Сталь 30хгса – Сталь 30ХГСА: характеристики, применение, расшифровка, ГОСТ
alexxlab | 22.09.2019 | 0 | Вопросы и ответы
Сталь конструкционная легированная 30ХГСА – характеристики, свойства, аналоги
На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки 30ХГСА.
Классификация материала и применение марки 30ХГСА
Марка: 30ХГСА
Классификация материала: Сталь конструкционная легированная
Применение: Различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.
Химический состав материала 30ХГСА в процентном соотношении
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu |
| 0.28 – 0.34 | 0.9 – 1.2 | 0.8 – 1.1 | до 0.3 | до 0.025 | до 0.025 | 0.8 – 1.1 | до 0.3 |
Механические свойства 30ХГСА при температуре 20oС
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| – | мм | – | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | – |
| Трубы, ГОСТ 8731-87 | 686 | 11 | ||||||
| Трубы холоднодеформир., ГОСТ 8733-74 | 491 | 18 | ||||||
| Пруток, ГОСТ 4543-71 | Ø- 25 | 1080 | 830 | 10 | 45 | 490 | Закалка 880oC, масло, Отпуск 540oC, вода, | |
| Лист толстый, ГОСТ 11269-76 | 490-740 | 20 | Нормализация | |||||
| Лист толстый, ГОСТ 11269-76 | 1080 | 9 | 490 | Закалка и отпуск | ||||
| Лист тонкий, ГОСТ 11268-76 | 490-740 | 20 | Нормализация | |||||
| Лист тонкий, ГОСТ 11268-76 | 1080 | 10 | Закалка и отпуск |
Технологические свойства 30ХГСА
| Свариваемость: | ограниченно свариваемая. |
| Флокеночувствительность: | чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | склонна. |
Зарубежные аналоги 30ХГСА
Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.
| Болгария | Польша | Чехия |
| BDS | PN | CSN |
Расшифровка обозначений, сокращений, параметров
| Механические свойства : | |
| sв | – Предел кратковременной прочности , [МПа] |
| sT | – Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
| d5 | – Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
| y | – Относительное сужение , [ % ] |
| KCU | – Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
| HB | – Твердость по Бринеллю , [МПа] |
Физические свойства : | |
| T | – Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
| E | – Модуль упругости первого рода , [МПа] |
| a | – Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o– T ) , [1/Град] |
| l | – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | – Плотность материала , [кг/м3] |
| C | – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o– T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | – Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Свариваемость : | |
| без ограничений | – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | – сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | – для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг |
Другие марки из этой категории:
Обращаем ваше внимание на то, что данная информация о марке 30ХГСА, приведена в ознакомительных целях. Параметры, свойства и состав реального материала марки 30ХГСА могут отличаться от значений, приведённых на данной странице. Более подробную информацию о марке 30ХГСА можно уточнить на информационном ресурсе Марочник стали и сплавов. Информацию о наличии, сроках поставки и стоимости материалов Вы можете уточнить у наших менеджеров. При обнаружении неточностей в описании материалов или найденных ошибках просим сообщать администраторам сайта, через форму обратной связи. Заранее спасибо за сотрудничество!
www.c-met.ru
Приглашаем заказать на сайте прокат и поковки 30ХГСА отличного качества на сайте www.smcspb.ru
За короткой и сухой аббревиатурой 30ХГСА скрывается очень многое. Если говорить в двух словах, то сочетание букв и цифр 30ХГСА означает одну из марок среднелегированной конструкционной стали. А еще 30ХГСА означает одно из многочисленных достижений отечественной науки. В сокращении 30ХГСА скрыта и ледяная ярость истребителя в воздушной атаке, и неумолимый гул бомбардировщика над головой врага, и безмятежный полет гражданского лайнера в мирное время.
Мы неспроста акцентируем внимание на самолетах – хотя сейчас конструкционная сталь 30ХГСА применяется в различных областях (таких как машиностроение), изначально сплав 30ХГСА был создан именно для нужд авиации. Поэтому далее в качестве примеров практического использования 30ХГСА мы будем ссылаться преимущественно на авиационный опыт ее применения.
Начать рассказ о 30ХГСА следует с истории появления этой марки. Сталь 30ХГСА была разработана коллективом советских ученых в ВИАМ (Всероссийский Институт Авиационных Материалов) в начале Великой Отечественной Войны. Главную роль в создании 30ХГСА сыграли И. И. Сидорин и Г.В. Акимов. Значение этого события трудно переоценить – ведь появление 30ХГСА было открытием в области создания металлов. Тем самым СССР обогнал конкурирующие США, как минимум, на несколько лет – у них в самолетостроении использовалась хромомолибденовая сталь, которая уступает стали
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, о которых мы более подробно расскажем ниже. Кстати, 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).
