Марку 30ХГСА относят к качественным конструкционным среднелигированным сталям. Преимущественное применение "хромансиля" происходит после термической обработки. Качественная конструкционная сталь отличается повышенной прочностью.
Из сплава выпускают трубы, поковки, сортовой прокат, в том числе фасонный.
Химический состав стали 30ХГСА (ГОСТ 4543-2016)
Согласно ГОСТ 4543-2016, химический состав 30ХГСА находится в следующих пределах:
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| C (углерод) | 0,28–0,34 |
| Si (кремний) | 0,90–1,20 |
| Mn (марганец) | 0,80–1,10 |
| Cr (хром) | 0,80–1,10 |
| Ni (никель) | ≤ 0,30 |
| Cu (медь) | ≤ 0,30 |
| P (фосфор) | ≤ 0,025 |
| S (сера) | ≤ 0,025 |
Маркировка 30ХГСА, действующая в России, говорит о следующем:
- цифра 30 ‒ примерное содержание 0,30% углерода увеличивает твёрдость сплава и ухудшает пластичность;
- буква "Х" ‒ введение хрома повышает коррозионную стойкость, абразивную износостойкость, жаропрочность;
- "Г" ‒ марганец способствует удалению нежелательной серы и кислорода, улучшению качества поверхности, свариваемости, уменьшает вероятность растрескивания во время термообработки;
- "С" ‒ кремний усиливает устойчивость к воздействию высоких температур, пластичность;
- "А" ‒ означает, что сталь относится к высококачественным: по стандартам для неё установлены пониженные нормы по вредным примесям серы и фосфора (как правило, до ≈0,025 % каждой).
Отсутствие цифры при буках Х, Г, С информирует о примерном содержании легирующей добавки в пределах 1%. Незначительные примеси меди и никеля не оказывают решающего влияния на возможности стали.
Физические свойства
При температуре испытаний 200°C:
| Наименование показателя | Обозначение | Единица измерения | Значение |
|---|---|---|---|
| Модуль нормальной упругости | Е | ГПа | 215 |
| модуль упругости при сдвиге | G | ГПа | 84 |
| плотность | ρ | кг/м3 | 7850 |
| коэффициент теплопроводности | ƛ | Вт/(м·К) | 38 |
| удельное электросопротивление | R | нОм·м | 210 |
При температуре 20 ‒ 100°C:
- коэффициент линейного расширения α·106, К-1 ‒ 11,7;
- удельная теплоёмкость С, Дж/(кг·К) ‒ 496.
Технологические свойства
- Начало ковки при температуре 1240°C, окончание ‒ 800°C.
- Свариваемость ограниченная. РДС и АДС проводят под флюсом в защитной атмосфере. Перед сваркой сплав нагревают, после термически обрабатывают. Контактную сварку проводят без ограничений.
- Обработку резанием совершают в горячекатанном состоянии при НВ = 207 ‒ 217, σв = 710 МПа.
- Сталь флокеночувствительна и склонна к отпускной хрупкости.
Механические свойства стали 30ХГСА
- Предел текучести 820 МПа, для сравнения нержавейка 12Х18Н10Т "потечёт" при 400 МПа.
- Полное разрушение при нагрузках 980 МПа.
- Пластичные свойства: относительное изменение длины в процентах 11, сужение ‒ 50.
- Предел выносливости 490 МПа, что превышает соответствующий показатель для Ст. 45 в два раза.
- Повышенная прочность ‒ 50 ед. по Роквеллу.
- Сохранение механических свойств вплоть до четырёхсот градусов Цельсия.
Химические свойства
Представленная марка не относится к классу коррозионностойких. При длительном воздействии влаги неизбежно появление ржавчины.
Путём электролиза наносят гальванические хромо - никелевые покрытия, которые повышают коррозионную устойчивость.
Критические точки стали 30ХГСА
Критические температуры важны при выборе режимов нагрева и охлаждения:
| Обозначение | Температура, °C |
|---|---|
| Ac1 | ~ 760 |
| Ac3 | ~ 830 |
| Ar1 | ~ 670 |
| Ar3 | ~ 705 |
Термообработка стали 30ХГСА
Закалка
- Нагрев: 880–890 °C
- Охлаждение: масло
Отпуск
- Низкий отпуск: 200–250 °C, охлаждение на воздухе — максимум прочности/твёрдости.
- Высокий отпуск: 540–560 °C, охлаждение в воде или масле — баланс прочности и пластичности.
Отжиг
- Нагрев: 740–760 °C
- Охлаждение: в печи (медленное)
Важно: точные режимы уточняйте по ТУ/КД на конкретную заготовку и заданные свойства детали.
Применение стали 30ХГСА
В середине двадцатого века элементы управления, механизмы самолётов полностью делали из марки 30ГСА. Вскоре началось массовое использование сплава в машиностроении, станкостроении, прочих отраслях.- Выпуск крепежа, сварных конструкций в строительстве, способных выдерживать переменные нагрузки и низкие температуры; ограниченная коррозионная устойчивость препятствует повсеместному применению;
- расходные элементы в самолётостроении, например, фланцы, валы;
- средние и мелкие детали сложной конфигурации, работающие в условиях износа;
- термически обработанные детали машин, эксплуатирующиеся при температуре до 200°C.
Аналоги и заменители стали 30ХГСА
| Марка | Краткая характеристика |
|---|---|
| 25ХГСА | Ниже углерод → выше пластичность, ниже прочность. |
| 35ХГСА | Выше прочность при несколько меньшей пластичности. |
| 40ХФА | Добавка ванадия → повышенная износостойкость. |
| 35ХМ | Конструкционная легированная, сравнимые области применения. |
| 40ХН | Альтернатива по прочности; выбирать по требованию к ударной вязкости. |
