Сталь 30 хгса характеристики

Обновлено: 22.04.2024

Сталь 30ХГСА один из наиболее востребованных в промышленности и в чем-то даже легендарный сплав, вошедший в историю как прорывной для времени своего открытия. Марка была открыта перед началом войны советскими учеными И.И. Сидориным и Г.В. Акимовым сотрудниками ВИАМ (Всесоюзного Института Авиационных Материалов). Сталь 30ХГСА на несколько лет стала мировым лидером среди материалов для авиастроения и успешно применялась советской авиацией в годы войны. До сих пор Сталь 30ХГСА используется в авиастроении, машиностроении, кораблестроении и многих других отраслях как мирной, так и военной промышленности.

Расшифровка

Расшифровка стали 30ХГСА указывает на химический состав сплава и качество марки. В состав стали 30ХГСА входят и другие элементы, помимо тех, что указаны в маркировке, но их доля в сплаве незначительна. При увеличении доли элемента в сплаве до существенной, его буквенное обозначение добавляется в маркировку с указанием доли. Состав стали 30ХГСА характеризует ее как высокоуглеродистую среднелегированную высшего качества, что указывает на прочность и пригодность для производства износостойких деталей машин, лопаток для компрессорных станций, несущих конструкций и других изделий с повышенными требованиями.

Цифра 30 в маркировке указывает на процентное соотношение содержания углерода в сотых долях (0.3%);
буква Х означает наличие хрома в сплаве, но не более 1.5%, на что указывает отсутствие цифры рядом с буквой;
буква Г указывает на марганец, содержание которого не превышает 1.5%;
буква С указывает на кремний в составе сплава, доля которого не превышает 1.5%;
буква А в конце маркировки означает высшую категорию качества стали.

У стали 30ХГСА есть другое название «хромансиль», образованное от обозначений входящих в ее состав химических элементов хрома, марганца, кремния. Это название популярно среди строителей.

Характеристики

30ХГСА среднелегированная высокоуглеродистая конструкционная сталь. Благодаря высокому содержанию углерода, сталь 30ХГСА отличается прочностью и устойчивостью к физическим воздействиям, чем обусловлено ее широкое применение в строительстве. Сталь 30ХГСА по показателю свариваемости относится ко второй группе, отличается хорошей свариваемостью при соблюдении некоторых условий. Варить рекомендуется с прогревом до 250С и избегать резкого охлаждения. Выполнение этих условий обеспечит минимальный риск образования трещин, а сварные швы смогут выдерживать нагрузки максимального предела выносливости.

Предел текучести стали 30ХГСА 820 МПа, что более чем вдвое превосходит аналогичный показатель стали 12Х18Н10Т. Предел выносливости составляет 490 МПа, что ровно вдвое больше аналогичного показателя у стали 45. При нагрузке 980 МПа сталь 30ХГСА разрушается полностью. Твердость по шкале Роквелла составляет 45-50 ед. Максимальная температура сохранения механических характеристик равна 400С. Сталь склонна к отпускной хрупкости.

Характеристики стали 30ХГСА регламентированы межгосударственным стандартом ГОСТ 4543-2016.

Сортамент изделий, изготовление и области применения

Сталь 30ХГСА применяется в производстве деталей с повышенными требованиями к износоустойчивости: поршневые механизмы, работающие в двигателях, толкатели, зубчатые валы, рычаги, оси, лопасти, фланцы, стальные колеса, ответственные несущие конструкции, предназначенные для знакопеременных нагрузок. Особой категорией изделий из стали 30ХГСА являются бесшовные трубы. Бесшовная труба изготовляется из круглого или пустотелого стального профиля способами горячей и холодной деформации.

Виды поставки стали 30ХГСА

Материал 30ХГСА поставляется в следующих видах:

сортовой прокат;
фасонный прокат;
калиброванный пруток;
шлифованный пруток;
серебрянка;
лист толстый;
лист тонкий;
полоса;
поковки;
кованые заготовки;
трубы.

Сортамент бесшовных труб из стали 30ХГСА

ГОСТ 8731-87 горячекатаные для машиностроения и трубопроводов;
ГОСТ 8732-78 горячедеформированные общего назначения;
ГОСТ 8733-74 холоднодеформированные и горячедеформированные общего назначения;
ГОСТ 8734-75 холоднодеформированные;
ГОСТ 21729-76 конструкционные;
ГОСТ 9567-75 прецизионные.

