Характеристики и применение стали 30ХГСА

Что можно узнать из марки

Легко узнать все о металле из государственных стандартов. Марки сталей с расшифровкой в таблице покажут их полный состав. В преамбуле указаны области применения и другая полезная информация.

Видно, что для каждой марки стали таблица с разъяснениями предельного содержания того или иного элемента поможет прочесть маркировку. В нашем случае углерод в интервале 0,28-0,34; кремний 0,9-1,2; марганец 0,8-1,1; хром 0,8-1,1.

Случается, что нужен металл похожей марки. В таком случае проводят сравнительный анализ марок сталей с расшифровкой по таблице. Например, имеется плавка стали 30ХГСА с такими параметрами: C=0,28; Si=1,0; Mn=0,9; Cr=1,1. Можно ли маркировать металл 25ХГСА, если есть необходимость?

Что придают добавки

Их содержание в стали 30ХГСА в пределах 0,8 – 1,1%.

• Хром – антикоррозийную стойкость и механическую прочность.
• Марганец  – повышает износостойкость и устойчивость к ударным нагрузкам.
• Кремний – повышает значение вязкости (ударной).

30хгса сталь: характеристики и расшифовка, применение и свойства стали

Аналоги

Существует следующие зарубежные аналоги:

• Польша 30HGSA.
• Болгария 30ChGSA.
• Чехия 14331.

Знаки качества

Если в конце наименования марки стоит «А» (например, 50ХФА), это значит, что сталь высококачественная с содержанием фосфора и серы менее 0,025%. Стали обычного качества содержат этих примесей до 0,07%, качественные — до 0,035%. Для особовысококачественных сталей принято ставить «Ш» в конце марки.

Место, где буква расположена в марке, имеет значение. Стоящая перед всеми знаками «А» — это сера, а в середине марки показывает азот.

Информация в маркировке

Способ раскисления металла можно увидеть в названии марки. Обозначается так:

• СП (спокойная), кислород удалён;
• ПСП (полуспокойная);
• КП (кипящая) не раскисленная, кислород не удалён.

Если эти обозначения отсутствуют, то сталь принято относить к спокойной (Ст3сп и Ст3 — одно и то же). Стали обычного качества, не легированные, обозначаются «Ст» и цифра, означающая его верхний предел по углероду (в 0,1%).

Как происходит маркировка на практике

Бывает и такое, что в нормативы по химическому составу не укладываются. Тогда металл маркируют другой маркой. Заказчик должен быть уверен, что он получит именно ту продукцию, которую заказал. От этого зависит качество изделий. Заводская система технического контроля завода строго следит за этим.

Классификация сплавов

По содержанию углерода и добавок (легирующих) стали делятся:

Механические свойства

Механические свойства в зависимости от сечения

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства при повышенных температурах

Область применения

Механические свойства стали определяют технологии ее применения:

• благодаря высокой пластичности, сплав подвергается операциям штамповки и ковки;
• хорошие упругие свойства облегчают технологии резания – зенкерования или фрезерования;
• сварку выполняют в быстром режиме при нагреве до 250 градусов, что позволяет уменьшить опасность возникновения трещин.

Благодаря отличным характеристикам, применение стали 30ХГСАохватывает многие отрасли промышленности:

• в строительстве из нее изготавливают крепежные детали – гайки, болты;
• в области авиастроения сплав служит сырьем для производства расходных материалов;
• в машиностроительной отрасли производят узлы, испытывающие переменные нагрузки – валы, зубчатые передачи;
• ножевом производстве – для изготовления высококачественных клинков.

Сплав используют также при необходимости изготовления изделий со сложной конфигурацией, функционирующих в условиях:

• постоянного механического воздействия;
• переменных нагрузок;
• низких температур.

Особенности 30хгса

• Закалка этой марки проводится в температурном диапазоне 550 – 650 °С. Термообработка позволяет повысить прочность материала (до значения 2 800 МПа) и пластичность.
• Свариваемость – хорошая. Однако качество шва будет обеспечено только при выполнении ряда условий: предварительный разогрев металла (до 300 ºС), а после окончания работы – медленное охлаждение участка (для этого пламя горелки постепенно отводится в сторону). Если этого не сделать, то есть риск появление трещин в сварном шве.
• Низкая стоимость, так как легирующие компоненты не являются дефицитом.

