Лист 30ХГСА

 Сталь 30ХГСА

Сейчас конструкционная сталь 30ХГСА применяется в различных областях (таких как машиностроение), изначально сплав 30ХГСА был создан для нужд авиации. В дальнейшем созданная нашими учеными конструкционная сталь 30ХГСА обеспечила преимущество советской авиации, и в определенной степени 30ХГСА способствовала победе в войне с Германией.

В настоящее время 30ХГСА используется в мирных целях и испытывает неизменный интерес гражданских потребителей благодаря своим замечательным характеристикам. Сталь 30ХГСА имеет и другое, более благозвучное название – «хромансиль». Это тоже сокращение, образованное от названий легирующих эту сталь металлов (хром и Manganum - марганец, Silicium - кремний).

Если же говорить подробнее о легирующих элементах и о том, как они влияют на характеристики легированной стали, то касательно стали 30ХГСА можно упомянуть, что, например, хром повышает твердость и устойчивость 30ХГСА к коррозии, марганец также увеличивает твердость, и, кроме того, способствует устойчивости к ударным нагрузкам и износоустойчивости, а кремний повышает показатель ударной вязкости и температурный запас вязкости. Хромансиль 30ХГСА относится к классу так называемой конструкционной стали, а именно, к легированной

Конструкционная сталь 30ХГСА применяется, например, в самолетостроении для создании деталей, которые предполагается использовать на ответственных участках, то есть там, где возможна высокая нагрузка и неблагоприятные условия: это крепежные детали, работающие при низких температурах, сварные конструкции, испытывающие знакопеременные нагрузки и так далее.

Помимо всего прочего, немаловажно и то обстоятельство, что конструкционная легированная сталь 30ХГСА представляет собой улучшаемую сталь, то есть 30ХГСА проходит улучшение – закалку и высокий отпуск при температуре 550-

660 градусов Цельсия. Поэтому 30ХГСА используется в создании улучшаемых деталей. Помимо упомянутых выше авиационных деталей, в машиностроении это также лопатки компрессорных машин, эксплуатируемые при температуре до 400° С, различные валы, оси, различные корпуса обшивки и многое другое. В настоящее время 30ХГСА изготавливается в различных вариантах.

Химический состав сплава 30ХГСА – это кремний, марганец и хром, количеством примерно одного процента каждый. А содержание углерода в 30ХГСА равно ~ 0,30 процента, серы ≤ 0,025 %. В качестве примера можно привести химический состав сплава 30ХГСА для авиационных листов и труб – наличие углерода: 0,28—0,35%, хрома: 0,8 —1,10%, Марганца:0,8 —1,1%, кремния: 0,9 —1,2%.

Основные преимущества сплава 30ХГСА перед другими марками стали заключаются в высокой прочности, отличных показателях ударной вязкости, выносливости. Также 30ХГСА отличается хорошей свариваемостью. При всех своих примечательных свойствах сталь 30ХГСА стоит сравнительно недорого, так как не содержит дефицитных легирующих элементов.

Для обозначения высокого качества стали в конце марки стали ставят букву А. Легированные стали производят только качественными, но и так же не редко высококачественными. Для обозначения марок легированных сталей в России принята система букв и цифр.

Для приобретения значительных механических свойств в деталях с сечениями больше 25 – 30 мм, используют легированные стали, обладающие большей прокаливаемостью, более мелким зерном, и меньшей критической скоростью закалки, отсюда, следовательно, меньшие закалочные напряжения и выше устойчивость против отпуска. Основное преимущество таких сталей перед углеродистыми конструкционными сталями это оптимальный комплекс механических свойств: выше прочность при сохранении вязкости и пластичности, а также ниже порог хладноломкости. Большинство легированных конструкционных сталей причисляется к перлитному классу.

При производстве легированных сталей очень часто придают значение стоимости легирующих элементов и их дефицитность.

Основными легирующими элементами в конструкционных сталях является:

Cr, содержание которого обычно составляет от 0,8 до 1,1%; Mn в сталях до 1,5%; Si от 0,9 до 1,2%; Mo от 0,15 до 0,45%; Ni от 1 до 4,5%. Общая сумма легирующих элементов не должна превышать 3 – 5%.

Выше перечисленные элементы, кроме Ni, увеличивают прочность стали, но понижают её пластичность и вязкость. Ni является исключением, он проявляет особенно положительное влияние на свойства стали, увеличивая её прочность, не понижая пластичность и вязкость. Также Ni снижает порог хладноломкости. Стали, которые содержат Ni, особенно ценны как конструкционный материал.

Наряду с названными элементами, в конструкционные стали для деталей машин или конструкций вводят около 0,1% ванадия, титана, ниобия и циркония. Эти элементы вводят для измельчения зерна. Введение бора в количестве 0,002 –0,003% увеличивает прокаливаемость стали.

Улучшаемые стали условно делят на несколько групп. Часто используют стали, легированные хромом, особенно это стали под марками 40Х, 45Х. Для повышения прокаливаемости в эти сплавы нередко добавляют B, например сталь 40ХР. Увеличение прокаливаемости в деталях с сечением до 40 мм достигается также добавлением в хромистые стали около 1% марганца, например стали: 30ХГ, 40ХГ, 40ХГР и др. Для уменьшения склонности хромистых сталей к отпускной хрупкости II рода вводят 0,15 – 0,25% молибдена.

Хромомарганцевые стали, такие как 20ХГС, 25ХГС, 30ХГС, называемые хромансиль, легированы Cr, Si и Mn, они дешевле в производстве, так как не содержат дефицитных легирующих элементов. Эти стали имеют хорошую свариваемость и прочность, к примеру, сталь 30ХГС после термообработки имеет sв = 1650 МПа при КСU = 0,4 МДж/м2. Недостаток таких сталей – это склонность к отпускной хрупкости II рода и к обезуглероживанию поверхности при нагреве. Такие элементы как Mo и W вводят в состав сталей также для уменьшения склонности этих сталей к отпускной хрупкости

 Низколегированные строительные стали, кроме улучшения механических свойств, имеют еще одно преимущество – пониженную критическую температуру перехода в хрупкое состояние. Эти стали могут работать до –40 °С, а стали 10ХСНД и 15ХСНД, легированные дополнительно никелем и медью, и до –60 °С.