Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная углеродистая качественная ст30

Сталь конструкционная углеродистая качественная марки 30: описание, свойства и применение

Сталь 30 относится к классу конструкционных углеродистых качественных сталей. Это означает, что она предназначена для изготовления деталей и конструкций, работающих под нагрузкой, и обладает повышенными требованиями к качеству по сравнению с обычными углеродистыми сталями. Оптимальный баланс между прочностью, пластичностью и свариваемостью делает сталь 30 востребованной в различных отраслях промышленности.

 

Основные характеристики и преимущества:

• Хорошая свариваемость: Сталь 30 хорошо сваривается различными способами, что упрощает изготовление сложных конструкций.
• Высокая прочность: Обеспечивает надежность и долговечность деталей, работающих под динамическими и статическими нагрузками.
• Отличная обрабатываемость: Легко поддается механической обработке (резке, сверлению, фрезерованию и т.д.), что снижает затраты на производство.
• Доступность: Широкая распространенность и относительно невысокая стоимость делают сталь 30 экономически выгодным материалом.
• Улучшенная пластичность: Позволяет изготавливать детали сложной формы методом деформации.
• Упрочнение после цементации и цианирования: Позволяет повысить поверхностную твердость и износостойкость деталей.
• Хорошая реакция на термическую обработку: Сталь 30 может быть улучшена путем закалки с последующим отпуском для достижения оптимального сочетания прочности и пластичности.

 

Химический состав стали 30 (ГОСТ 1050-2013)

Химический состав стали является ключевым фактором, определяющим её свойства. Содержание элементов в стали 30 строго регламентируется ГОСТ 1050-2013.

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.27 - 0.35
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.50 - 0.80
Никель (Ni)	≤ 0.30
Сера (S)	≤ 0.040
Фосфор (P)	≤ 0.035
Хром (Cr)	≤ 0.30
Медь (Cu)	≤ 0.30
Мышьяк (As)	≤ 0.08

• Углерод (C): Основной легирующий элемент, определяющий прочность и твердость стали. Содержание углерода в стали 30 обеспечивает достаточную прочность при сохранении хорошей свариваемости и пластичности.
• Кремний (Si): Раскислитель, улучшает свойства стали. Повышает прочность и упругость.
• Марганец (Mn): Раскислитель, связывает серу, улучшает прокаливаемость и повышает прочность.
• Никель (Ni), Хром (Cr), Медь (Cu): Повышают коррозионную стойкость и прочность. Содержание этих элементов в стали 30 ограничено, так как они также могут негативно влиять на свариваемость.
• Сера (S), Фосфор (P): Вредные примеси, ухудшающие механические свойства стали. Содержание этих элементов строго контролируется для обеспечения высокого качества стали.
• Мышьяк (As): Вредная примесь, ухудшающая свариваемость и пластичность.

 

Механические свойства стали 30 (ГОСТ 1050-2013)

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться внешним воздействиям. Эти свойства определяют область применения стали 30. Значения приводятся для образцов после нормализации.

Свойство	Значение (min)
Предел прочности (временное сопротивление), σ<sub>в</sub>, МПа	500
Предел текучести, σ<sub>т</sub>, МПа	255
Относительное удлинение, δ<sub>5</sub>, %	22
Относительное сужение, ψ, %	50
Ударная вязкость, KCU, Дж/см<sup>2</sup>	39
Твердость по Бринеллю, HB	163

Расшифровка обозначений:

• σ_в (Предел прочности): Наибольшее напряжение, которое материал может выдержать до разрушения.
• σ_т (Предел текучести): Напряжение, при котором материал начинает необратимо деформироваться.
• δ₅ (Относительное удлинение): Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ (Относительное сужение): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади. Также характеризует пластичность материала.
• KCU (Ударная вязкость): Способность материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках.
• HB (Твердость по Бринеллю): Мера сопротивления материала вдавливанию твердого тела.

 

Физические свойства стали 30:

Физические свойства стали 30 также важны при выборе материала для конкретного применения.

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м<sup>3</sup>	7850
Модуль упругости первого рода, E, ГПа	200
Коэффициент линейного теплового расширения, α, 10<sup>-6</sup>/°C (20-100°C)	11.7
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	50
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	460
Магнитные свойства	Ферромагнитная

Расшифровка обозначений:

• ρ (Плотность): Масса материала в единице объема.
• E (Модуль упругости): Мера жесткости материала, характеризующая его сопротивление деформации при растяжении или сжатии.
• α (Коэффициент линейного теплового расширения): Относительное изменение длины материала при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
• λ (Теплопроводность): Способность материала проводить тепло.
• c (Удельная теплоемкость): Количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг материала на 1 градус Цельсия.

 

Сферы применения стали 30:

Сталь 30 благодаря своим свойствам нашла широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение: Изготовление осей, валов, шестерен, зубчатых колес, дисков, фланцев, крепежных деталей (болты, гайки, шпильки), втулок, пальцев, кулачков и других деталей, работающих при средних нагрузках и не требующих высокой износостойкости.
• Автомобилестроение: Производство деталей двигателей, трансмиссий, подвески, рулевого управления.
• Сельскохозяйственное машиностроение: Изготовление деталей для сельскохозяйственной техники (плуги, бороны, культиваторы).
• Судостроение: Используется для изготовления различных деталей корпусов судов и механизмов.
• Строительство: Применяется для изготовления строительных конструкций, не подверженных высоким нагрузкам и агрессивным средам.
• Трубопроводная арматура: Изготовление деталей запорной арматуры, работающих при умеренных давлениях и температурах.
• Инструментальное производство: Может использоваться для изготовления несложного инструмента (зубила, гаечные ключи). После цементации или цианирования сталь 30 применяется для изготовления деталей, требующих высокой поверхностной твердости и износостойкости.

 

Виды металлопроката из стали 30:

Сталь 30 поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет выбрать оптимальную форму заготовки для конкретной детали:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, болтов, шпилек и других деталей круглого сечения.
• Лист: Применяется для изготовления плоских деталей, корпусов, обшивок и других конструкций.
• Полоса: Используется для изготовления плоских деталей, а также для последующей обработки (штамповки, гибки).
• Квадрат: Применяется для изготовления деталей квадратного сечения, а также для последующей обработки.
• Проволока: Используется для изготовления крепежных изделий, пружин, а также для сварки.
• Трубы: Применяются для транспортировки жидкостей и газов, а также для изготовления строительных конструкций.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 30 и металлопрокат из неё:

Сталь 30 и металлопрокат из неё производятся и поставляются в соответствии с требованиями следующих ГОСТов:

• ГОСТ 1050-2013. Сталь углеродистая качественная конструкционная. Общие технические условия. Основной ГОСТ, определяющий требования к химическому составу, механическим свойствам и другим характеристикам стали 30.
• ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. Регламентирует сортамент стального круга.
• ГОСТ 2591-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. Регламентирует сортамент стального квадрата.
• ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. Регламентирует сортамент стальной полосы.
• ГОСТ 19903-2015. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. Регламентирует сортамент стального горячекатаного листа.
• ГОСТ 19904-90. Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент. Регламентирует сортамент стального холоднокатаного листа.
• ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. (Возможно использование для неответственных конструкций)

Важно отметить, что выбор конкретного ГОСТа зависит от вида металлопроката и требований к конечному изделию. Необходимо внимательно изучать требования ГОСТов при проектировании и изготовлении деталей из стали 30.

 

Операции в цехах, использующие сталь 30:

Сталь 30 является универсальным материалом, который может быть обработан различными способами для получения деталей нужной формы и размера. Наиболее распространенные операции, выполняемые в цехах с использованием стали 30:

• Обработка давлением:
  • Ковка: Изготовление поковок на молотах и прессах.
  • Штамповка: Производство деталей сложной формы методом штамповки в штампах.
  • Прокатка: Изготовление листового проката, полосы и других видов проката.
  • Волочение: Получение проволоки.
  • Прессование: Изготовление профилей сложной формы.
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Обработка наружных и внутренних поверхностей вращения на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Обработка плоских и фасонных поверхностей фрезами.
  • Сверление: Получение отверстий.
  • Шлифование: Доводка поверхностей до заданной шероховатости и точности размеров.
  • Резка: Разделение материала на заготовки с помощью различных методов (газовая резка, плазменная резка, лазерная резка, механическая резка).
• Термическая обработка:
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры для снятия хрупкости и повышения пластичности.
  • Цементация: Насыщение поверхности стали углеродом для повышения твердости и износостойкости.
  • Цианирование: Насыщение поверхности стали углеродом и азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости.
• Сварочные работы:
  • Ручная дуговая сварка (ММА).
  • Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов (MIG/MAG).
  • Автоматическая сварка под флюсом (SAW).
  • Газовая сварка.
• Гальванические покрытия:
  • Цинкование: Нанесение цинкового покрытия для защиты от коррозии.
  • Хромирование: Нанесение хромового покрытия для повышения твердости, износостойкости и декоративных свойств.
  • Никелирование: Нанесение никелевого покрытия для защиты от коррозии и улучшения декоративных свойств.
• Окраска:
  • Порошковая окраска: Нанесение полимерного покрытия для защиты от коррозии и придания декоративного вида.
  • Жидкая окраска: Нанесение лакокрасочного покрытия для защиты от коррозии и придания декоративного вида.

 

В заключение, сталь 30 – это универсальный и востребованный конструкционный материал, обладающий хорошим сочетанием прочности, пластичности и свариваемости. Правильный выбор марки стали и технологии её обработки является залогом получения качественных и надежных деталей и конструкций. Перед использованием стали 30 необходимо тщательно изучить требования соответствующих ГОСТов и учитывать условия эксплуатации готового изделия.