изменяются при закалке.
Благодаря пластичности и мягкости их швы с легкостью свариваются сваркой любых типов. К тому же заготовки могут обрабатываться ковкой.
В соответствии с действующими ГОСТ 3800-2005 и 1050-9, помимо железа и углерода, структура низкоуглеродистой стали может включать дополнительные компоненты.
- Кремний — до 0,3%, повышает физико-механические параметры, особенно прочность, а также ударную вязкость. Повышение концентрации кремния в составе способствует лучшей свариваемости материала.
- Марганец — до 0,8%, относится к категории полезных добавок. Молекулярное строение марганца напоминает кислород, поэтому он вступает с ним в химическую реакцию и тем самым препятствует формированию окислов железа, то есть ржавчины. Сплавы, подвергнутые легированию марганцем, легче справляются с высокими динамическими нагрузками и проявляют податливость к тепловому воздействию.
- Сера — до 0,6%, это вредная примесь. Она существенно усложняет обработку сплава прокаткой, ковкой и другими техниками. К тому же материал получается красноломким и плотным, сера ухудшает параметры отпускной хрупкости и понижает плотность сварного шва.
- Фосфор — до 0,08%, способен искажать кристаллическую структуру связей. Добавка уменьшает выносливость и плотность металла, понижает параметры ударной вязкости. В отдельных случаях включение такой примеси оправдано, поскольку фосфор способствует повышению податливости металлических изделий резанию. Но даже в этом случае его доля не должна превышать 0,1%, иначе происходят нежелательные изменения структуры.
- Кислород — самая вредная добавка, нежелательный элемент в составе любого металлического сплава. Введение всего лишь 0,001% кислорода может вызвать уменьшение прочности стали на 50%. К тому же кислород препятствует резанию материала.
- Азот — при включении в сплав формирует нитриты железа. Это довольно хрупкое соединение, которое способно вызвать ухудшение технологических и прочностных характеристик металла.
Из-за своей мягкости низкоуглеродистая сталь не позволяет выполнять точную обработку поверхностей. Однако благодаря вязкости и пластичности материал можно включать в производственный цикл по созданию цементируемых заготовок и элементов для дальнейшей сварки.
Обрабатываемость такой стали низка — поверхности содержат много шероховатостей.
Основные свойства
Основное свойство низкоуглеродистой стали — это пониженный предел прочности, при этом вязкость и пластичность материала, напротив, довольно высоки. Некоторые марки такой стали могут использоваться для создания цементируемых конструкций, которые требуют дополнительной герметизации с целью получения определённой степени твердости и придания заготовкам стойкости к износу в результате дальнейшей обработки. Именно поэтому изделия из низкоуглеродистой стали хорошо куются и легко свариваются.
Технико-эксплуатационные характеристики такого сплава не позволяют проводить с ним полноценную обработку. Однако если воспользоваться техникой холодного волочения и нормализации — можно оптимизировать структуру материала и улучшить параметры обрабатываемости металлической поверхности. Благодаря пластичности низкоуглеродистые составы успешно подвергаются холодной деформации, не утрачивая при этом своих технико-механических характеристик. Это связано с тем, что локальное перенапряжение распределяется по всей поверхности равномерно и предотвращает растрескивание. Такую сталь можно подвергать сварке и закаливанию.
В то же время, в соответствии с диаграммой растяжения, низкоуглеродистые сплавы имеют свои недостатки:
- пониженная прочность Те = от 330 до 460 мПа, Сто, 2 = от 200 до 280 мПа;
- низкая ударная вязкость;
- высокая чувствительность к механическому старению металла.
При любых, даже минимальных поворотных нагрузках, низкоуглеродистая сталь ощущает концентрацию напряжения. Именно поэтому изделия, подвергающиеся подобным воздействиям, из нее не изготавливают.
По качеству
По качественному признаку выделяют два типа стали.
- Обыкновенного качества — к подобному сплаву не предъявляют жестких требований, это относится и к шихте, и к процессам плавки. Присутствие фосфора в таком материале не должно выходить за отметку 0,08%, серы — 0,06%. Этот материал разливают в габаритные слитки, потому для них типично возникновение зональной ликвации.
- Качественная машиностроительная — такие стали выполняются в жестких условиях. Их отличает минимальное присутствие вредных примесей, доля серы и фосфора не должна подниматься выше уровня в 0,04%. Обычно такой материал маркируется словом «сталь», а также цифрами, которые обозначают долю карбидов, измеренную в сотых долях процентов.