Способ горячей деформации

Основные этапы изготовления бесшовной стальной трубы из стали марки 30ХГСА методом горячей деформации:

подготовительные процедуры;
нарезка заготовок в соответствии с ГОСТом 8732-78;
нагрев заготовки до 1200С;
бурение полнотелой заготовки на специальном станке, в результате чего получается гильза;
прокат и вытягивание гильзы под вальцами на специальном оборудовании;
калибровка;
контроль качества и испытания на механическую прочность.

Способ холодной деформации

Основные этапы изготовления бесшовной стальной трубы из стали марки 30ХГСА методом холодной деформации:

нарезка и химическая обработка заготовок (протравливание);
очистка заготовок;
формирование круглой формы и толщины стенок на специальном оборудовании с помощью валов;
калибровка;
контроль качества и испытания на механическую прочность.

5 областей применения

Бесшовные стальные трубы выпускаются в разных размерах и с разной толщиной стенок, что позволяет использовать их в разных сферах производства. Перечисляем пять главных областей применения бесшовных труб из стали 30ХГСА:

машиностроение, самолетостроение применяются в основном в деталях, предназначенных для эксплуатации под сильным давлением и требовательных к качеству материала изготовления;
нефтегазовая промышленность доставляют нефтепродукты и природный газ на большие расстояния;
жилищное строительство для прокладки коммуникаций газо- и водоснабжения, идеальны для горячего водоснабжения благодаря устойчивости к высоким температурам;
добыча угля горячекатные трубы применяются для отвода побочных продуктов;
оборонная промышленность для возведения конструкций повышенной прочности.

Использование в промышленности

Сталь 30ХГСА относится к высококачественным сплавам, всегда востребованным в самых разных областях производства. Из сплава 30ХГСА отливают корпуса, сплошные трубы различного диаметра, детали двигателей, крепежи, оружейные стволы.

В строительстве. Из стали 30ХГСА производятся высокопрочные крепежные элементы для строительных конструкций, устойчивые к переменным нагрузкам. Крепежи из стали 30ХГСА имеют ограниченную сферу применения из-за низкой устойчивости к коррозии или должны быть защищены.
В машиностроении и самолетостроении. Из стали 30ХГСА изготавливаются цельные корпуса, сварные конструкции, подвижные детали (лопасти, валы, рычаги, оси), крепежные элементы. В самолетостроении из стали 30ХГСА в основном изготавливаются расходные детали.
В нефтегазовой промышленности. В качестве несущих конструкций для газопроводов высокого давления применяются горячекатные стальные трубы.
В оборонной промышленности. 30ХГСА является распространенной оружейной сталью, из нее изготавливаются стволы для отечественного стрелкового оружия.

Тепловая обработка

30ХГСА это улучшаемый сплав, его характеристики можно повысить за счет правильной тепловой обработки закаливания или отпуска. Это касается не только заготовок, но и готовых стальных изделий, улучшаемых с помощью химико-термического воздействия.

Разновидности термообработки стали 30ХГСА

Закаливание. Процедура, направленная на улучшение характеристик поверхностного слоя стали. Сталь 30ХГСА закаливается при температуре 880С и подвергается охлаждению в масле, чтобы не допустить нежелательных структурных изменений.
Отпуск. Закаливание стали меняет ее структурные характеристики. После такой внутренней перестройки может возникнуть напряжение, приводящее к трещинам. Чтобы не допустить этого, таль 30ХГСА подвергают отпуску при температуре 540С. Для охлаждения можно использовать воду.
Ковка. В результате ковки структура металла становится более прочной. Сталь 30ХГСА куют после нагревания до 1240С и охлаждают на открытом воздухе.

Прокаливаемость стали 30ХГСА сравнительно невысока, она составляет всего 24-40 мм глубины прокаливаемого слоя.

Преимущества и недостатки

Как и любая марка стали, 30ХГСА обладает набором особенностей, определяющих сферы ее применения. У нее есть как сильные стороны, так и уязвимости, ограничивающие ее использования в определенных условиях. В ряде случаев недостатки можно нивелировать с помощью дополнительной обработки тепловой, химической или нанесения защитного покрытия на поверхность изделия.

ударная вязкость высокая способность стали противостоять динамическим нагрузкам;
твердость объясняется высоким содержанием углерода в составе стали;
износоустойчивость устойчивость к переменным нагрузкам, особо ценное качество стали 30ХГСА, сделавшее ее незаменимой в самолетостроении;
хорошая свариваемость;
высокая сопротивляемость постоянному тепловому воздействию (до 400С).

