Москва
Каталог
Жаропрочная сталь марки 30ХМ: свойства, состав и применение
Сталь 30ХМ — релаксационностойкая жаропрочная хромомолибденовая сталь, широко применяемая в машиностроении, энергетике и других отраслях для изготовления ответственных деталей, работающих при повышенных температурах и нагрузках. В статье приведены технические характеристики, химический состав, механические и физические свойства, области применения, а также зарубежные аналоги и рекомендации по использованию.
Краткое описание марки 30ХМ
Сталь 30ХМ — это легированная конструкционная сталь, обладающая высокой жаропрочностью и устойчивостью к релаксационным процессам (снижению напряжений во времени при высоких температурах). Благодаря сбалансированному содержанию хрома и молибдена, материал сохраняет прочностные характеристики при длительной эксплуатации до 450°C. Основные изделия — валы, поковки, роторы турбин, крепеж, фланцы и другие детали, требующие надежности в условиях термических и механических нагрузок.
Нормативный документ
- Основной стандарт: ГОСТ 4543–71 — «Стали легированные конструкционные. Марки».
Расшифровка маркировки 30ХМ
- 30 — среднее содержание углерода (0,30%);
- Х — хром (Cr) как основной легирующий элемент (0,8–1,1%);
- М — молибден (Mo) (0,15–0,25%).
Марка относится к группе жаропрочных сталей с повышенной стойкостью к релаксации напряжений.
Химический состав стали 30ХМ
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| Углерод (C) | 0,26–0,34 |
| Кремний (Si) | 0,17–0,37 |
| Марганец (Mn) | 0,4–0,7 |
| Хром (Cr) | 0,8–1,1 |
| Молибден (Mo) | 0,15–0,25 |
| Медь (Cu) | до 0,3 |
| Никель (Ni) | до 0,3 |
| Сера (S) | до 0,035 |
| Фосфор (P) | до 0,035 |
Механические свойства стали 30ХМ
| Сортамент | Режим термообработки | Предел текучести, МПа (sT) | Предел прочности, МПа (sв) | Относительное удлинение, % (d5) | Относительное сужение, % (y) | Ударная вязкость, кДж/м² (KCU) | Твердость, HB |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Пруток | Закалка (880°C, масло) + отпуск (540°C, вода) | 735 | 930 | 11 | 45 | 780 | 229 |
| Поковки (до 100 мм) | Отжиг (860–880°C) | 300 | 550 | 18 | 45 | — | — |
| Поковки (100–150 мм) | Нормализация (860°C) | 350 | 600 | 18 | 45 | 400 | — |
Сталь 30ХМ отличается высокой ударной вязкостью и стабильными механическими характеристиками после термообработки.
Физические характеристики
| Температура, °C | Плотность, кг/м³ | Уд. сопротивление, Ом·м | Модуль упругости, МПа | Теплопроводность, Вт/(м·°C) | Коэф. линейного расширения, 10⁻⁶ 1/°C | Уд. теплоемкость, Дж/(кг·°C) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 7820 | 270 | 2,08×10⁵ | — | — | — |
| 100 | 7800 | — | 2,07×10⁵ | 41,9 | 12,3 | 462 |
| 200 | 7770 | 334 | 2,04×10⁵ | 40,7 | 12,6 | — |
| 300 | 7740 | 425 | 1,97×10⁵ | 39,6 | 12,9 | — |
| 400 | 7700 | 524 | 1,88×10⁵ | 38,4 | 13,9 | — |
| 500 | 7660 | 628 | 1,75×10⁵ | — | 14,4 | — |
Критические точки стали 30ХМ
| Ac1 | Ac3 | Ar1 | Ar3 |
|---|---|---|---|
| 757°C | 807°C | 693°C | 763°C |
Технологические свойства
- Флокеночувствительность: малочувствительна (низкая склонность к образованию флокенов — внутренних дефектов при охлаждении).
- Свариваемость: сварка с ограничениями, рекомендуется предварительный подогрев до 100–200°C и последующий отпуск.
- Способы сварки: автоматическая дуговая сварка под флюсом (АДС), ручная дуговая сварка (РДС) в защитном газе.
- Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Области применения стали 30ХМ
Сталь 30ХМ востребована в отраслях, где требуется сочетание жаропрочности, стойкости к релаксации и хороших механических свойств:
- Энергетика: роторы и диски паровых турбин, валы генераторов, крепежные элементы котлов и турбинных установок.
- Машиностроение: оси, валы, шестерни, муфты, фланцы, детали редукторов, элементы трансмиссий.
- Нефтехимия и газовая промышленность: фланцы, штуцеры, детали трубопроводной арматуры, крепеж для оборудования, работающего при высоких температурах.
- Транспортное машиностроение: детали двигателей, элементы ходовой части, соединительные элементы.
Типы деталей, изготавливаемых из стали 30ХМ
- Валы и оси
- Поковки сложной формы
- Диски и роторы турбин
- Крепежные изделия (болты, шпильки, гайки)
- Фланцы и соединительные элементы
- Шестерни и зубчатые колеса
- Муфты, втулки, кольца
Аналоги стали 30ХМ в других странах
| Страна | Марка | Стандарт |
|---|---|---|
| Германия | 25CrMo4, 34CrMo4 | DIN 1.7218, 1.7220 |
| США | 4130, 4130H | ASTM A29, SAE J404 |
| Евросоюз | 25CrMo4, 34CrMo4 | EN 10083-3 |
| Франция | 25CD4, 30CD4 | AFNOR |
| Япония | SCM420, SCM430 | JIS G4105 |
| Китай | 30CrMo, ML30CrMo | GB/T 3077 |
| Польша | 25HM, 26HM, 30HM | PN-EN 10083 |
При подборе зарубежных аналогов важно учитывать различия в химическом составе и требованиях к термообработке.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Можно ли использовать сталь 30ХМ для сварных конструкций?
Сварка стали 30ХМ допускается с ограничениями. Рекомендуется предварительный подогрев и последующий отпуск для снятия остаточных напряжений и предотвращения образования трещин.
2. Какой максимальной рабочей температурой обладает сталь 30ХМ?
Рекомендуемая максимальная температура длительной эксплуатации — до 450°C. При превышении этого значения возможно снижение прочностных характеристик и ускоренное старение материала.
3. Какие зарубежные аналоги наиболее близки по свойствам к 30ХМ?
Наиболее близкие аналоги: 25CrMo4 (DIN 1.7218, EN 10083-3), 4130 (ASTM A29, SAE J404), SCM420 (JIS G4105), 30CrMo (GB/T 3077).
4. Каковы особенности термообработки стали 30ХМ?
Рекомендуется закалка при 880°C с охлаждением в масле, затем отпуск при 540°C (вода). Такой режим обеспечивает оптимальное сочетание прочности и вязкости.
5. В чем преимущества стали 30ХМ по сравнению с 35ХМ и 35ХРА?
Сталь 30ХМ обладает лучшей релаксационной стойкостью и жаропрочностью, что делает ее предпочтительной для деталей, работающих при высоких температурах и длительных нагрузках.
Заключение
Сталь 30ХМ — оптимальный выбор для изготовления ответственных деталей, эксплуатируемых при высоких температурах и нагрузках. Если вы ищете поставщика или подбор аналога, оставьте заявку на сайте компании «ОборонСпецСплав» — менеджеры помогут быстро подобрать нужный сортамент и оформить заказ.