Температура плавления сталь 30
Обновлено: 27.03.2024
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.
Свариваемость
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.
Механические свойства
Механические свойства в зависимости от сечения
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.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
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 |
Механические свойства при повышенных температурах
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 | — |
Предел выносливости
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 |
Технологические свойства
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.
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 |
Температура критических точек, °С
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.
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 |
Ударная вязкость KCU
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 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 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:
Все, что нужно знать о стали марки 30ХГСА
30ХГСА — сплав на основе железа, причём его доля составляет не менее 97,5%. Помимо него, в составе присутствуют углерод, марганец, а также хром и кремний. Обо всех характеристиках такого металла, его заменах и особенностях использования мы и поговорим в нашем обзоре.
Состав и расшифровка марки
История металлургической отрасли уходит корнями в давние времена. Конечно, самые первые взаимодействия с металлами были довольно примитивными. Однако за период существования производства было создано множество разнообразных сплавов, испробованы десятки и сотни методов их производства. С развитием науки технологи приобрели четкое понимание о характеристиках отдельных элементов и их воздействии на итоговое качество различных сплавов.
Среди всего многообразия материалов наибольший интерес вызывает углеродная легированная сталь. Легирование представляет собой введение в состав материалов различных примесей. Такие добавки призваны улучшать физические, механические и химические характеристики стали. Для этого имеется множество рецептур, которые определяют, какие микроэлементы, в каком количестве и какой концентрации следует добавлять для достижения того или иного результата. К примеру, выполнять легирование можно лишь одним элементом или несколькими. Именно поэтому так важно понимать характеристики отдельных компонентов для того, чтобы они взаимно улучшали сплав, а не вступали в противоречие между собой.
В первой половине прошлого столетия была представлена сталь марки 30ХГСА. Как и большинство прогрессивных технологий в тот период, она предназначалась для нужд армии. Автором технологии стал Всероссийский Институт Авиационных Материалов. На тот момент сплав считался настоящим научным прорывом, поскольку его физико-эксплуатационные характеристики многократно превосходили свойства используемой до этого стали на основе хрома и молибдена.
Новый материал получил название «хромансиль» — как сокращение от хрома, марганца (manganum), и кремния (silicium). Этот сплав представляет собой легированную конструкционную сталь, которую используют для изготовления деталей, способных переносить различные динамические и статические нагрузки, а также температурные перепады. Она обладает стойкостью к ударам и высокими прочностными параметрами. Материал широко применяется в промышленности в связи со своей низкой себестоимостью. Легирующие компоненты относятся к доступным. Соответственно, и производство готового материала обходится недорого.
Маркировка любых легированных сталей выполняется в соответствии с действующими стандартами. Они требуют при помощи букв и чисел отображать химический состав материала. Соответственно, расшифровка названия легированной стали 30ХГСА указывает на долю основных элементов сплава. Состав такого материала выглядит следующим образом: Любые стальные сплавы представляют собой продукт взаимодействия железа и углерода, последний элемент присутствует во всех видах стали без исключения. В рассматриваемом составе его концентрация варьируется от 0,28 до 0,34%.
В качестве основного легирующего компонента выступает хром, он содержится там в количестве порядка 1%. Этот элемент придает материалу устойчивость к окислению и предотвращает развитие коррозионных процессов. В виде дополнительных легирующих компонентов в структуру вводятся кремний и марганец.
Отсутствие цифровых значений указывает на то, что доля данных элементов не превышает 1%. Но даже в этом количестве они способны существенно повысить технико-эксплуатационные параметры сплава.
Буква А в маркировке обозначает улучшенное качество: такая сталь проходит закалку с повышенным отпуском. Подобная мера вызывает повышение упругости и прочих механических характеристик сплава в 2,5-3 раза. Важно! Иностранные изготовители для маркировки аналогичного металла используют другие стандарты. Таким образом, марка стали 30ХГСА представляет собой сплав из следующих элементов:
- железо — свыше 95%;
- углерод — примерно 0,3%;
- марганец, кремний, хром — по 1%;
- медь, никель — не больше 0,3%.
В незначительных количествах в составе могут присутствовать сера и фосфор. Это вредные примеси, которые ухудшают качество металла, делает его ломким и снижают стойкость к окислению. Именно поэтому их концентрация строго дозируется производителем и не превышает 0,025%.
На рынок металлопроката поступает в виде следующего сортамента:
- трубы;
- калиброванные и шлифованные прутки;
- сортовой и фасонный прокат;
- листовой прокат;
- полосы;
- кованые заготовки.
Свойства
Сфера использования металла напрямую зависит от его физических, технических и механических характеристик. Именно поэтому для стали 30ХГСА установлены свои допустимые показатели модуля упругости, предела прочности, твердости. Для нее выполняется расчёт предела пропорциональности, микроструктуры после отпуска и другие показатели.
Физические
Сталь 30ХГСА получила самую широкую сферу использования. Такая популярность объясняется ниже перечисленными физическими характеристиками материала.
- Плотность — 785 кг/м3. При этом нужно иметь в виду, что в зависимости от внешней температуры этот показатель может варьироваться в довольно существенном диапазоне.