Строго говоря, сейчас хромансиль – это ряд марок, помимо 30ХГСА это еще, например, такая разновидность как 20ХГСА, 35ХГСА и так далее. Однако под названием «хромансиль» сталь 30ХГСА подразумевалась изначально, да и сейчас в специализированных изданиях типа пособий по материаловедению в большинстве случаев 30ХГСА и хромансиль означают одно и то же. Потому мы в дальнейшем будем описывать особенности стали 30ХГСА (в том числе и согласно данным о хромансиле).
Приступая к подробному описанию 30ХГСА и ее технических характеристик, следует для начала расшифровать саму аббревиатуру, а также указать на то, к какому типу относится сталь 30ХГСА по принятой в металловедении классификации. Хромансиль или 30ХГСА принадлежит к классу легированной стали, или, если точнее, среднелегированной конструкционной стали. Что такое легированная сталь? Это такой тип стали, в состав которой введены легирующие элементы. Это делается для улучшения технических характеристик обычной стали.
Существуют различные легирующие элементы, и при легировании они могут сочетаться в различных вариациях, а также применяться в определенном процентном соотношении, которое в итоге определяет тип стали. В аббревиатурах легирующие элементы имеют буквенное обозначение, соответственно, в сокращении
Если в составе легированной стали находится до 2,5% легирующих элементов, то такую сталь относят к низколегированной стали, от 2,5 до 10% – к среднелегированной, а ту, где их более 10 процентов – к высоколегированной. Сталь марки 30ХГСА относится, как мы уже упоминали, к среднелегированной. Также стоит отметить и то, что легированную сталь делят по качеству на три категории, и буква «А» на конце аббревиатуры 30ХГСА говорит о том, что 30ХГСА принадлежит к категории высококачественной стали (а, если, например, после легирующих элементов не стоит никакой буквы, то это просто качественная сталь).
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 конструкционной стали.
Конструкционная сталь применяется в различных областях машиностроения, а касательно легированной стали следует отметить, что она относится к специальным видам стали, так как превосходит обычную углеродистую сталь. 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.
Если перечислить выпускаемые в настоящее время виды продукции из хромансиля, то это, согласно ГОСТ, следующие: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 11269-76. Лист тонкий ГОСТ 11268-76. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 21729-76, ГОСТ 13663-68, ГОСТ 9567-75.
Что касается химического состава, то сталь 30ХГСА содержит в себе легирующие элементы: кремний, марганец, хром (в количестве примерно одного процента), при этом содержание углерода в 30ХГСА равно ~ 0,30 процента, а серы – не более 0,025 %. В качестве конкретного примера можно привести состав 30ХГСА для авиационных листов и труб: наличие углерода: 0,28—0,35°/о, хрома: 0,8 —1,10°/о Марганца:0,8 —1,1°/о, кремния: 0,9 —1,2%.
Каковы же основные преимущества
Интересующимся подробными сведениями относительно технических характеристик стали марки 30ХГСА мы можем посоветовать обратиться к специализированной литературе, например, к книге Н.И. Манина «Выносливость стали хромансиль 30ХГСА» или справочникам по материаловедению, где приводятся данные об испытаниях марки 30ХГСА и других подвидов хромансиля. В рамках же данного текста мы укажем лишь на следующий аспект характеристик 30ХГСА – прочность.
Сталь 30ХГСА после прохождения низкотемпературной термомеханической обработки получает предел прочности (сопротивление разрыву) до 2800 МПа. Такой параметр у 30ХГСА как ударная вязкость увеличивается в два раза сравнительно с термической обработкой, проведенной обычным образом. Этот результат достигается потому, что, благодаря выделению углерода из аустенита при деформации подвижность дислокаций внутри кристаллов мартенсита облегчается. Этот процесс по обработке легированной стали 30ХГСА в итоге увеличивает ее пластичность.
В конце обзорного текста о 30ХГСА хотелось бы указать на некоторые особенности сварки стали 30ХГСА оптимальным образом. Прежде всего, специалисты советуют до начала самой сварки 30ХГСА провести предварительный подогрев материалов из 30ХГСА до 250-300 градусов Цельсия, а после сварки осуществить медленное охлаждение. Это очень важно, так как сталь
www.smcspb.ru
30ХГСА
Характеристика материала. Сталь 30ХГСА.
