Q345-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

Q345-Stahl ist eine chinesische Baustahlgüte, die für ihre Vielseitigkeit und Festigkeit in verschiedenen Ingenieuranwendungen weithin anerkannt ist. Als niedriglegierter Kohlenstoffstahl klassifiziert, besteht Q345 hauptsächlich aus Eisen, wobei der Kohlenstoffgehalt typischerweise zwischen 0,12 % und 0,20 % liegt. Dieser niedrige Kohlenstoffgehalt trägt zu seiner ausgezeichneten Schweißbarkeit und Zähigkeit bei, was ihn für strukturelle Anwendungen geeignet macht, bei denen hohe Festigkeit und Zähigkeit erforderlich sind.

Umfassende Übersicht

Q345-Stahl zeichnet sich durch seine guten mechanischen Eigenschaften aus, darunter hohe Zugfestigkeit, Ausschubfestigkeit und Dehnung. Er wird häufig im Bauwesen, bei Brücken und anderen strukturellen Anwendungen eingesetzt, da er erheblichen Lasten und Spannungen standhält. Die Hauptlegierungselemente in Q345 sind Mangan, Silikon und geringfügige Mengen anderer Elemente wie Phosphor und Schwefel, die seine Gesamtleistung verbessern.

Vorteile (Pro)	Beschränkungen (Contra)
Hohe Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis	Begrenzte Korrosionsbeständigkeit in aggressiven Umgebungen
Ausgezeichnete Schweißbarkeit und Formbarkeit	Nicht für Hochtemperaturanwendungen geeignet
Gute Schlagzähigkeit	Erfordert sorgfältige Auswahl für spezifische Anwendungen aufgrund der Variabilität der Eigenschaften

Historisch hat Q345-Stahl in der Bauindustrie, insbesondere in China, an Bedeutung gewonnen, wo er umfassend zur Herstellung von Strukturkomponenten verwendet wird. Seine Marktposition ist stark, mit einer wachsenden Nachfrage nach Hochleistungsmaterialien in Infrastrukturprojekten.

Alternativen Namen, Standards und Entsprechungen

Standardorganisation	Bezeichnung/Güte	Land/Region des Ursprungs	Hinweise/Anmerkungen
UNS	Q345	China	Näheste Entsprechung zu ASTM A572 Gr. 50
ASTM	A572 Gr. 50	USA	Kleinere Zusammensetzungsunterschiede
EN	S355	Europa	Ähnliche mechanische Eigenschaften, aber unterschiedliche chemische Zusammensetzung
JIS	SM490	Japan	Vergleichbar, aber mit strengeren Zähigkeitsanforderungen
GB	Q345	China	Nationale Norm mit spezifischen mechanischen Eigenschaften

Die Unterschiede zwischen diesen gleichwertigen Güten können die Leistung in spezifischen Anwendungen erheblich beeinflussen. Beispielsweise teilen sich Q345 und ASTM A572 Gr. 50 zwar ähnliche Ausschubfestigkeiten, jedoch unterscheiden sich die chemischen Zusammensetzungen, was Einfluss auf die Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit haben kann.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,12 - 0,20
Mn (Mangan)	1,00 - 1,60
Si (Silizium)	0,30 - 0,60
P (Phosphor)	≤ 0,045
S (Schwefel)	≤ 0,045

Die Hauptrolle der wichtigen Legierungselemente in Q345 umfasst:
- Mangan (Mn): Erhöht die Festigkeit und Härteveränderlichkeit und verbessert die Gesamtzähigkeit des Stahls.
- Silizium (Si): Wirkt als Entoxydationsmittel und verbessert die Oxidationsbeständigkeit des Stahls.
- Kohlenstoff (C): Sorgt für Festigkeit und Härte, jedoch in geringen Mengen, um die Zähigkeit zu erhalten.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrische - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Normalisiert	490 - 610 MPa	71 - 88 ksi	ASTM E8
Ausschubfestigkeit (0,2 % Offset)	Normalisiert	345 MPa	50 ksi	ASTM E8
Dehnung	Normalisiert	≥ 21 %	≥ 21 %	ASTM E8
Härte (Brinell)	Normalisiert	160 - 210 HB	160 - 210 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit	-40 °C	≥ 27 J	≥ 20 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Ausschubfestigkeit sowie guter Dehnung macht Q345-Stahl geeignet für strukturelle Anwendungen, bei denen mechanische Belastungen ein entscheidender Faktor sind. Seine Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen ermöglicht auch den Einsatz in kälteren Klimazonen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrische - SI-Einheiten)	Wert (imperiale Einheiten)
Dichte	-	7850 kg/m³	0,284 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	50 W/m·K	34,5 BTU·in/(h·ft²·°F)
Speziere Wärmefähigkeit	-	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F

Schlüsselphysikalische Eigenschaften wie Dichte und Wärmeleitfähigkeit sind entscheidend für Anwendungen, die strukturelle Integrität und Wärmeverwaltung betreffen. Die relativ hohe Dichte trägt zur Festigkeit des Materials bei, während die Wärmeleitfähigkeit seine Leistung in temperaturempfindlichen Umgebungen beeinflusst.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Agens	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Atmosphärisch	-	-	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Rost ohne Schutzbeschichtungen
Chloride	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Schlecht	Risiko von Lochkorrosion
Säuren	5-10	20-40 °C (68-104 °F)	Nicht empfohlen	Hohe Anfälligkeit für Korrosion
Alkalien	10-20	20-60 °C (68-140 °F)	Ausreichend	Mittlere Beständigkeit, Schutzmaßnahmen empfohlen

Q345-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in Chloridumgebungen und sollte in sauren Bedingungen ohne angemessenen Schutz nicht verwendet werden. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie 304 oder 316 ist die Korrosionsbeständigkeit von Q345 deutlich geringer, was ihn weniger geeignet für Meeres- oder hochkorrosive Umgebungen macht.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	400 °C	752 °F	Geeignet für strukturelle Anwendungen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	450 °C	842 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko der Oxidation bei hohen Temperaturen

Bei erhöhten Temperaturen erhält Q345-Stahl seine strukturelle Integrität bis etwa 400 °C (752 °F). Darüber hinaus kann er Oxidation und Verlust der mechanischen Eigenschaften erfahren, was ihn für Hochtemperaturanwendungen wie Druckbehälter oder Wärmetauscher ungeeignet macht.

