Q195 Сталь: Обзор свойств и ключевых применений
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Сталь Q195 – это низкоуглеродная mild сталь, в основном используемая в строительных приложениях. Классифицируется по китайскому стандарту GB, она характеризуется низким содержанием углерода, обычно около 0.06% до 0.12%, что обеспечивает отличную пластичность и свариваемость. Основные легирующие элементы в Q195 включают марганец, который повышает прочность и твердость, и кремний, который улучшает коррозионную стойкость и десоксидацию во время производства стали.
Обширный обзор
Сталь Q195 широко признана благодаря своим благоприятным механическим свойствам, включая хорошую прочность на растяжение и удлинение, что делает её подходящей для различных инженерных приложений. Её низкое содержание углерода облегчает обработку и сварку, что делает её предпочтительным выбором в строительстве и производстве. Сталь демонстрирует предел текучести примерно 195 МПа, что достаточно для многих строительных приложений, в то время как процент удлинения обычно колеблется от 20% до 25%, что указывает на хорошую формуемость.
Преимущества стали Q195:
- Отличная свариваемость: Низкое содержание углерода облегчает сварку без риска трещин.
- Хорошая пластичность: Высокие значения удлинения позволяют значительно деформироваться перед разрушением, что делает её идеальной для приложений, требующих изгиба или формовки.
- Экономичность: Обычно стоит дешевле по сравнению с более высококачественными сталями, что делает её популярным выбором для проектов с ограниченным бюджетом.
Ограничения стали Q195:
- Низкая прочность: По сравнению с более высокоуглеродными или легированными сталями, Q195 может не подходить для высоконагруженных приложений.
- Ограниченная коррозионная стойкость: Хотя она нормально работает в умеренных условиях, может потребоваться защитное покрытие в более суровых условиях.
Исторически сталь Q195 была основным продуктом китайской сталепромышленности, часто использовалась для производства проволоки, прутков и различных строительных компонентов. Её распространенность на рынке объясняется её универсальностью и широкодоступностью сырья.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
Стандартная организация | Обозначение/Группа | Страна/Регион происхождения | Примечания/Замечания |
---|---|---|---|
UNS | G10100 | США | Ближайший аналог Q195 |
AISI/SAE | 1010 | США | Незначительные составные различия |
ASTM | A36 | США | Более высокая прочность, подходит для строительных приложений |
EN | S235JR | Европа | Сравним по пределу текучести |
DIN | St37-2 | Германия | Похожие свойства, широко используются в Европе |
JIS | SS400 | Япония | Эквивалент с небольшими различиями в составе |
GB | Q195 | Китай | Стандартное обозначение |
В таблице выше представлены различные стандарты и эквиваленты стали Q195. Хотя многие из этих марок считаются эквивалентными, незначительные различия в составе и механических свойствах могут влиять на производительность в конкретных приложениях. Например, сталь A36 предлагает более высокий предел текучести, что делает её более подходящей для тяжелых строительных приложений, в то время как более низкое содержание углерода в Q195 улучшает её свариваемость.
Ключевые свойства
Химический состав
Элемент (Символ и название) | Процентный диапазон (%) |
---|---|
C (Углерод) | 0.06 - 0.12 |
Mn (Марганец) | 0.30 - 0.70 |
Si (Кремний) | 0.15 - 0.40 |
P (Фосфор) | ≤ 0.045 |
S (Сера) | ≤ 0.045 |
Основные легирующие элементы в стали Q195 играют ключевую роль в определении её свойств:
- Углерод (C): Низкое содержание углерода повышает пластичность и свариваемость, что делает её подходящей для строительных приложений.
- Марганец (Mn): Улучшает прочность и твердость, способствуя общей механической производительности стали.
- Кремний (Si): Улучшает коррозионную стойкость и выступает в качестве десоксида в процессе производства стали.
Механические свойства
Свойство | Состояние/Температура | Температура испытания | Типичное значение/Диапазон (метрические) | Типичное значение/Диапазон (имперские) | Справочный стандарт для метода испытания |
---|---|---|---|---|---|
Прочность на растяжение | Отожженная | Комнатная температура | 340 - 440 МПа | 49.3 - 63.8 ksi | ASTM E8 |
Предел текучести (0.2% сдвиг) | Отожженная | Комнатная температура | 195 МПа | 28.3 ksi | ASTM E8 |
Удлинение | Отожженная | Комнатная температура | 20 - 25% | 20 - 25% | ASTM E8 |
Снижение площади | Отожженная | Комнатная температура | 50% | 50% | ASTM E8 |
Твердость (Бринелля) | Отожженная | Комнатная температура | 120 - 150 HB | 120 - 150 HB | ASTM E10 |
Механические свойства стали Q195 делают её особенно подходящей для приложений, связанных с умеренной механической нагрузкой. Её прочность на растяжение и предел текучести достаточны для строительных компонентов, в то время как высокий процент удлинения позволяет значительную деформацию, что полезно в приложениях, требующих изгиба или формовки.
Физические свойства
Свойство | Состояние/Температура | Значение (метрическое) | Значение (имперское) |
---|---|---|---|
Плотность | Комнатная температура | 7.85 г/см³ | 0.284 фунт/дюйм³ |
Температура плавления | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
Теплопроводность | Комнатная температура | 50 Вт/м·К | 29 BTU·ин/ч·фут²·°F |
Специфическая теплоемкость | Комнатная температура | 0.49 кДж/кг·К | 0.12 BTU/фунт·°F |
Электрическое сопротивление | Комнатная температура | 0.0000017 Ом·м | 0.0000017 Ом·фут |
Физические свойства стали Q195 имеют значение для её применения:
- Плотность: Плотность Q195 делает её легким вариантом для строительных компонентов, что может снизить общий вес проекта.
- Теплопроводность: Относительно высокая теплопроводность обеспечивает эффективное рассеивание тепла в приложениях, таких как теплообменники.
- Электрическое сопротивление: Низкое электрическое сопротивление указывает на то, что Q195 может использоваться в электрических приложениях, где требуется проводимость.
Коррозионная стойкость
Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Рейтинг устойчивости | Примечания |
---|---|---|---|---|
Атмосферное | - | - | Удовлетворительно | Подвержена ржавчине |
Хлориды | Низкие | Окружающая | Плохая | Риск питтинговой коррозии |
Кислоты | Низкие | Окружающая | Плохая | Не рекомендуется |
Щелочные | Низкие | Окружающая | Удовлетворительно | Умеренная стойкость |
Сталь Q195 демонстрирует умеренную коррозионную стойкость, особенно в атмосферных условиях. Однако она подвержена ржавлению при воздействии влаги и может подвергаться питтинговой коррозии в хлоридных средах. По сравнению с более легированными сталями, такими как нержавеющие сорта, коррозионная стойкость Q195 ограничена, что требует защитных покрытий или обработок в более суровых условиях.
По сравнению с другими строительными сталями, такими как S235JR и A36, коррозионная стойкость Q195, как правило, ниже, что делает её менее подходящей для приложений в прибрежных или химически агрессивных условиях.
Теплостойкость
Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Примечания |
---|---|---|---|
Максимальная температура непрерывной эксплуатации | 300 °C | 572 °F | Подходит для умеренных температур |
Максимальная температура прерывистой эксплуатации | 350 °C | 662 °F | Только краткосрочное воздействие |
Температура образования окалины | 600 °C | 1112 °F | Риск окисления выше этой температуры |
При повышенных температурах сталь Q195 сохраняет свою структурную целостность до примерно 300 °C (572 °F). При превышении этой температуры риск окисления увеличивается, что может подорвать её механические свойства. Для применений, связанных с теплом, таких как компоненты котлов, необходимо тщательно учитывать рабочие температуры.
Свойства обработки
Свариваемость
Процесс сварки | Рекомендуемый filler metal (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Примечания |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Аргон/CO2 | Хорошо для тонких секций |
TIG | ER70S-2 | Аргон | Подходит для точной работы |
SMAW | E7018 | - | Требует предварительного подогрева для толстых секций |
Сталь Q195 демонстрирует отличную свариваемость благодаря низкому содержанию углерода. Её можно сваривать различными процессами, включая MIG, TIG и SMAW. Предварительный подогрев может быть необходим для более толстых секций, чтобы избежать трещин. Термальная обработка после сварки может дополнительно улучшить механические свойства сварного соединения.
Обрабатываемость
Параметр обработки | Сталь Q195 | AISI 1212 | Примечания/Советы |
---|---|---|---|
Индекс относительной обрабатываемости | 70% | 100% | Q195 менее обрабатываемая, чем 1212 |
Типичная скорость резания | 30-50 м/мин | 60-80 м/мин | Настраивайте в зависимости от инструмента |
Сталь Q195 обладает умеренной обрабатываемостью, которую можно улучшить с помощью правильного инструмента и условий резки. Важно использовать острые инструменты и соответствующие скорости резки, чтобы минимизировать износ инструмента и достичь желаемой обработки поверхности.
Формуемость
Сталь Q195 имеет высокую формуемость, что делает её подходящей для процессов холодной и горячей формовки. Её низкое содержание углерода позволяет значительную деформацию без трещин. Типичные применения включают изгиб, штамповку и вытяжные операции. Минимальный радиус изгиба обычно составляет примерно 1.5 раза толщину материала, в зависимости от конкретного процесса формовки.
Тепловая обработка
Процесс обработки | Температурный диапазон (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
---|---|---|---|---|
Отжиг | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 часа | Воздух | Улучшить пластичность и снизить твердость |
Нормализация | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 - 2 часа | Воздух | Уточнить зернистую структуру |
Закалка и отпуск | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 1 час | Масло/Вода | Увеличить твердость и прочность |
Процессы термической обработки, такие как отжиг и нормализация, могут существенно изменить микроструктуру стали Q195, улучшая её механические свойства. Отжиг снижает твердость и улучшает пластичность, в то время как нормализация уточняет зернистую структуру, что приводит к повышению прочности и жесткости.
Типичные применения и конечные использования
Промышленность/Сектор | Пример конкретного применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении | Причина выбора (кратко) |
---|---|---|---|
Строительство | Структурные балки | Хорошая свариваемость, пластичность | Экономически выгодна и легко обрабатывается |
Автомобильная | Компоненты шасси | Высокое удлинение, умеренная прочность | Легкость и формуемость |
Производство | Проволока и прутки | Отличная пластичность, низкая стоимость | Универсальность и доступность |
Мебель | Металлические каркасы | Хорошее соотношение прочности к весу | Эстетический и функциональный дизайн |
Сталь Q195 обычно используется в строительстве для структурных балок и колонн благодаря своей отличной свариваемости и пластичности. В автомобильной промышленности она применяется для компонентов шасси, где важны лёгкость и формуемость. Её экономическая эффективность делает её популярным выбором для производства проволоки и прутков, в то время как соотношение прочности к весу выгодно в дизайне мебели.
Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие insights
Особенность/Свойство | Сталь Q195 | Сталь A36 | Сталь S235JR | Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссе |
---|---|---|---|---|
Ключевое механическое свойство | Умеренная прочность | Высшая прочность | Сравнимая прочность | Q195 менее прочная, чем A36 |
Ключевой аспект коррозии | Умеренная стойкость | Умеренная стойкость | Лучшая стойкость | Q195 может требовать покрытий |
Свариваемость | Отличная | Хорошая | Хорошая | Q195 предлагает превосходную свариваемость |
Обрабатываемость | Умеренная | Хорошая | Хорошая | Q195 менее обрабатываемая |
Формуемость | Отличная | Хорошая | Хорошая | Q195 высоко формуется |
Приблизительная относительная стоимость | Низкая | Умеренная | Умеренная | Q195 экономически эффективна |
Типичная доступность | Высокая | Высокая | Высокая | Все марки широко доступны |
При выборе стали Q195 стоит учитывать её механические свойства, коррозионную стойкость и экономическую эффективность. Несмотря на то, что она может не подходить для высоконагруженных приложений, её отличная свариваемость и формуемость делают её идеальной для многих строительных и производственных применений. Кроме того, её доступность на рынке гарантирует, что её можно легко закупить для различных проектов.
В заключение, сталь Q195 – это универсальная низкоуглеродная mild сталь, которая предлагает баланс механических свойств, что делает её подходящей для широкого спектра применений. Её экономическая эффективность и простота в обработке дополнительно увеличивают её привлекательность в строительстве и производстве.