Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 30Х

Сталь конструкционная легированная 30Х: описание, свойства, применение

Сталь 30Х – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая оптимальным сочетанием прочности, износостойкости и обрабатываемости. Благодаря своему химическому составу и термической обработке, она широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок и износа.

Ключевые характеристики:

• Высокая прочность: Обеспечивает надежность и долговечность деталей при статических и динамических нагрузках.
• Износостойкость: Устойчивость к абразивному износу, трению и другим видам механического воздействия.
• Улучшенная обрабатываемость: Легко поддается механической обработке, что снижает затраты на производство.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая, рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка.
• Повышенная прокаливаемость: Обеспечивает получение высоких механических свойств в крупных сечениях после закалки.

Химический состав (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.26 - 0.34
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.4 - 0.7
Никель (Ni)	до 0.3
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025
Хром (Cr)	0.8 - 1.1
Медь (Cu)	до 0.3

Расшифровка обозначения:

• 30: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.30%).
• Х: Обозначает наличие в составе хрома, как легирующего элемента.

Механические свойства (ГОСТ 4543-71) (После нормализации и отпуска):

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	830-980
Предел текучести, σт, МПа	590-780
Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	12-17
Относительное сужение, ψ, %	40-50
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	49-78
Твердость по Бринеллю, HB	241-293

Пояснения к обозначениям:

• σ_в: Предел прочности – максимальное напряжение, которое материал выдерживает до начала разрушения.
• σ_т: Предел текучести – напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться (не восстанавливает свою первоначальную форму после снятия нагрузки).
• 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 в месте разрыва по отношению к его первоначальной площади. Характеризует пластичность материала.
• KCU: Ударная вязкость – способность материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок. Измеряется в Джоулях на квадратный сантиметр (Дж/см²).
• HB: Твердость по Бринеллю – определяется путем вдавливания стального шарика определенного диаметра в поверхность материала с заданной нагрузкой.

Физические свойства:

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м3	7850
Модуль упругости первого рода, E, ГПа	206-210
Коэффициент линейного расширения, α, 10-6/°C (20-100°C)	11.7
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	44
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	480
Электрическое сопротивление, ρ, мкОм·м	0.24

Пояснения к обозначениям:

• ρ: Плотность – масса вещества в единице объема.
• E: Модуль упругости – характеризует способность материала сопротивляться упругой деформации (обратимой деформации, когда материал возвращается к своей первоначальной форме после снятия нагрузки).
• α: Коэффициент линейного расширения – показывает, насколько изменяется линейный размер материала при изменении температуры на один градус Цельсия.
• λ: Теплопроводность – способность материала проводить тепло.
• c: Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагрева одного килограмма вещества на один градус Цельсия.
• ρ: Электрическое сопротивление – способность материала препятствовать прохождению электрического тока.

Области применения:

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

• Машиностроение:
  • Изготовление валов, шестерен, зубчатых колес, осей, кулачковых механизмов, крепежных деталей (болтов, гаек, шпилек), работающих при средних и высоких нагрузках.
  • Производство деталей двигателей внутреннего сгорания (шатуны, коленчатые валы, распределительные валы).
  • Изготовление деталей станков (шпиндели, направляющие).
• Автомобилестроение:
  • Производство деталей трансмиссии (шестерни, валы).
  • Изготовление деталей подвески (рычаги, тяги).
  • Производство деталей рулевого управления.
• Авиационная промышленность:
  • Изготовление деталей, требующих высокой прочности и износостойкости (элементы шасси, крепежные детали).
• Нефтегазовая промышленность:
  • Производство бурового оборудования (валы, шестерни).
  • Изготовление деталей насосов и компрессоров.
• Энергетика:
  • Производство деталей турбин (валы, диски).
  • Изготовление деталей генераторов.
• Сельскохозяйственное машиностроение:
  • Производство деталей почвообрабатывающей техники (лемехи, диски).
  • Изготовление деталей комбайнов и тракторов.
• Производство подшипников:
  • Кольца и тела качения (после соответствующей термообработки и цементации).

Виды металлопроката:

Сталь 30Х поставляется в виде различных видов металлопроката, что позволяет подобрать оптимальную форму заготовки для конкретной детали:

• Сортовой прокат:
  • Круг (ГОСТ 2590-2006).
  • Квадрат (ГОСТ 2591-2006).
  • Полоса (ГОСТ 103-2006).
  • Шестигранник (ГОСТ 2879-2006).
• Листовой прокат:
  • Лист горячекатаный (ГОСТ 19903-2015).
  • Лист холоднокатаный (ГОСТ 19904-90).
• Трубный прокат:
  • Трубы бесшовные (ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75).
• Поковки и штамповки:
  • Поковки (ГОСТ 8479-70).

ГОСТы, регламентирующие сталь 30Х и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71 Сталь легированная конструкционная. Марки. (Основной стандарт, определяющий химический состав и механические свойства стали 30Х).
• ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 2879-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.
• ГОСТ 19903-2015 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
• ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
• ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной легированной и инструментальной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 7566-2018 Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.
• ГОСТ 14959-2016 Прокат сортовой, калиброванный со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной и легированной стали. Общие технические условия. (Может применяться к калиброванному прокату из стали 30Х).

Операции в цехах, использующие сталь 30Х:

В производственных цехах сталь 30Х используется на различных этапах технологического процесса:

• Заготовительный цех:
  • Резка: Резка сортового проката (круга, квадрата, полосы) на заготовки необходимой длины с использованием ленточнопильных, дисковых пил или газовой резки (в случае больших размеров).
  • Рубка: Рубка листового проката на гильотинах для получения заготовок нужных размеров.
  • Ковка и штамповка: Изготовление поковок и штамповок на кузнечно-прессовом оборудовании для получения заготовок сложной формы.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Обработка заготовок на токарных станках для придания им требуемой формы и размеров (обточка, подрезка, нарезание резьбы).
  • Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения плоских поверхностей, пазов, канавок и других элементов.
  • Сверление: Сверление отверстий различного диаметра.
  • Шлифование: Шлифование поверхностей для достижения высокой точности и чистоты обработки.
  • Зубонарезание: Нарезание зубьев на шестернях и зубчатых колесах с использованием зубофрезерных и зубодолбежных станков.
  • Расточка: Расточка отверстий для увеличения их диаметра и повышения точности.
• Термический цех:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле или на воздухе) для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения внутренних напряжений и повышения пластичности.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Цементация: Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости. (Применяется в случае необходимости упрочнения поверхности).
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 30Х с использованием различных видов сварки (дуговая, газовая, контактная). Важно учитывать ограниченную свариваемость стали 30Х и необходимость предварительного подогрева и последующей термообработки.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление и ремонт инструмента (резцы, фрезы, сверла, штампы) с использованием стали 30Х (в основном для деталей, требующих высокой прочности и износостойкости).
• Ремонтный цех:
  • Восстановление изношенных деталей оборудования с использованием стали 30Х (изготовление новых деталей взамен изношенных, наплавка изношенных поверхностей).

Рекомендации по термообработке:

Для стали 30Х рекомендуются следующие режимы термической обработки:

• Закалка: Нагрев до 860-880°C, охлаждение в масле.
• Отпуск: Нагрев до 500-600°C, охлаждение на воздухе. Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемых механических свойств.

Важно: Режимы термообработки могут варьироваться в зависимости от конкретного применения и требуемых свойств детали. Рекомендуется руководствоваться рекомендациями, указанными в соответствующих стандартах и справочниках.

 

Сталь 30Х – это надежный и проверенный материал, который благодаря своим свойствам успешно применяется в различных отраслях промышленности. Правильный выбор режима термообработки и соблюдение технологических процессов позволяют максимально реализовать потенциал этой стали и обеспечить долговечную и эффективную работу деталей.