Сталь 30хгса — характеристика, свойства

30ХГСА: расшифровка марки

Маркировка легированных сталей проводится при применении определенных стандартов, которые позволяют быстро определить химический состав. Легированная сталь 30ХГСА, расшифровка которой указывает только на концентрацию основных элементов, обладает следующим составом:

1. Все металлы конструкционной группы характеризуются тем, что в составе есть определенное количество углерода. В рассматриваемом случае показатель составляет 0,28-0,34%.
2. Хром в этом случае является основным легирующим элементом. Слишком высокая концентрация этого химического элемента приводит к повышению коррозионной стойкости. Сталь 30ХГСА (ГОСТ 4543-71 применяется в качестве стандарта при маркировке) имеет концентрацию хрома около 1%.
3. При легировании также применяются кремний и марганец. Эти элементы повышают основные эксплуатационные характеристики. Отсутствие цифр указывает на то, что этих элементов в составе не более 1%.

Труба бесшовная 30ХГСА

Сталь 30ХГСА, расшифровка которой не указывает на концентрацию вредных примесей, относится к классу среднелегированных сталей. Стоит учитывать, что зарубежные производители применяют иные стандарты при маркировке.

Химический состав

Во многом именно химический состав металла определяет его эксплуатационные характеристики. Марка стали 30ХГСА представлена сочетанием следующих элементов:

1. Углерод (около 0,3%).
2. Кремний и марганец, хром (около 1%).
3. Никель и медь (не более 0,3%).

В состав включается фосфор и сера не менее 0,025%. Их концентрация строго контролируется по причине того, что высокая концентрация приводит к ухудшению основных качеств. Стоит учитывать, что аналог будет обладать схожим химическим составом.

Физические свойства

Ст 30ХГСА, характеристики которой свойственны многим среднелегированным сталям, получила широкое применение. Расширенную область применения можно связать с следующими качествами:

1. При проведении инженерных расчетов учитывается плотность стали 30ХГСА, которая составляет 7850 кг/м3. Стоит учитывать, что подобный показатель может варьировать с большом диапазоне в зависимости от температуры окружающей среды.
2. Температура плавления составляет 1500 градусов Цельсия. Этот показатель определяет сложности, которые возникают при литье, а также высокую устойчивость к воздействию температуры.
3. Высокая прочность и устойчивость к ударной нагрузке также определяют широкое распространение стали. Структура разрушается только при воздействии ударной нагрузки 980 МПа.

Физические свойства 30хгса

Физические свойства учитываются при выборе наиболее подходящего сплава для изготовления деталей с учетом того, в каких именно условиях они будут эксплуатироваться.

Физические характеристики

Температура	Е, ГПа	G, ГПа	l, Вт/(м · °С)	a, 10-6 1/°С	С, Дж/(кг · °С)
20	212	83	36	—	—
100	202	79	37	105	495
200	195	76	36	12	508
300	189	74	34	127	525
400	174	67	33	133	537
500	169	66	31	138	567
600	157	61	29	138	588
700	138	53	28	—	626
800	132	51	28	14	626
1000	—	—	—	—	705

Технологические свойства

Сталь 30ХГСА (ГОСТ определяет диапазон некоторых свойств) может применяться при создании различных изделий и конструкций. При выборе этого металла следует учитывать:

1. Коррозионная стойкость низкая. При длительном воздействии высокой влажности на поверхности может появится коррозия. Это качество следует учитывать при выборе легированной стали. В некоторых случаях коррозионная стойкость повышается за счет нанесения на поверхность гальванического покрытия, которое состоит из цинка и хрома. Для получения подобной поверхности применяется метод электролиза. Однако, создаваемый поверхностный слой характеризуется низкой устойчивостью к механическому воздействию – после повреждения незамедлительно появится коррозия.
2. Высокая пластичность, так как относительное удлинение составляет 11%. Она также существенно расширяет область применения металла, так как многие детали должны выдерживать переменную нагрузку.
3. Материал характеризуется высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Предел выносливости при испытании может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды.
4. Показатель твердости по шкале Роквелла составляет 50 единиц.
5. Механические свойства не изменяются при температуре до 400 градусов Цельсия. Эксплуатация при более высокой температуре не допускается, так как это приведет к повышению пластичности и снижению твердости поверхности.
6. Сталь 30ХГСА, термообработка которой проводится для повышения твердости и снижения хрупкости, характеризуется пластичностью. Именно поэтому она может применяться при ковке или штамповке.
7. Отличная упругость позволяет проводить обработку заготовок резанием. Именно поэтому заготовки поставляются для зенкерования, фрезерования или точения.

Механические свойства

Для повышения производительности часто проводится отжиг. Рассматриваемая марка среднелегированных сталей относится ко второй группе по степени свариваемости. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев структуры, что снижает вероятность образования структурных трещин. Для обеспечения наиболее благоприятных условий зачастую заготовки нагревают до температуры 250 градусов Цельсия.

Сталь 30ХМА

Общие данные

Заменитель

Сталь 35ХМ, Сталь 35ХРА

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Назначение

Шестерни, валы, цапфы, шпильки, гайки, и различные другие детали, работающие при температуре до 450-500°С.

Химический состав (по ГОСТ 4543-2016)

Химический элемент	%
Углерод (C)	0.26-0.33
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Молибден (Mo)	0.15-0.25
Марганец (Mn)	0.40-0.70
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.025
Хром (Cr)	0.80-1.10
Сера (S), не более	0.025

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HB
Пруток. Закалка 880 °С, малос. Отпуск 540 °С, вода или масло.
15	735	930	12	55	78
Поковки. Закалка. Отпуск.
КП 395	<100	395	615	17	45	49	187-229
КП 440	100-300	440	635	16	45	59	197-235
КП 440	100-300	440	635	14	40	54	197-235
КП 490	<100	490	655	16	45	59	212-248

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2
Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С
260	590	730	20	70	186
200	490	660	21	70
300	520	710	21	69	206
400	480	630	22	75	199
500	430	500	22	80	142
600	340	330	29	89	142
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, прессованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с
800	80	130	69	67
1000	41	56	64	100
1200	14	26	55	100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HRCэ
Закалка 880 °С, масло.
200	1320	1520	12	50	69	49
300	1330	1450	11	51	49	45
400	1220	1370	12	55	69	42
500	1080	1130	16	60	127	36

Механические свойства в зависимости от сечения

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HRCэ
Закалка 880 °С, масло. Отпуск 500 °С.
Место вырезки образца — центр	40	650	820	17	71	147	27
Место вырезки образца — центр	60	630	800	17	69	157	27
Место вырезки образца — 1/2R	80	660	790	17	67	137	25
Место вырезки образца — 1/2R	100	610	780	18	64	147	25
Место вырезки образца — 1/3R	120	620	750	16	63	137
Закалка 880 °С, вода. Отпуск 500 °С.
Место вырезки образца — центр	40	790	930	13	61	118	30
Место вырезки образца — центр	60	740	870	16	64	127	31
Место вырезки образца — 1/2R	80	760	890	14	64	108	30
Место вырезки образца — 1/2R	100	700	830	17	65	137	27
Место вырезки образца — 1/3R	120	690	840	18	63	118	25

Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	757
Ac3	807
Ar3	763
Ar1	693

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка	-20	-40	-60
Закалка 880 С, масло. Отпуск 350 С.	42
Закалка 880 С, масло. Отпуск 550 С.	147	108

Предел выносливости

σ-1, МПа	n	Термообработка, состояние стали
407	1Е+7	Закалка 870 °С, вода. Отпуск 600 °С
366	НВ 260. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С
304	НВ 212. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С

