Q345 сталь: Обзор свойств и ключевых применений

Сталь Q345 - это китайская конструкционная сталь, широко известная своей универсальностью и прочностью в различных инженерных применениях. Классифицированная как низколегированная углеродная сталь, Q345 в основном состоит из железа, с содержанием углерода, как правило, от 0,12% до 0,20%. Это низкое содержание углерода способствует отличной свариваемости и пластичности, что делает ее подходящей для конструкционных применений, где требуются высокая прочность и долговечность.

Сведения в Объеме

Сталь Q345 характеризуется хорошими механическими свойствами, включая высокую прочность на разрыв, предельную прочность и удлинение. Она часто используется в строительстве, мостах и других конструкционных применениях благодаря своей способности выдерживать значительные нагрузки и напряжения. Основные легирующие элементы в Q345 включают марганец, кремний и следовые количества других элементов, таких как фосфор и сера, которые улучшают ее общую производительность.

Преимущества	Ограничения
Высокое отношение прочности к весу	Ограниченная коррозионная стойкость в агрессивных средах
Отличная свариваемость и формуемость	Не подходит для высокотемпературных применений
Хорошая ударная прочность	Требует тщательного выбора для специфических применений из-за изменчивости свойств

Исторически сталь Q345 стала популярной в строительной индустрии, особенно в Китае, где она широко используется в производстве конструкционных компонентов. Ее рыночная позиция сильна, с растущим спросом на высококачественные материалы в инфраструктурных проектах.

Альтернативные Названия, Стандарты и Эквиваленты

Стандартная Организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион Происхождения	Примечания
UNS	Q345	Китай	Ближайший эквивалент ASTM A572 Gr. 50
ASTM	A572 Gr. 50	США	Незначительные различия в составе
EN	S355	Европа	Сходные механические свойства, но различный химический состав
JIS	SM490	Япония	Сравнимо, но с более строгими требованиями к ударной вязкости
GB	Q345	Китай	Национальный стандарт с конкретными механическими свойствами

Различия между этими эквивалентными классами могут значительно повлиять на производительность в конкретных приложениях. Например, хотя Q345 и ASTM A572 Gr. 50 имеют схожие предельные прочности, химические составы различаются, что может влиять на свариваемость и коррозионную стойкость.

Ключевые Свойства

Химический Состав

Элемент (Символ и Название)	Диапазон Процентов (%)
C (Углерод)	0,12 - 0,20
Mn (Марганец)	1,00 - 1,60
Si (Кремний)	0,30 - 0,60
P (Фосфор)	≤ 0,045
S (Сера)	≤ 0,045

Основная роль ключевых легирующих элементов в Q345 включает:
- Марганец (Mn): Увеличивает прочность и закаляемость, улучшая общую вязкость стали.
- Кремний (Si): Действует как деоксидант и улучшает устойчивость стали к окислению.
- Углерод (C): Обеспечивает прочность и твердость, но в низких количествах для поддержания пластичности.

Механические Свойства

Свойство	Состояние/Температура	Типичное Значение/Диапазон (Метрические - SI Единицы)	Типичное Значение/Диапазон (Имперские Единицы)	Ссылочный Стандарт для Метода Испытания
Прочность на растяжение	Опробованный	490 - 610 МПа	71 - 88 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (с.offset на 0,2%)	Опробованный	345 МПа	50 ksi	ASTM E8
Удлинение	Опробованный	≥ 21%	≥ 21%	ASTM E8
Твердость (Бринелль)	Опробованный	160 - 210 HB	160 - 210 HB	ASTM E10
Ударная прочность	-40°C	≥ 27 Дж	≥ 20 ft-lbf	ASTM E23

Сочетание высокой прочности на растяжение и предельной прочности, а также хорошего удлинения делает сталь Q345 подходящей для конструкционных применений, где механическая нагрузка является критическим фактором. Ее прочность при низких температурах также позволяет использовать в холодных климатических условиях.

Физические Свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (Метрические - SI Единицы)	Значение (Имперские Единицы)
Плотность	-	7850 кг/м³	0,284 lb/in³
Температура Плавления/Диапазон	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	20 °C	50 Вт/м·К	34.5 BTU·in/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	-	0,49 кДж/кг·К	0,12 BTU/фунт·°F

Ключевые физические свойства, такие как плотность и теплопроводность, имеют решающее значение для приложений, связанных с структурной целостностью и термическим управлением. Относительно высокая плотность способствует прочности материала, в то время как теплопроводность влияет на его производительность в условиях, чувствительных к температуре.

Коррозионная Стойкость

Коррозионный Агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг Сопротивления	Примечания
Атмосферный	-	-	Удовлетворительно	Подвержен ржавчине без защитных покрытий
Хлориды	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Плохо	Риск точечной коррозии
Кислоты	5-10	20-40 °C (68-104 °F)	Не Рекомендуется	Высокая уязвимость к коррозии
Щелочи	10-20	20-60 °C (68-140 °F)	Удовлетворительно	Умеренное сопротивление, но рекомендуются защитные меры

Сталь Q345 проявляет умеренную коррозионную стойкость, особенно в атмосферных условиях. Однако она подвержена точечной коррозии в средах с хлоридами и не должна использоваться в кислых условиях без достаточной защиты. По сравнению с нержавеющими сталями, такими как 304 или 316, коррозионная стойкость Q345 значительно ниже, что делает ее менее подходящей для морских или высококоррозионных сред.

