SGCD1 против SGCD2 – Состав, Термальная обработка, Свойства и Применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Введение
SGCD1 и SGCD2 - это тесно связанные низкоуглеродистые стали, которые обычно используются для формовки, штамповки и холодной отделки в автомобильной, бытовой и легкой инженерии. Инженеры и специалисты по закупкам, выбирая между ними, взвешивают компромиссы, такие как формуемость против прочности, свариваемость против возможности термообработки после формовки и стоимость единицы против доступности.
Основное оперативное различие между двумя марками заключается в их предполагаемой производительности при формовке: одна марка оптимизирована для более высокой холодной формуемости и постоянной вытяжки листа/ленты, в то время как другая жертвует некоторой легкостью формовки, чтобы получить более высокую прочность и улучшенную закаливаемость. Поскольку эти марки используются взаимозаменяемо во многих производственных условиях, тщательное сравнение состава, реакции микроструктуры, механических свойств и соображений по обработке имеет решающее значение для правильного выбора.
1. Стандарты и обозначения
- Основные стандарты и группы, относящиеся к сталям типа SGCD:
- ASTM/ASME (обозначения AISI/SAE для углеродных и низколегированных сталей)
- EN (европейские категории EN 10025/EN 10130 для холоднокатаных сталей и строительных марок)
- JIS (японские промышленные стандарты для холоднокатаных и глубоких штамповочных сталей)
- GB (национальные стандарты Китая, включая категории холоднокатаных листов и лент)
- Классификация: SGCD1 и SGCD2 лучше всего классифицировать как низкоуглеродистые, холодноформуемые стали в рамках углеродно-марганцевой группы (не нержавеющие, не инструментальные стали и, как правило, не HSLA по современному определению). Они предназначены в первую очередь для формовки и обработки, а не для высокотемпературного обслуживания или тяжелых легированных строительных приложений.
- Примечание: Схемы обозначений варьируются в зависимости от региона и завода; сопоставимые эквиваленты в каталогах ASTM/EN/GB/JIS должны быть подтверждены сертификатами химического состава и механических свойств.
2. Химический состав и стратегия легирования
Две марки формулируются для балансировки низкого углерода для пластичности и достаточного содержания марганца/кремния (и иногда микроалюминирования), чтобы обеспечить прочность и стабильность процесса. Фактические пределы варьируются в зависимости от поставщика и регионального стандарта; следующая таблица перечисляет представительные, типичные диапазоны. Всегда подтверждайте состав по сертификату испытаний завода для расчетов проектирования.
| Элемент | Типичный диапазон (вт%) — SGCD1 (представительный) | Типичный диапазон (вт%) — SGCD2 (представительный) |
|---|---|---|
| C | 0.04 – 0.12 | 0.06 – 0.18 |
| Mn | 0.20 – 0.80 | 0.30 – 1.00 |
| Si | 0.02 – 0.25 | 0.02 – 0.30 |
| P | ≤ 0.030 (макс) | ≤ 0.030 (макс) |
| S | ≤ 0.020 (макс) | ≤ 0.020 (макс) |
| Cr | следы – 0.20 (если присутствует) | следы – 0.30 (если присутствует) |
| Ni | следы – 0.20 (если присутствует) | следы – 0.30 (если присутствует) |
| Mo | обычно отсутствует или ≤ 0.05 | иногда ≤ 0.10 |
| V, Nb, Ti, B | обычно отсутствуют; микроалюминирование возможно в некоторых вариантах | микроалюминирование возможно для контроля прочности |
| N | следы | следы |
Объяснение: - SGCD1 обычно нацелена на нижний предел углерода и легирования, чтобы максимизировать холодную формуемость и минимизировать закаливаемость. Более низкий углерод и контролируемый марганец снижают риск образования сдвиговых трещин и утончения при формовке. - SGCD2 принимает умеренно более высокий углерод и легирование (или добавки микроалюминирования), чтобы увеличить предел текучести/прочности на разрыв и реакцию на термообработку или отпуск. Эти изменения увеличивают закаливаемость и могут немного снизить формуемость. - Следовые добавки Cr, Ni или V иногда используются в вариантах SGCD2 для настройки прочности, ударной вязкости и реакции на отпуск без перехода в область легированных сталей.
3. Микроструктура и реакция на термообработку
- Типичные микроструктуры после стандартной обработки:
- SGCD1: Преобладающая ферритная матрица с мелкими перлитными островками, когда углерод приближается к более высоким значениям в диапазоне марок. Подчеркивается упрочнение зерна и контроль чистоты включений для улучшения растяжимости и расширения отверстий.
- SGCD2: Ферритно-перлитная структура с более высокой долей перлита или закаленного бейнита (если применяется термомеханическая обработка или термообработка) в зависимости от содержания легирующих элементов и скорости охлаждения.
- Эффекты термообработки:
- Нормализация: Способствует равномерному распределению ферритно-перлитной структуры. SGCD2, с немного более высоким содержанием легирующих элементов, покажет умеренно более высокую закаливаемость после нормализации.
- Закалка и отпуск: Обычно не применяются к SGCD1, так как это сводит на нет преимущества формовки. Варианты SGCD2 с микроалюминированием могут быть закалены/отпущены для повышения прочности для несущих компонентов.
- Термомеханическая обработка (TMP): Обе марки выигрывают от контролируемых процессов прокатки и намотки. TMP может улучшить размер зерна, улучшая баланс прочности и пластичности — полезно для SGCD2, когда требуется более высокая прочность без потери всей формуемости.
4. Механические свойства
Следующая таблица дает представительные диапазоны механических свойств для типичных форм продуктов (холоднокатаный лист или лента). Подтверждайте точные значения по спецификации продукта и испытаниям.
| Свойство | SGCD1 (типично) | SGCD2 (типично) |
|---|---|---|
| Прочность на разрыв (МПа) | 270 – 390 | 320 – 480 |
| Предел текучести (0.2% смещение, МПа) | 150 – 260 | 200 – 350 |
| Удлинение (%), A50mm или A5 | 28 – 40 | 20 – 30 |
| Ударная вязкость (Дж) | умеренная — выше при комнатной температуре; варьируется в зависимости от толщины | умеренная — может быть ниже, чем у SGCD1 при равной толщине |
| Твердость (HB) | ~100 – 150 | ~120 – 190 |
Интерпретация: - SGCD2, как правило, показывает более высокие прочность на разрыв и предел текучести за счет пластичности и формуемости из-за более высокого содержания углерода/легирования и возможных добавок микроалюминирования. - SGCD1 подчеркивает удлинение и растяжимую формуемость, обеспечивая лучшее расширение отверстий и сопротивление разрушению в условиях жесткой штамповки. - Ударная вязкость зависит от чистоты, толщины и обработки; при эквивалентной обработке SGCD1, как правило, обеспечивает более пластичный режим разрушения.
5. Свариваемость
Свариваемость в первую очередь контролируется содержанием углерода, эффективным легированием (которое увеличивает закаливаемость) и наличием остатков. Полезные предсказательные индексы включают эквивалент углерода IIW и формулу Pcm:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Качественная интерпретация: - SGCD1: Более низкий углерод и меньше легирующих элементов приводят к более низким значениям $CE_{IIW}$ и $P_{cm}$, что указывает на более легкую свариваемость, сниженные требования к предварительному подогреву и меньший риск холодного растрескивания. - SGCD2: Повышенное содержание углерода/марганца и возможное микроалюминирование немного увеличивают $CE_{IIW}$/$P_{cm}$, поэтому сварочные процедуры могут потребовать более высокого предварительного подогрева, контролируемого теплового ввода или отпуска зоны термического влияния в более толстых участках. - Практическое примечание: Для обеих марок успех зависит от практики на заводе (конструкция соединений, выбор расходных материалов, температура между проходами). Всегда квалифицируйте спецификацию сварочной процедуры (WPS) с соответствующими испытаниями для критических сборок.
6. Коррозия и защита поверхности
- Эти марки являются не нержавеющими низкоуглеродистыми сталями; коррозионная стойкость типична для обычной углеродной стали.
- Стратегии защиты поверхности:
- Горячее цинкование, электроцинкование и предварительная обработка с последующей покраской или порошковым покрытием являются основными защитами для атмосферных и слабокоррозионных сред.
- Для сред, требующих лучшей коррозионной стойкости, рассмотрите возможность использования преобразующих покрытий, дуплексных покрытий или перехода на нержавеющие стали — PREN здесь не применим, так как это не нержавеющие марки.
- Когда добавки хрома или никеля присутствуют на следовых уровнях (варианты SGCD2), они незначительно изменяют атмосферную коррозионную стойкость по сравнению со стандартными защитными системами.
7. Обработка, обрабатываемость и формуемость
- Формуемость:
- SGCD1: Оптимизирована для глубокого штамповки, растяжки и сгибания с малым радиусом. Более низкий углерод и контролируемая морфология включений обеспечивают превосходное соотношение расширения отверстий и уменьшают изменчивость пружинистости.
- SGCD2: Лучше подходит для приложений, требующих более высокой остаточной прочности после формовки; формуемость приемлема для умеренной штамповки, но ограничена для экстремальной деформации.
- Обрабатываемость:
- Обе марки относительно обрабатываемы в отожженном состоянии или в поставляемом мягком состоянии; SGCD2 может показывать немного более высокий износ инструмента из-за увеличенного содержания перлита или осадков микроалюминирования.
- Финишная обработка:
- Состояние поверхности имеет значение для адгезии покрытия и окрашенных отделок — укажите соответствующую травление, фосфатирование или очистку в зависимости от последующих процессов.
8. Типичные применения
| SGCD1 (типичные применения) | SGCD2 (типичные применения) |
|---|---|
| Глубоко штампованные внутренние панели автомобилей, корпуса бытовых приборов, сложные штампованные детали, требующие высокой растяжимости | Структурные прессовки, усилительные кронштейны, формованные детали, которые требуют более высокой прочности на текучесть или ограниченной термообработки после формовки |
| Трубки и секции, требующие хорошей гибкости | Холодноформованные несущие компоненты, валы средней нагрузки (после термообработки) |
| Потребительские продукты, где приоритетом являются отделка поверхности и формуемость | Детали, которые требуют обрезки, умеренной обработки и более высокого соотношения прочности к весу в пределах углеродной стали |
Обоснование выбора: - Используйте SGCD1, когда производственный процесс включает жесткую штамповку, расширение отверстий или когда минимизация трещин при формовке имеет первостепенное значение. - Используйте SGCD2, когда конечная деталь требует более высокой прочности или улучшенной производительности после термической обработки и когда операции формовки умеренные.
9. Стоимость и доступность
- Относительная стоимость:
- SGCD1, как правило, конкурентоспособна по цене из-за более низкого содержания легирующих элементов и более простых требований к обработке.
- SGCD2 может иметь умеренную надбавку, если используется микроалюминирование или дополнительная обработка (например, контролируемая прокатка, отпуск).
- Доступность:
- Обе марки обычно доступны в холоднокатаном листе, ленте и иногда в травленых и масляных катушках от региональных заводов. Формы продуктов (допуски, толщина, отделка поверхности) варьируются в зависимости от завода и региона; сроки поставки для специализированных отпусков или ультра чистых условий поверхности могут быть длиннее.
10. Резюме и рекомендации
| Характеристика | SGCD1 | SGCD2 |
|---|---|---|
| Свариваемость | Лучше (низкий углерод, низкий CE) | Хорошо до условного (высокий CE, может потребовать предварительного подогрева) |
| Баланс прочности и ударной вязкости | Приоритет на ударной вязкости и пластичности | Приоритет на более высокой прочности с разумной ударной вязкостью |
| Стоимость | Ниже | Немного выше (в зависимости от микроалюминирования/процесса) |
Рекомендации: - Выберите SGCD1, если ваша деталь требует высокой холодной формуемости, глубокой штамповки, отличного расширения отверстий и простых сварочных процедур. Она хорошо подходит для тонкостенных панелей, корпусов бытовых приборов и компонентов, где отделка поверхности и пластичность являются основными факторами проектирования. - Выберите SGCD2, если ваше приложение требует более высокой прочности в сформированном состоянии, улучшенной несущей способности или возможности для закалки/отпуска после формовки. SGCD2 подходит для формованных структурных кронштейнов, компонентов, подверженных более высоким эксплуатационным нагрузкам, или когда требуется более высокая прочность без перехода на более тяжелые легированные классы.
Заключительное примечание: Диапазоны и поведения, изложенные здесь, являются представительными. Поскольку номенклатура, пределы состава и технологические маршруты варьируются в зависимости от завода, всегда запрашивайте сертификаты испытаний завода (MTC), подтверждайте применимые стандарты и проводите испытания формовки/сварки для критических компонентов перед выпуском в производство.