Сталь 30хма механические свойства

Обновлено: 04.05.2024

Жаропрочная релаксационная марка 30ХМА относится к низколегированным среднеуглеродистым сталям. Она обладает незначительной флокеночувствительностью и не склонна к отпускной хрупкости .

30ХМА характеризуется ярко выраженной неравномерностью распределения фосфора и серы по толщине проката. Чтобы снизить порог хладноломкости и повысить механические свойства этой марки, в 30ХМА вводят легирующие элементы, которые образуя с углеродом, железом и прочими элементами твердые растворы и химические соединения, изменяют ее свойства. Кроме того, для повышения стойкости к коррозии , в нее добавляют небольшое количество меди.

Сталь марки 30ХМА является хромомолибденовой и имеет ограниченную свариваемость ручной и автоматической дуговой сваркой под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Больше о применении 30ХМА читай здесь >>

Сталь 38ХА конструкционная легированная

Заменители

Сталь 40Х, 35Х, 40ХН.

Иностранные аналоги

ВАЖНО. Возможность замены определяется в каждом конкретном случае после оценки и сравнения свойств сталей

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 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
• Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
• Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
• Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
• Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
• Трубы ГОСТ 21729-76.

Применение

Сталь марки 38ХА применятся для изготовления следующих деталей:

• Червяки,
• зубчатый колеса,
• шестерни,
• валы,
• оси,
• ответственные болты и другие улучшаемые детали.

В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности сталь марки 38ХА применяется для изготовления:

• Деталей трубопроводов,
• корпусов,
• ниппелей,
• переводников,
• валов

Температура примения стали 38ХА для деталей машин северного исполнения

Сталь	Температура отпуска после закалки, °С	σв, кгс/мм2	Температура применения, °С (не ниже)	Толщина детали, мм (не более)
38XA	500	95	-60	25

1. При термической обработке на прочность ниже указанной в таблице или при использовании в деталях с толщиной стенки менее 10 мм температура эксплуатации может быть понижена.
2. Максимальная толщина, указанная в таблице, обусловлена необходимостью получения cквоpзной прокаливаемости и однородности свойств по сечению.

Расшифровка стали 38ХА

Цифра 38 означает, что содержание углерода в стали составляет 0,38%. Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%. Буква А в конце означает, что сталь относится к категории высококачественной.

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
38ХА	0,35-0,42	0,17-0,37	0,35-0,65	0,90-1,30	—	0,20-0,30	—	—	—	—

Температура критических точек, °С

Твердость по Бринеллю (ГОСТ 4543-2016)

Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице ниже.

Марка стали	Твердость НВ, не более
38ХА	207

Механические свойства (ГОСТ 4543-71)

Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см2
		не менее
Пруток. Закалка с 860 °С в масле; отпуск при 550 °С, охл. в воде или в масле	25	780	930	12	50	88

Механические свойства (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали				38ХА
Режим термической обработки	Закалка	Температура, °С	1-й закалки или нормализации	850
			2-й закалки	—
		Среда охлаждения		Масло
	Отпуск	Температура, °С		580
		Среда охлаждения		Воздух
Механические свойства, не менее	Предел текучести, σт, МПа			885
	Временное сопротивление, σв, МПа			980
	Относительное	удлинение δ5, %		11
		сужение Ψ, %		45
	Ударная вязкость KCU, Дж/см2			69
Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм				25

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см2	Твердость НВ
100	540	690	15	45	59	240-280
100-200	490	660	13	40	54	230-270
200-300	440	640	14	40	54	230-260

ПРИМЕЧАНИЕ: Поковка; закалка с 850 °С в масле; отпуск при 560 °С, охл. на воздухе.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см2	ТвердостьHB
400	1220	1310	7	38	54	380
500	930	1030	12	47	108	320
600	710	830	17	63	167	260

ПРИМЕЧАНИЕ: Закалка с 850 °С в воде.

Механические свойства в зависимости от температуры испытаний

Предел выносливости

Характеристика прочности	σ-1, МПа
σв = 690 МПа; закалка + отпуск	333
σ0,2 = 830 МПа; σв = 980 МПа; НВ 241	392
σв = 870 МПа	372

ПРИМЕЧАНИЕ: σ1/1000425 = 124 МПа; σ1/1000450 = 88 МПа; σ1/1000540 = 59 МПа; σ1/10000540 = 25 МПа

Ударная вязкость KCU

Термообработка	KCU , Дж/см2, при температуре, °С
	+25	-25	-70
Закалка с 860 °С в масле; отпуск при 580 °С	101	69	48

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1240, конца 780. Свариваемость — трудносвариваемая, рекомендуется сварка плавлением с предварительным подогревом и последующей термообработкой. Обрабатываемость резанием — K

v б.ст = 0,8 и
K
v тв.спл = 0,7 при σв = 930 МПа. Флокеночувствительность — чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

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

1. Механические свойства металлопродукции из стали марки 30 распространяются на металлопродукцию размером до 63 мм включ.
2. 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 — K_{v б.ст} = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 143 и σ_в = 460 МПа.

Сталь 30ХМ (30ХМА) конструкционная легированная

Хромомолибденовая сталь 30ХМ (30ХМА) является конструкционной легированной улучшаемой сталью. Обычная термическая обработка таких сталей — закалка в масле и высокий отпуск (550-650°C).

Прокаливаемость 30ХМ немного выше, чем у стали 40Х, но ниже порог хладноломкости, кроме того сталь 30ХМ нечувствительна (как и другие молибденовые стали) к отпускной хрупкости II рода.

Назначение

• валы,
• шестерни,
• шпиндели,
• шпильки,
• фланцы,
• диски,
• покрышки
• штоки и другие ответственные детали, работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500 °C.
• Силовые детали реактивных двигателей, работающие при температурах до 450°C.

Применение стали 30ХМА в качестве материала трубопроводов в зависимости от параметров транспортируемой среды (ГОСТ 32569-2013)

Технические требования на трубы (стандарт или ТУ)	Номинальный диаметр, мм	Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ)	Транспортируемая среда	Расчетные параметры трубопровода
				Максимальное давление, МПа	Максимальная температура, °C	Толщина стенки трубы, мм	Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутреннего давления [σ], °C
							более 0,35[σ]	не более 0,35[σ]
ТУ 14-3-433-78 ТУ 14-3-251-74	6-500	ТУ 14-3-433-78 ТУ 14-3-251-74	Все среды (см. таблицы 5.1 (ГОСТ 32569-2013))	≤80	450	—	минус 30	минус 50

Применение стали 30ХМ и 30ХМА в качестве материала для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали	Технические требования	Допустимые параметры эксплуатации		Назначение
		Температура стенки, °C	Давление среды, МПа (кгс/см 2 ), не более
30ХМ, 30ХМА ГОСТ 4543	СТП 26.260.2043	От -40 до +450	16(160)	Шпильки, болты
		От -40 до +510		Гайки
		От -70 до +450		Шайбы

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 30ХМА для фланцев, линз, прокладок и крепежных деталей для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см 2 ) (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, стандарт или ТУ		30ХМА
ГОСТ		10494	10495	9399	10493
Наименование детали		Шпильки	Гайки	Фланцы	Линзы
Предельные параметры	Температура стенки, °C, не более	От -50 до +400	От -50 до +510	От -50 до +400
	Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 ) не более	80 (800)	100 (1000)	80 (800)
Обязательные испытания	σ0,2	+	+	+	+
	σв	+	+	+	+
	σ	+	+	+	+
	f	+	—	+	—
	KCU	+	+	+	+
	HB	+	+	+	+
Контроль	Дефектоскопия	+	—	+	+
	Неметаллические включения	—	—	—	+

Максимально допустимая температура применения стали 30ХМА в водородсодержащих средах, °C (ГОСТ 32569-2013)

Температура, °C, при парциальном давлении водорода, МПа (кгс/см 2 )
1,5 (15)	2,5 (25)	5 (50)	10 (100)	20 (200)	30 (300)	40 (400)
400	390	370	330	290	260	250

Максимально допустимые температуры применения стали 30ХМА в средах, содержащих аммиак, °C (ГОСТ 32569-2013)

Температура, °C при парциальном давлении аммиака, МПа (кгс/см 2 )
От 1 (10) до 2 (20)	От 2 (20) до 5 (50)	От 5 (50) до 8 (80)
340	330	310

Условия применения стали 30ХМА для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