Марка | Сталь 30ХГСА.Хромокремнемарганцовая с азотом. |
Заменитель: | СТАЛЬ 40ХФА, СТАЛЬ 35ХМ, СТАЛЬ 40ХН, СТАЛЬ 25ХГСА, СТАЛЬ 35ХГСА |
Классификация | Сталь конструкционная легированная |
Применение | различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах. |
Химический состав в % материала 30ХГСА
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu |
0.28 – 0.34 | 0.9 – 1.2 | 0.8 – 1.1 | до 0.3 | до 0.025 | до 0.025 | 0.8 – 1.1 | до 0.3 |
Температура критических точек материала 30ХГСА.
Ac1 = 760 , Ac3(Acm) = 830 , Ar3(Arcm) = 705 , Ar1 = 670 , Mn = 352 |
Механические свойства при Т=20oС материала 30ХГСА .
Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
– | мм | – | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | – |
Пруток | Æ 25 |
| 1080 | 830 | 10 | 45 | 490 | Закалка 880oC, масло, Отпуск 540oC, вода, |
Лист отожжен. |
|
| 500-750 |
| 14 |
|
|
|
Твердость материала 30ХГСА после отжига , | HB 10 -1 = 229 МПа |
Физические свойства материала 30ХГСА .
T | E 10– 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
20 | 2.15 |
| 38 | 7850 |
| 210 |
100 | 2.11 | 11.7 | 38 | 7830 | 496 |
|
200 | 2.03 | 12.3 | 37 | 7800 | 504 |
|
300 | 1.96 | 12.9 | 37 | 7760 | 512 |
|
400 | 1.84 | 13.4 | 36 | 7730 | 533 |
|
500 | 1.73 | 13.7 | 34 | 7700 | 554 |
|
600 | 1.64 | 14 | 33 | 7670 | 584 |
|
700 | 1.43 | 14.3 | 31 |
| 622 |
|
800 | 1.25 | 12.9 | 30 |
| 693 |
|
T | E 10– 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Технологические свойства материала 30ХГСА .
Свариваемость: | ограниченно свариваемая. |
Флокеночувствительность: | чувствительна. |
Склонность к отпускной хрупкости: | склонна. |
Обозначения:
Механические свойства : | |
| sв | – Предел кратковременной прочности , [МПа] |
| sT | – Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
| d5 | – Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
| y | – Относительное сужение , [ % ] |
| KCU | – Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
| HB | – Твердость по Бринеллю , [МПа] |
Физические свойства : | |
| T | – Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
| E | – Модуль упругости первого рода , [МПа] |
| a | – Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o – T ) , [1/Град] |
| l | – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | – Плотность материала , [кг/м3] |
| C | – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o – T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | – Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Свариваемость : | |
| без ограничений | – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | – сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | – для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг |
s-stal.ru
Сталь 30ХГСА – 1.doc
Сталь 30ХГСА
скачать (657 kb.)
Доступные файлы (1):
содержание
1.doc
Реклама MarketGid:I. Исходные данные.
№ варианта | Наименование детали | Марка стали | Состояние поставки | Твердость после термической обработки |
29 | полуось | 30ХГСА | Прокат | HB 352…415 |
Расшифровка.
Сталь 30ХГСА – легированная конструкционная сталь с содержанием углерода – 0,3%, 1% хрома, 1% марганца, 1% кремния, высококачественная (А).
II. Характеристика стали.
А) Температура критических точек:
| Критическая точка | °С |
| Ac1 | 760 |
| Ac3 | 830 |
| Ar3 | 705 |
| Ar1 | 670 |
Ас1 – нагревание стали
Ас3 – нагревание стали
Аr3 – охлаждение стали
Аr1 – охлаждение стали
Б) Назначения стали:
Различные детали: валы, тормозные ленты моторов, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С в условиях значительных нагружений, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах, и др.
Сталь 30ХГСА относится к классу конструкционных улучшаемых
сталей. Применяется для изготовления формообразующей оснастки и
ответственных сварных и механически обрабатываемых деталей, работающих в атмосферных условиях при температуре не ниже –70 ºС;
верхний предел температуры применения ограничивается температурой отпуска.
