BQ против DQ – Состав, Термальная обработка, Свойства и Применения

Введение

Инженеры, менеджеры по закупкам и планировщики производства часто сталкиваются с выбором между двумя распространенными качествами холоднокатаной низкоуглеродистой стали: BQ и DQ. Решение обычно балансирует между производительностью формовки (насколько хорошо лист будет вытягиваться или штамповаться) и возможностью производства и стоимостью — например, выбор сорта для операций по высокообъемной вырубке и простому штампованию против выбора сорта для глубокого вытягивания, где важны внешний вид поверхности, удлинение и формуемость.

На практическом уровне основное различие функциональное: BQ оптимизирована для вырубки/пробивки и общих штамповочных операций, где важны качество кромки и размерная стабильность, в то время как DQ оптимизирована для глубокого вытягивания и жесткой формовки, где критически важны пластичность, однородность деформации и вытягиваемость (контроль r-значения). Поскольку они используются в перекрывающихся формах продукции (катушки, листы, полосы), дизайнеры часто сравнивают их при спецификации внутренних панелей автомобилей, оболочек бытовых приборов или любой детали, требующей либо экономичной вырубки, либо сложной формовки.

1. Стандарты и обозначения

BQ и DQ являются торговыми/функциональными обозначениями, а не едиными международными спецификациями сплавов. Они соответствуют категориям холоднокатаных низкоуглеродистых сталей, охватываемых национальными и международными стандартами, которые регулируют химические пределы, механические свойства и качество поверхности.

• Соответствующие международные и национальные стандарты:
• EN (Европейский): EN 10130 (холоднокатаные низкоуглеродистые стали для формовки) — например, DC01, DC03, DC04 — в первую очередь углеродные стали для формовки.
• JIS (Япония): JIS G3141 / SPCC, SPCD — холоднокатаные стальные листы и полосы для общей формовки и глубокого вытягивания.
• ASTM/ASME (США): ASTM A1008 — холоднокатаный углеродный стальной лист и полоса; ASTM A569/A653 для покрытых продуктов (цинковые покрытия).
• GB (Китай): GB/T 2518, GB/T 709 и другие стандарты GB, касающиеся холоднокатаных и оцинкованных сталей; национальные торговые обозначения часто включают "BQ" и "DQ".
• Классификация: как BQ, так и DQ являются категориями низкоуглеродистых холоднокатаных углеродных сталей (по умолчанию не нержавеющие, инструментальные или HSLA). Они предназначены для формовочных приложений, а не для высокой коррозионной стойкости или работы при высоких температурах.

2. Химический состав и стратегия легирования

Функциональные различия между BQ и DQ возникают в основном из-за микроалюминирования и контроля процессов, а не из-за больших различий в массовых добавках легирующих элементов. Типичный контроль состава сосредоточен на поддержании низкого содержания углерода и остатков и контроле элементов, которые влияют на закаливание при выпечке, размер зерна и планарную анизотропию.

Элемент	BQ (вырубка / общее штампование)	DQ (глубокое вытягивание / жесткая формовка)
C (Углерод)	Низкое — контролируется для поддержания адекватной прочности и качества реза поверхности	Очень низкое — поддерживается ниже, чем у BQ, для улучшения пластичности и снижения склонности к разрушению при вытягивании
Mn (Марганец)	Контролируемый (прочность + декарбонизация)	Контролируемый, иногда ниже, чем у BQ, чтобы ограничить прочность и повысить формуемость
Si (Кремний)	Следы до умеренного (декарбонизация)	Низкий до умеренного
P (Фосфор)	Минимизирован (хрупкость и дефекты поверхности)	Строго минимизирован для вытягиваемости
S (Сера)	Низкая; контролируется для обрабатываемости/вырубки (может быть немного выше, если требуется улучшенная резкость)	Очень низкая; контроль серы для избежания хрупких включений при вытягивании
Cr, Ni, Mo (легирование)	Не типично для стандартного BQ	Обычно не добавляется; стали для глубокого вытягивания достигают свойств за счет обработки, а не тяжелого легирования
V, Nb, Ti (микролегирование)	Иногда используется для контроля размера зерна или прочности	Иногда используется в контролируемых количествах для стабилизации зерна без ущерба для формуемости
B, N	Следы; азот часто контролируется	Азот контролируется (пределы по интерстициальным элементам улучшают пластичность)

Как легирование влияет на производительность: - Более низкое содержание углерода и более строгий контроль остатков (P, S, N) улучшают однородное удлинение и снижают риск трещинообразования при глубоком вытягивании. - Микролегирование и очень небольшие добавки (Nb, Ti, V) могут фиксировать границы зерна и улучшать прочность без больших потерь в пластичности при правильной термомеханической обработке. - Сорта BQ могут допускать немного более высокое содержание C или S, если приоритетом является чистота реза и качество кромки при вырубке; DQ придает приоритет контролю интерстициальных элементов и планарной анизотропии.