НД на поставку	Температура рабочей среды (стенки), °C	Дополнительные указания по применению
Сортовой прокат ГОСТ 4543. Поковки ГОСТ 8479	От -50 до 450	Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 40°C до минус 50°C

Условия применения стали 30ХМА для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Марка материала, класс или группа по ГОСТ 1759.0	Стандарт или технические условия на материал	Параметры применения
		Болты, шпильки, винты		Гайки		Плоские шайбы
		Температура среды, °C	Давление номинальное PN, МПа (кгс/см 2 )	Температура среды, °C	Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 )	Температура среды, °C	Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 )
30ХМА	ГОСТ 4543	От -40 до 450	Не регламен- тируется	От -40 до 510	Не регламен- тируется	От -70 до 450	Не регламен- тируется

ПРИМЕЧАНИЕ. Допускается применять крепежные изделия из стали марок 30ХМА при температурах ниже минус 40°C до минус 60°C, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м 2 (3 кгс*м/см 2 ) ни на одном из испытуемых образцов.

Рекомендации по применению стали 30ХМА для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)

Закалка + отпуск при температуре, °C	Примерный уровень прочности, Н/мм 2 (кгс/мм 2 )	Температура применения не ниже, °C	Использование в толщине не более, мм
550	950 (95)	-80	30

Стойкость стали 30ХМА против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T	Материал
Пониженной стойкости	4	0,15-0,25	Кованная легированная перлитная сталь 30ХМА, содержащая до 1,5% хрома, термически обработанная на КП50 — КП75 и ее сварные соединения

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Рекомендуемая термическая обработка стали 30ХМА [4]

• Предварительная термическая обработка: нормализация с 900°C, отпуск при 670°C.
• Окончательная термическая обработка: закалка с 880±10°C в масле, отпуск при 550-650°C с охлаждением в масле или воде.

Ориентировочные режимы термической обработки стали 30ХМ [5]

Марка стали	Операция термической обработки	Температура, °C	Способ охлаждения	Твердость HB
30ХМ	Нормализация	840-860	На воздухе	207-255
	Отжиг	830-850	Медленное	187-229

Режимы термической обработки стали 30ХМ и 30ХМА [5]

Марка стали	Термическая обработка
	Закалка		Отпуск
	Температура, °C	Охлаждающая среда	Температура, °C	Охлаждающая среда
30ХМ	880	Масло	540	Вода или масло
30ХМА

Твердость по Бринеллю металлопродукции из стали 30ХМ и 30ХМА (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Твердость НВ, не более
30ХМ	229
30ХМА	229

ПРИМЕЧАНИЕ. Твердость по Бринеллю указана для металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм.

Сталь 35ХМ конструкционная легированная

Сталь 35ХМ является конструкционной легированной (хромо-молибденовой) улучшаемой сталью. Применяется после закалка и отпуска для изготовления высоконагруженных деталей.

• валы,
• шестерни,
• шпиндели,
• шпильки,
• фланцы,
• диски,
• покрышки,
• штоки и другие ответственные детали,
• работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500°C,
• крепежные детали и разные сортовые заготовки, работающие при температурах до 450°C.

Согласно ГОСТ 33260-2015 для трубопроводной арматуры допускается применять крепежные изделия из сталей марок 35ХМ при температурах ниже минус 40°C до минус 60°C.

Условия применения стали 35ХМ для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Материал		НД на поставку	Температура рабочей среды (стенки), °C	Дополнительные указания по применению
Наименование	Марка
Сталь легированная конструкционная	35ХМ ГОСТ 4543	Сортовой прокат ГОСТ 4543. Поковки ГОСТ 8479	От -50 до 450	Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 40°C до минус 50°C

Применение стали 35ХМ для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Материал		НД на поставку	Температура рабочей среды (стенки), °C	Дополнительные указания по применению
Наименование	Марка
Сталь легированная конструкционная	35ХМ ГОСТ 4543	Сортовой прокат ГОСТ 4543, ГОСТ 1051	От -40 до 450	Применяются после улучшающей термообработки (закалка и высокий отпуск)

Стойкость конструкционной стали 35ХМ против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T	Материал
Пониженная стойкость	4	0,15-0,25	Кованная легированная перлитная сталь 35ХМ, термически обработанные на КП50 — КП75 и ее сварные соединения

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент стойкости материала представляет собой отношение скорости износа стали 35ХМ к скорости износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Температура критических точек, °C,[2, 3]

Технологические данные [4]

1. сталь выплавляется в открытых дуговых печах, дополнительно может быть применен электрошлаковый переплав;
2. температура деформации: начало 1190°C, конец 800 °C, охлаждение на воздухе;
3. температура ковки, °C: начала 1260, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в мульде. [5]
4. Свариваемость — ограничено свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС и ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
5. Обрабатываемость резанием — K_{v. б.ст}=0,72 и K_{v. тв.спл}=0,8 в закаленном и отпущенном состоянии при HB 212-248 и σ_в=660 МПа [6]
6. Флекеночувствительность — чувствительна.
7. Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
8. рекомендуемые режимы термической обработки:
9. I — отжиг при 850-880 °C;
10. II — закалка с 850-880 °C в масле, отпуск при 585-650 °C;
11. III — нормализация с 860-880 °C, отпуск при 580-650 °C.

Влияние режимов термической обработки на свойства стали при 20°C; пруток ⌀0,25 мм, продольные образцы [4]

σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, кДж/м 2	HB
Закалка с 850°C в масле, отпуск при 560°C, вода, масло
1000	850	12	45	800	241
Закалка с 850-870°C в масле, отпуск при 560-600°C; вода, масло
800	680	13	45	600	229
Закалка с 850-870 °C, отпуск при 580-650 °C
700	500	16	45	600	248

Типовые режимы термической обработки улучшаемой легированной стали 35ХМА [7]

Отжиг		Нормализация и отпуск		Улучшение
температура, °C	твердость HB, не более	температура отпуска, °C	твердость HB	температура закалки, °C	температура отпуска, °C	твердость HB
830-850	235	700-720	237-248	850-860	360-650	—

Режимы термической обработки изделий из стали 35ХМ [8]

Закалка			Отпуск
Температура нагрева, °C		Охлаждающая среда	Температура, °C	Охлаждающая среда
1-я закалка или нормализация	2-я закалка
850	—	Масло	560	Вода или масло

ПРИМЕЧАНИЕ. Твердость по Бринеллю указана для металлопродукции в отожженном или высокоотпущенном состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском, диаметром или толщиной свыше 5 мм.

Механические свойства металлопродукции из стали 35ХМ (ГОСТ 4543-2016)

Режим термической обработки	Закалка	Температура, °C	1-й закалки или нормализации	850
			2-й закалки	—
		Среда охлаждения		Масло
	Отпуск	Температура, °C		560
		Среда охлаждения		Вода или масло
Механические свойства, не менее	Предел текучести σТ, Н/мм 2			835
	Временное сопротивление σв, Н/мм 2			930
	Относительное	удлинение δ5, %		12
		сужение ψ, %		45
	Ударная вязкость KCU, Дж/см 2			78
Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм				25

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [9]

tотп, °C	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	КСU, Дж/см 2	Твердость НВ
300	1390	1570	9	44	49	450
400	1310	1410	10	50	59	400
500	1080	1200	15	54	88	350
600	840	930	19	63	147	270
700	660	730	20	70	196	220

Механические свойства при повышенных температурах [10, 2]

tисп., °C	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	КСU, Дж/см 2
Закалка с 860 °C в масле; отпуск при 650 °C
20	770	880	22	66	189
400	570	730	23	71	167
450	550	670	23	78	134
500	490	650	22	86	123
Диск диаметром 755-915 мм, толщиной 35-110 мм; втулка диаметром 115-400 мм, НВ 212-223 Образец тангенциальный
20	420-510	610-710	17	54-61	49-98
400	390	550	17	64	78
500	355	440	18	74	59
550	335	400	18	75	56
Образец продольный
20	430-480	580-690	7	16-23	20
500	365	430	7	13-30	20
Пруток. Нормализация при 880°C; отпуск при 650°C, 2 ч, НВ 207
20	525	700	22	69	159
400	420	650	26	75	149
450	400	540	24	80	136
600	385	470	25	84	121
Пруток. Отжиг при 860°C, НВ 179
20	360	670	22	55	88
400	300	650	26	75	115
450	270	550	27	81	114
500	265	480	29	85	141

Предел выносливости [5, 2, 11]

Прочностные характеристики и термообработка	σ-1, МПа	n
σ0,2 = 490 МПа, σв = 640 МПа; НВ 190-240	333	—
σв = 1370 МПа. Закалка с 870 °C; отпуск при 400 °C	588	10 6
σв = 980 МПа. Закалка с 870 °C; отпуск при 600 °C	441	10 6
σв = 1030 МПа. Диаметр заготовки 20 мм	499	—

Механические свойства при испытании на длительную прочность [2]

Предел ползучести, МПа	Скорость ползучести, %/ч	t, °C	Предел длительной прочности, МПа	Длительность, ч
157	1/10000	450	294	10000
103	1/100000	450	235	100000
83	1/10000	500	206	10000
49	1/100000	500	147	100000

Прокаливаемость [12, 5]

Полоса прокаливаемости для стали 35ХМ после нормализации при 860 °C приведена на рисунке.

Из чего состоит сталь 30ХМА и как ее обрабатывают?

Покупателям металлургической продукции обязательно стоит разобраться, из чего состоит сталь 30ХМА, каковы основные характеристики и расшифровка этой марки. Надо также ознакомиться с ее аналогами и с указаниями специального ГОСТа, с твердостью стали и ее химическим составом. Дополнительно следует изучить термообработку и технологию сварки, оценить саму свариваемость этого материала.

Состав и расшифровка

Приобретая марку стали 30ХМА, нужно понимать, что эти буквы и цифры в маркировке обозначают. А показывают они прежде всего концентрацию углерода. Она составляет 0,3% от общей массы сплава. Символ «Х» говорит о присутствии хрома (его количество примерно равно 1%). Литера «М» обозначает аналогичное максимальное содержание молибдена. Завершающая буква «А», как и в иных сплавах, показывает особое качество продукта.

Более точно охарактеризовать состав можно так:

• доля углерода от 0,26 до 0,33%;
• концентрация кремния от 0,17 до 0,37%;
• марганца присутствует от 0,4 до 0,7%;
• хрома может быть от 0,8 до 1,1%;
• молибдена добавляют от 0,15 до 0,25%;
• концентрация никеля не выше 0,3%;
• доля ванадия максимум 0,05%;
• титана и фосфора может быть не больше 0,03%;
• доля серы — максимум 0,025%.

Характеристики и свойства

ГОСТ 4543-71 определяет состав готового продукта. Тот же стандарт относится к твердости сплава после отжига. Она будет равна 229 МПа. Если из стали делают горячекатаный пруток, то надо применять положения ГОСТ 10702 от 1978 года. Согласно ему твердость прутка должна составлять 217 МПа. Сталь 30ХМА — жаропрочное соединение релаксационностойкого типа. С химической точки зрения это типичный хромомолибденовый сплав. Благодаря молибдену эксплуатационные параметры будут особенно хороши. Эта добавка обеспечивает мелкозернистость структуры и повышенную однородность металла. А также стоит отметить:

• довольно широкий температурный интервал при закалке;
• исключение отпускной хрупкости;
• достаточную прочность и надежность приготовляемых деталей;
• высокое сопротивление разрыву;
• малая подверженность ударным воздействиям;
• медленный износ;
• небольшую подверженность перегреву (типичная черта особенно жаропрочных сталей).

Критическая точка стали 30ХМА (Ac1) достигается при 757 градусах. О достижении точки Ac3, она же Acm, можно говорить при 807 градусах. Свариваемость такого сплава относительно велика. Варить его надо при условии заблаговременного прогрева до 120 градусов. После окончания сварки непременно нужна термообработка. Несмотря на отсутствие отпускной хрупкости, проблемой является флокеночувствительность. Из-за флокенов внутри будут активно формироваться трещины и прочие незначительные дефекты.

Предотвратить подобное развитие событий помогает вакуумация металла. Эта процедура сокращает концентрацию водорода. Снижение его доли предотвращает зарождение ненужных флокенов хотя бы отчасти.

Аналоги

В английской металлургии вместо стали 30ХМА выпускают сплав 25CrMo4. Та же самая марка может встречаться в Италии, ФРГ и Франции. Марка 25CrMo4 используется и на уровне ЕС. Другим общеевропейским аналогом оказывается сталь 34CrMo4. Кроме этих двух аналогов, в Италии делают также 30CrMo4 и 35CrMo4.