В) Химический состав:
| Массовая доля элементов, %, по ГОСТ 4543-71 | |||||||||
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Mo | V | Cu |
| 0,28-0,34 | 0,90-1,20 | 0,80-1,10 | ≤0,025 | ≤0,025 | 0,80-1,10 | ≤0,30 | ___ | ___ | ≤0,30 |
(Массовая доля элементов, %, по ГОСТ 4543-71)
C-(углерод): С увеличением содержания углерода в стали снижается плотность, растёт электрическое сопротивление и коэрцитивная сила и понижаются теплопроводность, остаточная индукция и магнитная проницаемость.
S-(сера): Снижает ударную вязкость и пластичность в поперечном направлении вытяжки при прокате и ковке, а также предел выносливости.
Mn-(марганец): Повышает прочность, износостойкость, практически не снижая пластичность и резко уменьшает красноломкость стали. А также увеличивает глубину прокаливаемости стали при термической обработке.
Ni-(никель): Действует так же, как и марганец. Кроме того, он повышает электросопротивление и снижает значение коэффициента линейного расширения.
Cu-(медь): Увеличивают коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях и понижают порок хладноломкости.
Р-(Фосфор): Уменьшает развитие трещин.
Si-(Кремний): Способствует получению более однородной структуры, положительно сказывается на упругих характеристиках стали. Кремний способствует магнитным превращениям, а при содержании его в количестве 15…20% придает стали кислотоупорность.
Cr-(Хром): Повышает твердость, прочность, а при термической обработке увеличивает глубину прокаливаемости, положительно сказывается на жаропрочности, жаростойкости, повышает коррозийную стойкость.
Г) Механические свойства в состоянии поставки:
σв – предел кратковременной прочности
σ – относительное удлинение при разрыве
Ψ – относительное сужение
KCU – ударная вязкость
HRC – твердость по Роквелу
HB – твердость по Бринеллю
Д) Механические свойства после термообработки:
| Предел выносливости, Н/мм² | Термообработка | Ударная вязкость, КСU, Дж/см², при t, ºС | Термообра- ботка | ||||||
| +20 | 0 | -20 | -40 | -60 | -80 | ||||
| σ-1 | τ-1 | ||||||||
| 696 | – | Закалка с 870ºС, отпуск при 200ºС | 69 | – | 55 | 41 | 34 | 23 | Закалка с 880ºС в масле, отпуск при 580-600ºС, |
| 637 | – | Закалка с 870ºС, отпуск при 400ºС | |||||||
| 470 | – | Закалка с 870ºС, отпуск при 600ºС | |||||||
Е) Вид стали по классификации:
Конструкционные легированные стали.
В состав легированной стали, кроме железа, углерода и неизбежных примесей, входят легирующие элементы. Они вводятся в металл для улучшения эксплуатационных или технологических свойств. Легирующие элементы вводятся в сталь в различных количествах и в разных сочетаниях – по 2, по 3 и более. Если сталь содержит в сумме до 2,5% легирующих элементов, её называют низколегированной. Сталь, содержащая 2,5-10% легирующих элементов, считается среднелегированной, более 10% – высоколегированной.
Легированная сталь получают путем введения в углеродистые стали специальных добавок:
кремния;
хрома;
никеля;
молибдена;
марганца;
вольфрама;
алюминия;
меди;
кобальта;
Легированную сталь применяют в зависимости от назначения и количества специальных добавок. Она отличается высокой пластичностью и повышенной прочностью, что позволяет снизить вес металлических конструкций. Область применения легированных сталей определяется также их подразделением на группы: нержавеющие, кислотостойкие, окалиностойкие, жаропрочные.
Ж) Технологические свойства:
З) Прокаливаемость:
Под прокаливаемостью понимают способность сталей закаливаться на максимальную глубину. Для ответственных деталей для обеспечения максимальной надежности требуется максимальная, а лучше сквозная прокаливаемость. Увеличение прокаливаемости возможно разными способами, так повышает прокаливаемость увеличение размеров зерна аустенита, повышение температуры нагрева под закалку, уменьшение содержания вредных примесей, повышение химической однородности. Но сильнее всего увеличивает прокаливаемость введение в сталь легирующих элементов. Большинство из них сдвигают с-образные кривые вправо. Увеличивая устойчивость аустенита против перлитного распада, легирующие элементы уменьшают критическую скорость охлаждения, приближая её к скорости охлаждения сердцевины. Сильнее всех в этом направлении действует хром, а также Ni, Mo, Mn.
III.Термическая обработка материала до механической обработки.
Термическую обработку стальных деталей проводят в тех случаях, когда необходимо либо повысить прочность, твердость, износоустойчивость или упругость детали или инструмента, либо наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся механической обработке.