Как недостаток данной продукции специалисты отмечают ее незначительную «прокаливаемость» (2,5 – 4 см), а также некоторую чувствительность к хрупкости.

Отечественные и зарубежные заменители для стали марки 30хгса

Отражение химического состава

Для маркировки сталей принято использовать обозначение состава буквами русского алфавита и цифрами.

Преимущества и недостатки

Марка стали 30ХГСАотносится к группе конструкционных. Она в свое время получила еще одно название – «хромансиль», образованное от наименований основных добавок. Сплав имеет свои плюсы и минусы.Его широкая востребованность в авиастроении и машиностроительной промышленности вызвана высокими прочностными характеристиками:

• высокой устойчивостью к ударным нагрузкам;
• хорошими показателями вязкости;
• высокой твердостью;
• устойчивостью к износу;
• достаточно хорошей свариваемостью;
• неизменностью механических характеристик при постоянном тепловом воздействии не выше 400 градусов.

Кроме того, доступность легирующих элементов обеспечивает невысокую стоимость сплава.

Минусы стали выражаются в относительно невысокой прокалываемости, которая рассчитывается глубиной проникновения закаленного слоя внутрь объема детали. Она составляет 25-40 мм. Сплав также отличается чувствительностью к образованию флокенов – внутренних трещин, ухудшающих механические свойства материала. Специальная термическая обработка частично снижает опасность их возникновения.

Даже при наличии некоторых недостатков сталь 30ХГСА в значительной степени превосходит обычные сплавы по прочности и выносливости.

Применение

• Сварные конструкции.
• Каркасные обшивки, цельные корпуса.
• Элементы крепежа.
• Лопасти вентиляторов.
• Оси, рычаги, валы и многое другое.

Прокаливаемость

Твердость HRCэ.

Расшифровка букв

Если посмотреть нижеприведенную таблицу с разъяснениями, какая буква соответствует каждому элементу, станет понятно, что ХНМ означает, что сплав содержит хром, никель и молибден.

Расшифровка марки

Химический        составсплава задается ГОСТом 4543-71, который определяет содержание основных легирующих добавок, указанных в маркировке. Расшифровка марки стали 30ХГСАуказывает на то, что она принадлежит к классу среднелегированных сплавов. Первые две цифры слева направо обозначают концентрацию углерода, необходимого для придания твердостиметаллу. Одновременно углерод снижает пластичность стали, поэтому его содержание не превышает 0,28-0,34%.

За цифрами следуют буквы, указывающие на главные легирующие элементы, концентрация которых колеблется в пределах 1%:

• хром добавляют для повышения коррозионной устойчивости и жаропрочности стали;
• марганец и кремний – сильные раскислители, они также увеличивают пластичность и снижают опасность растрескивания сплава.

Буква «А», указанная в самом конце аббревиатуры, свидетельствует о высоком качестве материала. Он содержит небольшие примеси меди и никеля, но их концентрация слишком мала, чтобы существенно влиять на свойства сплава. Примеси серы и фосфора снижают прочность металла путем встраивания в узлы кристаллической решетки. Полностью удалить эти примеси невозможно, однако их содержание минимально — не более 0,25%.

По ГОСТу данный сплав можно заменить аналогами:

• 40ХФА;
• 35ХМ;
• 25ХГСА;
• 40ХН;
• 35ХГСА.

Среди зарубежных аналогов:

• 14331 – Чехия;
• 30ChGSA – Болгария;
• 30HGSA, 30HGS – Польша.

Сортамент выпускаемой продукции состоит:

• из труб разного диаметра;
• кованых заготовок;
• листов различной толщины;
• сортового проката;
• полосового железа;
• калиброванных и шлифованных прутков.

Расшифровка стали 30хгса

• 30 – количественная доля содержания углерода 0,28-0,34%. Углерод повышает твердость и прочность в сталях, но снижает пластичность и свариваемость;
• Х – это марганец, удаляет вредные примеси кислорода и серы. Снижает риск образования окалин и трещин во время термообработки;
• Г – обозначает кремний, повышает пластичность, не снижая при этом прочность;
• С – обозначает кремний, повышает пластичность, не снижая при этом прочность. Увеличивает восприимчивость стали к термической обработке;
• А – обозначает , что сталь прошла закалку с высоким отпуском. 

Свойства стали 30хгса

Термическая обработка таких веществ производится в два основных этапа. В первую очередь, деталь из подобного сплава закаливается в масле при температуре 880oC. Затем она отпускается в воде при показании термометра 540oC выше 0oC.

Начальная температура ковки материала 1240oC, конечная 800oC. Изделия с сечением до 50 мм охлаждаются на воздухе, свыше 51 мм проходят процедуру охлаждения в специальных ящиках.

Ac1 = 760o Твердость стали 30ХГСА по Бринеллю достигает 10 -1 = 229 МПа. Предел прочности наступают при температурах:

• Ac3(Acm) = 830o
• Ar3(Arcm) = 705o
• Ar1 = 670o
• Mn = 352o

Материал относится к ограниченно свариваемым. Для него доступны следующие способы сварки:

• ручная дуговая (РДС),
• аргонно-дуговая под флюсом и с газовой защитой (АДС),
• аргонно-дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов (АрДС),
• электрошлаковая (ЭШС),
• контактно-точечная (КТС).

При этом рекомендуется предварительный подогрев и последующая термическая обработка. Подобных ограничений не существует только при контактно-точечной сварке.

Обрабатываемость материала резанием доступна в горячекатаном состоянии, при твердости сплава по Бринеллю от 207 до 217 единиц.

Сталь 30ХГСА не имеет склонности к отпускной хрупкости, однако при этом она является флокеночувствительным материалом.

Как и у любых среднелегированные сталей, к основному составу марки 30ХГСА добавляются примеси хрома, марганца, кремния, молибдена, никеля, вольфрама, углерода или ванадия. Пропорции этих элементов могут быть различные, однако их суммарное содержание не превышает 10%.

При помощи добавления или удаления из состава различных легирующих веществ стали придают те или иные свойства. Например, для повышения теплоустойчивости в составе стали уменьшают присутствие углерода, но при этом обязательно легируют повышенным количеством хрома.

Высокопрочные сплавы получают за счет термической обработки, повышения содержания углерода в составе и других легирующих элементов, которые улучшают прочность феррита и увеличивают прокаливаемость материала.

Сортамент продукции

• Трубы.
• Заготовки кованые и поковка.
• Полосовое железо.
• Листы – толстые и тонкие.
• Прокат – сортовой, фасонный.
• Прутки калиброванные и шлифованные.

Способы переплавки металла

Способы переплавки различают в зависимости от сталеплавильных печей, в которых плавят металл:

• мартеновский;
• кислородно-конверторный;
• электротермический.

Электрические же могут быть плазменными, дуговыми, шлаковыми и другими. Эти названия указывают, в каких сталеплавильных агрегатах (печах) проводилась выплавка металла. Способ переплава обычно показывается в конце всей марки через дефис. Например, по названию 12Х18Н10Т-ВД видно, что сплав содержит хром (Х), титан (Т) и никель (Н), вакуумно-дугового переплава (-ВД). Соответственно, 12Х18Н10Т-Ш означает шлаковый переплав.

Обозначение некоторых способов выплавки:

Сталь 30хгса. физические свойства

Стоимость

Цена 1 кг листовой продукции – от 50 рублей (розничная). «Опт» обойдется примерно на 5 руб/кг дешевле.

Сферы использования

Сталь марки 30ХГСА активно применяется в разных отраслях промышленности. Чаще всего её используют для производства крепёжных элементов, которые распространены при строительстве различных зданий и сооружений. Особенности этой стали позволяют им выдерживать возникающие переменные нагрузки. Однако из-за низкой устойчивости к коррозии такие крепёжные элементы имеют ограничения по местам использования.