Во Франции иными подобиями 30ХМА оказываются:

Немецкие металлурги могут предложить в качестве альтернативы:

• GS-25CrMo4;
• 26CrMo4;
• GS-26CrMo4;
• GS-34CrMo4.

В Австрии действует свой подход. Там вместо этого сплава используют продукцию с обозначениями BohlerV340 и BohlerV330. В Швеции предпочитают марки с чисто цифровыми индексами — 2225, 2233 и 2234. В практике японской металлургии этот сплав обозначается индексом SCM с добавками 420, 430 или 432. А вот в США вместо 30ХМА выпускают сталь с индексами:

Применение

Подобный сплав может отпускаться на поковки общего назначения. А также из него делают роторы и диски, используемые в составе паровых турбин. Допускается еще изготовление деталей, функционирующих при температурах не выше 450-500 градусов. Речь может идти про:

• фланцы:
• технические валы (в том числе коленчатые);
• шестеренки;
• цапфы;
• гайки;
• шпильки;
• болты и другие изделия.

Сталь 30ХМА продают для последующей выработки частей трубопроводной арматуры. Для этой цели металл подлежит дополнительной термической обработке. Из него можно сделать трубы, используемые в химической и нефтехимической промышленности (если условное давление ограничено 1000 кгс на 1 кв. см). В некоторых случаях покупают и бесшовные трубы на основе 30ХМА, чтобы делать части мотоциклов и велосипедов.

Поставщики могут также реализовать изготовленные из этого материала прутки и сортовые круги, прочие виды круглого металлопроката.

Термообработка и сварка

Как уже отмечалось, свариваемость стали 30ХМА — на среднем уровне. Закалка прутков производится при 880 градусах. Делается это в техническом масле. При отпуске задают температуру 540 градусов. Технологи могут выбирать как водяные, так и масляные режимы отпуска. Поковки закаляют и отпускают примерно так же, как обычный хромомолибденовый сплав. Нагрев под закалку может идти в печах с наклонным подом. Исключить пережог резьбы (если речь про закаливание баллонного металла) помогает предварительное ввинчивание штуцеров с осевыми отверстиями. В печах должно сохраняться положительное атмосферное давление, чтобы не было подтягивания холодного воздуха.

Что касается сварки, то ее выполнение на хромистой стали весьма трудно. Отработать технологию без опытных образцов окажется практически невозможно. Велик риск, что в ходе усадки шов будет отрываться от изделия. По мнению ряда специалистов, все изделие в целом или непосредственно участок сварки по обе стороны от шва следует прогревать до 350-450 градусов. После окончания работы требуется нормализация. Сварочный отпуск проводится на 650-670 градусах. Отжигать металл следует при 880 градусах. Остужать заготовку нужно медленно, под матами, если прогревали всю конструкцию. При сварке и отпуске локального участка на этапе остужения нужен постоянный подогрев.

Необходимость в закалке после сварки определяется техническими условиями на конкретное изделие.

Выбор электродов должен идти сообразно химико-физическим аспектам процесса. Чаще всего применяют 10Х3М либо Х3М-1. Для защиты от внешней среды используют аргон. Шов разделывают предварительно в любом случае. Сварка без подогрева и дальнейшего отпуска приведет к перекаливанию поверхностного слоя; на этом участке ударная вязкость будет та же, что у стекла. Для работы можно применять и постоянный, и переменный ток. Высокая скорость охлаждения шва ведет к росту его прочности. Но при этом пластические характеристики ухудшаются, а ударная вязкость окажется ниже нормы. Поэтому должен поддерживаться некоторый баланс. Конкретная скорость охлаждения определяется:

• толщиной металла;
• конструкцией его;
• выбранным режимом сварки;
• исходной температурой при обработке.

Закалку обычно проводят на воздухе. Негативные явления при этом отчасти компенсируются использованием аустенитных электродов. Многопроходное сваривание труб производят электродами Cro-Mo.

Стыки труб надо закаливать даже при толщине 10 мм. Отказ от термообработки возможен при удовлетворительных пробах.

Читайте также:

  
• Методы определения серы в сталях
  
• Умные часы со стальным ремешком
  
• Как отличить сталь от оцинковки
  
• Сталь 40х китайский аналог
  
• Какая сталь лучше d2 или aus 8 для ножа