В зависимости от температур нагрева и способа последующего охлаждения различают следующие виды термической обработки : закалка, отпуск и отжиг. В любительской практике для определения температуры раскаленной детали по цвету можно использовать приведенную таблицу.
| ^ | Температура нагрева | Цвет каления стали | Температура нагрева |
| Темно-коричневый (виден в темноте) | 530-580 | Коричнево-красный | 580-650 |
| Темно-красный | 650-730 | Темно-вишнево-красный | 730-770 |
| Вишнево-красный | 770-800 | Светло-вишнево-красный | 800-830 |
| Светло-красный | 830-900 | Оранжевый | 900-1050 |
| Темно-желтый | 1050-1150 | Светло-желтый | 1150-1250 |
| Ярко-белый | 1250-1350 |
^
Чтобы облегчить механическую или пластическую обработку стальной детали, уменьшают ее твердость путем отжига. Так называемый полный отжиг заключается в том, что деталь или заготовку нагревают до температуры 900 С, выдерживают при этой температуре некоторое время, необходимое для прогрева ее по всему объему, а затем медленно (обычно вместе с печью) охлаждают до комнатной температуры.
Внутренние напряжения, возникшие в детали при механической обработке, снимают низкотемпературным отжигом, при котором деталь нагревают до температуры 500-600 С, а затем охлаждают вместе с печью. Для снятия внутренних напряжений и некоторого уменьшения твердости стали применяют неполный отжиг – нагрев до 750-760 С и последующее медленное (также вместе с печью) охлаждение.
Отжиг используется также при неудачной закалке или при необходимости перекаливания инструмента для обработки другого металла (например, если сверло для меди нужно перекалить для сверления чугуна). При отжиге деталь нагревают до температуры несколько ниже температуры, необходимой для закалки, и затем постепенно охлаждают на воздухе. В результате закаленная деталь вновь становится мягкой, поддающейся механической обработке.
IV.Термическая обработка готовой детали.
^
Закалка придает стальной детали большую твердость и износоустойчивость. Для этого деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают некоторое время, чтобы весь объем материала
прогрелся, а затем быстро охлаждают в масле (конструкционные и инструментальные стали) или воде (углеродистые стали).
Обычно детали из конструкционных сталей нагревают до 880-900 С (цвет каления светло-красный), из инструментальных – до 750-760 С (цвет темно-вишнево-красный), а из нержавеющей стали – до 1050-1100С (цвет темно-желтый). Нагревают детали вначале медленно (примерно до 500 С), а затем быстро. Это необходимо для того, чтобы в детали не возникли внутренние напряжения, что может привести к появлению трещин и деформации материала.
В ремонтной практике применяют в основном охлаждение в одной среде (масле или воде), оставляя в ней деталь до полного остывания. Однако этот способ охлаждения непригоден для деталей сложной формы, в которых при таком охлаждении возникают большие внутренние напряжения.
Детали сложной формы сначала охлаждают в воде до 300-400 С, а затем быстро переносят в масло, где и оставляют до полного охлаждения. Время пребывания детали в воде определяют из расчета: 1 сек на каждые 5-6 м сечения детали. В каждом отдельном случае это время подбирают опытным путем в зависимости от формы и массы детали.
^ .
Смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска. Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите. А при отпуске он получается зернистым, или точечным, как в зернистом перлите. Отпуск является окончательной операцией термической обработки.
Температурные режимы термообработки.
Температурный режим термообработки включает в себя следующие составляющие: скорость нагрева, температуру нагрева, продолжительность выдержки, скорость охлаждения.
Скорость нагрева выбирается в зависимости от теплопроводности стали (химического состава) и формы детали. Если теплопроводность стали высокая, то и скорость нагрева может быть больше. При этом следует иметь в виду, что у большинства легированных сталей теплопроводность ниже, чем у углеродистых, и быстрый нагрев может привести в них к возникновению напряжений и трещин. Заготовки или детали простой формы по той же причине можно греть быстрее, чем сложной.
Температура нагрева зависит от состава стали и вида термообработки. Для углеродистых сталей она может быть определенна по диаграмме Fe3C, для легированных приводится в справочниках. Отметим, что для каждой стали при определенном виде термообработки эта температура величина постоянная.
Продолжительность выдержки зависит главным образом от размеров деталей и условий нагрева. При нагреве деталей в газовых или электрических печах выдержка обычно назначается из расчета 1,5-2 мин. на 1мм максимальной толщины детали (при условии что детали в печи не соприкасаются друг с другом). При нагреве в жидких средах (например, в соляных ваннах), где условия теплообмена очень высоки, продолжительность выдержки берется
10-15 сек. на 1мм толщины.
