Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 30ХН3М2ФА

Сталь конструкционная легированная 30ХН3М2ФА: описание, свойства, применение

Сталь 30ХН3М2ФА – высокопрочная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием механических свойств, высокой прокаливаемости и хорошей обрабатываемости. Эти качества делают ее незаменимой в ответственных деталях, работающих в условиях высоких нагрузок, знакопеременных напряжений и повышенных температур.

Свойства стали 30ХН3М2ФА:

• Высокая прочность: Обеспечивается комплексным легированием хромом, никелем, молибденом и ванадием, что позволяет выдерживать значительные статические и динамические нагрузки.
• Высокая прокаливаемость: Гарантирует получение равномерной структуры по сечению даже в крупных деталях, что критически важно для обеспечения однородности механических свойств.
• Высокая вязкость и ударная прочность: Обеспечивает устойчивость к хрупкому разрушению при низких температурах и при ударных нагрузках.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Позволяет использовать сталь в деталях, подвергающихся нагреву в процессе эксплуатации, без потери прочностных характеристик.
• Хорошая обрабатываемость: Облегчает механическую обработку резанием, что снижает трудоемкость изготовления деталей.
• Жаропрочность: Сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что позволяет использовать ее в теплонагруженных деталях.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая, рекомендуется предварительный и сопутствующий подогрев, а также последующая термообработка.

Расшифровка обозначения стали 30ХН3М2ФА:

• 30: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.30%).
• Х: Обозначает хром (Cr) как легирующий элемент.
• Н: Обозначает никель (Ni) как легирующий элемент.
• М: Обозначает молибден (Mo) как легирующий элемент.
• Ф: Обозначает ванадий (V) как легирующий элемент.
• А: Указывает на то, что сталь является высококачественной.
• Цифры, следующие за буквами, указывают на приблизительное содержание легирующего элемента в процентах (например, 30ХН3М2ФА содержит примерно 3% никеля и 2% молибдена). Если цифра отсутствует, содержание элемента составляет около 1%.

Химический состав стали 30ХН3М2ФА (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.26 - 0.34
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Никель (Ni)	2.80 - 3.30
Хром (Cr)	1.25 - 1.65
Молибден (Mo)	0.25 - 0.35
Ванадий (V)	0.10 - 0.18
Фосфор (P)	≤ 0.025
Сера (S)	≤ 0.025
Медь (Cu)	≤ 0.30

Механические свойства стали 30ХН3М2ФА (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 30ХН3М2ФА значительно зависят от режима термической обработки. Приводятся типичные значения для состояния после закалки и отпуска:

Свойство	Значение
Предел прочности (σв), МПа	980 - 1270
Предел текучести (σт), МПа	835 - 1175
Относительное удлинение (δ5), %	12 - 17
Относительное сужение (ψ), %	40 - 50
Ударная вязкость (KCU), Дж/см2	49 - 78
Твердость по Бринеллю (HB),	285-388

Физические свойства стали 30ХН3М2ФА:

Свойство	Значение	Единицы измерения
Плотность	7820	кг/м3
Модуль упругости (E)	2.1 x 105	МПа
Коэффициент линейного расширения (α)	11.7 x 10-6 (20-100°C)	1/°C
Теплопроводность (λ)	34	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	462	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.24 x 10-6	Ом·м

Расшифровка обозначений:

• σ_в: Предел прочности (временное сопротивление) – напряжение, которое выдерживает материал до начала разрушения.
• σ_т: Предел текучести – напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ₅: Относительное удлинение – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине.
• ψ: Относительное сужение – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади.
• KCU: Ударная вязкость – характеристика сопротивления материала хрупкому разрушению при ударных нагрузках.
• HB: Твердость по Бринеллю – мера сопротивления материала вдавливанию индентора (шарика) под определенной нагрузкой.
• E: Модуль упругости – мера жесткости материала, характеризующая его сопротивление упругой деформации.
• α: Коэффициент линейного расширения – характеризует изменение размеров материала при изменении температуры.
• λ: Теплопроводность – способность материала проводить тепло.
• c: Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы материала на один градус.
• ρ: Электрическое сопротивление – способность материала оказывать сопротивление прохождению электрического тока.

Сферы применения стали 30ХН3М2ФА:

Благодаря своему уникальному комплексу свойств, сталь 30ХН3М2ФА находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Авиационная промышленность: Изготовление особо ответственных деталей авиационных двигателей, шасси, крепежных элементов, работающих в условиях высоких нагрузок и температур.
• Энергетическое машиностроение: Производство роторов и дисков турбин, валов генераторов, крепежных деталей, работающих при высоких температурах и давлениях.
• Тяжелое машиностроение: Изготовление валков прокатных станов, коленчатых валов двигателей, зубчатых колес, деталей редукторов, работающих под большими нагрузками.
• Автомобильная промышленность: Производство коленчатых валов, шатунов, распределительных валов, шестерен, подвергающихся высоким нагрузкам и износу.
• Судостроение: Изготовление валов, гребных винтов, деталей двигателей, работающих в условиях морской среды.
• Военная промышленность: Производство броневых деталей, стволов артиллерийских орудий, деталей ракетных двигателей, работающих в экстремальных условиях.

Виды металлопроката из стали 30ХН3М2ФА:

Сталь 30ХН3М2ФА поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления деталей методом механической обработки.
• Квадрат: Применяется для изготовления деталей простой формы, а также для заготовок под дальнейшую обработку.
• Поковка: Используется для изготовления крупных и сложных деталей, требующих высокой прочности и надежности.
• Лист: Применяется для изготовления плоских деталей, а также для обшивки конструкций.
• Труба: Используется для транспортировки жидкостей и газов под высоким давлением, а также для изготовления конструкционных элементов.

ГОСТы, регламентирующие сталь 30ХН3М2ФА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71 "Сталь легированная конструкционная. Марки." - Основной стандарт, определяющий химический состав, механические свойства и область применения стали 30ХН3М2ФА.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент." - Регламентирует размеры и допуски для круглого проката из стали 30ХН3М2ФА.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент." - Регламентирует размеры и допуски для квадратного проката из стали 30ХН3М2ФА.
• ГОСТ 8479-70 "Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия." - Устанавливает требования к поковкам из стали 30ХН3М2ФА.
• ГОСТ 19281-2014 "Прокат повышенной прочности. Общие технические условия." – Распространяется на прокат из стали 30ХН3М2ФА, поставляемый с повышенными требованиями к прочности.
• Другие ГОСТы: На различные виды крепежных изделий, труб, а также технологические процессы обработки стали 30ХН3М2ФА. Перечень этих ГОСТов зависит от конкретной области применения и типа продукции.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 30ХН3М2ФА:

Сталь 30ХН3М2ФА используется на различных этапах производства, от заготовительных операций до финишной обработки:

• Заготовительный цех:
  • Резка металла (ленточнопильная, плазменная, лазерная резка) для получения заготовок необходимого размера.
  • Ковка (при изготовлении поковок).
  • Штамповка (при изготовлении деталей методом горячей или холодной штамповки).
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, диски и т.д.).
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы (корпуса, крышки, зубчатые колеса и т.д.).
  • Шлифование: Обеспечение высокой точности и чистоты поверхности деталей.
  • Расточка: Обработка отверстий с высокой точностью.
  • Сверление: Создание отверстий.
  • Нарезание резьбы: Формирование резьбовых соединений.
• Термический цех:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали.
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений после закалки и придание стали требуемой вязкости и пластичности.
  • Нормализация: Улучшение структуры стали и повышение ее однородности.
  • Отжиг: Снятие внутренних напряжений и повышение обрабатываемости стали.
  • Химико-термическая обработка (цементация, азотирование): Повышение твердости и износостойкости поверхности деталей.
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 30ХН3М2ФА с использованием различных методов сварки (дуговая, газовая, контактная сварка). Требует особого внимания к технологическому процессу из-за ограниченной свариваемости стали.
• Контроль качества:
  • Различные методы контроля (ультразвуковой, рентгеновский, магнитопорошковый) для выявления дефектов в материале и изделиях.
  • Измерение твердости, механических свойств, химического состава для подтверждения соответствия требованиям стандартов и технических условий.

 

Сталь 30ХН3М2ФА – это надежный и проверенный временем материал, широко используемый в различных отраслях промышленности. Ее уникальное сочетание прочности, вязкости и прокаливаемости делает ее незаменимой для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и экстремальных температур. При правильном выборе режимов термической обработки и соблюдении технологических процессов, сталь 30ХН3М2ФА обеспечивает высокую надежность и долговечность изготавливаемых из нее изделий.