Bearbeitungs Eigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlenes Zusatzmaterial (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flux	Hinweise
SMAW	E7018	Argon/CO2	Vorwärmen empfohlen
GMAW	ER70S-6	Argon/CO2	Gut für dünne Abschnitte
FCAW	E71T-1	CO2	Geeignet für Außenanwendungen

Q345-Stahl ist bekannt für seine ausgezeichnete Schweißbarkeit, insbesondere bei der Verwendung von niedrigwasserstoffhaltigen Elektroden. Vorwärmen kann notwendig sein, um Rissbildung zu vermeiden, insbesondere bei dickeren Abschnitten. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann die mechanischen Eigenschaften des Schweißnaht weiter verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	Q345-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitbarkeit Index	60	100
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30-50 m/min	80-120 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für die besten Ergebnisse

Q345-Stahl hat eine moderate Bearbeitbarkeit, die mit geeigneten Werkzeugen und Schneidbedingungen verbessert werden kann. Hartmetallwerkzeuge werden für Dreharbeiten empfohlen, um bessere Oberflächenqualitäten und Werkzeuglebensdauer zu erreichen.

Formbarkeit

Q345-Stahl zeigt eine gute Formbarkeit, die sowohl kalte als auch heiße Formgebungsprozesse ermöglicht. Er kann gebogen und geformt werden, ohne dass ein signifikantes Risiko von Rissbildung besteht, obwohl darauf geachtet werden sollte, die Biegeradien zu beachten, um eine Verfestigung zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	600 - 700 °C (1112 - 1292 °F)	1-2 Stunden	Luft oder Wasser	Erhöhung der Zähigkeit und Verringerung der Härte
Normalisieren	850 - 900 °C (1562 - 1652 °F)	1 Stunde	Luft	Verfeinerung der Kornstruktur
Abhärten	900 - 950 °C (1652 - 1742 °F)	30 Minuten	Wasser oder Öl	Erhöhung der Härte

Wärmebehandlungsprozesse wie Normalisieren und Abhärten können die Mikrostruktur von Q345-Stahl erheblich verändern und seine mechanischen Eigenschaften verbessern. Das Normalisieren verfeinert die Kornstruktur, während das Abhärten die Härte erhöht, was ihn für Anwendungen mit hohen Festigkeitsanforderungen geeignet macht.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Schlüsselfestigkeitseigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Bau	Baugerüste	Hohe Festigkeit, Schweißbarkeit	Strukturelle Integrität
Brücken	Brückenträger	Zähigkeit, Ermüdungsbeständigkeit	Tragfähigkeit
Maschinenbau	Bauteile schwerer Maschinen	Zähigkeit, Schlagfestigkeit	Haltbarkeit unter Stress
Automobilindustrie	Chassisteile	Formbarkeit, Festigkeit	Leicht und dennoch stark

Weitere Anwendungen umfassen:
* - Öl- und Gasleitungen
* - Schiffbau
* - Herstellung von schweren Maschinen

Q345-Stahl wird für diese Anwendungen ausgewählt, da er ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Schweißbarkeit und Kosten-Effektivität bietet, was ihn ideal für strukturelle Komponenten macht, die zuverlässige Leistung unter Last erfordern.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse

Merkmal/Eigenschaft	Q345-Stahl	A572 Gr. 50	S355-Stahl	Kurzfassung Pro/Contra oder Kompromissnotiz
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Ähnlich	Höhere Zähigkeit	Q345 ist kostengünstiger
Wichtiger Korrosionsaspekt	Moderat	Besser	Ähnlich	Q345 benötigt Schutzbeschichtungen
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Gut	Q345 ist einfacher zu schweißen
Bearbeitbarkeit	Moderat	Gut	Moderat	Q345 erfordert sorgfältiges Werkzeug
Formbarkeit	Gut	Gut	Ausgezeichnet	Q345 ist vielseitig in der Formgebung
Ungefährer relativ Preis	Niedrig	Moderat	Moderat	Kosteneffektiv für große Projekte
Typische Verfügbarkeit	Hoch	Moderat	Hoch	Q345 ist weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von Q345-Stahl sind Überlegungen wie Kosteneffektivität, Verfügbarkeit und Eignung für spezifische Anwendungen wichtig. Obwohl er hervorragende mechanische Eigenschaften bietet, kann die Korrosionsbeständigkeit in bestimmten Umgebungen Schutzmaßnahmen erforderlich machen. Zudem machen seine Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit ihn zu einer bevorzugten Wahl für viele strukturelle Anwendungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Q345-Stahl als vielseitiges und zuverlässiges Material in den Bau- und Fertigungssektoren herausragt und ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Zähigkeit und Kosteneffektivität bietet. Seine Eigenschaften machen ihn für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, obwohl die sorgfältige Berücksichtigung seiner Einschränkungen für optimale Leistung unerlässlich ist.