3. Микроструктура и реакция на термическую обработку

Как BQ, так и DQ производятся в виде холоднокатаных, часто отжигом в партиях или непрерывно отожженных продуктов. Их микроструктура при поставке обычно представляет собой тонкую ферритную матрицу с низким содержанием перлита и контролируемыми осадками; различие заключается в размере зерна, текстуре и контроле включений.

• Микроструктура BQ:
• Тонкая ферритная матрица, спроектированная для однородных резательных свойств и чистых кромок после вырубки.
• Циклы отжига направлены на стабильные механические свойства и приемлемое состояние поверхности для покраски или покрытия.
• Микроструктура DQ:
• Еще более тонкая, более однородная ферритная структура с оптимизированной кристаллографической текстурой (контроль планарной анизотропии) для повышения среднего r-значения и вытягиваемости.
• Непрерывный отжиг с контролируемым охлаждением для достижения низкой предельной прочности и высокой однородной удлиняемости; иногда легкое прокатка для регулировки поверхности и натяжения.

Термическая обработка и маршруты обработки: - Нормализация/отжиг: Оба сорта отжигаются для размягчения материала после холодной прокатки. DQ часто получает более строгий контроль температуры отжига и атмосферы, чтобы минимизировать захват интерстициальных элементов и создать более благоприятную текстуру. - Закалка и отпуск: Не применимо для этих низкоуглеродистых холоднокатаных сталей для вытягивания; они не подвергаются термической обработке для создания мартенсита. - Термомеханическая обработка: DQ больше всего выигрывает от контролируемых последовательностей прокатки и отжига, которые уточняют зерно и настраивают текстуру для более высокого r-значения и производительности при глубоком вытягивании.

4. Механические свойства

Типичные функциональные различия в механическом поведении являются качественными — BQ жертвует некоторой пластичностью ради более высокого качества кромки и размерной стабильности, в то время как DQ подчеркивает пластичность и формуемость.

Свойство	BQ	DQ
Устойчивость к растяжению	Умеренная — подходит для общих штампованных деталей	Умеренная до слегка ниже — оптимизирована для удлинения
Предельная прочность	Умеренная — обеспечивает хороший размерный контроль при вырубке	Ниже — снижает пружинистость и облегчает вытягивание
Удлинение (%)	Хорошее, но ниже, чем у DQ при жесткой формовке	Выше — улучшенное однородное удлинение и общее удлинение
Ударная вязкость	Адекватная для эксплуатации; наличие включений контролируется	Обычно сопоставима или превосходит для целей формуемости
Твердость	Умеренная поверхностная твердость для улучшенной кромки вырубки	Немного ниже для повышения пластичности и снижения склонности к трещинам

Почему разница: - Более низкая предельная прочность и более высокое удлинение в DQ происходят от уменьшенного содержания интерстициальных элементов (C, N), более тонкого контроля зерна и оптимизированной текстуры; это позволяет металлу подвергаться большим пластическим деформациям перед образованием шейки или трещин. - BQ достигает лучших результатов в процессах, которые режут или срезают материал, допуская немного более высокую прочность и различные характеристики включений.

5. Сварка

Сварка низкоуглеродистых холоднокатаных сталей обычно хороша, но различия имеют значение, когда сварка сопровождается формовкой или покраской.

Индексы свариваемости, такие как эквивалент углерода IIW, могут быть использованы для оценки восприимчивости к водородному растрескиванию и необходимости предварительного подогрева:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

Связанный параметр для сталей с микроалюминированием — это Pcm:

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Интерпретация (качественная): - Как BQ, так и DQ имеют низкое содержание легирующих элементов и обычно имеют низкие значения $CE_{IIW}$ и $P_{cm}$, что указывает на хорошую общую свариваемость с традиционными процессами сварки. - Более низкое содержание углерода и более строгий контроль интерстициальных элементов в DQ делают его немного более прощительным в отношении холодного растрескивания после сварки, особенно когда происходит последующая формовка. - Для критических приложений или материалов с большой толщиной следует выбирать предварительный подогрев, контролируемый тепловой ввод и термическую практику после сварки на основе комбинированного эффекта состава и геометрии детали, а не полагаться только на название сорта.

6. Коррозия и защита поверхности

BQ и DQ не являются нержавеющими сталями; коррозионная стойкость зависит от обработки поверхности и покрытий, а не от состава.

