SGCC против SGCD1 – Состав, Термальная обработка, Свойства и Применения

Введение

SGCC и SGCD1 — это два часто указываемых класса оцинкованных стальных листов, используемых в автомобильной, бытовой, строительной и общей производственной отраслях. Инженеры и специалисты по закупкам часто взвешивают защиту от коррозии и стоимость против формуемости и прочности в эксплуатации при выборе между ними. Типичные контексты принятия решений включают: выбор более дешевого, универсального оцинкованного листа для некритичных панелей (SGCC) против выбора листа с возможностью глубокого вытягивания для сложных формовок и операций растяжения (SGCD1).

Основное практическое различие между SGCC и SGCD1 заключается в их химическом составе и намерении обработки: SGCD1 формулируется и обрабатывается для улучшенной холодной формуемости (более низкое эффективное содержание углерода и более строгий контроль примесей/микроаллоев) в то время как SGCC является универсальным оцинкованным продуктом коммерческого качества с составом и свойствами, оптимизированными для широкого, экономичного использования. Поскольку оба являются оцинкованными продуктами, предназначенными для схожих применений, прямые сравнения часто сосредоточены на различиях в формуемости, закаливаемости, свариваемости и конечных механических свойствах, обусловленных составом.

1. Стандарты и обозначения

• JIS (Япония): SGCC, SGCD1 — это обозначения JIS для горячекатаных оцинкованных стальных листов и лент. Они указаны в JIS G3302 (горячекатаные оцинкованные стальные листы и ленты) и связанных стандартах холоднокатаной стали JIS (например, JIS G3141 для холоднокатаной углеродной стали).
• EN (Европа): Эквивалентные функции выполняются категориями DX51D / DX53D / DX54D для оцинкованных стальных листов (семейство EN 10346 / EN 10142 / EN 10152); конкретное соответствие классов зависит от механических и поверхностных требований, а не от идентичной номенклатуры.
• ASTM/ASME: ASTM не использует названия SGCC/SGCD; сопоставимые материалы будут коммерческого качества и качества глубокого вытягивания холоднокатаных сталей, которые затем оцинковываются для соответствия ASTM A653 (оцинкованные (цинкованные) стальные листы) или семейству A527.
• GB (Китай): Стандарты GB/T используют разные коды классов (например, SGCC также встречается в некоторых переведенных китайских стандартах). Проверьте эквиваленты местных стандартов.

Классификация: как SGCC, так и SGCD1 являются углеродными (низкоуглеродными) сталями (не нержавеющими, легированными или HSLA). SGCD1 — это сталь низкого углерода класса глубокого вытягивания, предназначенная для превосходной формуемости; SGCC — это оцинкованная сталь коммерческого качества.

2. Химический состав и стратегия легирования

Следующая таблица дает ориентировочные диапазоны состава (в % по массе). Это представительные диапазоны, типичные для коммерческих и классов глубокого вытягивания в стиле JIS — фактические спецификации завода и стандартные пределы должны быть проверены на сертификатах испытаний завода.

Элемент	SGCC (типичный диапазон, % по массе)	SGCD1 (типичный диапазон, % по массе)
C	0.02 – 0.12	0.02 – 0.10 (более низкая цель для формуемости)
Mn	0.10 – 0.60	0.10 – 0.60
Si	0.02 – 0.30	≤ 0.10 (содержится на низком уровне для поверхности и формуемости)
P	≤ 0.05 (контролируемый)	≤ 0.03 – 0.05 (желателен более строгий контроль)
S	≤ 0.05 (уменьшенный)	≤ 0.02 – 0.03 (предпочтительно ниже)
Cr	Обычно < 0.10	Обычно < 0.05
Ni	Обычно < 0.10	Обычно < 0.05
Mo	Обычно < 0.05	Обычно < 0.03
V, Nb, Ti	Отсутствуют или в следах	Обычно отсутствуют; микроаллоев редко
B	Следы, если присутствуют	Следы, если присутствуют
N	Следы	Следы

Как легирование влияет на свойства: - Углерод: Основной детерминант прочности и закаливаемости. Более низкий углерод улучшает пластичность и растяжимость/формуемость (преимущество SGCD1). Более высокий углерод увеличивает прочность, но снижает возможность глубокого вытягивания. - Марганец и кремний: Добавляются для увеличения прочности и контроля декарбонизации. Избыточный Si/Mn может негативно повлиять на адгезию покрытия и формование; SGCD1 часто указывает на более низкий Si. - Фосфор/сера: Примеси, которые могут хрупчить границы зерен и снижать пластичность; классы глубокого вытягивания устанавливают более строгие пределы или используют дополнительную обработку для контроля этих примесей. - Микроаллоев (V, Nb, Ti): Обычно не используются в этих коммерческих оцинкованных классах; их присутствие увеличивало бы прочность и закаливаемость, но может ухудшить возможность глубокого вытягивания.