Скорость охлаждения обычно задают охлаждающей средой (охлаждение в печи, на воздухе, в масле, в воде, в специальных средах).
Режим термической обработки удобно задавать графиком в координатах температура-время (см.рис.1.).
VІ. Диаграмма изотермического превращения
аустенита при охлаждении.
Диаграммы изотермического распада аустенита описываю кинетику процесса в координатах температура-время, т.е. зависимость скорости процесса от температуры переохлаждения.
Рассмотрим такую диаграмму для простейшей эвтектоидной стали (см.рис.2).
Если аустенит переохладить ниже температуры А1, то процесс распада аустенита на феррит и цементит начнется не мгновенно, а через определенное время. Это время зависит от температуры и называется инкубационным периодом. В зависимости от температуры инкубационный период изменяется по кривой с максимумом. Этому есть следующее объяснение. Чем при более низкой температуре протекает распад аустенита, тем энергетически он более выгоден, и, следовательно, скорость процесса должна увеличиться. Однако, с понижением температуры уменьшается скорость диффузии, что замедляет процесс распада. Наличием этих двух противоположно влияющих на скорость распада аустенита факторов (энергетического и диффузионного) и объясняется характер изменения инкубационного периода от температуры. Чем при более низкой температуре протекает распад аустенита, тем энергетически он более выгоден, и, следовательно, скорость процесса должна увеличиться. Однако, с понижением температуры уменьшается скорость диффузии, что замедляет процесс распада. Наличием этих двух противоположно влияющих на скорость распада аустенита факторов (энергетического и диффузионного) и объясняется характер изменения инкубационного периода от температуры.
На диаграмме применяют лагорифмическую шкалу времени, чтобы можно было показать и быстро протекающие процессы и медленно протекающие (от секунд до суток).
Левый максимум на диаграмме показывает время до начала распада аустенита при разных температурах, правый- время до конца распада.
Горизонтальная линия Мн – начало мартенситного превращения.
На диаграмму с некоторыми допущениями могут быть нанесены скорости охлаждения.
Выше температуры максимальной устойчивости аустенита (относительно малые скорости охлаждения) получаются структуры перлит, сорбит и тростит. Образование их происходит в мягком пластичном аустените. Поэтому напряжения при образовании новых фаз (феррита и цементита) очень малы и перлитные участки получаются округленной формы, но цементит в них пластичный.
Ниже температуры минимальной устойчивости распад аустенита протекает в упругой среде, и выделение феррита и цементита сопровождается возникновением значительных напряжений. В таких условиях новой фазе легче расти игольчатой или пластинчатой форм очень малых размеров из-за малой скорости диффузии.
Структура эта называется бейнитом или промежуточной структурой и в рассматриваемой стали может получится только при изотермической выдержке. Различают верхний и нижний бейнит. Верхний бейнит образуется при температурах чуть ниже перегиба кривых и имеет твердость около 450НВ,
нижний образуется чуть выше начала образования мартенсита (Мн) и имеет твердость около 550НВ. Если скорость охлаждения достаточно велика и проходит левее максимума, то образуется структура закалки (М+Аост.).
Скорость охлаждения касательная к максимуму называется верхней критической скоростью закалки(Yвкз).
Верхняя критическая скорость закалки – такая минимальная скорость охлаждения, при которой полностью подавляется диффузия, и не выделяются феррит и цементит.
Если скорость охлаждения проходит между максимами распада, то получается структура состоящая из мартенсита и тростита. Такая структура после закалки нежелательна (из-за понижения твердости) и получается, обычно, при недостаточно быстром переносе стали из печи в закалочный бак.
Диаграммы распада аустенита для сталей различного состава приводятся
в справочниках. По ним можно определить тип получаемой структуры при различных скоростях охлаждения, критическую скорость закалки, что чрезвычайно важно при назначении режима термической обработки.
В заключение отметим, что в легированных сталях скорость распада аустенита замедляется за счет уменьшения скорости диффузии, кривые распада сдвигаются вправо, что позволяет получить мартенсит при меньших скоростях охлаждения.
VII. Вывод.
В данной работе я исследовал сталь марки 30ХГСА принадлежащей к классу легированной стали, или, если точнее, среднелегированной конструкционной стали. Что такое легированная сталь? Это такой тип стали, в состав которой введены легирующие элементы. Это делается для улучшения технических характеристик обычной стали, что и в дальнейшем и определяет направление её использования.
