Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 30ХН3А

Сталь конструкционная легированная 30ХН3А: описание, свойства, применение

Сталь 30ХН3А – высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости и хладостойкости. Эти свойства делают ее незаменимой в ответственных деталях, работающих в условиях высоких нагрузок, вибраций и низких температур. Широкое применение сталь 30ХН3А нашла в авиастроении, машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности, где требуется надежность и долговечность конструкций.

Свойства стали 30ХН3А:

• Высокая прочность: Обеспечивается легированием хромом, никелем и марганцем, что повышает предел прочности и предел текучести.
• Высокая вязкость: Никель в составе стали способствует повышению ударной вязкости, что важно для деталей, подверженных динамическим нагрузкам.
• Хладостойкость: Сохраняет свои механические свойства при низких температурах, что позволяет использовать ее в северных регионах и криогенной технике.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая. Требует предварительного подогрева и последующей термообработки.
• Обрабатываемость: Хорошо обрабатывается резанием в отожженном состоянии.
• Прокаливаемость: Обладает высокой прокаливаемостью, что позволяет получать детали с высокой прочностью по всему сечению.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Добавки хрома и никеля повышают устойчивость к отпускной хрупкости, что важно при термообработке.

Химический состав стали 30ХН3А (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.26 - 0.34
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.40 - 0.70
Никель (Ni)	3.00 - 3.40
Хром (Cr)	0.90 - 1.20
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025

Расшифровка обозначения:

• 30: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.30%).
• Х: Обозначает наличие хрома.
• Н: Обозначает наличие никеля.
• А: Указывает на высокое качество стали, полученной электрошлаковым переплавом или другими специальными методами, обеспечивающими низкое содержание вредных примесей.
• 3: Приблизительное содержание никеля в процентах.

Механические свойства стали 30ХН3А (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 30ХН3А зависят от режима термообработки. Ниже приведены типичные значения для различных состояний:

Свойство	Значение для нормализации и отпуска (660°С)	Значение для закалки (860°С) и высокого отпуска (600°С)
Предел прочности (σв), МПа	830	980
Предел текучести (σт), МПа	685	835
Относительное удлинение (δ5), %	17	16
Относительное сужение (ψ), %	50	50
Ударная вязкость (KCU), Дж/см2	88	78
Твердость по Бринеллю (HB)	241	269

Физические свойства стали 30ХН3А:

Свойство	Значение
Плотность (ρ), кг/м3	7850
Модуль упругости (E), ГПа	210
Коэффициент линейного расширения (α), 1/°С	12.2 x 10-6 (20-100°С)
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°С)	34.9 (20°С)
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°С)	462 (20°С)
Электрическое сопротивление (ρ), мкОм·м	0.22 (20°С)

Сферы применения стали 30ХН3А:

Сталь 30ХН3А широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким механическим свойствам и хладостойкости. Основные области применения:

• Авиастроение: Изготовление валов, шестерен, крепежных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и низких температур.
• Машиностроение: Производство коленчатых валов, шатунов, зубчатых колес, вал-шестерен, осей, дисков, тяжелонагруженных болтов и других ответственных деталей.
• Судостроение: Изготовление деталей судовых двигателей, валов, крепежа, работающих в агрессивной морской среде.
• Энергетическое машиностроение: Производство роторов турбин, деталей компрессоров, работающих при высоких температурах и давлениях.
• Транспортное машиностроение: Изготовление деталей железнодорожного транспорта, автомобилей и другой техники, требующей высокой надежности.
• Военная промышленность: Производство ответственных деталей вооружения и военной техники.

Виды металлопроката из стали 30ХН3А:

Сталь 30ХН3А поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, крепежных деталей.
• Квадрат: Применяется для производства различных деталей и заготовок.
• Поковка: Используется для изготовления крупных деталей сложной формы, требующих высокой прочности.
• Лист: Применяется для изготовления корпусов, обшивок и других конструкционных элементов.
• Труба: Используется в различных трубопроводных системах, работающих под высоким давлением и при низких температурах.

ГОСТы, регламентирующие сталь 30ХН3А и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав и механические свойства стали 30ХН3А).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент круглого проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет сортамент квадратного проката).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и углеродистой стали. Общие технические условия. (Определяет требования к поковкам из стали 30ХН3А).
• ГОСТ 1050-2013: Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из нелегированной конструкционной качественной и специальной стали. Общие технические условия. (Может распространяться на прокат из стали 30ХН3А при соответствующих требованиях).
• ГОСТ 14959-2016: Прокат калиброванный из конструкционной качественной и специальной стали. Общие технические условия. (Может распространяться на калиброванный прокат из стали 30ХН3А при соответствующих требованиях).
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Определяет сортамент калиброванного круглого проката).
• ОСТ 1 90107-73: Заготовки из стали 30ХН3А. (Определяет требования к заготовкам).

Операции в цехах с использованием стали 30ХН3А:

Сталь 30ХН3А проходит различные этапы обработки в цехах для получения готовых деталей и конструкций. Вот некоторые из основных операций:

1. Литейный цех (Производство заготовок):
   • Плавка стали: Сталь выплавляется в электродуговых печах или индукционных печах с соблюдением точного химического состава.
   • Разливка стали: Расплавленная сталь разливается в изложницы для получения слитков или подвергается непрерывной разливке для получения заготовок.
   • Ковка/Штамповка (Производство поковок):
2. Кузнечный цех (Производство поковок):
   • Нагрев заготовки: Слиток или заготовка нагревается до ковочной температуры (обычно 1150-1250°С).
   • Ковка: Заготовка подвергается пластической деформации под ударами молота или пресса для придания ей нужной формы.
   • Штамповка: Заготовка деформируется в штампе, который придает ей окончательную форму.
3. Термический цех (Термообработка):
   • Нормализация: Нагрев стали до температуры выше критической точки (860-880°С) с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
   • Закалка: Нагрев стали до температуры выше критической точки с последующим быстрым охлаждением в воде или масле для получения высокой твердости.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры (обычно 200-650°С) для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости. Отпуск стали 30ХН3А обычно проводится при высоких температурах (550-650 °С) для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
   • Отжиг: Медленное нагревание с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений и повышения обрабатываемости.
4. Механический цех (Механическая обработка):
   • Токарная обработка: Обработка на токарных станках для придания детали цилиндрической формы и нужных размеров.
   • Фрезерная обработка: Обработка на фрезерных станках для создания плоских поверхностей, пазов, канавок и других сложных элементов.
   • Шлифовальная обработка: Тонкая обработка поверхности для достижения высокой точности и гладкости.
   • Сверление: Создание отверстий в деталях.
   • Расточка: Увеличение диаметра отверстий с высокой точностью.
   • Зубонарезание: Изготовление зубчатых колес и других зубчатых деталей.
   • Нарезание резьбы: Создание резьбовых соединений.
5. Сварочный цех (Сварка):
   • Подготовка кромок: Очистка и подготовка кромок деталей к сварке.
   • Сварка: Соединение деталей с использованием различных методов сварки (ручная дуговая сварка, автоматическая сварка под флюсом, аргонодуговая сварка). При сварке стали 30ХН3А требуется предварительный подогрев и последующая термообработка для предотвращения образования трещин.
   • Контроль качества сварных соединений: Проверка сварных соединений на наличие дефектов с использованием различных методов контроля (визуальный осмотр, ультразвуковой контроль, рентгеновский контроль).
6. Инструментальный цех (Производство инструмента):
   • Изготовление специального инструмента и оснастки для обработки деталей из стали 30ХН3А.

 

Сталь 30ХН3А является высококачественным материалом с уникальным сочетанием свойств, что делает ее незаменимой в ответственных деталях, работающих в условиях высоких нагрузок, вибраций и низких температур. Правильный выбор режима термообработки и соблюдение технологических процессов обработки позволяют максимально использовать потенциал этой стали и обеспечить надежность и долговечность конструкций. Применение стали 30ХН3А требует строгого соблюдения технологических процессов и контроля качества на всех этапах производства.