Низкая прокаливаемость небольшая глубина изменений при закалке;
Флокеночувствительность подверженность образованию внутренних трещин, снижающих механические показатели;
Коррозионная подверженность сталь нельзя использовать в условиях повышенной влажности или прямого контакта с водой без гальванического покрытия или других защитных мер.

Химический состав

Химический состав стали 30ХГСА и процентные доли содержания значимых элементов приведены в следующей таблице.

Сталь 30ХГСА: характеристики и применение

Изначально, сталь марки 30ХГСА разрабатывалась советскими учеными как материал для авиационной промышленности. Элементы управления, педали и другие механизмы самолетов середины 20 века полностью изготавливали из данного сплава. Но наука не стояла на месте. Спустя некоторое время благодаря характеристикам сталь 30ХГСА нашла применение и стала доступной для остальных сфер промышленности. И сразу же началось массовое использование стали машино- и станкостроением.

30ХГСА - расшифровка марки стали

Сталь 30ХГСА относится к группе легированных сталей. Состав ее регламентируется ГОСТом 4543-71, согласно которому каждая буква и цифра обозначает определенное содержание определенных химических элементов:

30ХГСА – это российское обозначение марки стали.

Аналоги

Существует следующие зарубежные аналоги:

Польша 30HGSA.
Болгария 30ChGSA.
Чехия 14331.

Физические свойства

Особенностью 30ХГСА является наличие характерного зеленого оттенка. Плотность 7850 кг\м3. Температура плавления около 1500 ºС.

Теплопроводность находится в пределах 30-38 Вт\м К в зависимости от значения температуры. Коэффициент линейного расширения в среднем составляет 12,2 106 1\град. Электросопротивление 210 мкОм мм.

Механические характеристики

Марка 30ХГСА от обычных конструкционных сталей отличается повышенным значением прочности и устойчивости к ударным нагрузкам. Предел текучести равен 820 МПа. Для сравнения, нержавейка 12Х18Н10Т «течет» уже при 400 МПа. Полное разрушение стали происходит при нагрузке 980 МПа. Ударная вязкость составляет 127 КДж\м2.

Обладает высокими пластичными свойствами: относительное удлинение 11%, а сужение 50%. Устойчива при работе в условиях переменных нагрузок. Предел выносливости 30ХГСА больше стали 45 ровно в 2 раза и имеет значение 490 МПа. Износоустойчива. Твердость находится в пределах 45-50 единиц по шкале Роквелла.

Сталь сохраняет свои механические характеристики при температуре вплоть до 400 С.

Химические свойства

Маркировка 30ХГСА не относится к категории коррозионностойких материалов. Под влиянием водной среды на поверхности сплава начинает проступать ржавчина.

Коррозионностойкость повышают путем использования специальных гальванических покрытий на основе хрома и цинка. Нанесение их осуществляется методом электролиза.

Технологические свойства

Высокая пластичность стали позволяет применять для ее обработки штамповку и ковку.

Упругие свойства стали также способствуют резанию: фрезерование, зенкерование и прочее. Для увеличения производительности данного процесса сталь предварительно отжигают.

30ХГСА относится ко 2-ой группе свариваемости. Особенности проведения сварки заключаются в необходимости прогрева стали до 250 ºС, что позволяет снизить вероятность образования трещин. При соблюдении данных условий сварные швы способны выдерживать нагрузку от 300 до 490 МПа в зависимости от типа нагрузки.

Типы применения

Благодаря всем вышеперечисленным характеристикам 30ХГСА имеет огромное практическое применение для разных отраслей промышленности:

В строительстве из 30ХГСА делают крепеж, на который воздействует знакопеременный изгиб. Сюда относят анкерные болты, гайки, шпильки и прочее.
До сих пор в авиастроении применяют как материал для изготовления расходных деталей самолетов: фланцы, валы и прочее.
В машиностроении 30ХГСА нашла применение при производстве высокоответственных изделий, работающих в условиях переменных нагрузок: зубчатые передачи, шпиндели, валы, толкатели и т.д.

Содержание такого легирующего элемента как хром повышает стоимость 30ХГСА на рынке вторичного металла. Цена килограмма стального лома составляет 40-50 рублей. Это выше, чем у обычной углеродистой стали, но ниже чем у нержавейки. Более точное значение стоимости зависит от таких факторов как:

Сталь марки 30ХГСА

Состав и свойства стали марки 30ХГСА и среднелегированных сталей: среднелегированные стали комплексно легируют кремнием, марганцем, хромом, молибденом, никелем, ванадием, вольфрамом в различных сочетаниях и количествах при суммарном их содержании 2,5-10%. В сварных конструкциях используют среднелегированные конструкционные и теплоустойчивые стали, поставляемые по ГОСТ 4543-71 и специальным техническим условиям.

