Сталь марки 30ХГСА
| Марка: 30ХГСА (заменители: 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА) Класс: Сталь конструкционная легированная Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 11269-76. Лист тонкий ГОСТ 11268-76. Полоса ГОСТ 103-2006. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 21729-76, ГОСТ 13663-86, ГОСТ 9567-75. Использование в промышленности: различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах. |
| Химический состав в % стали 30ХГСА | ||
| C | 0,28 - 0,34 | |
| Si | 0,9 - 1,2 | |
| Mn | 0,8 - 1,1 | |
| Ni | до 0,3 | |
| S | до 0,025 | |
| P | до 0,025 | |
| Cr | 0,8 - 1,1 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~96 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 30ХГСА | |
| Болгария | 30ChGSA |
| Польша | 30HGS, 30HGSA |
| Чехия | 14331 |
| Дополнительная информация и свойства |
| Термообработка: Закалка 880oC, масло, Отпуск 540oC, вода Температура ковки, °С: начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, 51-100 мм - в ящиках. Твердость материала: HB 10 -1 = 229 МПа Температура критических точек: Ac1 = 760 , Ac3(Acm) = 830 , Ar3(Arcm) = 705 , Ar1 = 670 , Mn = 352 Свариваемость материала: ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений. Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 207-217 и σв=710 МПа, К υ тв. спл=0,85 и Кυ б.ст=0,75 Флокеночувствительность: чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: склонна. |
| Механические свойства стали 30ХГСА | |||||||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | HB (HRCэ), не более |
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 540 °С, вода или масло | 25 | 830 | 1080 | 10 | 45 | 49 | ||
| ГОСТ 8479-70 | Поковки. Закалка. Отпуск | До 100 100-300 До 100 До 100 100-300 До 100 До 100 | 490 490 540 590 590 640 675 | 490 490 540 590 590 640 675 | 655 655 685 735 735 785 835 | 16 13 15 14 13 13 13 | 45 40 45 45 40 42 42 | 59 54 59 59 49 59 59 | 212-248 212-248 223-262 235-277 235-277 248-293 262-311 |
| Закалка 860-880 °С, масло. Отпуск 200-250 °С, воздух | 30 | 1270 | 1470 | 7 | 40 | (43-51) | |||
| Закалка 860-880 °С, масло. Отпуск 540-560 °С, вода или масло | 60 | 690 | 880 | 9 | 45 | 59 | 225 | ||
| Механические свойства стали 30ХГСА в зависимости от сечения | ||||||
| Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | |
| Закалка 880 °С, масло. Отпуск 600 °С, вода | ||||||
| 30 50 80 120 160 200 240 | 880 760 740 670 590 530 490 | 1000 880 860 820 740 720 710 | 12 12 14 14 14 14 14 | 50 50 50 50 50 45 45 | 69 69 78 78 78 59 59 | |
| Механические свойства стали 30ХГСА в зависимости от температуры отпуска | ||||||
| Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | |
| Диаметр 20-70 мм, закалка 880 °С, масло. После отпуска охлаждение в воде. | ||||||
| 200 300 400 500 600 | 1570 1520 1320 1140 940 | 1700 1630 1420 1220 1040 | 11 11 12 15 19 | 44 54 56 56 62 | 487 470 412 362 300 | |
| Механические свойства стали 30ХГСА при повышенных температурах | |||||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
| Пруток. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С | |||||
| 300 400 500 550 | 820 780 640 490 | 980 900 690 540 | 11 16 21 27 | 50 69 84 84 | 127 98 78 64 |
| Образец диаметром 5 мм, длиной 25 мм, прокатанный. Скорость деформирования 2 мм/мин. Скорость деформормации 0,0013 | |||||
| 700 800 900 1000 1100 1200 | 175 85 53 37 21 10 | 59 62 84 71 59 85 | 51 75 90 90 90 90 | ||
| Предел выносливости стали 30ХГСА | |||
| σ-1, МПА | J-1, МПА | n | Термообработка |