Так сталь 08 и 10 широко востребована в ответственных узлах машино- и станкостроения. Из нее выполняют прокладки, втулки, змеевики и другие элементы. Перед работой такие детали в обязательном порядке подвергают термохимическому отверждению, чаще всего цементации. Сталь 15, 20 и 25 востребована для создания работающих на износ узлов, которые не связаны с повышенными механическими нагрузками — толкатели, клапаны, всевозможные рычаги и шестерни.
По способу получения
Цикл производства низкоуглеродистой стали состоит из нескольких шагов:
- погрузка чугуна и лома в печь;
- термовоздействие до достижения плавления;
- удаление вредных добавок.
Далее производится дополнительная обработка инертными газами либо вакуумом. Если необходимости в ней как таковой нет, то выполняется разливка стали.
Выделяют три основных технологии создания низкоуглеродистой стали.
- Мартеновские печи — наиболее распространённый метод получения сплава. В данном случае плавка производится на протяжении нескольких часов. Столь длительный период работы позволяет контролировать качество получаемого металлического состава.
- Конвекторные печи — подобный сплав получается благодаря подведению кислорода. Полученные подобным методом материалы содержат значительную долю примесей, потому не могут похвастаться высоким качеством.
- Электрические и индукционные печи — в процессе производства таких сталей используется шланг. На выходе получаются специализированные сплавы самого высокого качества.
По условиям проведения раскисления
По данному критерию все типы низкоуглеродистых сплавов разделяются на три категории.
- Спокойные — содержат минимальную концентрацию оксидов железа, благодаря чему выплавка производится без интенсивного выделения углекислоты. Такая реакция достигается за счёт введения в структуру стали марганца, кремния и алюминия, выполняющих роль раскислителя. В результате все выделяющиеся газообразные вещества накапливаются в осадочной раковине. Это позволяет получить плотный металл с однородной структурой.
- Кипящие — такие сплавы раскисляются только марганцем. Для них типична повышенная концентрация окислов железа в структуре. Плавка сопровождается активным выделением углекислоты, благодаря чему складывается впечатление, словно металл кипит. Эти сплавы имеют менее однородный состав, их прочность невысока, но при этом и цена их на порядок ниже остальных.
- Полуспокойные — для нейтрализации кислорода в состав подобных сплавов включают марганец и алюминий. Этот сплав по своим эксплуатационным характеристикам представляет «золотую середину» между спокойным и кипящим составами.
Марки и сферы применения
Маркировка малоуглеродистой стали включает набор букв и цифр. Буквенное обозначение представлено символами «СТ» — первые две буквы от слова «сталь». Следующее за ним числовое значение нужно разделить на 100. Получившееся частное укажет на процентную долю углерода в структуре. К примеру, маркировка СТ20 означает, что в этом составе содержится 0,2% углерода. Для справки: В некоторых случаях обозначение «СТ» не используют.
Далее идет кп/пс — они указывают на кипящий либо полуспокойной сплав. Если подобное обозначение отсутствует, это значит, что сталь спокойная. Следом идут буквы и числовые обозначения, которое указывают на присутствие добавок и их концентрацию. Так, Г – марганец, Ю – алюминий, Ф – ванадий. Также может использоваться цветовой маркер. Низкоуглеродистый сплав 10 часто имеет выраженный белый колер. Для сталей специализированного назначения используются дополнительные символы: К — востребована в производстве котлов; ОсВ – востребована при создании вагонных осей и подобных изделий.
С учетом маркировки варьируется и направление применения сталей.
- 05кп, 08, 08кп, 08ю — нужны для производства арматурной проволоки. Этот материал проявляет высокую эластичность, благодаря чему нашел применение в холодной вытяжке и штамповании. Из него изготавливают также некоторые топливные котлы, змеевики, фрагменты сварных конструкций и кузовные детали для автомобилестроения.
- 10 и 15 — востребованы для создания заготовок изделий, не подвергающихся повышенным нагрузкам. Это бывает штамповка, болты, винты, муфты и трубы для котлов.
- 18кп — применяется при производстве конструкций методом сварки.
- 20 и 25 — получили распространение при создании крепежей, в частности клапанов, толкателей и прочих элементов сельхозтехники.
- 30-35 — идут на создание звёздочек, шестерней и других осей, испытывающих низкие нагрузки.
- 40, 45 и 50 — подходят для элементов, которые в ходе эксплуатации сталкиваются с нагрузками средней величины. Сюда относятся фрикционные диски и коленвалы.
- 60-85 — такие стали подвергаются самой сильной нагрузке. Из них делают рессоры, колёса для кранов и даже рельсы для нужд железной дороги.
Таким образом, ассортимент продукции, изготавливаемой из малоуглеродистой стали, очень обширен — начиная от простой проволоки до сложных механизмов.
Сварка
Сварка низкоуглеродистых сплавов имеет свои особенности. Так, электроды, их размеры и техника сваривания подбираются с учетом основных технических требований.