30ХГСА обладает высокой прочностью, отличными показателями касательно ударной вязкости, выносливости. Также 30ХГСА отличается хорошей свариваемостью. При всех своих замечательных свойствах сталь 30ХГСА стоит сравнительно недорого, так как не содержит дефицитных легирующих элементов.
VIII . Список литературы.
1) «Материаловедение» Б.Н. Арзамасов, И.И Сидорин и др.
2) « Марочник сталей и сплавов» А.С. Зубченко
3) www.1metal.com, steels.h2.ru, www.svarkainfo.ru, www.ling.su, kombat.com.ua, techno.x51.ru, tmetall.narod.ru.
Министерство сельского хозяйства.
ФГОУ ВПО Тюменская сельскохозяйственная академия
Механико-технологический институт
Расчётно-графическая работа №1
Выполнил:
Проверил:
Тюмень 2008 г.
План.
I Исходные данные.
II Характеристика стали
а) температура критических точек
б) назначение стали
в) химический состав
г) механические свойства в состоянии поставки
д) механические свойства после термообработки
е) вид стали по классификации
ж) технологические свойства
з) прокаливаемость
III Термическая обработка материала до механической обработки.
IV Термическая обработка готовой стали .
V Температурный режим термообработки.
VI Диаграмма изотермического процесса.
VII Вывод по работе.
VIII Список литературы.
Скачать файл (657 kb.)
gendocs.ru
химический состав, ГОСТы. Где применяется сталь 30хгса?
Сталь 30хгса – высококачественный среднелегированный конструкционный сплав, который имеет второе название – «хромансиль». Он близок по своему химическому составу к 35хгса и является ее заменителем. У этого металла есть создатели – И.И. Сидорин и Г.В. Акимов, которые перед самым началом войны в Институте авиационных материалов искали сталь, годную по своим характеристикам для авиастроения. Открытие марки – это выдающееся событие и значительное достижение ученых, опередивших на несколько лет США, применявших хромомолибденовую сталь, уступающую 30хгса. Эта сталь, которая, как и 35хгса, тоже «воевала», сегодня используется во многих отраслях уже мирной экономики, и в ней по-прежнему нуждается машиностроение.
Химический состав стали 30хгса
Расшифровав название марки, по ГОСТ 4543-71 мы получим наличие углерода в 0,3%, хрома (буква «х»), марганца (г), кремния (с) в долях, не превышающих 1%. Этот сплав содержит незначительные примеси серы и фосфора – 0,025%. Последняя буква говорит о высоком качестве марки. Поскольку количество присадок не превышает 10%, сталь 30хгса соответствует классу среднелегированных.
Их процентное соотношение значительно улучшает свойства металла:
- хром – твердость и антикоррозийные свойства
- кремний – ударную вязкость
- марганец способствует усилению устойчивости к ударным нагрузкам и твердости
Заменить данную марку могут отечественные стали: 40хфа, 35хм, 40хм, 25хгса, 35хгса; и зарубежные: болгарская – 30chgsa, польские – 30hgs, 30hgsa и чешская – 14331.
Сталь 30хгса: преимущества марки
Высококачественную сталь в технологическом процессе пропускают через так называемое улучшение: закалку (880°С) в смеси калиевой и натриевой селитры, и следующий за ней отпуск на воздухе до температуры 600°С. Улучшенный металл обладает повышенной износоустойчивостью и применяется для изделий, «работающих» при высоких температурах. Это крепежные детали, изделия и узлы для самолетов, компрессоров, корпуса машин, валы, оси, фланцы, валики, зубчатые колеса и пр. Легированная марка применяется также для гидравлических цилиндров, работающих с разной степенью интенсивности и загруженности в разных климатических условиях.
К технологическим преимуществам марки следует отнести:
- свариваемость (КТС, РДС и АДС с флюсом, АрДС с подогревом и последующей термообработкой), т.е. имеет свои особенности, которые учитываются при сварных работах
- обрабатываемость резанием
- склонность к отпускной способности
- высокую плотность до 7850 кг/куб.м.
