Q195 Сталь: Обзор свойств и ключевых применений

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.

Вернуться к блогу

Комментировать