Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 30ХГСН2А

Сталь конструкционная легированная 30ХГСН2А: описание, свойства, применение

Сталь 30ХГСН2А – высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости, износостойкости и устойчивости к высоким нагрузкам. Эти характеристики делают её незаменимой в различных отраслях промышленности, где требуется высокая надежность и долговечность деталей и конструкций.

Химический Состав:

Химический состав стали 30ХГСН2А строго регламентируется ГОСТ 4543-2016 и определяет её основные свойства. Содержание элементов в стали указано в процентах:

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.28 - 0.34
Кремний (Si)	0.90 - 1.20
Марганец (Mn)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	1.25 - 1.75
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Медь (Cu)	≤ 0.30
Ванадий (V)	≤ 0.15

• Углерод (C): Обеспечивает прочность и твердость стали.
• Кремний (Si): Повышает прочность, упругость и улучшает свариваемость.
• Марганец (Mn): Увеличивает прокаливаемость, прочность и износостойкость.
• Никель (Ni): Повышает прочность, вязкость, коррозионную стойкость и улучшает прокаливаемость.
• Хром (Cr): Увеличивает прокаливаемость, твердость, износостойкость и коррозионную стойкость.
• Сера (S) и Фосфор (P): Вредные примеси, содержание которых строго ограничено для обеспечения хороших механических свойств.
• Медь (Cu): Улучшает коррозионную стойкость.
• Ванадий (V): Измельчает зерно, повышает прочность и вязкость.

Расшифровка обозначения стали 30ХГСН2А:

• 30: Указывает на 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.
• Н2: Обозначает содержание никеля приблизительно 2%.
• А: Указывает на то, что сталь – высококачественная.

Механические Свойства:

Механические свойства стали 30ХГСН2А зависят от режима термической обработки. Приведем примеры значений после закалки и отпуска:

Свойство	Значение
Предел прочности (σв, МПа)	980 - 1180 (после закалки и отпуска)
Предел текучести (σт, МПа)	780 - 980 (после закалки и отпуска)
Относительное удлинение (δ5, %)	12 - 15 (после закалки и отпуска)
Относительное сужение (ψ, %)	50 - 60 (после закалки и отпуска)
Ударная вязкость (KCU, Дж/см2)	70 - 90 (после закалки и отпуска)
Твердость (HB)	280 - 340 (после закалки и отпуска)

• Предел прочности (σ_в): Максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения.
• Предел текучести (σ_т): Напряжение, при котором материал начинает деформироваться пластически.
• Относительное удлинение (δ₅): Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• Относительное сужение (ψ): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади. Характеризует пластичность материала.
• Ударная вязкость (KCU): Способность материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках.
• Твердость (HB): Сопротивление материала внедрению индентора (шарика) при вдавливании.

Физические Свойства:

Свойство	Значение
Плотность (ρ, кг/м3)	7850
Модуль упругости первого рода (E, ГПа)	205 - 215
Коэффициент линейного расширения (α, 1/°C)	11.7 x 10-6 (при 20-100 °C)
Теплопроводность (λ, Вт/(м·°C))	34 - 40
Удельная теплоемкость (c, Дж/(кг·°C))	460 - 480
Электрическое сопротивление (ρ, Ом·мм2/м)	0.22 - 0.28

• Плотность (ρ): Масса вещества в единице объема.
• Модуль упругости первого рода (E): Характеризует сопротивление материала упругой деформации при растяжении или сжатии.
• Коэффициент линейного расширения (α): Относительное изменение линейных размеров материала при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
• Теплопроводность (λ): Способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость (c): Количество теплоты, необходимое для нагрева 1 кг вещества на 1 градус Цельсия.
• Электрическое сопротивление (ρ): Способность материала сопротивляться прохождению электрического тока.

Свариваемость:

Свариваемость стали 30ХГСН2А ограничена. Рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка для снятия напряжений. Для сварки применяются специальные электроды и технологии, обеспечивающие получение прочного и надежного сварного соединения.