Среднелегированные конструкционные стали (30ХГСА, 30ХГСНА) содержат повышенное количество углерода (до 0,35 - 0,5%) и легированы обычно такими элементами, как кремний, марганец, хром в количестве до 1,2%, часто в сочетании с никелем (1,5-3%). Для теплоустойчивых сталей (20ХНМФ, 25ХЗНМФ и др.) характерно более низкое содержание углерода (как правило, до 0,28%) и обязательное легирование повышенными количествами хрома (до 2-5%) для обеспечения жаропрочности. Дополнительно такие стали обычно легируют молибденом, а также ванадием или вольфрамом и ниобием.

Высокие прочностные свойства среднелегированных сталей (σ_в=600-2000 МН/м 2 ) достигаются за счет повышенных содержаний углерода и легирующих элементов, увеличивающих прокаливаемость стали и прочность феррита, а также применения термообработки - нормализации или закалки с последующим низким или высоким отпуском. Большинство среднелегированных сталей для сварных конструкций относится к перлитному классу. Применяют и высокопрочные стали с временным сопротивлением до 1700 МН/м 2 (170 кгс/мм 2 ), подвергаемые закалке на мартенсит с последующим низким отпуском при 423-573 К (150-300° С), например . Высокая прочность среднелегированных сталей сочетается с повышенными специальными свойствами при достаточном уровне пластичности и стойкости против хрупкого разрушения. Это сочетание свойств среднелегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей обусловливает применение их в конструкциях особо ответственного назначения, работающих в тяжелых условиях в энергомашиностроении, тяжелом и химическом машиностроении, самолетостроении, судостроении и других отраслях промышленности.

Краткие обозначения:
σ_в	- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	ε	- относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ_0,05	- предел упругости, МПа	J_к	- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ_0,2	- предел текучести условный, МПа	σ_изг	- предел прочности при изгибе, МПа
δ₅,δ₄,δ₁₀	- относительное удлинение после разрыва, %	σ_-1	- предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σ_сж0,05 и σ_сж	- предел текучести при сжатии, МПа	J_-1	- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	- относительный сдвиг, %	n	- количество циклов нагружения
s _в	- предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	- удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	- относительное сужение, %	E	- модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2	T	- температура, при которой получены свойства, Град
s _T	- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и λ	- коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	- твердость по Бринеллю	C	- удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV	- твердость по Виккерсу	p_n и r	- плотность кг/м 3
HRC_э	- твердость по Роквеллу, шкала С	а	- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С
HRB	- твердость по Роквеллу, шкала В	σ t _Т	- предел длительной прочности, МПа
HSD	- твердость по Шору	G	- модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Все о стали 30ХГСА – состав, характеристики, сфера применения, достоинства и недостатки

Расшифровка

Характеристики

Использование в промышленности

Тепловая обработка

Преимущества и недостатки

Химический состав

Сталь 30ХГСА – один из наиболее востребованных в промышленности и в чем-то даже легендарный сплав, вошедший в историю как прорывной для времени своего открытия. Марка была открыта перед началом войны советскими учеными И.И. Сидориным и Г.В. Акимовым – сотрудниками ВИАМ (Всесоюзного Института Авиационных Материалов). Сталь 30ХГСА на несколько лет стала мировым лидером среди материалов для авиастроения и успешно применялась советской авиацией в годы войны. До сих пор Сталь 30ХГСА используется в авиастроении, машиностроении, кораблестроении и многих других отраслях как мирной, так и военной промышленности.

Расшифровка стали 30ХГСА указывает на химический состав сплава и качество марки. В состав стали 30ХГСА входят и другие элементы, помимо тех, что указаны в маркировке, но их доля в сплаве незначительна. При увеличении доли элемента в сплаве до существенной, его буквенное обозначение добавляется в маркировку с указанием доли. Состав стали 30ХГСА характеризует ее как высокоуглеродистую среднелегированную высшего качества, что указывает на прочность и пригодность для производства износостойких деталей, несущих конструкций и других изделий с повышенными требованиями.

У стали 30ХГСА есть другое название – «хромансиль», образованное от обозначений входящих в ее состав химических элементов – хрома, марганца, кремния. Это название популярно среди строителей.

