Гост 4543-2016 металлопродукция из конструкционной легированной стали. технические условия

Механические характеристики

Сечение, мм	sТ|s0,2, МПа	σB, МПа	d5, %	y, %	кДж/м2, кДж/м2	Твёрдость по Бринеллю, МПа
Кованые заготовки валов компрессорных машин и газовых турбин, термообработанные, в состоянии поставки по ТУ НЗЛ 342-89 (образцы продольные, в графе состояния поставки указана категория прочности)
≤450	687-883	≥803	≥14	≥35	≥490	—
≤400	736-931	≥852	≥13	≥35	≥490	—
Заготовки валов и роторов паровых турбин по ТУ 108-1029-81 (в графе состояние поставки указана категория прочности и направление и место вырезки образца)
—	638-834	≥804	≥14	≥40	≥590	—
—	638-834	≥765	≥11	≥32	≥440	—
Кованые заготовки дисков паровых турбин по ТУ 108-1028-81 (в графе состояние поставки указана категория прочности; в сечении, если регламентировано, указана рекомендуемая высота ступицы)
≤450	664-833	≥815	≥12	≥40	≥490	—
Кольца цельнокатанные по ОСТ 1 90222-76. Закалка в масло с 850 °С + Отпуск при 580-650 °С, охлаждение на воздухе
	≥785	≥980	≥10	≥45	≥735	—
Поковки в состоянии поставки. Без термообработки
100	≥800	≥950	≥12	≥40	—	293-331

Химический состав

Стандарт	C	S	P	Mn	Cr	Si	Ni	Fe	Cu	V	Ti	Mo	W
TУ 14-1-1885-85	0.27-0.33	≤0.011	≤0.015	1-1.2	0.9-1.2	0.9-1.2	1.4-1.8	Остаток	≤0.25	—	—	—	—
TУ 14-1-950-74	0.27-0.33	≤0.025	≤0.025	1-1.3	0.9-1.2	0.9-1.2	1.4-1.8	Остаток	≤0.25	≤0.05	≤0.03	≤0.15	≤0.2
ГОСТ 4543-71	0.27-0.34	≤0.025	≤0.025	1-1.3	0.9-1.2	0.9-1.2	1.4-1.8	Остаток	≤0.3	≤0.05	≤0.03	≤0.15	≤0.2
ГОСТ 21729-76	0.27-0.34	≤0.011	≤0.015	1-1.2	0.9-1.2	0.9-1.2	1.4-1.8	Остаток	≤0.2	≤0.05	≤0.03	≤0.15	≤0.2
TУ 14-3-674-78	0.28-0.34	≤0.005	≤0.025	0.8-1.1	0.8-1.1	0.9-1.2	1.8-2.1	Остаток	—	—	—	—	—
ГОСТ 11268-76	0.27-0.34	≤0.025	≤0.025	1-1.3	0.9-1.2	0.9-1.2	1.4-1.8	Остаток	≤0.25	≤0.05	≤0.03	≤0.15	≤0.2

Fe — основа.
По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%.
По ТУ 14-1-3238-81 для стали марки 30ХГСН2А-СШ (30ХГСНА-СШ) содержание S≤0,015%.
По ТУ 14-3-674-78 химический состав приведен для стали 30ХГСН2А-ВД.
По ГОСТ 21729-76 химический состав приведен для стали 30ХГСН2А-ВД; сталь марки 30ХГСН2А должна иметь химсостав в соответствии с ГОСТ 4543. При выплавке стали скаппроцессом массовая доля меди должна быть ≤ 0,25 % в сталях марок 30ХГСН2А и 30ХГСН2А-ВД. Предельные отклонения по химическому составу — в соответствии с ГОСТ 4543. Для стали марки 30ХГСН2А-ВД суммарная массовая доля серы и фосфора не должна превышать 0,22 %.
По ТУ 14-1-1885-85 химический состав приведен для стали 30ХГСН2А-ВД. В стали сумма содержания фосфора и серы не должна превышать 0,022 %. Для обеспечения требуемой величины зерна разрешается при выплавке стали вводить ванадий из расчета содержания его в стали не более 0,10 %, содержание которого в стали не определяется. Наличие вольфрама до 0,20 %, молибдена до 0,15 %, титана до 0,030 % не является браковочным признаком. Допустимое отклонение по содержанию марганца в стали +0,010/-0,020 %, по содержанию углерода +0,010 %, по содержанию серы и фосфора при условии их суммарного содержания не более 0,022 %. Для стали, аттестованной Знаком качества содержание серы в стали не должно превышать 0,010 %, при этом допускаются отклонения от содержания серы и фосфора в стали, при условии их суммарного содержания не более 0,021 %.

Характеристика материала детали Сталь 45Х( ГОСТ 4543-71)

Характеристика материала детали

Сталь 45Х( ГОСТ 4543-71)

1. Сталь 45Х относится к группе легированных конструкционных сталей , с содержанием углерода -0, 45 %, определенным легирующим элементом хромом (Сr).

• • Сталь Хромистая

1. Даную марку стали применяют для крупных деталей работающих на средних скоростях пр небольших давлениях(зубчатые колеса, шпиндели, валы в подшипниках качения, червячные и шлицевые валы) обладают высокой прочностью и вязкостью
2. Химический состав:

• С-0, 41- 0, 49% Si- 0,17 -0,37%

• Cr- 0,8 -1,1% S –до 0,035%

• Mn- 0,5 -0,8% P –до 0,035%

• Cu –до 0,3% Ni –до 0,3%

1. Физические свойства :

1. Твердость материала после отжига (НВ ) =229

1. При Т 20 град., модуль упругости первого рода Е 10-5 =2,06 МПа, (r) плотность = 7820 кг/м2
2. При Т-100 град. Коэффициент температурного расширения( диапазон-20 град) (а*106) =12,8 ( 1/Град.)
3. При Т-200 , а*106- 13 (1/Град)
4. При Т-300, а * 106 -13,7(1/Град)

Механические свойства при Т=20oС материала 45Х .

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
—	мм	—	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	—
Поковки	до 100	570	315	17	38	390	Нормализация
Поковки	300 — 500	570	315	12	30	290	Нормализация
Поковки	500 — 800	570	315	11	30	290	Нормализация
Пруток	Æ 25	1030	835	9	45	490	Закалка 840oC, масло, Отпуск 520oC, вода,

sв –предел кратковременных прочностей

sT— предел пропорциональности

d5-относительное удлинение при разрывеy-относительное сужение

KCU- ударная вязкость

НВ- твердость по Бринепю

1. Технологические свойства

1. Свариваемость –трудно свариваемое(для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции : подогрев 200-300 Град. при сварке, термообработка после сварки –отжиг).

1. Флокеночувствительность –чувствительна.
2. Склонность к отпускной хрупкости –склонна.

1. Маркировка материала

• Хромистая –зеленый и желтый

• Выбор заготовки по литературным данным. Технологическая характеристика некоторых современных методов получения заготовки.

• Штампование.

• Горячая объемная штамповка. Способ применяется при масовом

• Расчет заготовки по выбранному методу:

• Заготовка –штамповочная поковка получается на КПШП. Для установления величины допусков и припусков на размеры штамповочной поковки необходимо установить следующие параметры:

• • Точность изготовлении –характеризуется классом точности поковки устанавливаемых в зависимости от технологического процесса и оборудования для ее изготовления.
  • При открытой штамповке на КПШП –класс точности Т4- Т5. (Принимаем класс точности- Т5). Группа сталей условно обозначается М1,М2, М3.

• • М2 –с содержанием углерода от 0,35% до 0,65% так как сталь 45 (,45%)

• • Масса паковки: Gп.р = Gд Кр

• • Gд=8.1 – масса заготовки

• • Для валов оси, шатунов – 1 группа – Кр — 1.3 – 1.6

• • Среднее арифметическое (1,3 – 1,6)/ 2= 1,45

• • Принято Кр= 1,45

• • Gп.р=8,1*1,45=11,745

• • Степень сложности поковки определяется отношением массы поковки массе фигуры, в которую вписывается поковка. В расчет должна приниматся та из фигур , объем которой меньше С=G поковки / G фигуры

• • –масса цилиндра , куда вписывается деталь.

L -40,8 см(длина)

d -8 см(диаметр)

–плотность = 0,00785 см2/кг

1. Степень сложности поковки рассматриваемой детали –С1(свыше 0,63 до 1.00). Конфигурацию разъема штампаприем «плоской» -для упрощения его конструкции.
2. В зависимости от расчетной массы поковки , группы стали, степени сложности, класса точности поковки устанавливаем исходный индекс -15. Основные припуски на номинальные размеры детали определяем с учетом исходного индекса и шероховатости поверхностей деталей (по табл.3). Дополнительные припуски , учитывающие смещение по поверхности разъема штампа -0,5 мм( по табл. 4). Отклонения от прямолинейности -1мм( по табл. 5)

• dз80= d+2общ.d =80 +(1,9+0,5+1)*2=86,8(мм), принимаем – 87 мм

• dз60= d-2общ.d =60 – 2*(2,3+0,5+1)= 55,2(мм), принимаем – 55 мм

Lз408= L+2общ.L= 408 +2*(2,4+0,5+1)=415(мм)

Lз60= L+2общ.L=60+2*(1.9+0.5+1)= 64,4(мм), принимаем 64 мм

1. Предельное отклонения размеров заготовки определяем по таблице8.

• Размеры заготовки с допускаемыми отклонениями :

; ;; .

1. Оставляем эскиз штампованной поковки для детали вал (рис.4) в соответствии с ГОСТ3, 1126-88 с указанием технических требований на ее изготовление по ГОСТ 7505 -89.

• ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. НВ=229(после отжига)
2. Класс точности поковки –Т5 по ГОСТу
3. Степень сложности поковки –С1
4. Группа стали М2.
5. Радиусы закругленнях внешних улов –R= 4,0мм.
6. Допуски на радиусы закругленнях поковок R=3,0.
7. Штамповочные уклоны Н.П -7˚, В.П -10˚.
8. Допускаемое смещение по разъему штампа 1мм.
9. Допускаемая висота заусенца по периметру среза 5мм.
10. Допуск на радиальное биениеповерхности А,В,С относительно базовой оси заготовки не более 4мм.
11. Остальные технические требования по ГОСТУ 8479-70

Химический состав

Стандарт	C	S	P	Mn	Cr	Si	Ni	Fe	Cu	Mo
TУ 108-1028-81	0.3-0.4	≤0.022	≤0.025	0.5-0.8	0.7-1.1	≤0.37	2.75-3.25	Остаток	≤0.25	0.25-0.4
TУ 108.11.917-87	0.3-0.4	≤0.025	≤0.025	0.5-0.8	0.7-1.1	0.17-0.37	2.75-3.25	Остаток	≤0.3	0.25-0.4
TУ 108-1029-81	0.3-0.4	≤0.022	≤0.022	0.5-0.8	0.7-1.1	≤0.37	2.75-3.25	Остаток	≤0.25	0.25-0.4
TУ 108.11.889-87	0.3-0.4	≤0.02	≤0.02	0.5-0.8	0.7-1.1	≤0.37	2.75-3.25	Остаток	≤0.3	0.25-0.4

Fe — основа.
По 108.11.917-87 и ТУ НЗЛ 342-89 химический состав приведен для стали марки 34ХН3МА.
По ТУ 108.11.917-87 суммарное содержание серы и фосфора в стали должно быть ≤ 0,045 %.
По ТУ 108-1028-81 и ТУ 108-1029-81 химический состав приведен для стали марки 34ХН3МА. В заготовках допускается отклонения по содержанию элементов, указанных в таблице: углерод ± 0,010 %, кремний + 0,030 %.
При изготовлении заготовок дисков с высотой ступицы от 450 до 650 мм содержание фосфора и серы в стали должно быть не более 0,018 % каждого; для металла ВДП и ЭЛП допускается отклонение содержания марганца +0,10 %/-0,15 % . В стали ЭШП содержание серы должно быть не более 0,015 %. При разливке стали без вакуумирования для изготовления заготовок дисков с высотой ступицы более 300 мм должно производиться определение содержания водорода в металле. Результаты определения содержания водорода не являются приемо-сдаточными и по требованию потребителя подлежат занесению в паспорт заготовок.
По ТУ 108.11.889-87 допускаются отклонения по химическому составу: по углероду ±0,010 %, по хрому ±0,050 %, по марганцу ±0,020 %, по молибдену ±0,020 %, по ванадию ±0,020 %, по никелю -0,10 %, по кремнию +0,020 %. Суммарное содержание серы и фосфора не должно быть более 0,036 % при выплавке дуплекс-процессом и в электропечи. Содержание серы и фосфора после применения установки внепечного рафинирования и вакуумирования (УВРВ) не должно быть более 0,010 % и 0,012 % соответственно, при сумме серы и фосфора не более 0,020 %. Выплавка стали должна производиться по технической документации изготовителя с применением установки УВРВ. Допускается выплавка стали в кислой мартеновской печи дуплекс-процессом или в основной электродуговой печи.

Общие сведения стали 20ХН3А

Заменитель марки

стали: 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР.

Вид поставки

Круг 20хн3а, сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543–71, ГОСТ 2590–71, ГОСТ 2591–71, ГОСТ 2879–69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417–75, ГОСТ 8559–75, ГОСТ 8560–78, ГОСТ 1051–73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955–77. Полоса ГОСТ 103–76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133–71, ГОСТ 8479–70. Трубы ОСТ 14−21−77.

Применение

Шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, червяки, муфты и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.

Механические свойства стали 20Х13

Прокат	Размер	Направление	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Предел кратковременной прочности, ST, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2
Лист	1 — 4	Поперечный	500	—	20	—	—
Лист	4 — 25	Поперечный	500	—	20	—	—
Поковки	До 100	—	630	400	17	45	600
Поковки	До 200	—	630	400	16	42	550
Поковкт	До 400	—	630	400	14	40	500

Коррозийная стойкость стали

Среда	Температура, °С	Длительность испытания, час	Глубина коррозии, мм/год
Вода дистиллированная или пар	100	—	0,1
Вода почвенная	20	—	1,0
Морская вода	20	720

Механические свойства стали при повышенных температурах

Температура испытаний, °С	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2
Нормализация при 1000 — 1020 °С. Отпуск при 730 — 750 °С. При 20 °С HB 187 — 217
20	510	710	21	66	64 — 171
300	390	540	18	66	196
400	390	520	17	59	196
450	370	480	18	57	235
500	350	430	33	75	245
550	275	340	37	83	216
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Прокатанный Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с-1
800	59	70	51	98	—
850	—	—	43	—	—
900	—	—	56	—	—
1000	29	61	59	—	—
1150	21	31	84	10	—

Механические свойства стали при отрицательных температурах

Температура испытаний, °С	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2
Сечение 25 мм. Нормализация при 1000 °С, воздух. Отпуск при 680 — 750 °С
+20	540	700	21	62	76
-20	560	730	22	59	54
-40	580	770	23	57	49
-60	570	810	24	57	41
Сечение 14 мм. Закалка при 1050 °С, воздух. Отпуск при 600 °С
+20	—	—	—	—	71
-20	—	—	—	—	81
-60	—	—	—	—	64

Механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2	Твердость, НВ
Закалка при 1050 °С, воздух
200	1300	1600	13	50	81	46
300	1270	1460	14	57	98	42
450	1330	1510	15	57	71	45
500	1300	1510	19	54	75	46
600	920	1020	14	60	71	29
700	650	78	18	64	102	20

Свойства по стандарту

ГОСТ 4986-79

Термообработка	Сечение, мм	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость, KCU, Дж / см2	Твердость, НВ
Лента холоднокатаная. Отжиг или отпуск при 740-800 °С	До 0,2	—	500	8	—	—	—
Лента холоднокатаная. Отжиг или отпуск при 740-800 °С	0,2 — 2,0	—	500	16	—	—	—

Свойства по стандарту ГОСТ 5949-75

Термообработка	Сечение, мм	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость, KCU, Дж / см2	Твердость, НВ
Прутки. Закалка при 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск при 600-700 °С, воздух или масло.	60	635	830	10	50	59	—

Свойства по стандарту

ГОСТ 7350-77

Термообработка	Сечение, мм	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость, KCU, Дж / см2	Твердость, НВ
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность	1 — 30	—	510 — 780	14	—	—	—

Свойства по стандарту

ГОСТ 18143-72

Термообработка	Сечение, мм	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость, KCU, Дж / см2	Твердость, НВ
Проволока термообработанная	1,0 — 6,0	—	490 — 780	14	—	—	—

Свойства по стандарту

ГОСТ 18907-73

Термообработка	Сечение, мм	Предел текучести, σ0,2, МПа	Временное сопротивление разрыву, σв, МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	Относительное сужение, ψ, %	Ударная вязкость, KCU, Дж / см2	Твердость, НВ
Прутки. Закалка при 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск при 660-770 °С, воздух, масло или вода	60	440	650	16	55	78	—

Свойства по стандарту

ГОСТ 25054-81

Характеристика материала сталь 20Х13.

Марка стали	сталь 20Х13
Заменитель стали	сталь 12Х13, сталь 14Х17Н2
Классификация стали	Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная
ГП «Стальмаш» поставляет сталь 20Х13 в следующих видах металлопроката: круг ст.20Х13 ГОСТ 2590-2006 круг стальной горячекатаный лист ст.20Х13 ГОСТ 19903-74 листовой горячекатаный пркоат
Применение стали 20Х13	энергетическое машиностроение и печестроение; турбинные лопатки, болты, гайки, арматура крекинг-установок с длительным сроком службы при температурах до 500 град; сталь мартенситного класса

Химический состав в % материала сталь 20Х13

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr
0.16 — 0.25	до   0.6	до   0.6	до   0.6	до   0.025	до   0.03	12 — 14

Температура критических точек материала сталь 20Х13

Ac1 = 820 ,      Ac3(Acm) = 950 ,       Ar1 = 780

Механические свойства при Т=20oС материала 20Х13 .

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
—	мм	—	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	—
Лист	1 — 4	Поп.	500		20			Отпуск 740 — 800oC,
Лист	4 — 25	Поп.	500		20			Отпуск 680 — 780oC,
Поковки	до 100		630	400	17	45	600
Поковки	до 200		630	400	16	42	550
Поковки	до 400		630	400	14	40	500

Твердость материала сталь 20Х13   после отжига ,	HB 10 -1 = 126 — 197   МПа
Твердость материала сталь 20Х13   после закалки ,	HB 10 -1 = 241   МПа
Твердость материала сталь 20Х13   ,     Поковки	HB 10 -1 = 197 — 248   МПа

Физические свойства материала сталь 20Х13

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	2.18		23	7670		588
100	2.14	10.1	26	7660	461	653
200	2.08	11.2	26	7630	523	730
300	2	11.5	26	7600	565	800
400	1.89	11.9	26	7570	628	884
500	1.81	12.2	27	7540	691	952
600	1.69	12.8	26	7510	775	1022
700		12.8	26	7480	963	1102
800		13	27	7450
900			28
T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9

Технологические свойства материала сталь 20Х13

Свариваемость:	ограниченно свариваемая.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	склонна.

Зарубежные аналоги материала сталь 20Х13Внимание!   Указаны как точные, так и ближайшие аналоги

США	Германия	Япония	Франция	Англия	Евросоюз	Италия	Испания	Китай	Швеция	Польша	Чехия
—	DIN,WNr	JIS	AFNOR	BS	EN	UNI	UNE	GB	SS	PN	CSN

Обозначения:

Механические свойства :
sв	— Предел кратковременной прочности ,
sT	— Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации),
d5	— Относительное удлинение при разрыве ,
y	— Относительное сужение ,
KCU	— Ударная вязкость ,
HB	— Твердость по Бринеллю ,

Физические свойства :
T	— Температура, при которой получены данные свойства ,
E	— Модуль упругости первого рода ,
a	— Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) ,
l	— Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) ,
r	— Плотность материала ,
C	— Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ),
R	— Удельное электросопротивление,

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

Марочник стали и сплавов

Сталь-Максимум: Марка 30ХГСА

Этот материал классифицируется как конструкционная среднелегированная сталь. Он относится к хромокремнемарганцовым сплавам.

Конструкционная сталь — сплав, который применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определенными механическими, физическими и химическими свойствами.

см. Википедию

Из этой марки стали производят всевозможные улучшаемые детали, например:

• сортовой и фасонный прокат,
• калиброванные прутки,
• серебрянки,
• шлифованные прутки,
• толстостенные и тонкостенные листы,
• полосы,
• поковки,
• трубы,
• кованые заготовки.

Выпущенные изделия из стали 30ХГСА активно используются в современной промышленности, организации трубопроводов и машиностроении. В этих сферах они представлены в виде:

• валов и осей,
• лопаток компрессорных машин, эксплуатируемых при температуре до +200°С,
• зубчатых колес,
• корпусов обшивки,
• рычагов и толкателей,
• сварных конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках,
• фланцев,
• крепежных элементов, которые функционируют при низких температурах.

Точный химический состав стали 30ХГСА

Технические и эксплуатационные характеристики деталей, а также химический состав материала представлены в специальном нормативном документе. Они регламентируются предписаниями ГОСТа 4543–71.

В составе сплава 8 элементов, основные из них: хром, марганец и кремний. Второстепенные:

• Углерод
• Никель
• Медь
• Сера
• Фосфор

Точное процентное соотношение всех составляющих представлено в таблице ниже и на диаграмме.

Si	Cr	Mn	С	Ni	Cu	S	P
от 0,9 до 1,2	0,8 – 1,1	от 0,8 до 1,1	0,28 – 0,34	менее 0,3	менее 0,3	до 0,025	менее 0,025

Свойства стали 30ХГСА

Термическая обработка таких веществ производится в два основных этапа. В первую очередь, деталь из подобного сплава закаливается в масле при температуре +880oC. Затем она отпускается в воде при показании термометра 540oC выше 0oC.

Начальная температура ковки материала +1240oC, конечная +800oC. Изделия с сечением до 50 мм охлаждаются на воздухе, свыше 51 мм проходят процедуру охлаждения в специальных ящиках.

Твердость стали 30ХГСА по Бринеллю достигает 10 -1 = 229 МПа. Критические точки наступают при температурах:

• Ac1 = 760o
• Ac3(Acm) = 830o
• Ar3(Arcm) = 705o
• Ar1 = 670o
• Mn = 352o

Материал относится к ограниченно свариваемым. Для него доступны следующие способы сварки:

• ручная дуговая (РДС),
• аргонно-дуговая под флюсом и с газовой защитой (АДС),
• аргонно-дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов (АрДС),
• электрошлаковая (ЭШС),
• контактно-точечная (КТС).

При этом рекомендуется предварительный подогрев и последующая термическая обработка. Подобных ограничений не существует только при контактно-точечной сварке.

Обрабатываемость материала резанием доступна в горячекатаном состоянии, при твердости сплава по Бринеллю от 207 до 217 единиц.

Сталь 30ХГСА не имеет склонности к отпускной хрупкости, однако при этом она является флокеночувствительным материалом.

При помощи добавления или удаления из состава различных легирующих веществ стали придают те или иные свойства. Например, для повышения теплоустойчивости в составе стали уменьшают присутствие углерода, но при этом обязательно легируют повышенным количеством хрома.

Высокопрочные сплавы получают за счет термической обработки, повышения содержания углерода в составе и других легирующих элементов, которые улучшают прочность феррита и увеличивают прокаливаемость материала.

Сталь 30ХГСА: характеристики и применение

Изначально, сталь марки 30ХГСА разрабатывалась советскими учеными как материал для авиационной промышленности. Элементы управления, педали и другие механизмы самолетов середины 20 века полностью изготавливали из данного сплава.

Но наука не стояла на месте. Спустя некоторое время благодаря характеристикам сталь 30ХГСА нашла применение и стала доступной для остальных сфер промышленности. И сразу же началось массовое использование стали машино- и станкостроением.

30ХГСА – расшифровка марки стали

Сталь 30ХГСА относится к группе легированных сталей. Состав ее регламентируется ГОСТом 4543-71, согласно которому каждая буква и цифра обозначает определенное содержание определенных химических элементов:

• Цифра 30 означает содержание углерода 0,28-0,34%. Углерод повышает твердость и прочность в сталях, но снижает пластичность и свариваемость.
• Х – хром (0,8-1,1%) повышает закаливаемость, коррозионную стойкость и жаропрочность сплава. Положительно влияет на сопротивление абразивному износу.
• Г – марганец (0,8-1,1%) удаляет вредные примеси кислорода и серы. Снижает риск образования окалин и трещин во время термообработки. Повышает качество поверхности. Помимо этого, способствует увеличению сталью пластичности и свариваемости.
• С – кремний также как марганец является сильным раскислителем. Повышает пластичность, не снижая при этом прочность. Увеличивает восприимчивость стали к термической обработке.
• Буква «А» расшифровывается как улучшенная. Это означает, что сталь прошла закалку с высоким отпуском. Особенности проведения закалки заключаются в нагреве стали до температуры 870 ºС и в последующем быстром охлаждении в масле или воде. Таким образом, происходит трансформация внутренней структуры, что способствует повышению механических характеристик 30ХГСА в 2,9 раза. Закалочные напряжения снимаются высоким отпуском: нагревом до 540-560 ºС. Помимо снятия напряжения, параллельно происходит увеличение упругих свойств.
• Сера (до 0,25%) и фосфор (до 0,25%) относятся к категории вредных примесей. Размеры их молекул слишком большие по сравнению со всеми вышеперечисленными элементами. Встраиваясь в кристаллическую сетку стали, сера и фосфор снижают ее устойчивость, тем самым снижая прочность сплава.
• Также в составе 30ХГСА имеется некоторый процент меди и никеля. Но их содержание настолько мало, что они не оказывают влияния на характеристики стали.

30ХГСА – это российское обозначение марки стали.

40ХН2МА сталь свойства

σ4551/10000=686 МПа, σ4551/1000=137 МПа, σ5901/10000=13 МПа, σ5901/1000=29 МПа.

Механические свойства стали 40ХН2МА
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	КП	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)	НВ, не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С, вода	25	—	930	1080	12	50	78	—
Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С, масло.	25	—	835	980	12	55	98	—
ГОСТ 8479-70	Поковки. Закалка. Отпуск	500-800	440	440	635	11	30	39	197-235
300-500 500-800	490	490	655	12 11	35 30	49 39	212-248
100-300 300-500	540	540	685	13 12	40 35	49 44	223-362
100-300 300-500 500-800	590	590	735	13 12 10	40 35 30	49 44 39	235-277
100-300 300-500	640	640	785	12 11	38 33	49 44	248-293
100-300	685	685	835	12	38	49	262-311
До 100 100-300	735	735	880	13 12	40 35	59 49	277-321
До 100 100-300	785	785	930	12 11	40 35	59 49	293-331
Механические свойства стали 40ХН2МА в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)	HB
Закалка 850 °С, масло
200 300 400 500 600	1600 1470 1240 1080 860	1750 1600 1370 1170 960	10 10 12 15 20	50 50 52 59 62	59 49 59 88 147	525 475 420 350 275
Механические свойства стали 40ХН2МА при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 580 °С.
20 250 400 500	950 830 770 680	1070 1010 950 700	16 13 17 18	58 47 63 80	78 109 84 54
Образец диаметром 5 мм, длиной 25 мм, прокатанный. Скорость деформирования 2 мм/мин. Скорость деформации 0,001 1/с
700 800 900 100 1100 1200	— — — — — —	185 89 50 35 24 14	17 66 69 75 72 62	32 90 90 90 90 90	— — — — — —
Предел выносливости стали 40ХН2МА
σ-1, МПА	J-1, ÌÏÀ	n	Термообработка
447 392 519	274 235	106	Сечение 100 мм. Закалка 850 °C, масло. Отпуск 580 °C, σв=880 МПа. Сечение 400 мм. Закалка 850 °C, масло. Отпуск 610 °C, σв=790 МПа, σ0,2=880 МПа, σв=1080 МПа
Ударная вязкость стали 40ХН2МА KCU , (Дж/см2)
Т= +20 °С	Т= -40 °С	Т= -60 °С	Термообработка
103	93	59	Закалка 860 °С, масло. Отпуск 580 °С
Механические свойства стали 40ХН2МА в зависимости от сечения
Сечение, мм	Место вырезки образца	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ4 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)	HRCЭ
Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С
40 60 80 100 120	Ц Ц 1/2R 1/2R 1/3R	880 830 730 670 630	1030 980 880 850 830	14 16 17 19 20	57 60 61 61 62	118 127 127 127 127	33 32 29 26 25
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 540-660 °С
до 16 16-40 40-100 100-160 160-250	Ц Ц Ц Ц Ц	1000 900 800 700 650	1200-1400 1100-1300 1000-1200 900-1100 850-1000	9 10 11 12 12	— — — — —	90 50 60 60 60	— — — — —
Прокаливаемость стали 40ХН2МА
Расстояние от торца, мм	Примечание
1,5	3	6	9	12	15	21	27	33	42	Закалка 840 °С
49-59,5	40,5-60	50-60	50-59,5	49-59	48-59	45-56	41,5-53	41-50,5	36,5-48,5	Твердость для полос прокаливаемости, HRC
Количество мартенсита, %	Критическая твердость, HRCэ	Критический диаметр в воде	Критический диаметр в масле
50 90	44-47 49-53	153 137-150	114 100-114
Физические свойства стали 40ХН2МА
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2.15	39	7850	331
100	2.11	11.6	38	490
200	2.01	12.1	37	506
300	1.9	12.7	37	522
400	1.77	13.2	35	536
500	1.73	13.6	33	565
600	13.9	31
700	29
800	27
Краткие обозначения:
σв	— временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	å	— относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05	— предел упругости, МПа	Jê	— предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2	— предел текучести условный, МПа	σизг	— предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10	— относительное удлинение после разрыва, %	σ-1	— предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж	— предел текучести при сжатии, МПа	J-1	— предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	— относительный сдвиг, %	n	— количество циклов нагружения
sв	— предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	— удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	— относительное сужение, %	E	— модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2	T	— температура, при которой получены свойства, Град
sT	— предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и ë	— коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	— твердость по Бринеллю	C	— удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV	— твердость по Виккерсу	pn и r	— плотность кг/м3
HRCэ	— твердость по Роквеллу, шкала С	а	— коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С
HRB	— твердость по Роквеллу, шкала В	σtТ	— предел длительной прочности, МПа
HSD	— твердость по Шору	G	— модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

xn--402-8cd3de9c.xn--p1ai

Технологические свойства

Сталь 30ХГСА (ГОСТ определяет диапазон некоторых свойств) может применяться при создании различных изделий и конструкций. При выборе этого металла следует учитывать:

1. Коррозионная стойкость низкая. При длительном воздействии высокой влажности на поверхности может появится коррозия. Это качество следует учитывать при выборе легированной стали. В некоторых случаях коррозионная стойкость повышается за счет нанесения на поверхность гальванического покрытия, которое состоит из цинка и хрома. Для получения подобной поверхности применяется метод электролиза. Однако, создаваемый поверхностный слой характеризуется низкой устойчивостью к механическому воздействию – после повреждения незамедлительно появится коррозия.
2. Высокая пластичность, так как относительное удлинение составляет 11%. Она также существенно расширяет область применения металла, так как многие детали должны выдерживать переменную нагрузку.
3. Материал характеризуется высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Предел выносливости при испытании может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды.
4. Показатель твердости по шкале Роквелла составляет 50 единиц.
5. Механические свойства не изменяются при температуре до 400 градусов Цельсия. Эксплуатация при более высокой температуре не допускается, так как это приведет к повышению пластичности и снижению твердости поверхности.
6. Сталь 30ХГСА, термообработка которой проводится для повышения твердости и снижения хрупкости, характеризуется пластичностью. Именно поэтому она может применяться при ковке или штамповке.
7. Отличная упругость позволяет проводить обработку заготовок резанием. Именно поэтому заготовки поставляются для зенкерования, фрезерования или точения.

Механические свойства

Для повышения производительности часто проводится отжиг. Рассматриваемая марка среднелегированных сталей относится ко второй группе по степени свариваемости. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев структуры, что снижает вероятность образования структурных трещин. Для обеспечения наиболее благоприятных условий зачастую заготовки нагревают до температуры 250 градусов Цельсия.

Применение

Вышеперечисленные характеристики дают возможность применять сплав в разных промышленных отраслях:

• В строительстве из него делают крепежи, на которые воздействуют знакопеременные изгибы.
• Даже современные авиастроители используют сплав как материал для изготовления расходных элементов: фланцов, валов и прочих.
• В машиностроительном деле производятся высококачественные изделия, работающие при постоянных переменных нагрузках.

Стоимость зависит от качества и габаритов лома, а также от планируемых объемов поставки.

Конструкционная сталь 30ХГСА была разработана в начале 40-х годов прошлого века и стала настоящим открытием, обеспечившим лидирующую роль Советского Союза в области самолетостроения. Сегодня сплав стал доступен для применения и в других отраслях промышленности.