- Соединение должно быть как можно более крепким.
- Не допускается наличие дефектов шва.
- Химический состав и структура шва должны производиться в точном соответствии с действующими нормативами.
- Качество сварочных соединений должно отвечать эксплуатационным условиям. От них требуется стойкость к температурному режиму, вибрационным колебаниям и механическим воздействиям.
При этом для низкоуглеродистой стали могут использоваться самые разнообразные типы сварки, начиная от простейшей газовой и ручной дуговой до сварки плавящимся электродом в углекислоте.
При выборе методики учитывают повышенную плавкость низколегированных и малоуглеродистых составов.
Сталь 30Х конструкционная легированная
Цифра 30 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,3%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.
Вид поставки
- Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 10702-78.
- Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560—78, ГОСТ 1051-73.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955—77.
- Лист толстый ГОСТ 1577—81, ГОСТ 19903—74.
- Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
Назначение
Оси, валики, рычаги, болты, гайки и другие некрупные детали.
Применение стали 30Х для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| 30Х ГОСТ 4543 | Поковки ГОСТ 8479. Сортовой прокат ГОСТ 4543 | От -40 до 450 | Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 30°С до минус 40°С |
Применение стали 30Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
Допускается применять крепежные изделия из сталей марки 30Х при температурах ниже минус 40°С до минус 60°С, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м (3 кгс*м/см 2 ) ни на одном из испытуемых образцов.
Применение стали 30Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33259-2015)
| Марка стали | Стандарт или ТУ на материал | Параметры применения | |||
| Болты, шпильки | Гайки | ||||
| Температура рабочей среды, ºС | РN, кгс/cм 2 , не более | Температура рабочей среды, ºС | PN, кгс/cм 2 , не более | 30Х | ГОСТ 4543 | От –40 до 425 | PN 200 | От –40 до 425 | PN 200 |
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 30Х | 0,24-0,32 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | — | — | — | — | — | — |
Температура критических точек, °С
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||||||
| ГОСТ 4543-77 | Пруток, закалка с 860 °С в масле, отпуск при 500 °С, охл. в воде или в масле | 25 | — | 690 | 880 | 12 | 45 | 69 | — |
| ГОСТ 8479-70 | Поковка; закалка + отпуск | До 100 | 395 | 395 | 615 | 17 | 45 | 59 | 187-229 |
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | Место вырезки образца | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 40 | К | 510 | 720 | 22 | 66 | 216 |
| Ц | 490 | 680 | 27 | 65 | 196 | |
| 80 | К | 520 | 720 | 21 | 66 | 206 |
| Ц | 480 | 680 | 28 | 62 | 176 | |
| Ц | 420 | 680 | 28 | 60 | 167 | |
| 160 | К | 410 | 720 | 18 | 64 | 206 |
| Ц | 420 | 670 | 27 | 61 | 154 |
Примечание: Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 550 °С.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 300 | 540 | 900 | 11 | 53 | 20 |
| 400 | 560 | 860 | 13 | 54 | 39 |
| 500 | 440 | 690 | 18 | 70 | 39 |
| 600 | 490 | 670 | 17 | 74 | 54 |
Примечание: Закалка с 800 °С в воде.
Механические свойств при повышенных температурах
| tисп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 300 | 570 | 790 | 25 | 65 | 127 |
| 400 | 510 | 650 | 21 | 74 | 68 |
| 600 | 450 | 500 | 14 | 75 | 83 |
Примечание: Пруток диаметром 40 мм; закалка с 860 °С в масле; отпуск при 500 °С.
Предел выносливости
| Характеристики прочности | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
| σв = 450 МПа σ0,2 = 690 МПа | 333 | 240 |
Ударная вязкость KCU
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | |||
| +15 | -20 | -40 | -70 | |
| Закалка с 860 °С в масле; отпуск при 200 °С, охл. в масле | 42 | 34 | 34 | 33 |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Охлаждение замедленное.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.
Свариваемость
Сталь 30Х относится к ограниченно свариваемым. Способы сварки: РДС, ЭШС с подогревом и последующей термообработкой.
Прокаливаемость
Примечание: Количество мартенсита 50 %; критический диаметр после закалки в масле равен 15-25 мм.
Сталь 30 конструкционная углеродистая качественная
Цифра 30 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,30%.
