Q195 vs Q235 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

Q195 und Q235 sind zwei häufig spezifizierte chinesische Kohlenstoffstähle, die in strukturellen, Fertigungs- und allgemeinen Ingenieuranwendungen verwendet werden. Ingenieure, Einkaufsleiter und Fertigungsplaner entscheiden oft zwischen ihnen, wenn sie Kosten, Formbarkeit, Schweißbequemlichkeit und die erforderliche Mindestfestigkeit abwägen. Typische Entscheidungskontexte umfassen die Auswahl einer kostengünstigen Platte für leichte Strukturteile, die Auswahl eines Grundmetalls für schwere Fertigung oder die Bestimmung, ob eine höhere Streckgrenze die zusätzlichen Materialkosten und Fertigungsanpassungen rechtfertigt.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Güten ist ihre Mindeststreckgrenze und die Legierungssteuerung, die verwendet wird, um diese zu erreichen: Q195 ist ein niedriglegierter, leichter zu formender Baustahl, der für eine wirtschaftliche Fertigung optimiert ist, während Q235 ein höherlegierter allgemeiner Baustahl mit moderat höherer Festigkeit und weitgehend ähnlicher Chemie ist. Diese Eigenschaften erklären, warum Q195 für sehr leichte Strukturen und Komponenten verwendet wird, während Q235 häufiger für allgemeine strukturelle Abschnitte und Platten verwendet wird.

1. Normen und Bezeichnungen

• Q195 und Q235 sind Bezeichnungen aus den chinesischen GB-Normen (GB/T). Sie sind häufig in GB/T 700 (warmgewalzte Stahlplatten, -bleche und -streifen für allgemeine strukturelle Anwendungen) und verwandten nationalen Produktstandards anzutreffen.
• Äquivalenz/ verwandte internationale Standards:
• Q235 wird oft mit ASTM A36 / EN S235 in Bezug auf den Anwendungsbereich (struktureller Kohlenstoffstahl) verglichen, obwohl ein direkter Austausch eine dicke- und wärmebehandlungs-spezifische Überprüfung erfordert.
• Q195 ist ein niedrigklassifizierter struktureller Kohlenstoffstahl ohne direkten internationalen Äquivalent, entspricht jedoch niedriglegierten Baustählen, die für nicht-kritische, leichte Teile verwendet werden.
• Klassifizierung:
• Sowohl Q195 als auch Q235 sind einfache Kohlenstoffstrukturstähle (nicht-legiert, nicht-edelstahl, nicht HSLA nach modernen Legierungsdefinitionen). Sie sind keine wärmebehandelbaren Legierungsstähle oder Werkzeugstähle.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Beide Güten werden als niedriglegierte Stähle mit begrenzter Legierung kontrolliert. Anstatt eine einzige, vom Werk zertifizierte Zusammensetzung (die je nach Hersteller und Produktform variiert) zu präsentieren, fasst die folgende Tabelle die typischen kontrollierten Elemente und die allgemeine Rolle oder das relative Niveau für jede Güte zusammen. Überprüfen Sie immer die endgültige Zusammensetzung anhand des Werkzeugzertifikats (MTC) für kritische Anwendungen.

Element	Typisches Niveau in Q195	Typisches Niveau in Q235	Rolle / Kommentar
C (Kohlenstoff)	Sehr niedrig	Niedrig–moderat	Kohlenstoff steuert die grundlegende Festigkeit und Härtbarkeit; höherer Kohlenstoff erhöht die Festigkeit, verringert jedoch die Schweißbarkeit und Zähigkeit.
Mn (Mangan)	Niedrig	Moderat	Mn erhöht die Festigkeit und entgast den Stahl; moderates Mn in Q235 unterstützt eine höhere Streckgrenze.
Si (Silizium)	Niedrig (Entgasungsmittel)	Niedrig (Entgasungsmittel)	Silizium ist hauptsächlich ein Entgasungsmittel; wird niedrig gehalten, um Sprödigkeit zu vermeiden.
P (Phosphor)	Kontrolliert niedrig (Verunreinigung)	Kontrolliert niedrig (Verunreinigung)	P ist begrenzt, um Sprödigkeit zu vermeiden und die Zähigkeit zu erhalten.
S (Schwefel)	Kontrolliert niedrig (Verunreinigung)	Kontrolliert niedrig (Verunreinigung)	S ist begrenzt; Sulfid verbessert die Bearbeitbarkeit, schädigt jedoch die Zähigkeit und Schweißbarkeit.
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Nicht absichtlich legiert; Spur oder nicht vorhanden	Nicht absichtlich legiert; Spur oder nicht vorhanden	Diese Mikrolegierungselemente sind in Standard-Q195/Q235 typischerweise abwesend; ihre Anwesenheit weist auf eine andere Güte hin (HSLA oder Legierungsstahl).
N (Stickstoff)	Spur	Spur	Stickstoff kann in niedrigen Konzentrationen vorhanden sein; beeinflusst die Eigenschaften in einigen thermomechanischen Prozessen.

Wie sich die Legierungsstrategie unterscheidet: - Q195: Die Chemie wird konservativ kontrolliert, um maximale Formbarkeit und niedrige Kosten zu gewährleisten. Kohlenstoff wird sehr niedrig gehalten, um das Risiko von Kaltverzügen zu minimieren und einfaches Biegen und Stanzen zu ermöglichen. - Q235: Kohlenstoff und Mangan werden auf leicht höheren Niveaus kontrolliert, um die Streckgrenze zu erhöhen und den Güternamen zu erfüllen. Die Chemie bleibt einfach, was die Fertigungs- und Schweißprozesse unkompliziert hält.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

Mikrostruktur: - Beide Güten, wie sie typischerweise in warmgewalzten Platten oder Blechen hergestellt werden, bestehen überwiegend aus Ferrit und Perlit. Da der Kohlenstoffgehalt niedrig ist, ist Ferrit die dominante Phase, während Perlitinseln Festigkeit bieten. - Q195 hat, aufgrund des niedrigeren Kohlenstoffäquivalents, tendenziell einen höheren Anteil an weichem Ferrit und feinerem perlitischem Inhalt, was zu größerer Zähigkeit führt. - Q235 enthält etwas mehr Perlit (und kann aufgrund des Walzens eine marginal höhere Versetzungsdichte aufweisen), was zu einer höheren Streckgrenze führt.

Reaktion auf Wärmebehandlung und Verarbeitung: - Normalisieren: Mildes Effekt; Normalisieren verfeinert die Korngröße und kann die Festigkeit und Zähigkeit leicht erhöhen. Beide Güten reagieren, aber der Nutzen ist normalerweise begrenzt, da sie nicht für Härtbarkeit legiert sind. - Anlassen: Vollständiges Anlassen wird entweder Güte erweichen und die Zähigkeit auf Kosten der Festigkeit erhöhen; wird verwendet, wenn Biegen oder Tiefziehen erforderlich ist. - Abschrecken und Anlassen: Wird bei diesen Güten nicht häufig angewendet, da die niedrige Härtbarkeit (aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts und der Abwesenheit starker Legierungen) die Härtbarkeit einschränkt – Abschrecken produziert oft nur begrenztes Martensit und ist nicht kosteneffektiv. - Thermomechanische Verarbeitung: Fortschrittliche Walzkontrollprozesse (TMCP) werden für moderne HSLA-Stähle verwendet; Standard-Q195/Q235 werden normalerweise nicht auf diese Weise verarbeitet, sodass die mikrostrukturelle Modifikation durch die Dicke begrenzt ist.

Kurz gesagt: Beide sind im warmgewalzten Zustand leicht zu verarbeiten; keine ist für die Härtung durch Abschreck-/Anlasszyklen ausgelegt, und beide profitieren am meisten von kontrolliertem Walzen und Normalisieren, wenn geringfügige Eigenschaftsanpassungen erforderlich sind.

4. Mechanische Eigenschaften

Die folgende Tabelle konzentriert sich auf nominale, charakteristische Unterschiede. Mindeststreckwerte werden durch die Gütebezeichnung impliziert (Q = Streckgrenze in MPa). Tatsächliche Eigenschaften hängen von der Dicke, dem Walzplan und der Wärmebehandlung ab – überprüfen Sie dies mit dem Werkzertifikat.

Eigenschaft	Q195 (typisch)	Q235 (typisch)	Praktische Auswirkung
Streckgrenze (nominales Minimum)	~195 MPa	~235 MPa	Q235 hat eine höhere garantierte Mindeststreckgrenze; dies ist der Hauptunterschied für das strukturelle Design.
Zugfestigkeit	Niedriger als Q235 (abhängig vom Produkt)	Höher als Q195 (abhängig vom Produkt)	Q235 zeigt typischerweise eine höhere Zugfestigkeit aufgrund des leicht höheren Kohlenstoff-/Mn-Gehalts.
Dehnung (Zähigkeit)	Allgemein höher	Leicht niedriger	Q195 ist allgemein zäher und nachsichtiger bei Formvorgängen.
Schlagzähigkeit	Vergleichbar bei Raumtemperatur; Q195 kann bei kalten Bedingungen aufgrund des niedrigeren Kohlenstoffgehalts geringfügig besser sein	Gut; kann bei sehr niedrigen Temperaturen etwas weniger widerstandsfähig gegen spröde Brüche sein	Beide sind für allgemeine strukturelle Anwendungen akzeptabel; der Einsatz bei niedrigen Temperaturen erfordert spezifische Zertifizierungen.
Härte	Niedriger	Leicht höher	Q235 wird marginal härter sein, was die Abnutzung und Bearbeitung leicht beeinflusst.

Erklärung: - Q235 ist von Design aus stärker (höhere garantierte Streckgrenze), während Q195 einige Festigkeit für Formbarkeit opfert. Die Zähigkeit bei Raumtemperatur ist normalerweise vergleichbar; der niedrigere Kohlenstoff in Q195 verringert die Härtbarkeit und die Anfälligkeit für spröde Brüche in eingeschränkten Schweißnähten oder bei sehr niedrigen Temperaturen.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit hängt hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt, dem Kohlenstoffäquivalent (CE) und der Anwesenheit von Mikrolegierungselementen ab. Für einfache Kohlenstoffstähle wie Q195 und Q235 ist die Schweißbarkeit im Allgemeinen gut, aber das leicht höhere Kohlenstoff- und Mangangehalt von Q235 erhöht das Potenzial für Härtung und Kaltverzug in dicken Abschnitten oder eingeschränkten Schweißnähten.

Nützliche Kohlenstoffäquivalenzformeln (für qualitative Interpretation): - IIW-Kohlenstoffäquivalent (nützlich für schnelle vergleichende Bewertungen): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Detaillierteres Pcm (wird in einigen Normen verwendet, um den Vorwärm- und Nachschweißwärmebehandlungsbedarf vorherzusagen): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretation (qualitativ): - Beide Güten haben normalerweise niedrige $CE_{IIW}$- und $P_{cm}$-Werte im Vergleich zu höherlegierten Stählen, was auf eine gute Schweißbarkeit mit gängigen Verbrauchsmaterialien, niedrigen Vorwärm- und einfachen Verfahren hinweist. - Für dickere Abschnitte, eingeschränkte Verbindungen oder Mehrfachschweißnähte kann Q235 etwas mehr Aufmerksamkeit (Vorwärmung, kontrollierte Zwischentemperatur) erfordern als Q195 aufgrund seines höheren Kohlenstoffäquivalents. Für gängige Plattendicken und Bau-Schweißarbeiten sind jedoch die Standard-Schweißverfahren für niedriglegierte Stähle in der Regel ausreichend. - Verwenden Sie immer MTC-Daten, um CE oder Pcm zu berechnen und folgen Sie den spezifischen Schweißverfahrensqualifikationen des Codes/Projekts, wenn Sie Zweifel haben.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Weder Q195 noch Q235 sind chemisch rostfrei oder korrosionsbeständig. Für atmosphärische oder korrosive Umgebungen ist Schutz erforderlich:
• Feuerverzinkung (Zinkbeschichtung) für Außenstrukturen.
• Grundierung und Farbsysteme für architektonische oder maritim exponierte Oberflächen.
• Verkleidung oder Korrosionszuschläge für aggressive Umgebungen.
• PREN (Pitting-Widerstandsäquivalenznummer) ist nur für rostfreie Legierungen relevant und nicht auf Q195/Q235 anwendbar. Die PREN-Formel für rostfreie Stähle lautet: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Für Q195/Q235 wird die Auswahl des Korrosionsschutzes durch die Umgebung, die Lebensdauer und die Wartungsstrategie bestimmt, nicht durch die intrinsische Legierung.

7. Fertigung, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

• Formbarkeit und Kaltbiegen: Q195, mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt und niedrigerer Streckgrenze, ist im Allgemeinen einfacher zu biegen, zu stanzen und zu formen, ohne zu brechen. Q235 kann zuverlässig geformt werden, erfordert jedoch möglicherweise leicht größere Biegeradien oder kontrolliertere Vorgänge für enge Radien.
• Schneiden und Bearbeiten: Beide lassen sich wie niedriglegierte Stähle schneiden und bearbeiten. Höhere Zugfestigkeit und leicht höhere Härte in Q235 können die Werkzeugabnutzung leicht erhöhen; die Bearbeitbarkeit bleibt für beide gut.
• Stanzen und Kaltbearbeitung: Q195 ist nachsichtiger bei hochverformenden Vorgängen; Q235 toleriert typische Werkstattprozesse, aber achten Sie auf Rückfederung und Trimmen bei engen Toleranzen.
• Oberflächenveredelung: Beide nehmen Standardwerkstattoberflächen, Lackierungen, Verzinkungen an und sind mit herkömmlichen Verbrauchsmaterialien schweißbar.

8. Typische Anwendungen

Die folgende Tabelle fasst häufige Anwendungen und die Auswahlbegründung zusammen.

Q195 — Typische Anwendungen	Q235 — Typische Anwendungen
Leichte Stanz- und Pressteile, kleine Halterungen, Gehäuse, nicht-strukturelle Blechkomponenten	Allgemeine Strukturplatten, Träger, Kanäle, geschweißte Stahlrahmen, Brücken (nicht-kritisch), Bauplatten
Dekorative oder leicht belastete gefertigte Teile, bei denen niedrige Kosten und Formbarkeit wichtig sind	Maschinenrahmen, Stützen, Lagertanks (wenn Korrosionsschutz angewendet wird), allgemeine Ingenieurplatten
Kostengünstige Zäune, leichte Geländer und Komponenten mit erheblichem Formungsbedarf	Strukturelle Abschnitte und Platten, bei denen eine höhere Mindeststreckgrenze für die Sicherheit des Designs erforderlich ist

Auswahlbegründung: - Wählen Sie Q195, wenn Formkomplexität, niedrige Materialkosten und hohe Zähigkeit Priorität haben und wenn die Entlastungen die niedrigere Streckgrenze zulassen. - Wählen Sie Q235, wenn das Design eine höhere garantierte Streckgrenze erfordert oder wenn Vorschriften und strukturelle Berechnungen eine Mindeststreckgrenze von 235 MPa (oder äquivalent) vorschreiben.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Kosten: Q195 ist typischerweise etwas günstiger als Q235 aufgrund seiner niedrigeren mechanischen Leistungsanforderungen und einfacheren Verarbeitungsziele. Die Marge variiert mit den Marktbedingungen und der Dicke/Form.
• Verfügbarkeit: Q235 ist häufiger auf Lager und für strukturelle Anwendungen spezifiziert, sodass es oft in Standardplatten, -abschnitten und -spulen verfügbarer ist. Q195 ist verfügbar, aber typischerweise in niedrigpreisigen Blechen und spezifischen Produktlinien.
• Produktformen: Beide sind weit verbreitet als warmgewalzte Platten, Bleche und Spulen erhältlich. Für schwere Abschnitte oder zertifizierte Strukturprodukte wird Q235 häufiger mit anerkannten Inspektions- und Werkprüfzertifikaten angeboten.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Zusammenfassungstabelle (qualitativ):

Aspekt	Q195	Q235
Schweißbarkeit	Sehr gut (einfacher aufgrund des niedrigeren Kohlenstoffgehalts)	Sehr gut (leicht höheres CE; bei dicken Abschnitten überwachen)
Festigkeits-Zähigkeits-Balance	Niedrigere Streckgrenze, höhere Zähigkeit; gute Zähigkeit	Höhere Streckgrenze; leicht weniger zäh, aber robuste Zähigkeit für typische strukturelle Anwendungen
Kosten	Niedriger (wirtschaftlich)	Moderat (breitere Marktakzeptanz)

Empfehlungen: - Wählen Sie Q195, wenn: - Ihr Design das Formen, Biegen oder Tiefziehen betont und keine hohe Mindeststreckgrenze erfordert. - Sie Materialkosten und einfache Fertigung für nicht-kritische, leichte Komponenten priorisieren. - Die Komponente in einer Umgebung verwendet wird, in der erhöhte Festigkeit nicht erforderlich ist und standardmäßiger Korrosionsschutz angewendet wird.

• Wählen Sie Q235, wenn:
• Das Design oder der Strukturcode eine Mindeststreckgrenze von ~235 MPa oder einen äquivalenten Strukturstahl vorschreibt.
• Sie eine Balance aus höherer Festigkeit mit guter Schweißbarkeit für allgemeine strukturelle Anwendungen, Platten und Abschnitte benötigen.
• Sie eine weit verbreitete Güte mit standardmäßiger Werkdokumentation für Bau- oder Gerätefertigung bevorzugen.

Letzte Anmerkung: Q195 und Q235 bedienen sich überlappender, aber unterschiedlicher Nischen in der strukturellen und Fertigungsarbeit. Für sicherheitskritische oder normengesteuerte Designs bestätigen Sie immer die mechanischen und chemischen Daten aus dem Werkprüfzertifikat, berechnen Sie die Kohlenstoffäquivalenzwerte beim Schweißen und wählen Sie Schutzbeschichtungen gemäß den Einsatzbedingungen aus.