• Распространенные защиты: оцинковка (горячее или электро), электроосаждение, органические покрытия (краска, порошок), конверсионные покрытия и пассивация перед покраской.
• Когда нержавеющие стали не рассматриваются, PREN не применим. Для справки, индекс PREN для нержавеющих сталей:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Рекомендация: Укажите систему покрытия и предварительную обработку для условий эксплуатации (например, горячая оцинковка для наружного воздействия; фосфатирование и эпоксидный грунт для окрашенных деталей внутри). Части DQ, предназначенные для видимых внутренних поверхностей, могут требовать более высокой отделки поверхности и более строгого контроля адгезии покрытия.

7. Обработка, обрабатываемость и формуемость

Формовка: - DQ превосходит для глубокого вытягивания, сложной растяжки и операций, требующих высокой однородной удлиняемости. Она демонстрирует лучшую устойчивость к локальному утончению и образованию ушей, когда текстура и r-значение контролируются. - BQ хорошо подходит для вырубки, пробивки, умеренного штампования и деталей, где чистота кромки и размерная повторяемость являются приоритетами.

Обрабатываемость: - Оба сорта схожи для вторичной обработки; обрабатываемость обычно увеличивается с более высоким содержанием серы (которое BQ может немного больше терпеть), но это может ухудшить вытягиваемость. - Для высокоточной обрезки и вторичных операций качество кромки BQ после вырубки может снизить затраты на вторичную отделку.

Отделка поверхности: - DQ обычно получает более строгий контроль поверхности при отжиге и холодном уменьшении, чтобы обеспечить постоянную окрашиваемость и снизить риск дефектов поверхности после глубокого вытягивания.

8. Типичные применения

BQ (вырубка/общее штампование)	DQ (глубокое вытягивание/жесткая формовка)
Автомобильные внешние отделки, кронштейны, зажимы (где важны качество вырубки и размерный контроль)	Автомобильные внутренние панели, компоненты топливных баков, сложные вытянутые корпуса
Компоненты металлической мебели, простые штампованные корпуса	Оболочки бытовых приборов (барабаны стиральных машин, внутренние подкладки холодильников), требующие глубоких вытягиваний
Детали, где преобладает экономичная вырубка и штампование	Сложные чашки, сковороды и детали, требующие высокого удлинения и минимального смятия

Обоснование выбора: - Выбирайте BQ, если решающими являются стоимость, качество кромки и производительность вырубки. - Выбирайте DQ, если важны большие, бесшовные вытягивания, внешний вид поверхности после формовки и устойчивость к сквозным трещинам, определяющие производительность детали.

9. Стоимость и доступность

• Относительная стоимость: DQ обычно стоит дороже, чем обычное BQ из-за более строгого контроля состава, дополнительной обработки (контролируемый отжиг, контроль текстуры) и более высокого качества на поверхности и механических свойствах.
• Доступность по форме продукта: Оба сорта обычно доступны в катушках, листах и полосах. DQ может чаще храниться для автомобильной и бытовой промышленности и, следовательно, доступен в определенных условиях закалки/отжига; BQ широко доступна как общий коммерческий сорт холоднокатаной стали.
• Совет по закупкам: Укажите состояние материала (отожженный, с легким прокаткой, покрытый) и критические показатели производительности (r-значение, предел текучести, удлинение, отделка поверхности), а не полагайтесь только на название сорта, чтобы обеспечить ясность поставок и цен.

10. Резюме и рекомендации

Аспект	BQ	DQ
Свариваемость	Хорошая (типичная низкоуглеродистая)	Немного лучше с точки зрения формуемости после сварки из-за более низких интерстициальных элементов
Прочность–Ударная вязкость	Умеренная прочность, хорошее поведение кромки	Немного ниже предельная прочность, более высокая пластичность и однородное удлинение
Стоимость	Ниже (общий коммерческий сорт)	Выше (строгий контроль процесса и поверхности)

Заключение и рекомендации: - Выбирайте BQ, если вашим приоритетом является экономичная вырубка и общее штампование, где качество кромки, размерная стабильность и производительность являются основными факторами. BQ подходит для деталей, которые не требуют жесткой формовки и где приемлемы требования к производительности реза и снижению требований к отделке поверхности. - Выбирайте DQ, если вашим приоритетом является глубокое вытягивание, сложная формовка, высокое однородное удлинение и состояние поверхности после формовки. DQ — правильный выбор для компонентов, которые будут подвергаться большим пластическим деформациям без смятия или трещин, и где превосходная формуемость перевешивает дополнительные затраты на материал.

Последний совет по закупкам: укажите необходимые механические свойства, отделку поверхности и маршрут обработки (непрерывный отжиг против пакетного отжига, требования к покрытию), а не полагайтесь только на ярлык "BQ" или "DQ". Когда формуемость или внешний вид поверхности критичны, требуйте отчеты о тестировании материалов, показывающие данные о r-значении/анизотропии и параметры отжига, чтобы обеспечить повторяемую производительность на производственной линии.