Характеристики и назначение
Сталь марки 30 относится к нелегированным специальным конструкционным качественным углеродистым сталям и применяется при изготовлении деталей невысокой прочности, например:
- тяги,
- серьги,
- траверсы,
- рычаги,
- валы,
- звездочки,
- шпиндели,
- цилиндры прессов,
- соединительные муфты
Сталь марки 30 применяется также для изготовления:
- штропов для вертлюгов,
- крюков и элеваторов,
- подъемных крюков,
- осей,
- талевых блоков и крон-блоков,
- лопастей глиномешалок,
- фланцев,
- валиков,
- установочных колец,
- грунд-букс вертлюгов,
- деталей буровых лебедок
Сталь марки 30 рекомендуется также дли изготовления некоторых деталей оборудовании нефтеперерабатывающих заводов:
- шатунных болтов,
- валор паровых частей насосов,
- поршневых штоков,
- валов центробежных насосов,
- болтов,
- запорных элементов арматуры, работающей при температуре до 300°C в некоррозионной среде,
- решеток теплообменннков с плавающей головкой, предназначенных для работы с некоррознонной нефтью и ее продуктами,
- крепежных деталей, работающих при температуре 375°C
В нормализованном состоянии сталь марки 30 применяется для изготовления деталей, испытывающих сравнительно небольшие напряжения (грундбуксы вертлюгов, крюки, фланцы, установочные кольца и т. д.), а после закалки и высокого отпуска применяется для изготовления таких деталей, как валики, оси, траверсы и вилки буровых лебедок, валы центробежных насосов и т.д.
Изменение механических свойств стали марки 30 в зависимости от температуры отпуска показано на рисунке ниже.
Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
| C | Si | Mn | Cr | S | Р | Cu | Ni | As |
| не более | ||||||||
| 0,27-0,35 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,25 | 0,04 | 0,035 | 0,25 | 0,25 | 0,08 |
Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | |
| не более | ||||||||
| 30 | 0,27-0,35 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,030 | 0,035 | 0,25 | 0,30 | 0,30 |
Термообработка
Сталь марки 30 подвергают нормализации с температуры 880-900°C.
Закалка производится в воде с температуры 860-880°C и отпуск — при 550-600°C.
Применение стали 30 для крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)
| Марка стали | Технические требования | Допустимые параметры эксплуатации | Назначение | |
| Температура стенки, °С | Давление среды, МПа (кгс/см 2 ), не более | |||
| 30 ГОСТ 1050, ГОСТ 10702 | СТП 26.260.2043 | От -40 до +425 | 10(100) | Шпильки, болты |
| 16(160) | Гайки | |||
| От -40 до +450 | Шайбы | |||
Применение стали 30 (ГОСТ 1050) для кислородной арматуры (по ГОСТ 12.2.052)
| Давление кислорода, МПа (кгс/см 2 ), не более | В арматуре отключения КИП (DN ≤ 6) | ||||||||
| в запорной арматуре | в регулирующей арматуре | ||||||||
| при управлении | |||||||||
| местном | дистанционном | местном | дистанционном | ||||||
| корпус | детали затвора | корпус | детали затвора | корпус | детали затвора | корпус | детали затвора | корпус | детали затвора, шпиндель с запорным конусом ≥60° |
| 1,6 (16) | 0,6 (6) | 1,6 (16) | |||||||
ПРИМЕЧАНИЕ. Арматура из углеродистых сталей и чугунов с покрытием из органосиликатных материалов приравнивается к арматуре из нержавеющих сталей.
Твердость HB (по Бринелю)(ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Твердость HB, не более, для металлопродукции | |||
| горячекатаной и кованой | калиброванной и со специальной отделкой поверхности | |||
| без термической обработки | после отжига или высокого отпуска | нагартованной | после отжига или высокого отпуска | |
| 30 | 179 | — | 229 | 79 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Знак «-» означает, что твердость не нормируют и не контролируют
Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)
| Механические свойства, не менее | |||
| Предел текучести σ0,2, Н/мм 2 | Предел прочности σв, Н/мм 2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % |
| 295 | 490 | 21 | 50 |
Нормированные механические свойства металлопродукции калиброванной в нагартованном или термически обработанном состоянии
| Марка стали | Механические свойства, не менее, для металлопродукции | |||||
| нагартованной | отожженной или высокоотпущенной | |||||
| Предел прочности σв, Н/мм 2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | Предел прочности σв, Н/мм 2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | |
| 30 | 560 | 7 | 35 | 440 | 17 | 45 |
Механические свойства металлопродукции из стали 35 в зависимости от размера (ГОСТ 105-2013)
| Механические свойства металлопродукции размером | |||
| Предел текучести σ0,2, МПа не менее | Предел прочности σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Работа удара KU, Дж |
| не менее | |||
| до 16 мм включ. | |||
| 400 | 600-750 | 18 | 30 |
| св. 16 до 40 мм включ. | |||
| 355 | 550-700 | 20 | 30 |
| св. 40 до 100 мм включ. | |||
| 295 | 500-650 | 21 | 30 |
- Механические свойства металлопродукции из стали марки 30 распространяются на металлопродукцию размером до 63 мм включ.
