Особенности конструкционных легированных сталей 20ХГНМ; 25ХГСА; 30ХГСН2А; 30ХГСА; 30ХМА

Конструкционные легированные стали – сплавы, в состав которых входят определенные химические элементы (например, марганец, кремний и вольфрам). Эти элементы добавляют с целью воздействия на структуру и придания необходимых физических и химических свойств изделиям. Такие сплавы незаменимы во многих областях промышленности, в частности, строительстве и машиностроении. Машиностроительные стали используют для изготовления различных конструктивных деталей. Их основное отличие заключается в том, что они в обязательном порядке подвергаются термической обработке. Строительные стали чаще всего используют при получении сварных металлоконструкций, они не подвергаются термической обработке.

Качество и характеристики стали напрямую зависят от добавленных в нее легирующих элементов. Хром и марганец придают ей повышенную твердость (например, марка 30ХГСН2А), совокупность хрома и молибдена благотворно влияют на устойчивость к коррозии (например, марка 20ХГНМ), хром и кремний отвечают за приобретение прочности (например, марка 25ХГСА). Любая марка стали становится более устойчивой к влиянию со стороны окружающей среды, если содержание в ней хрома более 10%. Нержавеющими считаются те стали, в которых содержится хрома 12%. Как правило, в легированных конструкционных изделиях, хрома не более 3%.

По своей структуре стали разделяют на следующие классы: ферритный, бейнитный, мартенситный, аустенитный, перлитный и карбидный. В соответствии с численностью легирующих элементов в сплаве, специалисты различают следующие  разновидности изделий: низколегированная (менее 3%, например, марка 30ХМА), высоколегированная (более 10%), среднелегированная (3-10%, например, марка 25ХГСА). По химическому составу и техническим характеристикам, различают качественные, высококачественные и особовысококачественные стали.

Маркировка изделий

Все стали маркируют с использованием комбинации из букв и цифр. У каждой марки свое назначение. В начале маркировки указывается цифра, которая обозначает содержание углерода в данном сплаве. Исходя из его процентного содержания, различают следующие виды сталей: низкоуглеродистые (менее 0,25%), среднеуглеродистые (от 0,25% до 0,65%), высокоуглеродистые (более 0,65%). Например, в марках стали 30ХГСН2А и 30ХГСА содержится 0,3% углерода, поэтому они являются среднеуглеродистыми, а в марке стали 20ХГНМ – 0,2% углерода, что делает ее низкоуглеродистой.

Буквы, указанные в комбинации, свидетельствуют о содержании конкретного легирующего элемента. Чаще всего встречаются:

• Х-хром;
• Г-марганец;
• Н-никель;
• С-кремний;
• Б – ниобий;
• М-молибден.

После буквы иногда стоит цифра, что указывает на процентное содержание этого элемента. Если цифра отсутствует, количество элемента не превышает 1,5%. К примеру, в стали марки 25ХГСА содержится 0,25% углерода, а марганца и кремния менее 1,5%. Буква «А» в конце маркировки говорит о том, что сталь относится к категории высококачественных изделий, а буква «Ш» - к особовысококачественным изделиям. Таким образом, сталь марки 30ХГСН2А – высококачественная.

Сталь марки 20ХГНМ

Хромомарганцовоникелевая сталь с молибденом марки 20ХГНМ характеризуется содержанием 0,2% углерода и менее 1,5% марганца, никеля и молибдена. В общей сложности количество легирующих элементов приблизительно равно 4%, что свидетельствует об отношении этой марки к категории среднелегированных сталей.

В качестве термической обработке марки 20ХГНМ применяют закалку (при 860^oC) и отпуск (при 150 - 180^oC). Процесс закалки основан на перекристаллизации стали при нагреве до температуры выше критической. Отпуск всегда проводят после закалки, для того чтобы повысить вязкость и уменьшить остаточные напряжения. Марку 20ХГНМ используют для производства деталей, которые подвергаются высоким вибрационным и динамическим нагрузкам. Основные механические свойства стали 20ХГНМ: ударная вязкость – 590 кДж/м², предел кратковременной прочности – 1180-1570 Мпа, предел текучести для остаточной деформации – 930 Мпа.

Сталь марки 25ХГСА

Хромокремнемарганцовая сталь марки 25ХГСА является высококачественной, она содержит 0,25% углерода, менее 1,5% марганца и кремния. В совокупности легирующих элементов менее 3%, поэтому она является низколегированной. К ее отличительным технологичным свойствам относится склонность к отпускной хрупкости и поражению флокенами. В качестве термической обработки прибегают к закалке (при 890^oC) и отпуску (при 600^oC).

Вид поставки марки 25ХГСА – сортовой прокат. В соответствии с ГОСТ выпускают: толстый лист (ГОСТ 11269-76), калиброванный пруток (ГОСТ 8560-78), полосы (ГОСТ 103-2006), серебрянка (ГОСТ 14955-77). В промышленности марку 25ХГСА используют для изготовления штампованных и сварных деталей, например, червяков, штоков или валов.

Сталь марки 30ХГСН2А

В стали марки 30ХГСН2А содержится 0,3% углерода, менее 1,5% марганца и кремния, около 2% никеля. В совокупности численность химических добавок приблизительно 5%, что говорит об отношении стали к категории среднелегированных. В конце маркировки стоит буква «А», что указывает на то, что сталь высококачественная. Свариваемость данной стали плохая (относится к трудносвариваемым изделиям).

Специфика термообработки марки 30ХГСН2А напрямую зависит от вида поставки: для толстых листов применяют закалку и отпуск, а для тонких листов – нормализацию. Нормализация заключается в нагреве сплава с дальнейшим охлаждением. Благодаря этому значительно повышаются механические свойства изделия (вязкость и пластичность). В промышленности марку 30ХГСН2А активно применяют для изготовления фланцев, валиков, шерстней и многих других тяжелонагруженных деталей, работающих под давлением при температурном режиме от -65 до 450^оС.

Сталь марки 30ХГСА

В составе высококачественной стали марки 30ХГСА находится 0,3% углерода, марганца и кремнения менее 1,5 %. В совокупности легирующих элементов менее 3%, поэтому она является низколегированной. Сортамент марки 30ХГСА включает калиброванный и шлифованный прутки, кованые заготовки, тонкие и толстые листы, полосы, трубы.

Изначально марку использовали для нужд авиации, но со временем она стала пользоваться большим спросом в машиностроении. Марка 30ХГСА подвергается закалке и отпуску, что позволяет создавать такие высокопрочные детали, как фланцы, толкатели, лопатки, колеса, валы (работающие при высоких температурах). В качестве сварки марки 30ХГСА могут быть использованы следующие виды: дуговая, аргонодуговая, электрошлаковая.

Сталь марки 30ХМА

В жаропрочной хромомолибденовой стали марки 30ХМА содержится 0,3% углерода и менее 1,5% молибдена. Всего легирующих элементов не более 2%, поэтому сталь является низколегированной. Основным достоинством марки 30ХМА является отсутствие склонности к отпускной хрупкости. Для обработки используют закалку и отпуск. Сталь марки 30ХМА применяют для изготовления деталей, работающих при высоких температурах (около 400^оС), например, фланцев или валов.

Смотрите про другие марки легированных сталей в этой статье