Сталь марки 30ХГСА широко используется в промышленности благодаря уникальному сочетанию высокой прочности, пластичности и отличной свариваемости. Откройте для себя все тонкости этого удивительного материала, чтобы грамотно подобрать его для конкретных задач.
История создания и назначение стали 30ХГСА
Сталь 30ХГСА была создана в 1930-х годах советскими учеными специально для нужд авиационной промышленности. Благодаря уникальному сочетанию прочности, пластичности и всех характеристик она стала настоящим прорывом для авиастроения того времени.
Помимо широко известной аббревиатуры, данный сплав также носит неофициальное название «хромансиль», образованное от сокращенных названий основных легирующих элементов — хрома, марганца и кремния.
За рубежом существуют аналоги стали 30ХГСА, в частности американские сплавы 4640 и 8640, европейские 32CrMoV12-10 и 34CrNiMo6.
Сталь 30ХГСА изначально применялась в авиастроении для изготовления ответственных деталей планеров, шасси, двигателей. Затем ее стали использовать в других высоконагруженных узлах — зубчатых передачах, валах, мостах, рамах и так далее.
Ключевыми преимуществами стали 30ХГСА, обусловившими ее широкое распространение в машиностроении, являются:
- Высокий предел прочности и текучести
- Отличная усталостная долговечность при циклических нагрузках
- Хорошая обрабатываемость резанием и деформацией
- Высокие показатели свариваемости
Химический состав и структура
Маркировка стали 30ХГСА полностью расшифровывает ее химический состав. Расшифруем по порядку:
- 30 — 0,3% углерода;
- Х — 1% хрома;
- Г — 1% марганца;
- С — 1% кремния;
- А — высококачественная сталь.
Помимо основных легирующих элементов, в состав стали 30ХГСА могут в небольших количествах входить никель, медь, сера, фосфор. Их содержание регламентируется ГОСТом 4543-71:
| Ni | не более 0.3% |
| Cu | не более 0.3% |
| S | не более 0.025% |
| P | не более 0.025% |
Легирующие элементы оказывают следующее влияние на свойства 30ХГСА:
- Хром повышает прочность и коррозионную стойкость;
- Марганец улучшает обрабатываемость и прокаливаемость;
- Кремний способствует повышению прочности, упругости и жаропрочности стали.
За счет легирования и последующей термической обработки в стали 30ХГСА формируется мелкозернистая структура, что обеспечивает ей комплекс физико-механических свойств.
Физико-механические свойства
30хгса характеристики включают следующие основные показатели, регламентированные ГОСТом 4543-2016:
- Плотность — 7,85 г/см3;
- Твердость по Бринеллю — 197-235 НВ;
- Температура плавления — около 1500°С;
- Модуль упругости (Е) — 2,1·105 МПа.
Предел текучести стали составляет 820 МПа , а временное сопротивление разрыву достигает 980 МПа.
Относительное удлинение стали 30ХГСА составляет 11%, сужение 50%. Это свидетельствует об ее высокой пластичности по сравнению с другими легированными сталями.
Физико-механические свойства
Сталь 30ХГСА обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии благодаря содержанию хрома. Однако ее нельзя отнести к коррозионностойким сталям.
Для повышения защищенности от коррозии применяют дополнительное цинковое, кадмиевое или хромовое покрытие методом горячего цинкования или электролитического осаждения.
30хгса характеристики включают высокие показатели износостойкости и сопротивления усталостным разрушениям. Предел выносливости при симметричном цикле нагружения составляет 245 МПа.
Технология производства
Сталь 30ХГСА производят в электропечах или кислородных конвертерах. Выплавка ведется из стального лома, чугуна и ферросплавов, содержащих легирующие элементы.
Для уменьшения зерна аустенита и повышения прочностных характеристик сталь подвергают термической обработке:
- Закалка от температуры 850-860°C;
- Высокий отпуск при температуре 650-680°C.
30хгса характеристики позволяют широко применять горячую пластическую деформацию, в частности, прокатку и ковку. Из стали получают сортовой прокат различных сечений, а также поковки сложной формы.
Свариваемость
Сталь 30ХГСА относится к группе свариваемых сталей. Однако для качественного соединения швов и исключения риска образования трещин необходимо соблюдать особые условия.
Перед сваркой заготовку из стали предварительно подогревают до 250-300°C с выдержкой при этой температуре в течение 2 часов. После сварки проводят плавный отпуск для снятия остаточных напряжений.
Применение на практике
Применение стали 30ХГСА чрезвычайно широко в авиакосмической, автомобильной, судостроительной и других высокотехнологичных отраслях промышленности.