Области Применения:

Благодаря своим высоким механическим свойствам и износостойкости, сталь 30ХГСН2А широко используется в следующих отраслях:

• Авиационная промышленность: Изготовление деталей, работающих при высоких нагрузках и температурах, таких как валы, шестерни, крепежные элементы, детали шасси.
• Автомобильная промышленность: Производство коленчатых валов, шатунов, шестерен, полуосей и других ответственных деталей двигателей и трансмиссий.
• Тяжелое машиностроение: Изготовление валов, шестерен, зубчатых колес, осей, дисков, бандажей, крепежных элементов для мощных машин и оборудования.
• Энергетическое машиностроение: Производство деталей турбин, генераторов, насосов, компрессоров и другого оборудования для электростанций.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление бурового оборудования, трубопроводной арматуры, деталей насосов и компрессоров для перекачки нефти и газа.
• Железнодорожный транспорт: Производство осей колесных пар, рессор, пружин и других деталей вагонов и локомотивов.
• Оборонная промышленность: Изготовление деталей военной техники, подвергающихся высоким нагрузкам и ударным воздействиям.

Виды Металлопроката:

Сталь 30ХГСН2А поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, шестерен, крепежных элементов.
• Квадрат: Используется для изготовления различных деталей и заготовок.
• Полоса: Используется для изготовления рессор, пружин, крепежных элементов.
• Лист: Используется для изготовления корпусов, деталей машин и оборудования.
• Трубы: Используются для транспортировки жидкостей и газов, а также для изготовления конструкций.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности и надежности.

ГОСТы:

Сталь 30ХГСН2А и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 4543-2016: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Основной стандарт, определяющий химический состав и механические свойства стали 30ХГСН2А)
• 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 19265-73: Прутки и полосы из инструментальной стали.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и инструментальной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 14959-2016: Прокат сортовой, калиброванный со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
• ГОСТ 4728-78: Заготовки осевые для подвижного состава железных дорог. Технические условия. (Может применяться сталь 30ХГСН2А).
• ГОСТ 5949-2018: Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Общие технические условия. (Хотя этот ГОСТ описывает коррозионностойкие стали, он может быть полезен для сравнения свойств и методов обработки).

Операции в Цехах с использованием стали 30ХГСН2А:

Сталь 30ХГСН2А широко используется в различных цехах машиностроительных и металлургических предприятий, где выполняются следующие операции:

• Металлургический цех:
  • Выплавка стали: Производство стали 30ХГСН2А в электропечах или конвертерах с точным соблюдением химического состава.
  • Разливка стали: Получение слитков или заготовок для дальнейшей переработки.
• Кузнечный цех:
  • Ковка: Формирование заготовок путем пластической деформации под воздействием ударов или давления. Из стали 30ХГСН2А изготавливают поковки различных форм и размеров для деталей машин и оборудования.
  • Штамповка: Формирование деталей сложной формы с использованием штампов. Из стали 30ХГСН2А изготавливают штампованные детали для автомобильной, авиационной и других отраслей промышленности.
• Термический цех:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры и быстрое охлаждение для получения высокой твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры для снижения хрупкости и повышения вязкости.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры и охлаждение на воздухе для улучшения структуры и снятия внутренних напряжений.
  • Улучшение: Комбинированная термическая обработка, включающая закалку и отпуск, для достижения оптимального сочетания прочности, вязкости и износостойкости.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Обработка деталей на токарных станках для получения заданной формы и размеров. Из стали 30ХГСН2А изготавливают валы, оси, шестерни и другие детали вращения.
  • Фрезерная обработка: Обработка деталей на фрезерных станках для получения плоских и фасонных поверхностей.
  • Шлифовальная обработка: Финишная обработка деталей для достижения высокой точности и гладкости поверхности.
  • Сверление и расточка: Создание отверстий в деталях.
  • Нарезание резьбы: Формирование резьбовых соединений.
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 30ХГСН2А с использованием различных методов сварки (дуговая, газовая, контактная и др.). Требует предварительного подогрева и последующей термообработки.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление штампов и пресс-форм: Сталь 30ХГСН2А может использоваться для изготовления некоторых элементов штампов и пресс-форм, работающих в условиях высоких нагрузок.
• Ремонтный цех:
  • Восстановление деталей: Сталь 30ХГСН2А может использоваться для восстановления изношенных деталей машин и оборудования путем наплавки или нанесения покрытий.

Заключение:

Сталь конструкционная легированная 30ХГСН2А является высококачественным материалом с широким спектром применения. Её уникальные свойства позволяют использовать её в самых ответственных деталях и конструкциях, обеспечивая их надежность и долговечность. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение технологии обработки позволяют в полной мере реализовать потенциал этой стали и получить детали с заданными характеристиками.