- Значения механических свойств приведены для металлопродукции круглого сечения. Для прямоугольных сечений диапазоны эквивалентных диаметров — в соответствии с приложением Б (ГОСТ 1050-2013).
Механические свойства проката
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||||
| ГОСТ 1050-88 | Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации | 25 | 290 | 490 | 21 | 50 | — |
| Сталь калиброванная 5-й категории: | |||||||
| после нагартовки | — | — | 560 | 7 | 35 | — | |
| после отжига или высокого отпуска | — | — | 440 | 17 | 45 | — | |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой | ||||||
| после отжига или отпуска | — | — | До 570 | — | 45 | 179 | |
| после сфероидизирующего отжига | — | — | До 520 | — | 45 | 179 | |
| нагартованная без термообработки | — | — | 560 | 7 | 40 | 229 | |
| ГОСТ 1577-93 | Лист отожженный или высокоотпущенный | 80 | 430 | 24 | — | — | |
| ГОСТ 1577-93 | Полоса нормализованная или горячекатаная | 6-25 | 233 | 490 | 21 | 50 | — |
| ГОСТ 16523-89(образцы поперечные) | Лист горячекатаный | До 2 | — | 440-590 | (19) | — | — |
| 2-3,9 | — | 440-590 | (20) | — | — | ||
| Лист холоднокатаный | До 2 | — | 440-590 | (20) | — | — | |
| 2-3,9 | — | 440-590 | (21) | — | — | ||
| ГОСТ 16523-89 (образцы категорий поперечные) | Лист термообработанный 1 и 2-й | 4-14 | — | 430-590 | 24 | — | 149 |
| ГОСТ 2284-79 | Лента холоднокатаная: | ||||||
| отожженная, | 0,1-4 | — | 400-650 | (16) | — | — | |
| нагартованная, класс прочности Н1 | 0,1-4 | — | 650-850 | — | — | — | |
| ГОСТ 10234-77 | Лента отожженная плющеная | 0,1-4 | — | До 600 | 15 | — | — |
Механические свойства поковок после нормализации (ГОСТ 8479-70)
| Сечение, мм | КП | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость НВ, не более |
| не менее | |||||||
| 300-500 | 175 | 175 | 350 | 22 | 45 | 54 | 101-143 |
| 500-800 | 20 | 40 | 49 | ||||
| 100-300 | 195 | 195 | 390 | 23 | 50 | 54 | 111-156 |
| 300-500 | 20 | 45 | 49 | ||||
| 500-800 | 18 | 38 | 44 | ||||
| 100-300 | 215 | 215 | 430 | 20 | 48 | 49 | 123-167 |
| 300-500 | 18 | 40 | 44 | ||||
| 500-800 | 16 | 35 | 39 | ||||
| До 100 | 245 | 245 | 470 | 22 | 48 | 49 | 143-179 |
| 100-300 | 19 | 42 | 39 | ||||
| 300-500 | 17 | 35 | 34 | ||||
ПРИМЕЧАНИЕ. Прокат. Закалка с 860 °С в воде; образцы диаметром 60 мм.
| Термообработка | σ-1, МПа |
| Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 640 °С, σв = 530 МПа | 255 |
| Нормализация при 875 °С, охл. на воздухе, σв = 495 МПа | 206 |
ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 1/100000 = 108 МПа, σ 425 1/100000 = 81 МПа, σ 450 1/100000 = 54 МПа, σ 500 1/100000 = 22 МПа.
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп, °С, | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 20 | 320 | 530 | 25 | 52 | 62 |
| 300 | 205 | 580 | 21 | 51 | 70 |
| 500 | 145 | 350 | 24 | 70 | 43 |
| 600 | 78 | 195 | 35 | 83 | 74 |
| 800 | — | 98 | 49 | 98 | — |
| 900 | — | 77 | 53 | 100 | — |
| 1000 | — | 48 | 56 | 100 | — |
| 1100 | — | 30 | 58 | 100 | — |
| 1200 | — | 21 | 64 | 100 | — |
Ударная вязкость KCU (ГОСТ 105-2013)
| Марка стали | Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 , не менее |
| 30 | 78 |
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | ||
| +20 | -40 | -60 | |
| Закалка с 860 °С в воде; отпуск при 400 °С | 72 | 45 | 42 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Заготовка диаметром 60 мм.
Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Заготовки сечением до 800 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость — ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.
Обрабатываемость резанием — Kv б.ст = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 143 и σв = 460 МПа.
Сталь 30ХГСА конструкционная легированная
Цифра 30 указывает среднее содержание углерода в сотых долях %, т.е. содержание углерода в стали около 0,3%.