| 490 372 470 696 637 | 1666 882 | 107 107 106 | σв=1670 МПа σв=880 МПа σв=1080 МПа Закалка 870 °С. Отпуск 200 °С Закалка 870 °С. Отпуск 400 °С |
| σ4001/100=160 МПа, σ400200=588 МПа, σ5001/100=54 МПа, σ450200=451 МП, σ4001/200=176 МПа, σ500200=255 МПа, σ5001/200=59 МП, σ550200=118 МПа | |||
| Ударная вязкость стали 30ХГСА KCU, (Дж/см2) | |||||
| Т= +20 °С | Т= -20 °С | Т= -40 °С | Т= -60 °С | Т= -80 °С | Термообработка |
| 69 | 55 | 41 | 35 | 23 | Закалка 880 °С, масло. Отпуск 580-600 °С. σв=1000 МПа |
| Прокаливаемость стали 20Х (ГОСТ 4543-71) | ||||||||||
| Расстояние от торца, мм | Примечание | |||||||||
| 1,5 | 3 | 4,5 | 6 | 9 | 12 | 15 | 18 | 21 | 24 | |
| 50,5 -55 | 49-54 | 47,5-53 | 46-52,5 | 41,5-52 | 38-51 | 36-48,5 | 35,5-46,5 | 33-44,5 | 30-43 | Твердость для полос прокаливаемости, HRCэ |
| Количество мартенсита, % | Критическая твердость, HRCэ | Критический диаметр в воде, мм | Критический диаметр в масле, мм |
| 50 90 | 38-43 43-48 | 60-91 40-68 | 34-60 18-40 |
| Физические свойства стали 30ХГСА | ||||||
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 2.15 | 38 | 7850 | 210 | ||
| 100 | 2.11 | 11.7 | 38 | 7830 | 496 | |
| 200 | 2.03 | 12.3 | 37 | 7800 | 504 | |
| 300 | 1.96 | 12.9 | 37 | 7760 | 512 | |
| 400 | 1.84 | 13.4 | 36 | 7730 | 533 | |
| 500 | 1.73 | 13.7 | 34 | 7700 | 554 | |
| 600 | 1.64 | 14 | 33 | 7670 | 584 | |
| 700 | 1.43 | 14.3 | 31 | 622 | ||
| 800 | 1.25 | 12.9 | 30 | 693 | ||
Состав и свойства стали марки 30ХГСА и среднелегированных сталей: среднелегированные стали комплексно легируют кремнием, марганцем, хромом, молибденом, никелем, ванадием, вольфрамом в различных сочетаниях и количествах при суммарном их содержании 2,5-10%. В сварных конструкциях используют среднелегированные конструкционные и теплоустойчивые стали, поставляемые по ГОСТ 4543-71 и специальным техническим условиям.
Среднелегированные конструкционные стали (30ХГСА, 30ХГСНА) содержат повышенное количество углерода (до 0,35 - 0,5%) и легированы обычно такими элементами, как кремний, марганец, хром в количестве до 1,2%, часто в сочетании с никелем (1,5-3%). Для теплоустойчивых сталей (20ХНМФ, 25ХЗНМФ и др.) характерно более низкое содержание углерода (как правило, до 0,28%) и обязательное легирование повышенными количествами хрома (до 2-5%) для обеспечения жаропрочности. Дополнительно такие стали обычно легируют молибденом, а также ванадием или вольфрамом и ниобием.
Высокие прочностные свойства среднелегированных сталей (σв=600-2000 МН/м2) достигаются за счет повышенных содержаний углерода и легирующих элементов, увеличивающих прокаливаемость стали и прочность феррита, а также применения термообработки - нормализации или закалки с последующим низким или высоким отпуском. Большинство среднелегированных сталей для сварных конструкций относится к перлитному классу. Применяют и высокопрочные стали с временным сопротивлением до 1700 МН/м2 (170 кгс/мм2), подвергаемые закалке на мартенсит с последующим низким отпуском при 423-573 К (150-300° С), например . Высокая прочность среднелегированных сталей сочетается с повышенными специальными свойствами при достаточном уровне пластичности и стойкости против хрупкого разрушения. Это сочетание свойств среднелегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей обусловливает применение их в конструкциях особо ответственного назначения, работающих в тяжелых условиях в энергомашиностроении, тяжелом и химическом машиностроении, самолетостроении, судостроении и других отраслях промышленности.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| sв | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