В самолётостроении данный сплав применяется при производстве фланцев, валов и иных деталей. Он не подходит для изготовления ответственных деталей – только для расходных элементов.Также сплав приобрёл большую популярность в машиностроении. Именно там металлическим изделиям приходится испытывать регулярные переменные нагрузки.

Технологические качества

Способность сплава к холодной пластической деформации ограничена. Но он превосходно выдерживает горячую пластическую деформацию в диапазоне температур 1100-850 градусов. Однако при быстрых изменениях температуры проявляется склонность к образованию трещин. Поэтому выбирается режим:

• медленного нагрева до 830 градусов;
• процедуры горячей деформации;
• замедленного охлаждения в песке или печи.

После процесса деформации применяется смягчающая тепловая обработка путем отжига при 740ос дальнейшим охлаждением при 500осначала в печи, а затем на воздухе.

Сталь не отличается высокой коррозионной стойкостью. При использовании в условиях повышенной влажности на ее поверхности развиваются процессы ржавления. Для их предотвращения на поверхность изделий часто наносят специальное гальваническое покрытие на основе хрома и цинка. Но его нужно предохранять от механических повреждений.

Технологические свойства

Высокая пластичность стали позволяет применять для ее обработки штамповку и ковку.

Упругие свойства стали также способствуют резанию: фрезерование, зенкерование и прочее. Для увеличения производительности данного процесса сталь предварительно отжигают.

30ХГСА относится ко 2-ой группе свариваемости. Особенности проведения сварки заключаются в необходимости прогрева стали до 250 ºС, что позволяет снизить вероятность образования трещин. При соблюдении данных условий сварные швы способны выдерживать нагрузку от 300 до 490 МПа в зависимости от типа нагрузки.

Физические и механические свойства сплава

От химического состава зависят физические свойства стали 30ХГСА:

• плотность колеблется в зависимости от окружающей температуры и составляет, в среднем, 7850 кг/м3;
• температура плавления — 1500 градусов, что свидетельствует об устойчивости к нагреву;
• модуль упругости при 20 град. – 2,15*10-5МПа, с повышением температуры снижается;
• теплоемкость – 38 Вт/(м*град);
• удельное электросопротивление, 109– 210 Ом*м;
• теплопроводность составляет 30-38 Вт/м К;
• удельная теплоемкость – 496 Дж/кг*К.

Сплав 30ХГСА демонстрирует отличные механические характеристики, которые не снижаются до повышения температуры до 400оС:

• на высокую прочность металла указывает величина предельной ударной нагрузки – 980 МПа;
• предел текучести – 820 МПа, более чем в два раза превышает показатель некоторых марок нержавейки;
• показатель ударной вязкости – 127 КДж/м2;
• о высокой пластичности свидетельствует параметр относительного удлинения – 11%;
• предел выносливости – 490 МПа;
• твердость – 45-50 единиц по шкале Роквелла.

Характеристики стали 30хгса

Технические и эксплуатационные характеристики деталей, а также химический состав материала представлены в специальном нормативном документе. Они регламентируются предписаниями ГОСТа 4543–71.

В составе сплава 8 элементов, основные из них: хром, марганец и кремний. Второстепенные:

• Углерод
• Никель
• Медь
• Сера
• Фосфор

Точное процентное соотношение всех составляющих представлено в таблице ниже и на диаграмме.

Химические свойства

Маркировка 30ХГСА не относится к категории коррозионностойких материалов. Под влиянием водной среды на поверхности сплава начинает проступать ржавчина.

Коррозионностойкость повышают путем использования специальных гальванических покрытий на основе хрома и цинка. Нанесение их осуществляется методом электролиза.

Цифры и их отсутствие

В маркировке могут присутствовать цифры. Для расшифровки сталей надо знать, что они показывают. Расположенные после значка, они означают массовую долю данного вещества в составе сплава.

Первое число показывает процент углерода. Например, расшифровка марки 40Х13: нержавеющая сталь содержит 0,40% углерода и 13% хрома. При этом если доля углерода показана числом из двух цифр, его содержание выражено в сотых долях процента, а одной — в десятых долях.