Буква Х — указывает на присутствие в стали хрома, отсутствие после буквы цифры означает, что содержание хрома не превышает 1,5%.
Буква Г — указывает на присутствие в стали марганца, отсутствие после буквы цифры означает, что содержание марганца не превышает 1,5%.
Буква С — указывает на присутствие в стали кремния, отсутствие после буквы цифры означает, что содержание кремния не превышает 1,5%.
Буква А в конце маркировки стали означает, что сталь является высококачественной.
Применение 30ХГСА
Сталь 30ХГСА применяется для изготовления валов, осей, зубчатых колес, фланцев, корпусов обшивки, лопаток компрессорных машин, работающих при температуре до 200 °С, рычагов, толкателей, ответственных сварных конструкций, детали работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, детали работающие при низких температурах.
Сталь 30ХГСА является ограничено свариваемой. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС (Контактно Точечная Сварка) без ограничений
Характеристики
Удельное электросопротивление ρ, при при 20 °С — 210 нОм*м
Плотность ρ кг/см 3 при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 30ХГСА | 7850 | 7830 | 7800 | 7760 | 7730 | 7700 | 7670 | — | — | — |
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 30ХГСА | 38 | 38 | 37 | 37 | 36 | 34 | 33 | 31 | 30 | — |
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
| 496 | 504 | 512 | 533 | 554 | 584 | 622 | 693 | — | — |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 46 | 46 | — | 41 | — | — | 33 | — | — | 29 |
Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1 , при температуре испытаний, °С
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
| 11,7 | 12,3 | 12,9 | 13,4 | 13,7 | 14,0 | 14,3 | 12,9 | — | — |
Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 30ХГСА | 215 | 211 | 203 | 196 | 184 | 173 | 164 | 143 | 125 | — |
Модуль упругости при сдвиге на кручением G, ГПа, при температуре испытаний °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 30ХГСА | 84 | 82 | 79 | 75 | 71 | 66 | 62 | 54 | 47 | — |
Температура критических точек
Химический состав, % (ГОСТ 4345-2016)
По ГОСТ 4345-2016 массовая доля азота (N) не должна превышать:
в мартеновской стали — 0,005 %;
в кислородно-конвертерной стали:
— без внепечной обработки:
0,006 % — для тонколистовой металлопродукции и ленты;
0,008 % — для остальных видов металлопродукции;
— с внепечной обработкой:
0,010 % — для тонколистовой металлопродукции и ленты;
0,012 % — для остальных видов металлопродукции;
в стали, выплавленной в электропечах, — 0,012 %.
Массовая доля азота в стали не нормируется и не контролируется в случаях:
— если в стали массовая доля общего алюминия составляет не менее 0,020 % или кислоторастворимого алюминия — не менее 0,015 %, или
-вводятся, по отдельности или в любом сочетании, азотосвязывающие элементы (титан — не более 0,040 %, ванадий — не более 0,05 %, ниобий — не более 0,05 %), при этом суммарная массовая доля алюминия, титана, ванадия и ниобия должна быть от 0,02 % до 0,15 %. Массовая доля перечисленных элементов должна быть указана в документе о качестве.
Допускается массовая доля остаточных элементов, не более: вольфрама — 0,20 %, молибдена — 0,11 %, ванадия — 0,05 % и остаточного или преднамеренно введенного титана (за исключением стали марок, перечисленных в примечании 1 настоящей таблицы) — не более 0,03 %.
По ГОСТ 4345-2016 массовая доля фосфора, серы и остаточных элементов (меди, никеля и хрома) по анализу ковшовой пробы и в готовой металлопродукции должна соответствовать требованиям таблицы 2.
| Сечение, мм | σ0,2 МПа | σв МПа | δ5, % | ψ% | KCU, Дж/см 2 |
| 30 | 880 | 1000 | 12 | 50 | 69 |
| 60 | 760 | 880 | 12 | 50 | 69 |
| 80 | 740 | 860 | 14 | 50 | 78 |
| 120 | 670 | 820 | 14 | 50 | 78 |
| 160 | 590 | 740 | 14 | 60 | 78 |
| 200 | 530 | 720 | 14 | 45 | 59 |
| 240 | 490 | 710 | 14 | 46 | 59 |
Примечание. Закалка с 880 °С в масле; отпуск при 600 °С, охл. в воде.
| tотп., °С | σ0,2 МПа | σв МПа | δ5, % | ψ% | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| 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 |
| tисп., °С | σ0,2 МПа | σв МПа | δ5, % | ψ% | KCU, Дж/см 2 |
| Пруток. Закалка с 880 °С в масле; отпуск при 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 | — |
| Прочностные характеристики | σ-1, МПа | τ-1, МПа | n |
| σв = 1670 МПа | 490 | 1666 | 10 7 |
| σв = 880 МПа | 372 | 882 | 10 7 |
| σв = 1080 МПа | 470 | — | 10 6 |
| Закалка с 870 °С; отпуск при 200 °С | 696 | — | — |
| Закалка с 870 °С; отпуск при 400 °С | 637 | — | — |
Ударная вязкость КСМ
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | ||||
| +20 | -20 | -40 | -60 | -80 | |
| Закалка с 880 °С в масле; отпуск при 580-600 °С, σв = 1000 МПа | 69 | 55 | 41 | 35 | 23 |
Температура ковки, °С: начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, сечения 51—100 мм — в ящиках.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,75 и Kv б.ст = 0,85 в горячекатаном состоянии при НВ 207-217 иов =710 МПа.
Флокеночувствительность — чувствительна.
Обзор стали 30
Высоким качеством отличается конструкционная сталь с маркировкой 30. Из этого сплава изготавливается большое количество практичных и надежных продуктов. В этой статье мы подробно рассмотрим обзор популярной стали марки 30.
Состав и расшифровка
Сплав стали 30 в настоящее время является очень популярным и востребованным. Прежде чем рассматривать основные особенности и эксплуатационные характеристики этого материала, стоит расшифровать его маркировку.
Цифра 30, что присутствует в наименовании стали, отражает среднее содержание углерода. В рассматриваемом металле на указанный химический элемент приходится 0,3%.
Качественный стальной сплав, которому присвоена марка 30, предполагает такое содержание химических элементов.
- В сплаве имеется такой важный компонент, как углерод. Средний объем содержания этого элемента находится в пределах 0,27-0,35%.
- Сталь 30 содержит кремний в объемах 0,17-0,37%.
- Имеется в рассматриваемом сплаве и такой элемент, как марганец, в количестве 0,5-0,8%.
- Содержание фосфора в стали марки 30 достигает отметки 0,03%.
- Есть в металле и нежелательный компонент – сера, объем которой составляет 0,035%.
- Содержание хрома в металле – 0,25%.
- В стали 30 присутствует никель в объеме 0,30%.
- Медь в металле достигает отметки 0,30%.
- Остальной объем состава металла приходится на железо.
Все перечисленные составляющие, присутствующие в содержании стали 30, оказывают влияние на ее механические и технические параметры и характеристики. Химический состав рассматриваемого конструкционного сплава регулируется и устанавливается ГОСТом.
Характеристики и свойства
Металлический сплав, которому присвоена марка 30, обладает своими индивидуальными характеристиками и свойствами. Все параметры, присущие этому материалу, обуславливают его актуальность и востребованность в условиях различных производств. Узнаем все об основных характеристиках качественной стали марки 30.
Механические
Рассматривая особенности сплава с маркировкой 30, целесообразно начать с его основных механических свойств на примере изготавливаемого проката.
- Предел текучести стали горячего катания, а также кованых и калиброванных экземпляров, достигает отметки в 280 МПа. Подразумевается сечение, составляющее 25 мм. Если же речь идет об отожженном листе с сечением 80 мм, то его предел текучести составит 430 МПа.
- Предел прочности проката с разными характеристиками может быть разным. К примеру, кованая, горячекатаная сталь или серебрянка имеют показатель 490 МПа. Значение отожженных листов – 24 МПа, а нормализованной полосы – 490 МПа.
- Показатель относительного удлинения горячекатаной или кованой стали равняется 21%. Что касается нормализованной полосы, то здесь актуальным будет аналогичное значение – 21%.
- Варьируются и показатели относительного сужения стального проката. Кованые, калиброванные и горячекатаные варианты имеют параметр сужения, составляющий 50%, нормализованная полоса – 50%, калиброванная сталь со специальной отделкой – 45% после процедуры отжига.
- Модуль нормальной упругости рассматриваемого сплава варьируется исходя из температурных значений, оказывающих на него прямое воздействие. К примеру, при температуре испытаний в +20 градусов Цельсия актуальным будет модуль в 200 ГПа, а при 300 градусах – 185 ГПа.
Механические свойства рассматриваемого стального сплава могут изменяться исходя из температурных значений, установившихся при отпуске. При этом меняются и предел текучести, и относительное удлинение, и даже степень твердости металла.
Технологические
Осветим основные технологические параметры, которые присущи стали с маркировкой 30.
- Рассматриваемый вид металла может подвергаться процедуре ковки. При этом разрешенной температурой начала является 1280 градусов Цельсия, а конца – 750 градусов. Если речь идет о металлических заготовках, сечение которых достигает отметки 80 мм, то их охлаждение проводится на открытом воздухе.