- Температура плавления — 1500 градусов. Этот параметр определяет технические сложности, которые могут возникнуть в процессе литья.
- Устойчивость к ударным нагрузкам — структура материала подвергается разрушению только в случае, если ударная нагрузка превышает 980 МПа.
Технологические
Сталь 30ХГСА часто используется при изготовлении всевозможных металлических изделий. При выборе данного сплава следует принимать во внимание его технические параметры.
- Низкая стойкость к окислению — при продолжительном контакте с влажной средой на поверхности металла возникает коррозия. В отдельных случаях устойчивость к ржавлению можно повысить за счет нанесения на поверхность готового изделия специального гальванического покрытия на основе хрома и цинка, такую обработку производят методом электролиза. Однако получившийся слой проявляет низкую стойкость к ударам, падениям и другим механическим воздействиям. Поэтому в случае повреждения целостности покрытия коррозия обязательно проявит себя.
- Повышенная пластичность — параметры относительного удлинения стали составляют 11%. Это существенно расширяет сферу использования стали, поскольку многие металлические детали в соответствии с ГОСТом Ворда должны выдерживать нагрузки переменного типа.
- Уровень твердости — данный показатель по шкале Роквелла соответствует 50 единицам. Сталь магнитится.
Свои механические характеристики сплав 30ХГСА сохраняет только в температурных пределах до 400 градусов. При более высокой температуре происходит снижение твердости поверхности, поэтому эксплуатация в таких условиях не рекомендована. 30ХГСА проявляет пластичность, её часто используют для штамповки и ковки. К тому же материал упругий, благодаря чему металлические заготовки можно обрабатывать резанием. Готовые изделия могут подвергаться точению и фрезеровке.
Рассматриваемая категория стали по степени свариваемости относится ко второй группе. Именно поэтому перед выполнением сварки необходимо выполнять подогрев металла. Это позволяет существенно снизить риск растрескивания микроструктур.
Чтобы создать оптимальные условия, сплав некоторое время прогревают до 200–250 градусов.
Аналоги
Наиболее известными импортными аналогами сплава 30ХГСА считаются:
- 30HGSA, 30HGS (Польша);
- 30ChGSA (Болгария);
- 14331 (Чехия).
Их структура, химический состав и основные эксплуатационные характеристики имеют много схожего. Однако эти зарубежные сплавы неидентичны нашему. Поэтому решение об их взаимозаменяемости нужно принимать индивидуально, с учетом конкретных технологических требований, предъявляемых к готовому изделию.
Заменителями сплава среди российских сталей считаются металлы марок 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА.
Применение
Заготовки из стали 30ХГСА обрабатываются в соответствии с технологией холодной штамповки. Такой метод позволяет получать серьги, тяги, траверсы, валы, рычаги, звездочки, а также цилиндры и муфты. Они представляют собой элементы невысокой прочности, поэтому их используют в промышленных узлах и механизмах слабой загруженности.
В целом область применения такой стали включает несколько направлений.
- Строительство. В этой сфере широкое распространение получили элементы, эксплуатируемые в условиях переменных нагрузок. Их стойкость к окислению определяет тот факт, что данные крепежи могут использоваться исключительно при наличии специальной защиты устройства.
- Авиастроение. В этой отрасли сплав востребован как расходник для производства фланцев, валов и других элементов. Однако при изготовлении ответственных деталей 30ХГСА использовать запрещено.
- Машиностроение. Сплав нашел своё применение при изготовлении и производстве элементов, работающих в условиях переменных или постоянных нагрузок.
Термообработка
Для повышения технико-эксплуатационных параметров готовых изделий выполняется термообработка сплава. Благодаря этому увеличиваются показатели твердости и прочности материала. Для стали марки 30ХГСА используются следующие схемы термического воздействия. Закалка применяется с целью изменения характеристик поверхностного слоя. Отжиг производят при режиме нагрева до 880 градусов, последующий отпуск выполняют в масле. Таким образом сводится к минимуму риск появления структурных и поверхностных деформаций.
Любая закалка предполагает перестраивание микрокристаллической решётки. В ходе обработки зачастую появляются внутренние напряжения, в дальнейшем они могут вызвать появление структурных трещин. Чтобы предупредить нежелательные последствия, отпуск выполняют при температуре 540 градусов. Улучшить качество металла помогает ковка. Перед началом обработки заготовку прогревают до 1240 градусов. Охлаждение выполняют в водной среде или на открытом воздухе в зависимости от габаритов изделия.
Сварка
Сплав относится к группе ограниченно свариваемых. Для него используют следующие типы сварки:
- АДС — аргонно-дуговая под флюсом с дополнительной газовой защитой;
- АрДС — аргонно-дуговая сварка вольфрамовым электродом, проводится в среде защитных газов;
- ЭШС — электрошлаковая технология;
- КТС — контактно-точечная сварка.
При этом требуются предварительный подогрев материала и последующая термообработка. Данных ограничений не существует исключительно при проведении КТС.
Читайте также: