Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 30ХГС

Сталь конструкционная легированная 30ХГС: описание, свойства, применение

Сталь 30ХГС – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая оптимальным сочетанием прочности, вязкости и свариваемости. Благодаря своим уникальным свойствам, она широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, вибраций и переменных температур.

Химический состав:

Химический состав стали 30ХГС строго регламентируется, так как даже незначительные отклонения от нормы могут существенно повлиять на её свойства. Основные элементы, определяющие характеристики стали, приведены в таблице:

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.28 - 0.34
Хром (Cr)	0.8 - 1.1
Марганец (Mn)	0.8 - 1.1
Кремний (Si)	0.9 - 1.2
Никель (Ni)	до 0.3
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025
Медь (Cu)	до 0.3
Азот (N)	до 0.012

Расшифровка обозначения:

• 30: указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.30%).
• Х: обозначает наличие хрома в стали.
• Г: обозначает наличие марганца в стали.
• С: обозначает наличие кремния в стали.

Таким образом, обозначение 30ХГС говорит о том, что сталь содержит примерно 0.30% углерода, легирована хромом, марганцем и кремнием.

Механические свойства:

Механические свойства стали 30ХГС зависят от способа обработки (термической обработки, деформации) и формы проката. Приведем типичные значения для нормализованного состояния:

Свойство	Значение	Единица измерения
Предел прочности (временное сопротивление разрыву), σв	830-980	МПа
Предел текучести, σт	540-690	МПа
Относительное удлинение при разрыве, δ5	12-18	%
Относительное сужение, ψ	40-60	%
Ударная вязкость, KCU	50-80	Дж/см2
Твердость по Бринеллю, HB	241-293

Расшифровка обозначений:

• σ_в: Предел прочности – максимальное напряжение, которое материал может выдержать перед разрушением.
• σ_т: Предел текучести – напряжение, при котором материал начинает деформироваться пластически, то есть необратимо.
• δ₅: Относительное удлинение при разрыве – характеризует способность материала к пластической деформации перед разрушением. Измеряется в процентах от первоначальной длины образца. Индекс "5" указывает на базу измерения (5-кратное значение диаметра образца).
• ψ: Относительное сужение – характеризует способность материала к пластической деформации в поперечном сечении образца перед разрушением. Измеряется в процентах от первоначальной площади поперечного сечения.
• KCU: Ударная вязкость – характеризует способность материала сопротивляться хрупкому разрушению при ударных нагрузках. Измеряется в Джоулях на квадратный сантиметр (Дж/см²). Буква "U" указывает на тип надреза на образце для испытания.
• HB: Твердость по Бринеллю – характеризует сопротивление материала вдавливанию индентора (шарика) под определенной нагрузкой.

Физические свойства:

Физические свойства стали 30ХГС также важны для проектирования и эксплуатации изделий. Основные физические характеристики включают:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м3
Модуль упругости	205-210	ГПа
Коэффициент линейного теплового расширения (20-100°C)	11.7 x 10-6	1/°C
Теплопроводность	43	Вт/(м·°C)
Удельное электросопротивление	0.24 x 10-6	Ом·м

Расшифровка обозначений:

• Плотность: Масса вещества, содержащаяся в единице объема.
• Модуль упругости: Мера сопротивления материала упругой деформации (обратимой деформации при снятии нагрузки).
• Коэффициент линейного теплового расширения: Относительное изменение длины материала при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
• Теплопроводность: Способность материала проводить тепло.
• Удельное электросопротивление: Мера сопротивления материала протеканию электрического тока.

Свариваемость:

Сталь 30ХГС обладает хорошей свариваемостью. Рекомендуется предварительный подогрев до 100-200°C и последующая термообработка (отпуск) для снятия напряжений в сварном соединении. Применяются различные методы сварки, такие как ручная дуговая сварка (РДС), автоматическая сварка под флюсом (АФС), сварка в защитных газах (MIG/MAG, TIG).

Термическая обработка:

Термическая обработка является важным этапом для достижения оптимальных механических свойств стали 30ХГС. Основные виды термической обработки, применяемые к этой стали:

• Нормализация: Нагрев до температуры 860-890°C с последующим охлаждением на воздухе. Улучшает структуру стали и повышает её прочность и вязкость.
• Закалка: Нагрев до температуры 830-860°C с последующим быстрым охлаждением в воде или масле. Приводит к образованию мартенситной структуры, что значительно повышает твердость и прочность.
• Отпуск: Нагрев закаленной стали до температуры 500-650°C с последующим охлаждением на воздухе. Снижает внутренние напряжения, повышает пластичность и вязкость, при этом сохраняя достаточно высокую прочность.

Области применения:

Сталь 30ХГС широко применяется в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким прочностным характеристикам, вязкости и свариваемости. Основные области применения включают:

• Машиностроение: Изготовление коленчатых валов, шатунов, шестерен, валов, осей, пружин, рессор, кулачков и других деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и циклических напряжений.
• Автомобилестроение: Производство ответственных деталей двигателя, трансмиссии, подвески и рулевого управления.
• Авиационная промышленность: Изготовление деталей шасси, элементов фюзеляжа, крепежа и других компонентов летательных аппаратов.
• Нефтегазовая промышленность: Производство буровых штанг, элементов насосно-компрессорного оборудования, трубопроводной арматуры, работающей в условиях высоких давлений и агрессивных сред.
• Судостроение: Изготовление валов, зубчатых колес, крепежных элементов и других деталей судовых механизмов.
• Энергетика: Производство деталей турбин, генераторов и другого оборудования электростанций.
• Сельскохозяйственное машиностроение: Производство деталей почвообрабатывающей техники, комбайнов и других сельскохозяйственных машин.
• Производство вооружений: Изготовление деталей артиллерийских систем, бронетехники и других видов вооружений.

Виды металлопроката:

Сталь 30ХГС поставляется в виде широкого ассортимента металлопроката, что позволяет подобрать оптимальную заготовку для изготовления конкретной детали. Основные виды металлопроката из стали 30ХГС:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, шестерен, болтов, шпилек и других деталей.
• Квадрат: Используется для изготовления различных крепежных элементов, деталей машин и механизмов.
• Лист: Используется для изготовления сварных конструкций, корпусов, обшивок и других деталей.
• Полоса: Используется для изготовления рессор, пружин, ножей и других деталей.
• Труба: Используется для изготовления трубопроводов, валов-труб, деталей конструкций.
• Поковка: Используется для изготовления крупных и сложных деталей, требующих высокой прочности и вязкости.
• Сортовой прокат: Уголок, швеллер, двутавр – используются в строительных и машиностроительных конструкциях.

ГОСТы, регламентирующие сталь 30ХГС и металлопрокат из неё:

Существует ряд ГОСТов, которые регламентируют требования к стали 30ХГС и металлопрокату, изготовленному из этой стали. Основные из них:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. Определяет химический состав, механические свойства и требования к качеству стали 30ХГС.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. Регламентирует размеры и предельные отклонения для круглого проката из стали 30ХГС.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. Регламентирует размеры и предельные отклонения для квадратного проката из стали 30ХГС.
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. Регламентирует размеры и предельные отклонения для полосового проката из стали 30ХГС.
• ГОСТ 19281-2014: Прокат толстолистовой и широкополосный из сталей общего назначения. Технические условия. Может применяться для листового проката из стали 30ХГС.
• ГОСТ 19903-2015: Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. Регламентирует сортамент и размеры листового проката.
• ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент. Регламентирует размеры и предельные отклонения для бесшовных труб из стали 30ХГС.
• ГОСТ 8731-74: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия. Определяет технические требования к бесшовным трубам.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 30ХГС:

Сталь 30ХГС используется на различных этапах производства в машиностроительных и металлообрабатывающих цехах. Вот некоторые примеры операций:

• Заготовительные цеха: Резка сортового проката (круг, квадрат, лист) на заготовки нужной длины и формы. Используются различные методы резки: ленточнопильные станки, гильотинные ножницы, плазменная резка, лазерная резка.
• Кузнечные цеха: Ковка заготовок на молотах или прессах для придания им требуемой формы и размеров. Ковка позволяет улучшить структуру металла и повысить его механические свойства.
• Механические цеха: Обработка заготовок на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных) для получения деталей с заданными размерами и точностью. Применяются различные методы обработки: точение, фрезерование, сверление, растачивание, шлифование, зубонарезание.
• Термические цеха: Проведение термической обработки (закалка, отпуск, нормализация) для улучшения механических свойств стали. Используются печи различного типа: камерные, шахтные, колпаковые.
• Сварочные цеха: Сварка деталей из стали 30ХГС для создания сварных конструкций. Используются различные методы сварки: ручная дуговая сварка (РДС), автоматическая сварка под флюсом (АФС), сварка в защитных газах (MIG/MAG, TIG).
• Инструментальные цеха: Изготовление штампов, пресс-форм, режущего инструмента и другой оснастки, используемой в производстве. Сталь 30ХГС может использоваться для изготовления некоторых элементов оснастки, не требующих высокой твердости.
• Ремонтные цеха: Восстановление изношенных или поврежденных деталей из стали 30ХГС путем сварки, наплавки, механической обработки.

Преимущества использования стали 30ХГС:

• Высокая прочность и твердость после термической обработки.
• Хорошая вязкость и сопротивление ударным нагрузкам.
• Удовлетворительная свариваемость.
• Стойкость к усталостному разрушению.
• Оптимальное сочетание свойств для изготовления ответственных деталей.

 

Сталь конструкционная легированная 30ХГС – это надежный и проверенный временем материал, широко используемый в различных отраслях промышленности. Благодаря своим высоким механическим свойствам, свариваемости и доступности, она является оптимальным выбором для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и напряжений. Правильный выбор режима термической обработки и метода сварки позволяет в полной мере реализовать потенциал этой стали и обеспечить долговечность и надежность изготавливаемых изделий.