Марка чувствительна к флокенам, что исправляется добавками необходимых элементов. Она достаточно экономична, поскольку не обладает дорогостоящими примесями. Производится и поставляется сталь 30хгса в виде листов (широких или тонких), труб, кругов, шестигранников, проволоки, калиброванного или шлифованного прутка, серебрянки, поковок и кованых изделий, полос по соответствующим стандартам, разъясняемым в общем каталоге ГОСТ 4543-71.
fx-commodities.ru
Сталь 30ХГСА
После закалки с 880 °C, в масле и отпуска при 540 °C с охлаждением в воде или масле.Сечение до 25 мм:
σ0,2 = 830 МПа; σB = 1080 МПа; δ5 = 10 %; ψ = 45 %; KCU = 49 Дж/см2.
После закалки с 860-880 °C в масле и отпуска при 220-250 °C.Сечение 30 мм:
σB = 1470 МПа; δ5 = 7 %; ψ = 40 %; НВ 415-495 (43-51 HRC).
После закалки с 860-880 °C в масле и отпуска при 540-560 °C с охлаждением в воде или масле.Сечение 60 мм:
σ0,2 = 690 МПа; σB = 880 МПа; δ5 = 9 %; ψ = 45 %; KCU = 59 Дж/см2; HB свыше 225.
Поковки после закалки и отпуска.Сечение до 100 мм. Класс прочности 490:
σ0,2 = 490 МПа; σB = 655 МПа; δ5 = 16 %; ψ = 45 %; KCU = 59 Дж/см2; HB 212-248.
Поковки после закалки и отпуска.Сечение до 100-300 мм. Класс прочности 490:
σ0,2 = 490 МПа; σB = 655 МПа; δ5 = 13 %; ψ = 40 %; KCU = 54 Дж/см2; HB 212-248.
Поковки после закалки и отпуска.Сечение до 100 мм. Класс прочности 540:
σ0,2 = 540 МПа; σB = 685 МПа; δ5 = 15 %; ψ = 45 %; KCU = 59 Дж/см2; HB 223-262.
Поковки после закалки и отпуска.Сечение до 100 мм. Класс прочности 590:
σ0,2 = 590 МПа; σB = 735 МПа; δ5 = 14 %; ψ = 45 %; KCU = 59 Дж/см2; HB 235-277.
Поковки после закалки и отпуска.Сечение до 100-300 мм. Класс прочности 590:
σ0,2 = 590 МПа; σB = 735 МПа; δ5 = 13 %; ψ = 40 %; KCU = 49 Дж/см2; HB 235-277.
Поковки после закалки и отпуска.Сечение до 100 мм. Класс прочности 640:
σ0,2 = 640 МПа; σB = 785 МПа; δ5 = 13 %; ψ = 43 %; KCU = 59 Дж/см2; HB 248-293.
Поковки после закалки и отпуска.Сечение до 100 мм. Класс прочности 675:
σ0,2 = 675 МПа; σB = 835 МПа; δ5 = 13 %; ψ = 42 %; KCU = 59 Дж/см2; HB 262-311.
sl3d.ru
| Заменитель | ||||||||||
| Стали: 40ХФА, 35ХМ, 40ХМ, 25ХГСА, 35ХГСА. | ||||||||||
| Вид поставки | ||||||||||
| Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 11269-76. Лист тонкий ГОСТ 11268-76. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 21729-76, ГОСТ 13663-68, ГОСТ 9567-75. | ||||||||||
| Назначение | ||||||||||
| Различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах. | ||||||||||
| Температура ковки | ||||||||||
| Начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях на воздухе, 51-100 мм – в ящиках. | ||||||||||
| Свариваемость | ||||||||||
| ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка, КТС без ограничений. | ||||||||||
| Обрабатываемость резанием | ||||||||||
| В горячекатаном состоянии при НВ 207-217 и sB = 710 МПа Ku тв.спл. = 0.85, Ku б.ст. = 0.75. | ||||||||||
| Склонность к отпускной способности | ||||||||||
| склонна | ||||||||||
| Флокеночувствительность | ||||||||||
| чувствительна | ||||||||||
| Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 215 | 211 | 203 | 196 | 184 | 173 | 164 | 143 | 125 | |
| Плотность, pn, кг/см3 | 7850 | 7830 | 7800 | 7760 | 7730 | 7700 | 7670 | |||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 38 | 38 | 37 | 37 | 36 | 34 | 33 | 31 | 30 | |
| Уд. электросопротивление (p, НОм · м) | 210 | |||||||||
| 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 (a, 10-6 1/°С) | 11.7 | 12.3 | 12.9 | 13.4 | 13.7 | 14.0 | 14.3 | 12.9 | ||
| Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С)) | 496 | 504 | 512 | 533 | 554 | 584 | 622 | 693 |
www.1metal.ru