30ХГСА – среднелегированная высокоуглеродистая конструкционная сталь. Благодаря высокому содержанию углерода, сталь 30ХГСА отличается прочностью и устойчивостью к физическим воздействиям, чем обусловлено ее широкое применение в строительстве. Сталь 30ХГСА по показателю свариваемости относится ко второй группе, отличается хорошей свариваемостью при соблюдении некоторых условий. Варить рекомендуется с прогревом до 250С и избегать резкого охлаждения. Выполнение этих условий обеспечит минимальный риск образования трещин, а сварные швы смогут выдерживать нагрузки максимального предела выносливости.

Предел текучести стали 30ХГСА – 820 МПа, что более чем вдвое превосходит аналогичный показатель стали 12Х18Н10Т. Предел выносливости составляет 490 МПа, что ровно вдвое больше аналогичного показателя у стали 45. При нагрузке 980 МПа сталь 30ХГСА разрушается полностью. Твердость по шкале Роквелла составляет 45-50 ед. Максимальная температура сохранения механических характеристик равна 400С.

Сортамент изделий, изготовление и области применения

Сталь 30ХГСА применяется в производстве деталей с повышенными требованиями к износоустойчивости: поршневые механизмы в двигателях, валы, рычаги, оси, лопасти, несущие конструкции. Особой категорией изделий из стали 30ХГСА являются бесшовные трубы. Бесшовная труба изготовляется из круглого или пустотелого стального профиля способами горячей и холодной деформации.

Виды поставки стали 30ХГСА

Сортамент бесшовных труб из стали 30ХГСА

ГОСТ 8731-87 – горячекатаные для машиностроения и трубопроводов;
ГОСТ 8732-78 – горячедеформированные общего назначения;
ГОСТ 8733-74 – холоднодеформированные и горячедеформированные общего назначения;
ГОСТ 8734-75 – холоднодеформированные;
ГОСТ 21729-76 – конструкционные;
ГОСТ 9567-75 – прецизионные.

Способ горячей деформации

Способ холодной деформации

5 областей применения

машиностроение, самолетостроение – применяются в основном в деталях, предназначенных для эксплуатации под сильным давлением и требовательных к качеству материала изготовления;
нефтегазовая промышленность – доставляют нефтепродукты и природный газ на большие расстояния;
жилищное строительство – для прокладки коммуникаций газо- и водоснабжения, идеальны для горячего водоснабжения благодаря устойчивости к высоким температурам;
добыча угля – горячекатные трубы применяются для отвода побочных продуктов;
оборонная промышленность – для возведения конструкций повышенной прочности.

В строительстве. Из стали 30ХГСА производятся высокопрочные крепежные элементы для строительных конструкций, устойчивые к переменным нагрузкам. Крепежи из стали 30ХГСА имеют ограниченную сферу применения из-за низкой устойчивости к коррозии или требуют защитных мер.
В машиностроении и самолетостроении. Из стали 30ХГСА изготавливаются цельные корпуса, сварные конструкции, подвижные детали (лопасти, валы, рычаги, оси), крепежные элементы. В самолетостроении из стали 30ХГСА в основном изготавливаются расходные детали.
В нефтегазовой промышленности. В качестве несущих конструкций для газопроводов высокого давления применяются горячекатные стальные трубы.
В оборонной промышленности. 30ХГСА является распространенной оружейной сталью, из нее изготавливаются стволы для отечественного стрелкового оружия.

30ХГСА – это улучшаемый сплав, его характеристики можно повысить за счет правильной тепловой обработки – закаливания или отпуска. Это касается не только заготовок, но и готовых стальных изделий, улучшаемых с помощью химико-термического воздействия.

Разновидности термообработки стали 30ХГСА

Как и любая марка стали, 30ХГСА обладает набором особенностей, определяющих сферы ее применения. У нее есть как сильные стороны, так и уязвимости, ограничивающие ее использования в определенных условиях. В ряде случаев недостатки можно нивелировать с помощью дополнительной обработки – тепловой, химической или нанесения защитного покрытия на поверхность изделия.

ударная вязкость – высокая способность стали противостоять динамическим нагрузкам;
твердость – объясняется высоким содержанием углерода в составе стали;
износоустойчивость – устойчивость к переменным нагрузкам, особо ценное качество стали 30ХГСА, сделавшее ее незаменимой в самолетостроении;
хорошая свариваемость;
высокая сопротивляемость постоянному тепловому воздействию (до 400С).

Низкая прокаливаемость – небольшая глубина изменений при закалке;
Флокеночувствительность – подверженность образованию внутренних трещин, снижающих механические показатели;
Коррозионная подверженность – сталь нельзя использовать в условиях повышенной влажности или прямого контакта с водой без гальванического покрытия или других защитных мер.

Читайте также: