Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 30ХРА

Сталь конструкционная легированная 30ХРА: описание, свойства, применение

Сталь 30ХРА относится к конструкционным легированным сталям, предназначенным для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенных температур и требующих высокой прочности и износостойкости. Она сочетает в себе хорошую прокаливаемость, высокую прочность после термообработки и устойчивость к отпускной хрупкости.

Обозначение и расшифровка:

• 30 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,30%).
• Х – обозначает наличие хрома (Cr).
• Р – указывает на наличие бора (B).
• А – обозначает сталь высокого качества, прошедшую электрошлаковый переплав (ЭШП) или вакуумно-дуговой переплав (ВДП), что обеспечивает повышенную чистоту и однородность металла.

Химический состав (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.27 - 0.34
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.40 - 0.70
Хром (Cr)	1.20 - 1.60
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025
Бор (B)	0.002 - 0.005
Азот (N)	до 0.012
Мышьяк (As)	до 0.008

Свойства стали 30ХРА:

• Высокая прочность и твердость после термообработки: Благодаря легированию хромом и бором, сталь приобретает высокую прочность и твердость после закалки и отпуска.
• Хорошая прокаливаемость: Хром и бор способствуют увеличению глубины прокаливаемости, что позволяет получать равномерные механические свойства по сечению деталей.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Легирование хромом повышает устойчивость к отпускной хрупкости, что позволяет использовать сталь для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах.
• Износостойкость: Повышенное содержание хрома способствует образованию карбидов, повышающих износостойкость.
• Свариваемость: Ограниченная свариваемость, рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка.

Механические свойства (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 30ХРА зависят от режима термообработки. Приведены типичные значения для различных состояний поставки:

Состояние поставки	Предел прочности (σв, МПа)	Предел текучести (σт, МПа)	Относительное удлинение (δ5, %)	Относительное сужение (ψ, %)	Ударная вязкость (KCU, Дж/см2)	Твердость (HB)
Нормализация	880 - 1080	680 - 880	12 - 15	45 - 55	40 - 60	269 - 321
Закалка (850-870 °C) + Отпуск (550-600 °C)	980 - 1180	780 - 980	10 - 13	40 - 50	30 - 50	285 - 341
Закалка (850-870 °C) + Отпуск (200 °C)	1470 - 1670	1370 - 1570	5 - 8	20 - 30	10 - 20	415 - 477

Физические свойства:

Свойство	Значение
Плотность (ρ, кг/м3)	7850
Модуль упругости (E, ГПа)	206
Коэффициент линейного расширения (α, 1/°C)	11.7 x 10-6 (20-100 °C)
Теплопроводность (λ, Вт/(м·°C))	34
Удельная теплоемкость (c, Дж/(кг·°C))	462
Электрическое сопротивление (ρ, мкОм·м)	0.24 (20 °C)

Области применения стали 30ХРА:

Сталь 30ХРА широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, подвергающихся высоким нагрузкам и работающих в сложных условиях:

• Авиационная промышленность: Производство валов, шестерен, крепежных элементов, работающих при высоких температурах и нагрузках.
• Автомобилестроение: Изготовление коленчатых валов, шатунов, шестерен, полуосей и других ответственных деталей двигателей и трансмиссий.
• Нефтегазовая промышленность: Производство буровых штанг, элементов насосно-компрессорного оборудования, деталей трубопроводной арматуры, работающих в условиях высоких давлений и агрессивных сред.
• Энергетическое машиностроение: Изготовление роторов турбин, валов генераторов, крепежных элементов, работающих при высоких температурах и нагрузках.
• Общее машиностроение: Производство тяжелонагруженных валов, шестерен, зубчатых колес, крепежных элементов и других деталей.
• Производство инструмента: Изготовление штампов, пуансонов, матриц для горячей деформации.

Виды металлопроката из стали 30ХРА:

Сталь 30ХРА поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления деталей методом точения, фрезерования, ковки и штамповки.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей простой формы, а также для производства заготовок для последующей обработки.
• Полоса: Применяется для изготовления плоских деталей, а также для производства сварных конструкций.
• Лист: Используется для изготовления корпусных деталей, обшивок и других элементов конструкций.
• Поковки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности и надежности.
• Трубы: Используются для транспортировки жидкостей и газов под высоким давлением.

ГОСТы, регламентирующие сталь 30ХРА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав, механические свойства и другие характеристики стали 30ХРА).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для круглого проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для квадратного проката).
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для полосового проката).
• ГОСТ 19281-2014: Прокат толстолистовой и широкополосный из сталей общего назначения. Технические условия. (Определяет технические условия на толстолистовой прокат).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия. (Определяет требования к поковкам из легированной стали).
• ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для бесшовных труб).
• ГОСТ 8731-74: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия. (Определяет технические условия на бесшовные трубы).
• Другие ГОСТы, определяющие требования к конкретным деталям и изделиям, изготавливаемым из стали 30ХРА.

Операции в цехах, использующие сталь 30ХРА:

Сталь 30ХРА проходит различные этапы обработки в цехах металлургических и машиностроительных предприятий:

• Металлургическое производство:
  • Плавка: Производство стали в электропечах или конвертерах с последующим легированием и раскислением.
  • Разливка: Формирование слитков или заготовок для дальнейшей переработки.
  • Прокатное производство: Горячая прокатка слитков в сортовой или листовой прокат на прокатных станах.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Формирование поковок на молотах и прессах.
  • Штамповка: Изготовление деталей методом горячей или холодной штамповки.
• Термическое производство:
  • Закалка: Нагрев стали до температуры аустенизации с последующим быстрым охлаждением для получения мартенситной структуры.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры для снятия внутренних напряжений и повышения пластичности.
  • Нормализация: Нагрев стали до температуры аустенизации с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
• Механическое производство:
  • Токарная обработка: Обработка деталей на токарных станках для придания им требуемой формы и размеров.
  • Фрезерная обработка: Обработка деталей на фрезерных станках для получения сложных поверхностей.
  • Шлифовальная обработка: Финишная обработка деталей для достижения высокой точности и чистоты поверхности.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 30ХРА с использованием различных методов сварки (дуговая, газовая, контактная и др.). Требует предварительного подогрева и последующей термообработки для снятия напряжений.
• Контроль качества:
  • Химический анализ: Определение химического состава стали.
  • Механические испытания: Определение механических свойств стали (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, ударная вязкость и др.).
  • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали.
  • Неразрушающий контроль: Выявление дефектов в деталях без их разрушения (ультразвуковой контроль, магнитный контроль, рентгеновский контроль и др.).

 

Сталь 30ХРА – высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая превосходными механическими свойствами и широким спектром применения. Ее использование позволяет изготавливать надежные и долговечные детали, работающие в условиях высоких нагрузок и повышенных температур. Правильный выбор режима термообработки и соблюдение технологических процессов обработки являются ключевыми факторами для обеспечения требуемых характеристик изделий из стали 30ХРА.

стичности, свариваемости и другим свойствам, а также условия эксплуатации готового изделия.