Сталь 30ХГСА – высокопрочная конструкционная легированная сталь, созданная советскими учеными для нужд авиационной промышленности. Материал используется для изготовления компонентов летательных аппаратов. Учитывая этот факт, продукт отличается повышенной износостойкостью, долговечностью, неприхотливостью эксплуатации. Благодаря характеристикам стали 30ХГСА сфера использования продукции, со времен её создания, существенно расширилась.
Содержание
Расшифровка маркировки
Аббревиатура в названии марки стали определяет её химический состав. Кроме обозначенных компонентов в структуре металла могут присутствовать и другие химические элементы, но их доля незначительна. Сталь 30ХГСА можно охарактеризовать как среднеуглеродистый материал средней степени легирования. Она подходит для выпуска прочных компонентов для автомобилей, самолетов, компрессорных станций, несущих объектов.
Расшифровывается маркировки стали 30ХГСА следующим образом:
- число “30” обозначает массовую долю углерода в составе стали, он равен 0,3%;
- литера “Х” демонстрирует наличие хрома в сплаве, но его процентное соотношение не превышает 1,5%;
- “Г” свидетельствует о наличии марганца, не более 1,5%;
- “С” показывает присутствие в структуре металла кремния, не более 1,5%;
- литера “А” указывает на высшую степень качества продукции.
Для рассматриваемого изделия общепринято еще одно название – «хромансиль». Оно возникло вследствие совмещения в одно обозначение главных компонентов изделия (хрома, марганца, кремния). Название популярно в узкоспециализированных сферах, например, промышленности или строительстве.
Характеристики
Сталь 30ХГСА относится к конструкционным легированным материалам со средним включением углерода. Благодаря своему составу материал обладает высокой устойчивостью к неблагоприятным внешним факторам. В результате сфера использования продукции значительно увеличивается. Состав и свойства стали должны соответствовать стандартам ГОСТ 4543-2016. Ниже подробнее рассмотрим все характеристики стали 30ХГСА.
Химический состав
Основная доля массы состава стали 30ХГСА приходится на железо (Fe), около 96-97 %, остальное это примеси, которые определяют физико-механические свойства сплава. Химический состав с процентным содержанием основных компонентов, которым должна соответствовать сталь согласно ГОСТ 4543-2016, приведены в таблице ниже.
| Химический элемент | Массовая доля, % |
| Углерод (С) | 0,28-0,34 |
| Хром (Cr-Х) | 0,8-1,1 |
| Марганец (Mn-Г) | 0,8-1,1 |
| Кремний (Si-С) | 0,9-1,2 |
В скобках на латинице указан химический элемент как в таблице Менделеева, а на русском, так как обозначается в маркировке стали.
Существуют некоторые ограничения для химического состава описываемого изделия. Например, процентное соотношение вольфрама в структуре не должно превышать 0,2%, молибдена – 0,11%, ванадия – 0,05%, титана – 0,03%.
Физико-механические свойства
Сталь 30ХГСА получила широкую сферу применения благодаря уникальным характеристикам. Отличительной особенностью материала является его механическая прочность. Этот показатель намного выше, чем имеют другие аналоги. Поэтому она применяется в тех условиях, где остальные марки металла устанавливать запрещено. Укажем основные механические свойства продукта.
| Плотность при температуре 20 °C | 7,850 г/см3 или 7850 кг/м3 |
| Временное сопротивление разрыву | 1080 Мпа |
| Относительное удлинение | 10 % |
| Относительное поперечное сужение | 45 % |
| Предел текучести | 835 Мпа |
| Коэффициент линейного расширения | 11·10-6 град-1 при температурах 20-100°С |
| Температура плавления | 1500 градусов по Цельсию |
| Ударная вязкость | 49 Дж/см2 |
| Твердости стали по Бринеллю, HB | 229 |
Модуль упругости или модуль Юнга для стали 30ХГСА при температуре 20°C равен 194000 Мпа.