3. Микроструктура и реакция на термообработку

Типичные микроструктуры: - Как SGCC, так и SGCD1, в своих поставляемых холоднокатаных и отожженных формах, в основном ферритные с мелкозернистой ферритной матрицей и небольшими количествами перлита или полосами интерстициальных фаз в зависимости от обработки. - SGCD1 отжигается с обработкой, направленной на минимизацию полосатости, способствуя однородной микроструктуре и мелкому размеру зерна для максимизации формуемости.

Реакция на термообработку: - Это низкоуглеродные стали, не предназначенные для закалки и отпускания. Типичные маршруты обработки — холодное уменьшение, за которым следует непрерывный отжиг или пакетный отжиг (отжиг рекристаллизации). - Нормализация или закалка и отпуск обычно не применяются к этим классам; термическая обработка лишь умеренно изменит прочность и пластичность. Термомеханическая обработка на заводе (контролируемая прокатка, за которой следует отжиг) может уточнить размер зерна и улучшить баланс прочности и пластичности. - SGCD1 выигрывает от более контролируемых циклов отжига (например, натяжное выравнивание и отжиг рекристаллизации), чтобы обеспечить отличное качество поверхности и согласованное поведение растяжного фланца.

4. Механические свойства

Таблица ниже обобщает типичные диапазоны механических свойств для коммерчески поставляемых оцинкованных листов SGCC и SGCD1. Значения сильно зависят от толщины, холоднокатаного уменьшения и графика отжига; это ориентировочные данные.

Свойство	SGCC (типичный)	SGCD1 (типичный)
Прочность на разрыв (МПа)	~270 – 410	~260 – 410 (аналогичный верхний предел)
Предельная прочность (0.2% смещение, МПа)	~205 – 350	~170 – 300 (более низкая предельная прочность для глубокого вытягивания)
Удлинение (%)	~20 – 40	~28 – 45 (большая пластичность для вытягивания)
Ударная вязкость	Универсальная; умеренная	Сравнимая или немного улучшенная благодаря уточненному отжигу
Твердость (HB или HV)	Низкая до умеренной	Обычно ниже или аналогична, оптимизирована для формования

Интерпретация: - SGCD1 оптимизирован для снижения эффективной предельной прочности и увеличения удлинения, чтобы обеспечить глубокое вытягивание и растяжное формование без трещин; предельные прочности на разрыв могут быть аналогичны SGCC в зависимости от отпуска. - SGCC является экономически эффективным универсальным классом с более широкими, менее строго контролируемыми механическими диапазонами — подходит там, где не требуется экстремальная формуемость.

5. Свариваемость

Свариваемость оцинкованных низкоуглеродных сталей, как правило, хорошая, но покрытие и состав влияют на практику.

Ключевые факторы: - Содержание углерода и закаливаемость влияют на восприимчивость к холодным трещинам — более низкий углерод и более низкая эффективная закаливаемость улучшают свариваемость и снижают требования к предварительному нагреву. - Остаточное покрытие (цинк) производит дым и может привести к хрупким интерметаллидам в шве, если не управлять; необходимы правильные процедуры сварки (удаление покрытия в местах сварки, использование надлежащей вентиляции и присадочных металлов).

Полезные формулы эквивалента углерода для оценки чувствительности к трещинам: - Эквивалент углерода IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Международный Pcm: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Качественная интерпретация (без числовых расчетов): - Оба класса, как правило, дают низкие значения $CE_{IIW}$ и $P_{cm}$, поскольку они являются низкоуглеродными, низколегированными сталями, поэтому они легко свариваются с обычными сварочными процессами. - SGCD1, с его более строгим контролем углерода, Si и P/S, может продемонстрировать немного лучшую устойчивость к холодным трещинам в ограниченных сварных соединениях по сравнению с SGCC. - Оцинкованное покрытие требует подготовки поверхности: удалите цинк из зоны сварки или примите меры по контролю, чтобы уменьшить пар и пористость.

6. Коррозия и защита поверхности

• Ни SGCC, ни SGCD1 не являются нержавеющими; оба полагаются на цинковое покрытие (горячее цинкование) для защиты от коррозии. Покрытие обеспечивает жертвенную защиту и барьер.
• Типичные варианты защиты поверхности и отделки:
• Горячее цинкование (как подразумевает класс) обеспечивает надежную атмосферную коррозионную стойкость.
• Постобработка: пассивация, безхроматные конверсионные покрытия, покраска или покрытие рулонов могут быть применены для продления срока службы и улучшения эстетики.
• PREN (эквивалентный номер устойчивости к точечной коррозии) имеет значение только для нержавеющих сплавов и не применим к SGCC/SGCD1, поскольку они не являются нержавеющими сталями: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Практическая заметка: операции глубокого вытягивания (SGCD1) требуют тщательного контроля адгезии покрытия и смазочных материалов, чтобы избежать отслаивания или трещин покрытия при сильном формовании; некоторые производители поставляют специально обработанные варианты гальванила или электроцинкованных сталей для совместимости с покраской/формованием.

7. Обработка, обрабатываемость и формуемость

• Формуемость: SGCD1 предназначен для глубокого вытягивания и сложного формования — более высокое общее удлинение, более низкая предельная прочность и оптимизированные оксиды поверхности поддерживают длительные вытяжки и растяжные фланцы. SGCC хорошо подходит для сгибания и легкого формования, но не оптимизирован для сильных вытяжек.
• Резка и штамповка: Оба класса ведут себя аналогично при вырубке, штамповке и лазерной резке. Цинковое покрытие может повлиять на образование заусенцев и износ инструмента; инструменты могут требовать более частого обслуживания для покрытых сталей.
• Обрабатываемость: Это низкоуглеродные стали с хорошей обрабатываемостью в общем; покрытие и тонкие листы более актуальны, чем базовая сталь для операций обработки. Режущие жидкости должны справляться с чипами, загрязненными цинком.
• Отделка: Адгезия краски обычно хороша после соответствующей предварительной обработки. Покрытия рулонов и полимерные верхние покрытия обычно применяются; однако формуемость покрытого продукта должна быть подтверждена для SGCD1, чтобы предотвратить разрушение покрытия.

8. Типичные применения

SGCC (распространенные применения)	SGCD1 (распространенные применения)
Строительные сайдинги, кровельные панели, водостоки, воздуховоды HVAC	Внутренние панели автомобилей, внешние панели кузова с функциями глубокого вытягивания
Панели шкафов бытовой техники, где не требуется обширное формование	Компоненты бытовой техники сложной формы (например, корпуса барабана), требующие растяжного формования
Общая обработка, полки, рамки для знаков	Электрические корпуса с вытянутыми функциями; штампованные детали с малым радиусом
Структурные легкие секции, где низкая стоимость является основной	Компоненты, требующие высокой поверхности после формования

Обоснование выбора: - Выбирайте SGCC, когда стоимость, доступность на складе и общая защита от коррозии являются основными проблемами, и детали не требуют сильного формования. - Выбирайте SGCD1, когда требуется глубокое вытягивание, растяжное формование или сложная штамповка, и где минимизация трещин и достижение согласованной поверхности после формования критически важны.

9. Стоимость и доступность

• Стоимость: SGCC обычно является более дешевым вариантом, поскольку его химия и допуски обработки шире. SGCD1 имеет умеренную надбавку из-за более строгого контроля процесса и отжига, оптимизированного для формуемости.
• Доступность: Оба класса широко доступны в рулонах и листах от крупных заводов. SGCC как универсальный оцинкованный продукт обычно имеется в наличии во многих комбинациях толщины; SGCD1 может быть менее доступен в некоторых регионах и чаще заказывается в специфических условиях отпуска/отжига.
• Формы продукта: рулоны, листы нарезанные на длину, нарезанные рулоны и предварительно окрашенные/оцинкованные варианты.

10. Резюме и рекомендации

Резюме таблицы (качественное)

Атрибут	SGCC	SGCD1
Свариваемость	Хорошая; стандартные практики для оцинкованной стали	Немного лучше из-за более низкого содержания углерода и примесей
Баланс прочности и вязкости	Умеренный; универсальный	Настроен на большую пластичность и более низкую предельную прочность (лучшая формуемость)
Стоимость	Ниже (экономично)	Немного выше (премия за формуемость)

Рекомендации: - Выбирайте SGCC, если вам нужен экономически эффективный универсальный оцинкованный лист для деталей, которые требуют умеренного формования, сильной защиты от коррозии и широкой доступности (например, кровля, воздуховоды, основные панели). - Выбирайте SGCD1, если ваше применение требует глубокого вытягивания, значительного растяжного формования, отличного качества поверхности после сильного формования или где минимизация трещин на краях и фланцах критически важна (например, внутренние панели автомобилей, сложные штампованные детали бытовой техники).

Заключительная практическая заметка: SGCC и SGCD1 являются близкими родственниками в семье оцинкованной стали. Правильный выбор зависит в первую очередь от требуемой степени формования и ожиданий по отделке поверхности/покраске. Всегда проверяйте сертификат испытаний завода и образцы ключевых компонентов, где вовлечены сильные формования или критическая сварка.