30Г
Сталь 30Г — конструкционная углеродистая марганцовистая, применяемая в различных отраслях промышленности благодаря механическим характеристикам, обрабатываемости и стойкости к износу. История создания и развития связана с историей металлургии и совершенствования технологии производства. Точного времени, когда появилась марка стали 30г установить нельзя, необходимо рассмотреть исторический контекст металлургии конца XIX - начала XX века. Не исключено, сплав появился раньше.
В этот период развивались легированные сплавы. Появились различные методы легирования для создания стали с заданными свойствами. Марганец стал одним из элементов легирования, благодаря свойствам улучшать прочность и износостойкость. Уделялось внимание развитию металлургии, были разработаны новые марки, в том числе и конструкционные стали, такие как 30Г. В разных странах мира сплав маркируется по-разному:
- Европа (EN) — 30Mn5, 30MnB5;
- США (ASTM) —1030Mn, 1536;
- Япония — JIS G4051, JIS G4102;
- Международные стандарты (ISO) — 30Mn4.
Популярность сплава объясняется простотой производства и эксплуатационными свойствами, определяющими использование в машиностроении.
Химический состав и свойства
В сплаве, кроме железа, присутствуют другие химические элементы в качестве легирующих добавок и примесей. Основные:
- Углерод (C): 0.27-0.34%;
- Кремний (Si): 0.17-0.37%;
- Марганец (Mn): 0.70-1.00%;
- Сера (S) и фосфор (P) — примеси до 0.035%.
Марганец улучшает механические свойства — прочность, твердость, износостойкость за счет образования карбидов Mn3C и снижает пластичность. При низких температурах содержащие марганец стали менее ломкие у стойкие к ударным нагрузкам. Марганец улучшает обрабатываемость при горячей и холодной обработке. Он снижает склонность к закалочным трещинам и улучшает качество поверхности при механической обработке, как при нормальной температуре в диапазоне от 20оС, так и в горячем состоянии.
Марганец является сильным десульфуризатором, он связывает серу, образуя сульфиды марганца (MnS). Это предотвращает образование железных сульфидов, которые вызывают горячие трещины и другие дефекты при сваривании и обработке ковкой.
Теплоемкость марки стали 30Г, как и других марганцовистых сплавов, изменяется в зависимости от температуры, для практических расчетов значение принимается в определенном диапазоне. Средняя удельная теплоемкость углеродистых сталей, к которым относится и 30Г, составляет 460–490 Дж/(кг·°C) при комнатной температуре. Теплоемкость материала определяет требования к режимам последующей термообработки и сварки. Ограниченно свариваемую сталь можно сваривать только после подогрева до 120 оС, затем нужна тепловая обработка в специальном режиме.
Термообработка стали 30Г играет важную роль в изменении механических и физических свойств. Основные методы — закалка, отпуск, нормализация и отжиг. Каждый из этих методов воздействует на микроструктуру и влияет на прочность, твердость, пластичность и другие физические свойства. Закалка увеличивает прочность и износостойкость за счет образования мартенсита делает материал более хрупким. При отпуске увеличивается пластичность, а отпуск улучшает обрабатываемость.
Применение
Марка стали 30г известна в мире машиностроения и строительстве. Сплав 30Г плотностью 7810 кг/м3 обладает высокой прочностью и твердостью, делая его пригодным для использования в условиях, где материал подвергается механическим нагрузкам. Сталь конструкционная легированная демонстрирует износостойкость, важную для деталей, работающих в условиях трения и интенсивного использования. Удовлетворительная и ограниченная свариваемость допускает применение материала 30г в конструкциях, требующих сварных соединений. Она обладает хорошей обрабатываемостью в горячем состоянии, облегчая формовку и обработку в непрерывных производственных процессах.
Сталь конструкционная легированная 30Г находит применение в машиностроении, строительстве, а также в производстве инструментов и оборудования, работающих под нагрузками. В машиностроении марка стали 30Г используется для производства осевых и зубчатых колёс, которые должны выдерживать высокие силы и износ. Из этой стали также изготавливают валки и валы машин и механизмов, подвергающихся интенсивному использованию. Шатуны и другие детали машин способны работать в условиях высоких нагрузок и износа, делая эту сталь незаменимой в производстве надежных и долговечных машин и оборудования.