Технологические свойства
Сталь 30ХГСА обладает не только прочностью, но и пластичностью. Это позволяет задействовать методы штамповки и ковки. Благодаря упругости материала он поддается многочисленным операциям по обработке. Речь идет, например, о фрезеровании, резке, зенкеровании. Для повышения производительности методов заготовка подвергается предварительному обжигу, что увеличивает ее пластичность.
Сварка и ковка
Сталь 30ХГСА имеет вторую категорию свариваемости. Специфика осуществления метода состоит в требовании предварительного прогрева материала до 250 ºС. Это минимизирует риск формирования трещин или деформаций. При соблюдении данного фактора сварные швы могут выдерживать механическое воздействие в диапазоне 300-490 МПа. Ковка проводится при тех же условиях, обозначенных ранее. Только в этом случае материал становится более податливым для обработки.
Для стали 30ХГСА допускается применять следующие способы сварки.
- РД – ручная дуговая.
- РАД – ручная аргонодуговая.
- АФ – автоматическая сварка под флюсом.
- ЭШ – электрошлаковая сварка.
Термообработка стали
Для того чтобы увеличить прочность конструкционной стали 30ХГСА её подвергают термической обработки – закалке.
Закалка и охлаждение
Для этого заготовку нагревают до температуры 880 ºС. Процедура осуществляется в специальных печах при непосредственном контроле параметров специалистом. После нагрева, её следует сразу же охладить. Согласно технологии закалки стали 30ХГСА в качестве охлаждающей среды необходимо использовать масло.
Отпуск
Для устранения остаточных напряжений металла и исключения многочисленных дефектов, возникающих после закалки, применяют метод отпуска. Он предусматривает размещение заготовки в камере при термическом режиме в 540 ºС, и последующим охлаждением в воде или масле. Продолжительность процедуры зависит от формы, размеров, прочих характеристик детали.
Благодаря закалке на выходе получается износостойкое изделие, с повышенной прочностью, твердость, способное служить в условиях агрессивных кислотно-щелочных сред.
Применение
Сталь 30ХГСА используется в многочисленных сферах. Обозначим основные сегменты, где задействован материал:
- строительство – выпуск крепежных компонентов;
- авиационная промышленность – производство деталей для летательных аппаратов;
- машиностроение – изготовление продукции, функционирующей в условиях переменных нагрузок.
Область применения материала постоянно расширяется. Такие изделия все чаще встречаются в сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, химической промышленности. Они обеспечивает длительность эксплуатации конструкций в сложных условиях.
Перечислим некоторые из изделий которые изготавливают из стали 30ХГСА: валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты моторов, фланцы, лопатки компрессорных машин, крепежные и другие детали.
Аналоги
Среди отечественных марок, сталь 30ХГСА могут заменить: 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА (самый близкий и рекомендуемый заменитель). Также у данной стали есть и зарубежные аналоги, основные конкуренты на мировом рынке:
- 30HGS, 30HGSA (Польша);
- 30ChGSA (Болгария);
- 14431 (Чехия).
Стоимость марки российского производства намного ниже зарубежных наименований. Это обусловлено протекционистской политикой государства в отношении собственных компаний-изготовителей металлических изделий.
Преимущества и недостатки
Сталь 30ХГСА обладает многочисленными плюсами. В списке главных преимуществ изделия значатся:
- твердость;
- свариваемость;
- термическая стойкость;
- длительный срок службы;
- широкая сфера применения;
- легкость обработки (сварки, ковки и др.);
- длительный срок службы, достигающий несколько десятилетий.
Из минусов стоит отметить риск деформации при резком нагревании. Материал склонен к отпускной хрупкости, но недостаток нивелируется за счет метода быстрого охлаждения при отпуске.
Сталь 30ХГСА входит в список наиболее востребованных материалов, который применяется в промышленности и строительстве. Уникальные физико-технические характеристики продукта позволяют задействовать его там, где другие разновидности металла использовать нецелесообразно или неэффективно.
Загрузка...
