Стальной квадрат 30ХНМ в Минске


Стальной квадрат 30ХНМ: конструкционная легированная сталь для нагруженных узлов

Стальной квадрат 30ХНМ — это горячекатаный профиль квадратного сечения, изготовленный из конструкционной легированной стали марки 30ХНМ (хромоникельмолибденовая группа). Марка регламентируется ГОСТ 4543 и относится к улучшаемым сталям, применяемым после закалки с отпуском. Квадрат поставляется по ГОСТ 2591 (горячекатаный) и ГОСТ 2879 (кованый), с предельным отклонением по стороне профиля и кривизной не более 0,5 % длины.

Химический состав и механические свойства

Сталь 30ХНМ содержит 0,27–0,34 % углерода, 0,6–0,9 % хрома, 0,6–0,9 % никеля и 0,15–0,25 % молибдена. Молибден повышает прокаливаемость и снижает склонность к отпускной хрупкости второго рода, что критично для крупных сечений квадрата. После закалки в масле (850–870 C) и высокого отпуска (560–620 C) достигаются следующие показатели:

  • предел прочности в — не менее 980 МПа;
  • предел текучести т — не менее 835 МПа;
  • относительное удлинение 5 — не менее 12 %;
  • ударная вязкость KCU — не менее 59 Дж/см;
  • твёрдость после улучшения — 269–321 HB.

Прокаливаемость обеспечивает сквозную закалку в сечениях до 60–70 мм, что позволяет использовать квадрат 30ХНМ без дополнительной термической обработки после механической обработки в ряде случаев.

Сортамент и геометрические параметры

Квадрат 30ХНМ выпускается со стороной от 8 до 200 мм. Для размеров свыше 100 мм применяется кованая заготовка с последующей нормализацией. Типовые позиции сортамента:

Сторона квадрата, ммПредельные отклонения, ммДлина прутка, мКривизна на 1 м, ммСпособ изготовления
20+0,4 / –0,54–6 3горячекатаный
40+0,5 / –0,74–6 4горячекатаный
60+0,6 / –0,93–6 5горячекатаный
100+0,8 / –1,22–5 6кованый
150+1,0 / –1,52–4 8кованый

Технологические особенности обработки

Сталь 30ХНМ обладает ограниченной свариваемостью из-за повышенного содержания углерода и легирующих элементов. Сварка возможна с предварительным подогревом до 200–250 C и последующей термообработкой. Обрабатываемость резанием в состоянии поставки (нормализация) — удовлетворительная; после улучшения твёрдость 269–321 HB требует применения твердосплавного инструмента. Температура ковки — 1180–850 C, охлаждение после ковки замедленное во избежание образования флокенов.

Области применения

Квадрат 30ХНМ применяется для изготовления ответственных деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках:

  • шпиндели и валы металлорежущих станков;
  • зубчатые колёса и валы редукторов прокатных станов;
  • крестовины и вилки карданных передач тяжёлого транспорта;
  • штоки и плунжеры гидравлических прессов;
  • детали бурового оборудования и забойных двигателей;
  • элементы грузоподъёмных механизмов — крюки, траверсы, оси блоков.

В нефтегазовой отрасли квадрат 30ХНМ используется для изготовления переходников и муфт бурильных колонн, где требуется сочетание прочности и сопротивления усталостному разрушению при циклических нагрузках. В тяжёлом машиностроении — для валов-шестерён и шлицевых валов, работающих в условиях абразивного износа и ударных нагрузок.

Вопросы и ответы

Чем отличается сталь 30ХНМ от 30ХМА?

Сталь 30ХНМ содержит никель (0,6–0,9 %), который повышает ударную вязкость и прокаливаемость. 30ХМА — безникелевая сталь с более узкими пределами по химическому составу. Для деталей с повышенными требованиями к вязкости при отрицательных температурах предпочтительна 30ХНМ.

Какая термообработка обеспечивает максимальную прочность квадрата 30ХНМ?

Закалка в масле от 850–870 C с последующим высоким отпуском при 560–620 C. Такая обработка даёт в не менее 980 МПа и KCU не менее 59 Дж/см. Для получения более высокой твёрдости (до 40 HRC) применяют низкий отпуск при 200–250 C, но это снижает ударную вязкость.

Допускается ли сварка квадрата 30ХНМ без подогрева?

Нет. Из-за углеродного эквивалента около 0,65–0,75 % сварка без предварительного подогрева до 200–250 C приводит к образованию холодных трещин. После сварки необходима немедленная термообработка — отпуск при 600–650 C.

Какой максимальный размер сечения квадрата 30ХНМ прокаливается насквозь?

При закалке в масле сквозная прокаливаемость обеспечивается в сечениях до 60–70 мм. Для больших сечений (свыше 100 мм) применяют закалку в воде или водополимерной среде, либо используют сталь с более высокой прокаливаемостью.