30HGSA, 30HGS, 30ChGSA - Stal do ulepszania cieplnego

30HGSA, 30HGS - Stopowa stal do obróbki cieplnej, na konstrukcje obciążone, oraz budowę części maszyn bardzo obciążonych - Stal dla lotnictwa wg PN-89/H-84030/04.

Norma	Gatunek Stali
	Skład Chemiczny %
	C:	Mn:	Si:	P:	S:	Cr:	Mo:	Ni:	V:	Ti:	Cu:	N:	W:
PN	30HGSA
PN	0.28 - 0.34	0.8 - 1.1	0.9 - 1.2	<0.025	<0.025	0.8 - 1.1	-	<0.3	-	-	-	-	-
PN	30HGS
PN	0.28 - 0.35	0.8 - 1.1	0.9 - 1.2	<0.035	<0.035	0.8 - 1.1	-	<0.3	-	-	-	-	-
GOST	30ChGSA - 30KhGSA - 30ХГСА
GOST	0.28 - 0.34	0.8 - 1.1	0.9 - 1.2	<0.025	<0.025	0.8 - 1.1	<0.15	<0.3	<0.05	<0.03	<0.30	<0.008	<0.2
GOST	30ChGSA-sh - 30KhGSA-sh - 30ХГСА-ш
GOST	0.28 - 0.34	0.8 - 1.1	0.9 - 1.2	<0.025	<0.015	0.8 - 1.1	<0.15	<0.3	<0.05	<0.03	<0.25	<0.008	<0.2
PN	25HGS
PN	0.22 - 0.28	0.8 - 1.1	0.9 - 1.2	<0.035	<0.035	0.8 - 1.1	-	<0.3	-	-	-	-	-
GOST	25ChGSA - 25KhGSA - 25ХГСА
GOST	0.22 - 0.28	0.8 - 1.1	0.9 - 1.2	<0.025	<0.025	0.8 - 1.1	<0.15	<0.3	<0.05	<0.03	<0.30	<0.008	<0.2
GB/T	30CrMnSiA - A24303 - A 24303
GB/T	0.28 - 0.34	0.8 - 1.1	0.9 - 1.2	<0.025	<0.025	0.8 - 1.1	-	<0.3	-	-	-	-	-

Stal 30HGSA - specyfikacja i zastosowanie

Stal o dużej hartowności, wysokiej odporności na zużycie i wytrzymałości, przeznaczona do budowy maszyn silnie obciążonych oraz konstrukcji ciężkich z oddziałującym silnym obciążeniem. Stosowana również na części konstrukcji nitowanych, na podzespoly o średnich przekrojów, które pracują do temperatury maksymalnej rzędu 150 - 200℃. Zazwyczaj wykorzystywana na elementy o grubościach do 60mm ze względu na spadki własności wytrzymałościowych. Odpowiednie parametry osiąga dopiero po ulepszaniu cieplnym. W stanie obrobionym za pomocą hartowania i niskiego odpuszczania, wykazuje wysokie wskaźniki wytrzymałościowe, przy zadowalających pozostałych własnościach wytrzymałościowych. Starannie wykonane hartowanie idące w parze z przemianą martenzytyczną umożliwia uzyskanie wysokich twardości i wytrzymałości. Proces odpuszczania usuwa naprężenia, przyczynia się do rozpadu martenzytu struktur sorbitycznych, co w rezultacie nadaje stali wysokiej plastyczności i udarności. Cechą ujemną są ostre wymagania dotyczące obróbki cieplnej oraz technologii spawania, podczas których może dojść do pęknięć.

Gatunek 30HGSA od pierwowzoru stali 30HGS różni się bardziej zawężonymi dopuszczeniami S-siarki i P-fosforu w składzie chemicznym. Wpływa to na poprawę własności o ok. 10-15%.

Wyroby z gatunku 30HGSA stosowane są jako stal na obciążone wrzeciona, koła zębate, dźwignie, stal na części sprzęgła, przekładnie zębate, kołnierze i tuleje, stal na szczególnie obciążone osie, wały, oraz jako stal na łopatki kompresorów. W przemyśle lotniczym znalazły szerokie zastosowanie przy produkcji płatowców, silników oraz silników tłokowych - przykładowe podzespoły to zastrzały, golenie podwozia, kratownice do zamocowań silników, rury na konstrukcje.

Ogólne własności mechaniczne

Wytrzymałość na rozciąganie R_m > 1080 MPa
Granica plastyczności R_e > 830 MPa
Praca łamania KU2 > 36 J
Wydłużenie A > 9 %
Przewężenie Z > 45 %
Twardość w stanie zmiękczonym < 229 HB
Twardośc w stanie ulepszonym cieplnie 295 - 360 HB

Własności mechaniczne dla poszczególnych średnic

Własności	Przekroje
Własności	< 16mm	16 - 40mm	40 - 100mm	100 - 160mm	160 - 250mm
Wytrzymałość na rozciąganie R_m (MPa)	1030 - 1180	930 - 1080	830 - 980	690 - 880	690 - 830
Granica plastyczności R_e (MPa)	830 - 930	740 - 830	590 - 690	490 - 590	490 - 590
Wydłużenie A (%)	10 - 13	10 - 13	11 - 15	12 - 16	13 - 17
Udarność KM (J/cm²)	49 - 69	49- 69	49 - 69	-	-

Własności mechaniczne prętów wg GOST 4543-71

Wytrzymałość na rozciąganie R_m > 1620 MPa
Granica plastyczności R_e > 1275 MPa
Praca łamania KU2 > 39 J
Wydłużenie A > 9 %
Przewężenie Z > 40 %

Własności mechaniczne blach 30HGSA - GOST 11269

Wytrzymałość na rozciąganie R_m > 1080 MPa
Praca łamania KU2 > 49 J
Wydłużenie A > 9 %

Własności dla rur w gatunku 30HGSA - GOST 21729, GOST 8733, GOST 8731

Wytrzymałość na rozciąganie R_m > 491 MPa
Praca łamania KU2 > 36 J
Wydłużenie A > 18 %
Twardość HRB <98

Własności drutów 30HGSA - TU 14-4-385-73

Wytrzymałość na rozciąganie R_m:> 490-735 MPa

Spawanie stali 30HGSA - 30HGS

Wyroby ze stali 30HGSA są trudnospawalne. Należy unikać zabiegu, i spawać elementy metodą łukową, elektrodami otulonymi lub w osłonie CO2 w stanie zmiękczonym.W przypadku spawania wyrobu już ulepszonego, pobliższe miejsca przy łączeniach pod wpływem nagrzania stracą częściowo swoje własności.

Należy zatem po spawaniu wykonać dodatkową obróbkę cieplną w celu przywrócenia poprzednich parametrów. Przy większych elementach zalecane jest międzyoperacyjne wyżarzanie odprężające przed podjęciem spawania, a po wykonanym łączeniu wolne studzenie w gorącym piasku lub poprzez okrycie matami azbestowymi. Spawanie stali 30HGSA wymaga wstępnego nagrzania stali do odpowiedniej temperatury w zależności od przekroju elementu.

Temperatury nagrzania elementów przed spawaniem powinny wynosić:

200-300℃ przy wyrobach o grubości do 15mm
250-350℃ przy wyrobach w przedziale grubości 15-25mm
350℃ bądź więcej przy wyrobach o grubosci przedziału 25-50mm

Półwyroby ze stali 30HGSA są trudnospawalne. Zabiegu należy unikać a spawać cześci i elementy metodą łukową, w osłonie CO2 lub elektrodami otulonymi w stanie wyżarzonym zmiękczająco. W przypadku spawania wyrobów już ulepszonych cieplnie, pobliższe miejsca przy łączeniach pod wpływem nagrzania tracą częściowo swoje własności.

Po spawaniu należy zatem wykonać dodatkową obróbkę cieplną mającą na celu przywrócenie poprzednich parametrów materiału. W przypadku większych elementów zalecane jest międzyoperacyjne wyżarzanie odprężające przed podjęciem spawania, a po wykonanym łączeniu wolne studzenie za pomocą okrywania materiału matami azbestowymi, lub poprzez wolne studzenie w gorącym piasku.

Przed spawaniem stali 30HGSA należy wstępnie rozgrzać wyrób do odpowiedniej temperatury w zależności od przekroju danego elementu.

Temperatura nagrzania w zależności od przekroju wyrobu
Przekrój wyrobu	Temperatura nagrzania
> 15mm	200 - 300℃
15 - 25mm	250 - 350℃
25 - 50mm	> 350℃

Zgrzewanie i cięcie

Cięcie prętów, rur 30HGSA, blach i innych wyrobów należy wykonywać po wstępnym nagrzaniu materiału do temperatur przedziału 200-250℃. Ciąć materiały można gazowo - płomieniem propan-butanowym lub acetylenowym, plazmą oraz mechanicznie. Pocięte elementy należy studzić w powietrzu.

Alternatywą do spawania stali 30HGSA jest zgrzewanie tarciowe, oporowe lub elektryczne. Elementy można zgrzewać w stanie wyżarzonym zmiękczająco lub ulepszonym cieplnie nie zapominając o odpowiedniej obróbce cieplnej po skończonym zabiegu w celu zachowania stabilnych własności materiałów.

Obróbka cieplna wyrobów w gatunku 30HGSA

W stanie zmiękczonym stal 30HGSA osiąga twardość poniżej ≤ 229 HB. W celu osiągnięcia najlepszych parametrów należy stal hartować w oleju. Stal ma skłonności do kruchości odpuszczania, zatem obróbkę cieplną należy przeprowadzać bardzo ostrożnie. Po odpuszczaniu w oleju wyroby należy chłodzić, aby uniknąć kruchości odpuszczania. Zabieg hartowania przeprowadza się w temperaturach 860 - 900℃. Po poprawnym przeprowadzeniu obróbki cieplnej twardość waha się w przedziale 295 - 360 HB. Wyroby o powierzchni gładkiej bądź jasnej wg PN-H-93014, twardość prętów po ciągnieniu mieści się w granicach:

w stanie zmiękczonym < 229 HB
w stanie utwardzonym < 277 HB

Pozostałe procesy cieplne:

normalizowanie stali w temperaturach 870-890℃ - chłodzenie w oleju lub w spokojnym powietrzu
zmiękczanie stali w temperaturze 680-720℃ - chłodzenie w oleju lub powolne chłodzenie
hartowanie w temperaturze przedziału 860-880℃ z chłodzeniem w oleju
odpuszczanie w temperaturze przedziału 500-650℃ z chłodzeniem w oleju

W gatunku 30HGSA firma zaopatrza w:

Spis odpowiedników i innych oznaczeń

30 HGSA, ČSN 414331, 30HGS, 30ChGSA, 30KhGSA, 30ХГСА, 30ChGSA-sh, 30HGSA, 25ChGSA, 30KhGSA-sh, 30CrMnSiA, 30ХГСА-ш, ČSN 14 331, 25HGS, 25XГCА, 25KhGSA, A24303, A 24303