Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 30ХГСА

Сталь конструкционная легированная 30ХГСА: описание, свойства, применение

Сталь 30ХГСА – высокопрочная конструкционная легированная сталь, широко применяемая в различных отраслях промышленности благодаря своим превосходным механическим свойствам, хорошей свариваемости и высокой прокаливаемости. Эта сталь обладает оптимальным сочетанием прочности, вязкости и усталостной прочности, что делает её незаменимой в производстве ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и переменных напряжений.

Свойства стали 30ХГСА:

• Высокая прочность: Обеспечивает возможность изготовления деталей, способных выдерживать значительные статические и динамические нагрузки.
• Высокая вязкость: Предотвращает хрупкое разрушение при ударных нагрузках и низких температурах.
• Высокая усталостная прочность: Позволяет деталям выдерживать длительные циклические нагрузки без разрушения.
• Хорошая прокаливаемость: Обеспечивает равномерную прочность по сечению деталей после термической обработки.
• Хорошая свариваемость: Допускает изготовление сварных конструкций без значительного ухудшения механических свойств в зоне сварки.
• Стойкость к отпускной хрупкости: Предотвращает снижение ударной вязкости после отпуска в определенном температурном диапазоне.
• Обрабатываемость: Хорошо поддается механической обработке резанием, что облегчает изготовление деталей сложной формы.

Химический состав стали 30ХГСА (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.28 - 0.34
Кремний (Si)	0.9 - 1.2
Марганец (Mn)	0.8 - 1.1
Хром (Cr)	0.8 - 1.1
Никель (Ni)	≤ 0.3
Медь (Cu)	≤ 0.3
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Ванадий (V)	≤ 0.15

Расшифровка обозначения стали 30ХГСА:

• 30 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.30%).
• Х – указывает на наличие хрома (Cr) в составе стали.
• Г – указывает на наличие марганца (Mn) в составе стали.
• С – указывает на наличие кремния (Si) в составе стали.
• А – указывает на то, что сталь является высококачественной.

Цифры после букв обозначают приблизительное содержание легирующего элемента в процентах. В данном случае, содержание хрома, марганца и кремния находится в пределах 0.8-1.2%, поэтому цифры после букв отсутствуют.

Механические свойства стали 30ХГСА (ГОСТ 4543-2016):

Механические свойства стали 30ХГСА зависят от режима термической обработки. Ниже приведены примерные значения для различных состояний:

• Нормализация + Отпуск:
  • Предел прочности (σв): 980 - 1180 МПа
  • Предел текучести (σт): 785 - 980 МПа
  • Относительное удлинение (δ5): ≥ 12 %
  • Относительное сужение (ψ): ≥ 40 %
  • Ударная вязкость (KCU): ≥ 39 Дж/см²
• Закалка + Отпуск:
  • Предел прочности (σв): Варьируется в широком диапазоне в зависимости от температуры отпуска (обычно от 800 до 1500 МПа)
  • Предел текучести (σт): Варьируется в широком диапазоне в зависимости от температуры отпуска
  • Относительное удлинение (δ5): Варьируется в зависимости от температуры отпуска (обычно от 8 до 15 %)
  • Относительное сужение (ψ): Варьируется в зависимости от температуры отпуска (обычно от 30 до 50 %)
  • Ударная вязкость (KCU): Варьируется в зависимости от температуры отпуска

Физические свойства стали 30ХГСА:

• Плотность: 7850 кг/м³
• Модуль упругости: 2.06 · 10^5 МПа
• Коэффициент линейного теплового расширения (20-100 °C): 11.7 · 10^-6 /°C
• Теплопроводность: 44 Вт/(м·°C)
• Удельная теплоемкость: 480 Дж/(кг·°C)
• Электрическое сопротивление: 0.24 · 10^-6 Ом·м

Сферы применения стали 30ХГСА:

Сталь 30ХГСА нашла широкое применение в различных отраслях промышленности, в частности:

• Авиационная промышленность: Производство деталей авиационных двигателей, шасси, крепежных элементов, лопастей вертолетов и других ответственных компонентов, требующих высокой прочности и усталостной прочности.
• Автомобильная промышленность: Изготовление коленчатых валов, шатунов, шестерен, пружин, торсионов и других деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и износа.
• Машиностроение: Производство валов, осей, шестерен, крепежных деталей, корпусов редукторов и других элементов, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление бурового оборудования, труб, фитингов и других элементов, работающих в условиях высоких давлений и агрессивных сред.
• Оборонная промышленность: Производство деталей военной техники, вооружения и боеприпасов.
• Энергетическое машиностроение: Изготовление роторов турбин, деталей паровых котлов и другого оборудования, работающего в условиях высоких температур и давлений.
• Строительство: Изготовление металлоконструкций, мостов, опор и других элементов, требующих высокой прочности и надежности.

Виды металлопроката из стали 30ХГСА:

Сталь 30ХГСА поставляется в различных видах металлопроката:

• Сортовой прокат: Круг, квадрат, шестигранник, полоса (ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 103-2006).
• Листовой прокат: Листы (тонколистовые и толстолистовые) (ГОСТ 19903-2015, ГОСТ 19904-90).
• Трубы: Бесшовные трубы (ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75).
• Поковки и штамповки: (ГОСТ 8479-70).

ГОСТы, регламентирующие сталь 30ХГСА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-2016: Сталь легированная конструкционная. Марки.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 2879-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. 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 14959-2016: Прокат круглый со специальной отделкой поверхности из конструкционной качественной легированной и нелегированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент.

Операции в цехах с использованием стали 30ХГСА:

Сталь 30ХГСА используется в различных операциях в цехах металлообрабатывающих предприятий:

• Заготовительный цех:
  • Резка: Сталь 30ХГСА режется на заготовки необходимой длины с использованием ленточнопильных станков, гильотинных ножниц или плазменной резки.
  • Правка: Заготовки правятся на прессах или вальцах для устранения кривизны.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, шестерни) на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы (корпуса, кронштейны) на фрезерных станках.
  • Сверление и растачивание: Создание отверстий различных диаметров и точности.
  • Шлифование: Обеспечение высокой точности и шероховатости поверхности деталей.
  • Зубонарезание: Нарезание зубьев на шестернях и зубчатых колесах.
• Термический цех:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения внутренних напряжений и повышения вязкости.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Улучшение: Комплексная термическая обработка, включающая закалку и высокий отпуск, для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
  • Цементация (редко): Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости.
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 30ХГСА с использованием различных методов сварки (дуговая, газовая, контактная).
  • Контроль качества сварных соединений: Проверка сварных швов на наличие дефектов (трещины, поры) с использованием ультразвукового контроля, рентгенографии или визуального осмотра.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление инструмента: Изготовление режущего инструмента (резцы, фрезы, сверла) из стали 30ХГСА с последующей термической обработкой для повышения твердости и износостойкости.

 

Сталь 30ХГСА – это универсальный конструкционный материал, обладающий широким спектром применения благодаря своим высоким механическим свойствам, хорошей свариваемости и прокаливаемости. Правильный выбор режима термической обработки позволяет получить оптимальное сочетание прочности, вязкости и усталостной прочности, что делает её незаменимой в производстве ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и переменных напряжений. Знание свойств, химического состава, областей применения и нормативной документации на сталь 30ХГСА позволяет инженерам и технологам правильно выбирать материал для конкретных задач и обеспечивать надежность и долговечность изготавливаемых изделий.