Прокаливаемость

Закалка 880 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRC э
1.5	3	4.5	6	9	12	15	18	21	24
49.5-54	48-53	46-52	43.5-51	37-48	33.5-44.5	30-39.5	28-37.5	26.5-35.5	24-34.5

Физические свойства

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	208	207	204	197	188	176	160
Плотность, ρn, кг/см3	7820	7800	7770	7740	7700	7660
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)	46	44	42	42	39	37	36	32
Уд. электросопротивление (ρ, НОм · м)	230
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (α, 10-6 1/°С)	11.6	12.5	13.2	13.8	14.3
Удельная теплоемкость (с, Дж/(кг · °С))	462

Зарубежные аналоги Стали 30ХМА

Условные обозначения

Механические свойства
σB	временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2	предел текучести условный, МПа
σсж	предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2	предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05	предел упругости, МПа
σизг	предел прочности при изгибе, МПа
σ-1	предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10	относительное удлинение после разрыва, %
ψ	относительное сужение, %
ν	относительный сдвиг, %
ε	относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК	предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1	предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV	ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB	твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB	твёрдость по Бринеллю
HV	твёрдость по Виккерсу
HSD	твёрдость по Шору
Физические свойства
E	модуль упругости нормальный, ГПа
G	модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn	плотность, кг/м3
λ	коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ	удельное электросопротивление, Ом∙м
α	коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с	удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)

Термообработка сплава 30ХГСА

Для улучшения эксплуатационных характеристик получаемых изделий проводится термическая обработка, за счет чего происходит повышение прочности и твердости. Для стали 30ХГСА применяется следующая термообработка:

1. Закалка направлена на изменение качеств поверхностного слоя. Рекомендуется проводить закалку стали при температуре 880 градусов Цельсия. Охлаждение проводится в масле, что позволяет исключить вероятность появления поверхностных и структурных деформаций.
2. Закалка предусматривает перестроение кристаллической решетки. Подобный процесс становится причиной появления внутренних напряжений, которые в дальнейшем приводят к появлению структурных трещин. Отпуск при температуре 540 градусов Цельсия позволяет решить подобную проблему. Низкая температура нагрева позволяет в качестве охлаждающей среды применять воду.
3. Ковка улучшает структуру материала. Вначале процесса заготовка нагревается до температуры 1240 градусов Цельсия. Охлаждение проводится на открытом воздухе или в другой среде – все зависит от того, какого размера заготовка.

Закалка стали

Для улучшения качеств материала могут применять самое различное оборудование. Особенности химического состава определяет то, что обработка заготовок проводится при применении специального оборудования.

Описание механических обозначений

Название	Описание
sТ|s0,2	Предел текучести или предел пропорциональности с допуском на остаточную деформацию — 0,2%
σB	Предел кратковременной прочности
d5	Относительное удлинение после разрыва
y	Относительное сужение
KCU	Ударная вязкость
HB	Твердость по Бринеллю
HRC	Твердость по Роквеллу (индентор алмазный, сфероконический)

Применение

Сталь 30ХГСА, применение которой связано с химическим составом и основными качествами, встречается в различных отраслях промышленности. Чаще всего легированная сталь используется в нижеприведенных случаях:

1. В строительной области получили большое распространение крепежные элементы, которые эксплуатируются при переменных нагрузках. Невысокая коррозионная стойкость определяет то, что крепежные материалы могут использоваться только при защите устройства.
2. В авиастроении используется сплав в качестве расходного материала при изготовлении валов, фланцев и прочих деталей. Стоит учитывать, что сплав не используют при создании ответственных элементов.
3. В машиностроительной области применяется при создании элементов, которые работают при постоянных или переменных нагрузках.

Стоимость используемого сырья во многом зависит от того, какой лом использовался. В продаже встречаются зарубежные аналоги, к примеру, 14331 (Чехия) и 30ChGSA (Болгария). Их химический состав и основные качества во многом схожи.