Характеристика стали 30ХРА

Конструкционной сталью называется сталь, применяемая для изготовления различных деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими, физическими и химическими свойствами.

Конструкционные стали подразделяются на строительные, машиностроительные и стали с особыми свойствами - теплоустойчивые, жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие. Сталь, в составе которой, кроме железа, углерода и неизбежных примесей, имеются легирующие элементы, вводимые в металл для улучшения эксплуатационных или технологических свойств.

Легирующие элементы вводятся в сталь в различных количествах и в разных сочетаниях – по 2, по 3 и более. Если сталь содержит в сумме до 2,5% легирующих элементов, её называют низколегированной. Сталь, содержащая 2,5-10% легирующих элементов, считается среднелегированной, более 10% - высоколегированной.

Внутри указанной классификации существует более узкие подразделения как по назначению, так и по свойствам. 1. Охарактеризовать марку стали 30ХРА, её назначение и применение. 30ХРА – легированная конструкционная сталь с процентным содержанием углерода – 0,3% , хрома – 1,5%, бора – 1,5%, высококачественная.

Легированными называют стали, в которые для изменения структуры и свойств, кроме углерода, специально вводят в заданных концентрациях другие элементы (N i , Со, Сг, V, Мо, W , B и др.), получившие название легирующих.

Легирующие элементы могут образовывать с железом твердые растворы, растворяться в цементите (замещая в решетке атомы железа), либо могут образовывать специальные карбиды, т. е. карбиды, имеющие отличную от цементита кристаллическую решетку и химическую формулу, а также могут образовывать интерметаллические соединения. К числу наиболее часто используемых легирующих элементов относятся Сг, Мо, Ni , Со, V, Т i , W , Z г, Nb , B , а также М n и Si , если их содержание превышает обычное для углеродистой стали. В результате легирования изменяются физические, механические и технологические свойства стали. Изменение свойств стали при ее легировании определяется влиянием легирующих элементов как на свойства фаз, так и на условия протекания фазовых превращений. Марка стали 30ХРА используется в основном для производства стволов, рычагов разных видов оружия.

Основной параметр стали 30ХРА, необходимый для обеспечения прочности стволов, - предел упругости (или пропорциональности) – такая предельная допускаемая нагрузка, после снятия, которой металл возвращается в первоначальное состояние без остаточных деформаций.

Добавка в ствольную сталь легирующих элементов зачастую является технологическим улучшением – такая сталь лучше термообрабатывается, не требует дополнительных операций подкалки, лучше полируется.

Добавка даже 1-2% хрома или никеля позволяет, не имея режимы технической обработки, получить более твердые, а значит, и более прочные стволы без дополнительных затрат, что с лихвой компенсирует большую стоимость материала.

Меньше остаточные напряжения за счет меньшего содержания углерода ведут к уменьшению объема правки стволов. С целью повышения прочности стали легируются бором.

Введение бора даже незначительных дозах (0,002-0,003%) увеличивают прокалиеваемость. Хром вводят в количестве до 2%. Он растворяется в феррите и цементите оказывая благотворное влияние на механические свойства стали, что предопределило его широкое применение в конструкционных сталях. С точки зрения прочности, добавка легирующих элементов также позволяет получить вязкость, необходимо для сохранения пластичного, а не хрупкого характера разрушения стволов, что проявляется при увеличении твердости стали. Эта добавка вместе с вязкостью резко уменьшает износ нарезанных стволов.

Пластичность стали уменьшает вероятность разрушения при длительном настреле и повышает безопасность стрелка – в случае разрыва ствола не образуются осколки.

Другая причина применения стали 30ХРА – обеспечение ухода за стволами.

Практически заметно, что для хорошей коррозийной стойкости необходимо, чтобы в стали было не менее 13% хрома.

Поэтому нельзя считать, что сталь 30ХРА или любая другая с 1,5-5% легирующих добавок не будет ржаветь.

Хромовое покрытие, даже тонкое и пористое, значительно тверже ствольной стали и лучше работает на истирание.

Видимо, именно потому, что сама по себе марка стали не является гарантией качества, нормативная документация России оговаривает условное обозначение ствольного материала – обязательную маркировку стилизованных знаков Сп и Сл на стволах. 2. Сделать полную термическую обработку в соответствии с диаграммой «железо-углерод». 2.1. Химический состав в % стали 30ХРА.

Фазовый состав в вес, %	Тип карбида	Микроструктура
Без отжига	После отжига
Феррит	Карбиды
94,5-93,3	5,5-6,7		Мелкопластинчатый перлит+феррит	Пластинчатый перфит+феррит

Температура, С		в	в
20 20-100 20-200 20-400 20-600 100 200 300 400 500	- 13,4 13,3 14,8 14,8 - - - - -	- - - - - 0,110 0,10 - 0,09 -	7,84 - - - - - - - - -
Примечание: Сталь флокеночувствительна.

Нагрев с	Конец обработки в	Охлаждение
1180	800	В колодцах или в термостатах

Температура нагрева стали для изготовления рычага.

Ограниченно свариваемая – сварка возможна при подогреве до 100-120°С и последующей обработке.

Трудносвариваемая – для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300°С при сварке термообработка после сварки – отжиг. 3. Вид термической обработки, обосновать в зависимости от механических свойств необходимых для работы детали, сделанной из стали 30ХРА. Термическая обработка металлов – это определенный временной цикл нагрева и охлаждения, которому подвергают металлы для изменения их физических свойств.

Термообработка в обычном смысле этого термина проводится при температурах, не достигающих точки плавления.

Процессы плавления и литья, оказывающие существенное влияние на свойства металла, в это понятие не включаются.

Изменения физических свойств, вызываемые термической обработкой, обусловлены изменениями внутренней структуры и химических соотношений, происходящими в твердом материале. Циклы термической обработки представляют собой различные комбинации нагрева, выдерживания при определенной температуре и быстрого или медленного охлаждения, соответствующие тем структурным и химическим изменениям, которые требуется вызвать. Для инструментов из стали 30ХРА требуется высокая твердость не только в холодном состоянии, но при повышенных температурах.

Продолжительность выдержки при отжиге 1-1,5 часа после нагрева всей садки.

Высокий отпуск применяют: для снятия наклепа после холодной пластической деформации (так называемый рекристаллизационный отжиг); для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке; перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термической обработки.

Продолжительность выдержки при высоком отпуске 0,5-1 час после нагрева всей садки.

Нормализацию применяют для измельчения зерна перегретой стали и для получения повышенной чистоты поверхности при обработке резанием в тех случаях, когда сталь имеет твердость HRC Нагрев при нормализации можно производить в печах и соляных ваннах. Для улучшения обрабатываемости при протягивании и зубодолблении рекомендуется нормализация при температуре 890-910°С. Заключение.