- Стоит обозначить свариваемость стали 30. Этот материал относится к категории ограниченно свариваемых. Сплав разрешается обрабатывать посредством сварки дугового типа (в том числе и автоматической). Разрешенной является и электрошлаковая сварка. При этом рекомендуется подогревать заготовки, а потом подвергать их дальнейшей термообработке. Сварка контактного типа может реализовываться без каких-либо ограничений.
- Что касается обработки материала с маркой 30 посредством резания, то здесь актуальны такие значения – при горячекатаном состоянии при HB 143 и σв = 460 МПа: Kv быстрорежущая сталь = 1,7.
- Рассматриваемый вид металла не демонстрирует флокеночувствительности.
- Хрупкости, проявляющейся во время отпуска заготовок, сталь 30 не подвержена.
Физические
Ознакомимся с основными физическими характеристиками, которыми обладает сплав с маркировкой 30.
- Показатель плотности рассматриваемого металла может изменяться в зависимости от температурных воздействий. Так, при испытаниях на фоне +20 градусов Цельсия актуальной оказывается плотность в 7850 кг/м3.
- Коэффициентные значения, отражающие тепловую проводимость стали, находятся в пределах 52-32 Вт/м*К. В данном случае на показатель тоже влияет температура нагрева.
- Удельные показатели теплоемкости сплава с маркой 30 могут составлять от 470 до 764 Дж/кг*К.
- Показатель жесткости сплава с маркой 30 является таким – HB 10-1 = 179 МПа.
Под воздействием различных температурных параметров могут изменяться самые разные физические свойства материала, в том числе и его непосредственная структура.
Виды поставки
Сегодня сталь, соответствующая маркировке 30, реализуется в различных вариациях проката. Рассмотрим список наиболее популярных видов поставки рассматриваемого сплава высокого качества:
- прокат сортового типа, в том числе и фасонный;
- прутки калиброванного типа;
- серебрянка;
- прутки шлифованного вида;
- стальные листы малой и большой толщины;
- металлическая лента и полоса;
- стальная проволока;
- кованые изделия и поковки.
Аналоги
Сегодня существует множество металлов-аналогов стали марки 30. Похожими характеристиками и параметрами обладают сплавы, производство которых налажено на территории разных стран.
Рассмотрим список наиболее качественных и используемых сталей-аналогов сплаву с маркировкой 30.
- Похожие разновидности сталей производятся на территории США. Этим экземплярам присваиваются следующие маркировки: 1030, G10300, M1031.
- Подобные металлы в Германии имеют такие маркировки: 1.0528, C30, C30E, Ck30.
- На многих производствах используются японские аналоги – S28C, S30C, S33C, SWRCH30K.
- Отличный металл-аналог из Англии имеет такую маркировку – 080M32.
- Сплавы с похожими характеристиками производятся в Италии – C30, C30E, C30R.
- Аналог стали с маркировкой 30 производится и в Болгарии – это металл, которому присваивается такая же марка.
- В Польше существуют неплохие аналоги рассматриваемого материала, а именно: сталь 30A, 30rs.
- Румынский аналог – OLC30.
- Чешский металл-аналог – 12031.
- Существуют и высококачественные металлы-аналоги, которым присваиваются следующие маркировки: 1.1178, C30, C30E.
Перечисленные марки зарубежных металлов имеют очень много общего со сплавом 30. Многие из них имеют аналогичные допускаемое напряжение, модули и коэффициентные показатели.
Существуют не только аналоги, но и полноценные заменители рассматриваемого металла. Подобным материалам присваиваются такие марки:
Применение
Из стали, соответствующей цифровой марке 30, изготавливают очень много разных продуктов высокого качества. Рассмотрим список таких единиц:
- тяговые элементы;
- серьги;
- траверсные детали;
- разные типы рычажных механизмов;
- валы;
- детали-звездочки;
- шпиндели;
- прессовые цилиндрические запчасти;
- соединительные муфты.
На этом список продукции, изготавливаемой из стали 30, не завершается. Этот сплав подходит для производства запчастей, от которых не требуется повышенный прочностный уровень.
Обработка
Сталь марки 30 может подвергаться разным типам обработки. При этом устанавливаются разрешенные температурные значения, влияющие на металл. Разрешенной является правильная термообработка рассматриваемого сплава. Материал может проходить этап нормализации при температурных значениях, составляющих от 880 до 900 градусов Цельсия.
Закалка металла марки 30 осуществляется в воде. При этом процедура протекает в условиях температурных параметров 860-880 градусов Цельсия. Завершающая операция термообработки конструкционной стали – отпуск. Его реализуют на фоне температурных значений 550-600 градусов Цельсия.
Читайте также: