Q235B vs Q235C – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

Q235 ist eine weit verbreitete chinesische Familie von Baustahl aus Kohlenstoff. Die Suffixe B und C bezeichnen Varianten derselben Grundgüte, die häufig verglichen werden, wenn Ingenieure und Beschaffungsspezialisten Material für Platten, Stäbe und Bauteile auswählen. Typische Entscheidungskontexte umfassen das Abwägen von Kosten gegenüber der Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, das Priorisieren von Schweißbarkeit und einfacher Verarbeitung gegenüber der Notwendigkeit einer verifizierten Schlagfestigkeit bei reduzierten Temperaturen.

Der Hauptunterschied zwischen Q235B und Q235C ist die verifizierte Schlagzähigkeit bei einer niedrigeren Prüftemperatur für Q235C. Beide Güten teilen sich im Wesentlichen dieselbe chemische Spezifikation und allgemeines mechanisches Verhalten, aber die Akzeptanzkriterien für Schlagprüfungen unterscheiden sich — was die Auswahl der Anwendungen in kälteren Umgebungen oder dort, wo die Kontrolle der Bruchzähigkeit entscheidend ist, beeinflusst.

1. Normen und Bezeichnungen

• GB/T 700 — Chinesische nationale Norm für kohlenstoffhaltige Baustähle (Q235-Familie).
• Vergleichbare internationale Bezeichnungen (zur allgemeinen Orientierung):
• EN: S235-Serie (ungefähr vergleichbar in der Anwendung, nicht identisch in Chemie oder Prüfung).
• ASTM/ASME: A36 (erfüllt ähnliche strukturelle Funktionen; kein direktes Eins-zu-eins).
• JIS: Entsprechende Bezeichnungen variieren (keine einzelne exakte Übereinstimmung).

Klassifikation: - Q235B und Q235C sind einfache kohlenstoffarme Baustähle (Kohlenstoffstähle), keine Legierungs-, Werkzeug-, Edelstahl- oder HSLA-Güten. Sie sind für den allgemeinen strukturellen Einsatz mit einfachen Produktionswegen und hoher Formbarkeit vorgesehen.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Beide, Q235B und Q235C, haben die gleiche nominale chemische Spezifikation gemäß GB/T 700; der Unterschied zwischen den Suffixen liegt in der Prüftemperatur und der Akzeptanz der Schlagprüfung, nicht in der Chemie. Geringe Unterschiede zwischen den Werken können bestehen, aber absichtliche Legierungszusätze sind minimal — die Güte ist als kohlenstoffarmer, niedriglegierter Baustahl konzipiert.

Tabelle: Typische Zusammensetzungsgrenzen (Gew.-%) gemäß GB/T 700 für Q235 (B/C)

Element	Typische Grenze oder Bereich (Gew.-%)
C (Kohlenstoff)	≤ 0.22
Mn (Mangan)	≤ 1.40
Si (Silizium)	≤ 0.35
P (Phosphor)	≤ 0.045
S (Schwefel)	≤ 0.045
Cr (Chrom)	Nicht absichtlich hinzugefügt; typischerweise ≤ 0.30 (Verunreinigung)
Ni (Nickel)	Nicht absichtlich hinzugefügt; typischerweise ≤ 0.30 (Verunreinigung)
Mo (Molybdän)	Nicht absichtlich hinzugefügt; typischerweise ≤ 0.10–0.30 Spur
V, Nb, Ti, B	Nicht absichtlich hinzugefügt (Mikrolegerung ist kein bestimmendes Merkmal)
N (Stickstoff)	Kontrolliert als Teil der Stahlherstellung; kein spezifizierter Legierungszusatz

Wie die Legierungsstrategie die Eigenschaften beeinflusst: - Niedriger Kohlenstoff (≤0.22%) hält den Stahl gut schweißbar und duktil. - Mangan sorgt für Entgasung und einen bescheidenen Verstärkungseffekt, verbessert auch die Härtbarkeit leicht. - Silizium ist ein Entgasungsmittel und trägt zur Festigkeit bei, wenn es in moderaten Mengen vorhanden ist. - Phosphor und Schwefel werden niedrig kontrolliert, da sie die Korngrenzen spröde machen und die Zähigkeit verringern. - Das Fehlen absichtlicher Mikrolegerungen (V, Nb, Ti) bedeutet eine begrenzte Verstärkung durch Ausscheidung und bescheidene Härtbarkeit; Q235 verhält sich wie ein klassischer milder Baustahl.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

Mikrostruktur unter typischer Verarbeitung: - Warmgewalztes oder heißgewalztes Q235 (sowohl B als auch C) besteht hauptsächlich aus Ferrit mit polygonalem Ferrit und einigen Perlitinseln. Korngröße und Bänderung hängen vom Walzplan und der Abkühlrate ab. - Unter Standardverarbeitung sind keine signifikanten Volumenanteile von Bainit oder Martensit vorgesehen.

Reaktion auf Wärmebehandlung: - Q235 ist keine wärmebehandelbare Güte im Sinne der Erreichung hoher Festigkeit durch Abschrecken und Anlassen, da sein niedriger Kohlenstoffgehalt und das Fehlen von Legierungen die Härtbarkeit begrenzen. Normalisieren kann die Korngröße verfeinern und die Festigkeit und Zähigkeit leicht erhöhen. - Typische Produktionswege: - Heißgewalzt + kontrollierte Abkühlung → typische Mikrostruktur mit guter Duktilität. - Normalisieren (falls angewendet) → leicht feinere Ferrit-Perlit, bescheidene Zähigkeitsverbesserung. - Abschrecken und Anlassen werden im Allgemeinen nicht verwendet, da eine tiefe Härtung höheren Kohlenstoff- und Legierungsgehalt erfordert; Versuche bringen nur bescheidene Vorteile und bergen das Risiko von Verformungen. - Thermo-mechanisch kontrollierte Verarbeitung (TMCP), die von modernen Werken verwendet wird, kann das Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit durch Kornverfeinerung und kontrollierte Umwandlung verbessern, aber die Güte bleibt ein kohlenstoffarmer Baustahl.

4. Mechanische Eigenschaften

Tabelle: Typische mechanische Eigenschaften (repräsentative Bereiche)

Eigenschaft	Q235B (typisch)	Q235C (typisch)
Streckgrenze (Rp0.2)	≈ 235 MPa (nominaler Entwurfswert)	≈ 235 MPa (nominaler Entwurfswert)
Zugfestigkeit (Rm)	≈ 370–500 MPa (abhängig von Dicke/Verarbeitung)	≈ 370–500 MPa (ähnlich)
Dehnung (A)	≥ 20–26% (abhängig von Dicke)	≥ 20–26% (ähnlich)
Schlagzähigkeit (Charpy-V-Kerbe)	≥ 27 J bei +20°C (typische Akzeptanz für "B")	≥ 27 J bei 0°C (typische Akzeptanz für "C")
Härte (HB)	~120–170 HB (abhängig von Verarbeitung)	~120–170 HB (ähnlich)

Interpretation: - Festigkeit: Beide Güten sind so spezifiziert, dass sie dasselbe nominale Verhalten bei der Streckgrenze aufweisen (der „235“-Bezeichner). Tatsächliche Zug- und Streckwerte variieren mit der Querschnittsgröße und dem Walzprozess, aber es gibt keinen intrinsischen Festigkeitsvorteil zwischen B und C. - Zähigkeit: Der entscheidende Unterschied ist die verifizierte Schlagfestigkeit bei einer niedrigeren Temperatur für Q235C. Das bedeutet, dass Q235C eine akzeptable Energieabsorption bei reduzierter Temperatur nachweisen muss, um das Risiko eines spröden Bruchs in kälteren Anwendungen zu verringern. - Duktilität: Beide Güten behalten eine hohe Duktilität, die mit kohlenstoffarmen Stählen übereinstimmt.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit von Q235B und Q235C ist aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts und des Fehlens starker Härtungslegierungselemente im Allgemeinen gut. Mehrere Maßnahmen und Formeln helfen Ingenieuren, die Schweißbarkeit qualitativ zu bewerten.

Gemeinsame Kohlenstoffäquivalenzindizes: - IIW-Kohlenstoffäquivalent: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (IIW-abgeleitet, konservativer): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Qualitative Interpretation: - Beide Güten haben typischerweise niedrige $CE_{IIW}$- und $P_{cm}$-Werte im Vergleich zu hochfesten, hochlegierten Stählen, was eine unkomplizierte Schweißpraxis mit wenig Vorwärmung für gängige Dicken impliziert. - Die primäre praktische Schweißüberlegung ist, dass Q235C bei niedrigerer Temperatur validierte Zähigkeit aufweist; Schweißer und Ingenieure sollten sicherstellen, dass die Schweißzone und die wärmebeeinflusste Zone alle Anforderungen an die Schlagprüfung für das Bauteil als Ganzes erfüllen, insbesondere in kalten Klimazonen. - Für dickere Querschnitte oder komplexe geschweißte Baugruppen sollten Standardkontrollen implementiert werden: Vorwärmung, Interpass-Temperatur, Nachbehandlung (falls für die Geometrie erforderlich) und qualifizierte Schweißverfahren.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Q235B und Q235C sind nichtrostende einfache Kohlenstoffstähle; der Korrosionsschutz ist auf das beschränkt, was in mildem Stahl inhärent ist.
• Typische Schutzstrategien:
• Feuerverzinkung zum Schutz vor atmosphärischer Korrosion.
• Zinkreiche Grundierungen, Lackierungen, Pulverbeschichtungen für ästhetische und schützende Schichten.
• Korrosionszulagen im Design oder Verwendung von opferanodischen Beschichtungen.
• PREN (Pitting-Widerstand-Äquivalenznummer) ist für diese nichtrostenden Stähle nicht anwendbar: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Die Verwendung von PREN ist nur für rostfreie Stähle relevant; für Q235-Varianten ist die Auswahl von Schutzsystemen und Beschichtungen der richtige Ansatz zur Korrosionskontrolle.

7. Verarbeitung, Zerspanbarkeit und Formbarkeit

• Formbarkeit: Ausgezeichnete Formbarkeit für beide Güten aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts und der duktilen ferritischen Mikrostruktur. Geeignet für Biegen, Stanzen und moderate Kaltumformung. Die verifizierte Zähigkeit von Q235C bei niedrigerer Temperatur ändert das Umformverhalten bei Umgebungstemperaturen nicht wesentlich.
• Zerspanbarkeit: Typisch für milde Kohlenstoffstähle. Die Zerspanbarkeit kann durch geeignete Werkzeuge, Vorschübe und Kühlmittel weiter optimiert werden; der niedrige Legierungsgehalt vereinfacht das Schneiden; freizuschnitttaugliche Varianten sind unterschiedlich und nicht Teil von Q235 B/C.
• Schneiden und Bohren: Keine speziellen Anforderungen über die Standardpraktiken für milde Stähle hinaus. Thermisches Schneiden, Plasma- und Brennschneiden werden häufig für Platten verwendet.
• Oberflächenbehandlung: Entfernung von Schweißspritzern, Schleifen und Oberflächenbehandlungen folgen normalen Verfahren. Wenn geschweißt wird, um die Schlaganforderungen zu erfüllen, kann eine Kontrolle der HAZ und eine Nachschweißinspektion erforderlich sein.

8. Typische Anwendungen

Q235B (häufige Anwendungen)	Q235C (häufige Anwendungen)
Allgemeine Strukturteile (I-Träger, Kanäle), Gebäuderahmen, geschweißte Stahlkonstruktionen in gemäßigten Umgebungen	Strukturkomponenten und Platten für Außengeräte in kälteren Klimazonen oder wo eine Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen erforderlich ist
Fertigteile, bei denen Schweißbarkeit und Kosten die Hauptfaktoren sind (Stützen, Halterungen, allgemeine Fertigung)	Druckbehälterstützen, Offshore- oder erhöhte Strukturen, bei denen Schlagfestigkeit bei reduzierter Temperatur eine spezifizierte Anforderung ist
Maschinenteile, allgemeine Platten und Stäbe	Kühlgeräte-Rahmen, Transportgeräte, die saisonalen niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind

Auswahlbegründung: - Wählen Sie die Variante, die bei der niedrigsten erwarteten Betriebstemperatur ausreichende verifizierte Zähigkeit bietet, während die Kosten berücksichtigt werden. Q235B ist geeignet, wenn die Umgebungstemperaturen und die Betriebsbedingungen nicht die untere Schwelle erreichen; Q235C wird ausgewählt, wenn das Design oder die Vorschrift eine validierte Schlagfestigkeit bei reduzierter Temperatur erfordert.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Kosten: Q235B und Q235C werden aus derselben Grundchemie und ähnlichen Prozessen hergestellt; der Kostenunterschied ist normalerweise gering. Q235C kann einen moderaten Aufpreis haben, da zusätzliche Tests und Inspektionen erforderlich sind, um die Schlagfestigkeit bei der niedrigeren Temperatur zu verifizieren.
• Verfügbarkeit: Beide Güten sind in China und in globalen Lieferketten, die chinesischen Baustahl beziehen, weit verbreitet. Die Verfügbarkeit in bestimmten Produktformen (Platten, Coils, Stäbe, geschweißte Abschnitte) hängt von der lokalen Produktion und dem Inventar der Werke ab. Bei spezialisierten Größen können die Lieferzeiten steigen.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Tabelle: Schneller Vergleich

Attribut	Q235B	Q235C
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet
Festigkeits-Zähigkeits-Balance	Standard strukturelle Balance bei Umgebungstemperaturen	Verbesserte verifizierte Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen
Kosten	Leicht niedriger (weniger Tests bei niedrigen Temperaturen)	Leicht höher (zusätzliche Tests/Zertifizierung)

Abschließende Empfehlungen: - Wählen Sie Q235B, wenn: das Bauteil in normalen gemäßigten Umgebungen betrieben wird, Schweißbarkeit und die niedrigsten Materialkosten Priorität haben und es keine regulatorischen oder projektbezogenen Anforderungen an die verifizierte Schlagzähigkeit bei sub-ambienten Temperaturen gibt. - Wählen Sie Q235C, wenn: das Teil niedrigeren Betriebstemperaturen (saisonale Kälte, gekühlte Umgebungen oder kalte Klimazonen) ausgesetzt ist, Projektspezifikationen Schlagprüfungen bei niedrigerer Temperatur vorschreiben oder eine höhere Sicherheit gegen spröden Bruch erforderlich ist.

Beide Güten dienen als praktische, wirtschaftliche Baustähle. Die Entscheidung zwischen Q235B und Q235C wird hauptsächlich durch die erforderliche verifizierte Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen und nicht durch Unterschiede in der Chemie oder der grundlegenden mechanischen Festigkeit bestimmt. In der Praxis sollte die Materialauswahl mit der Betriebstemperatur, den geltenden Vorschriften/Spezifikationen und den Qualifikationsanforderungen für geschweißte Baugruppen abgestimmt werden.