Q345 Mechanische Eigenschaften
Q345 ist eine Kernsorte in der nationalen chinesischen Norm (GB/T 1591-2018, „Low-Alloy High-Strength Structural Steel“). Es handelt sich um einen niedrig-legierten, hoch-festen Baustahl. Seine mechanischen Eigenschaften sind wichtige Indikatoren für die Belastbarkeit, Zähigkeit und Verarbeitbarkeit des Materials. Es wird häufig im Baugewerbe, bei Brücken, im Maschinenbau, bei Druckbehältern und in anderen Bereichen eingesetzt. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse der mechanischen Eigenschaften von Q345 aus vier Perspektiven: mechanische Kerneigenschaften, Faktoren, die die Leistung beeinflussen, Leistungsunterschiede in verschiedenen Lieferzuständen und Anwendungsüberlegungen.
1. Mechanische Eigenschaften des Q345-Kerns (Standardanforderungen GB/T 1591-2018)
Die mechanischen Eigenschaften von Q345 müssen den synergistischen Anforderungen „Festigkeit + Zähigkeit + Duktilität“ genügen. Die Spezifikationen für unterschiedliche Dicken (oder Durchmesser) können aufgrund unterschiedlicher Walz-/Schmiedeprozesse geringfügig variieren. Im Folgenden sind die wichtigsten Spezifikationen bei Raumtemperatur aufgeführt (am Beispiel des am häufigsten verwendeten Q345B für Dicken ≤16 mm):
Hinweis: Einfluss der Dicke auf die mechanischen Eigenschaften
Für Q345-Materialstärken über 16 mm ermöglicht die Norm eine leichte Verringerung der Streckgrenze und Zugfestigkeit (aufgrund geringerer Verformung und gröberer Körner beim Walzen dicker Bleche). Die spezifischen Anpassungen sind wie folgt:
Dicke 16–40 mm: Streckgrenze ≥ 335 MPa, Zugfestigkeit 450–600 MPa;
Dicke 40–63 mm: Streckgrenze ≥ 325 MPa, Zugfestigkeit 440–590 MPa;
Dicke 63–100 mm: Streckgrenze ≥ 315 MPa, Zugfestigkeit 430–580 MPa. II. Faktoren, die die mechanischen Eigenschaften von Q345 beeinflussen
Die mechanischen Eigenschaften von Q345 werden durch seine chemische Zusammensetzung und Wärmebehandlungs-/Walzprozesse bestimmt. Die wesentlichen Einflussfaktoren sind folgende:
Chemische Zusammensetzung (Schlüssellegierungselemente)
Q345 basiert auf Fe-C. Durch die Zugabe geringer Mengen an Legierungselementen wird ein Gleichgewicht zwischen hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit erreicht. Die Hauptelemente tragen bei:
Mn (Mangan): Ein Kernverstärkungselement, das die Streckgrenze durch Festlösungsverfestigung erhöht und gleichzeitig die Zähigkeit verbessert (Vermeidung von Sprödigkeit);
Si (Silizium): Hilft bei der Festigung der festen Lösung und verringert die Schweißempfindlichkeit des Stahls;
Nb/V/Ti (Niob/Vanadium/Titan): Mikrolegierungselemente, die die Festigkeit und Tieftemperaturzähigkeit durch Kornverfeinerung (Hemmung des Kornwachstums) verbessern und die Schlüsselelemente sind, die Q345 von gewöhnlichen Kohlenstoffstählen unterscheiden;
P/S (Phosphor/Schwefel): Schädliche Elemente, die streng kontrolliert werden müssen (P ≤ 0,035 %, S ≤ 0,035 %). Andernfalls wird das Material „kalt spröde“ (P) oder „heiß spröde“ (S), was die Zähigkeit verringert. Lieferzustand (Walz-/Wärmebehandlungsprozess)
Der Lieferzustand von Q345-Stahl wirkt sich direkt auf seine mechanischen Eigenschaften aus. Zu den häufigsten Erkrankungen gehören:
Warm-gewalzt (AR): Bei Raumtemperatur gewalzt, was zu groben Körnern, mittlerer Festigkeit und Zähigkeit führt, die den Grundanforderungen entspricht (geeignet für Strukturteile ohne Anforderungen an niedrige{1}}Temperaturen);
Normalisiert (N): Auf über Ac3 (ca. 850-920 °C erhitzt), gehalten und dann an der Luft-abgekühlt, was zu einer Kornverfeinerung und einer verbesserten Festigkeit und Zähigkeit führt (geeignet für Anwendungen mit niedriger-Temperatur und Schlagfestigkeit, wie Brücken und Druckbehälter);
Kontrolliertes Walzen und kontrollierte Kühlung (TMCP): Durch die Steuerung der Walztemperatur und der Abkühlgeschwindigkeit wird eine Kornverfeinerung erreicht und das Niederschlagswachstum unterdrückt, was zu optimalen mechanischen Eigenschaften führt (die Streckgrenze kann bis zu 400 MPa erreichen, mit höherer Zähigkeit, oft verwendet für dickere Komponenten mit hohen Anforderungen).