Термическая Стойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Макс. Температура Непрерывной Эксплуатации	400 °C	752 °F	Подходит для конструкционных применений
Макс. Температура Прерывистой Эксплуатации	450 °C	842 °F	Только краткосрочное воздействие
Температура Образования Оксидов	600 °C	1112 °F	Риск окисления при высоких температурах

При повышенных температурах сталь Q345 сохраняет свою структурную целостность до примерно 400 °C (752 °F). За пределами этого могут возникнуть окисление и потеря механических свойств, что делает ее неподходящей для высокотемпературных приложений, таких как сосуды под давлением или теплообменники.

Свойства Обработки

Свариваемость

Процесс Сварки	Рекомендуемый Наполнитель (Классификация AWS)	Типичный Защитный Газ/Флюс	Примечания
SMAW	E7018	Аргон/CO2	Рекомендуется предварительный нагрев
GMAW	ER70S-6	Аргон/CO2	Хорошо для тонких участков
FCAW	E71T-1	CO2	Подходит для использования на улице

Сталь Q345 известна своей отличной свариваемостью, особенно при использовании электродов с низким содержанием водорода. Предварительный нагрев может быть необходим для предотвращения трещин, особенно в более толстых участках. Термическая обработка после сварки может дополнительно улучшить механические свойства сварного шва.

Обрабатываемость

Параметр Обработки	Сталь Q345	AISI 1212	Примечания/Советы
Индекс Относительной Обрабатываемости	60	100	Умеренная обрабатываемость
Типичная Скорость Резания (Токарная Обработка)	30-50 м/мин	80-120 м/мин	Используйте карбидные инструменты для наилучших результатов

Сталь Q345 имеет умеренную обрабатываемость, которую можно улучшить с помощью правильного инструментария и условий резки. Рекомендуются карбидные инструменты для токарных операций для получения лучших отделок поверхности и сроков службы инструмента.

Формуемость

Сталь Q345 демонстрирует хорошую формуемость, позволяя проводить процессы холодной и горячей формовки. Ее можно гнуть и формировать без значительного риска трещин, хотя следует проявлять осторожность с радиусами сгиба, чтобы избежать упрочнения.

Термальная Обработка

Процесс Обработки	Диапазон Температур (°C/°F)	Типичное Время Выдержки	Метод Охлаждения	Основная Цель / Ожидаемый Результат
Отжиг	600 - 700 °C (1112 - 1292 °F)	1-2 часа	Воздух или вода	Улучшение пластичности и снижение твердости
Нормализация	850 - 900 °C (1562 - 1652 °F)	1 час	Воздух	Улучшение структуры зерна
Закалка	900 - 950 °C (1652 - 1742 °F)	30 минут	Вода или масло	Увеличение твердости

Процессы термической обработки, такие как нормализация и закалка, могут значительно изменить микроструктуру стали Q345, улучшая ее механические свойства. Нормализация улучшает структуру зерна, в то время как закалка повышает твердость, что делает ее подходящей для приложений, требующих высокой прочности.

Типичные Применения и Конечные Использования

Отрасль/Сектор	Конкретный Пример Применения	Ключевые Свойства Стали, Используемые в этом Применении	Причина Выбора (Кратко)
Строительство	Каркасы зданий	Высокая прочность, свариваемость	Структурная целостность
Мосты	Мостовые балки	Ударная вязкость, усталостная стойкость	Нагрузка
Машиностроение	Компоненты тяжелого оборудования	Пластичность, устойчивость к ударам	Долговечность под нагрузкой
Автомобильная Промышленность	Части шасси	Формуемость, прочность	Легкость и прочность

Другие применения включают:
* - Нефтяные и газовые трубопроводы
* - Судостроение
* - Производство тяжелого оборудования

Сталь Q345 выбирается для этих применений из-за своего баланса прочности, свариваемости и экономичности, что делает ее идеальной для конструкционных компонентов, требующих надежной работы под нагрузкой.

Важные Учетные Пункты, Критерии Выбора и Дополнительные Сведения

Особенность/Свойство	Сталь Q345	A572 Gr. 50	С355 Сталь	Краткая заметка о Преимуществе/Недостатке или Компромиссе
Ключевое Механическое Свойство	Высокая прочность	Похожие	Более высокая ударная вязкость	Q345 более экономична
Ключевой Коррозионный Аспект	Умеренная	Лучше	Похожие	Q345 требует защитных покрытий
Свариваемость	Отличная	Хорошая	Хорошая	Q345 легче сваривать
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	Q345 требует тщательного инструментария
Формуемость	Хорошая	Хорошая	Отличная	Q345 универсальна при формовании
Приблизительная Относительная Стоимость	Низкая	Умеренная	Умеренная	Экономичная для крупных проектов
Типичная Доступность	Высокая	Умеренная	Высокая	Q345 широко доступна

При выборе стали Q345 следует учитывать ее экономичность, доступность и пригодность для специфических приложений. Хотя она предлагает отличные механические свойства, ее коррозионная стойкость может потребовать защитных мер в определенных условиях. Кроме того, ее свариваемость и обрабатываемость делают ее предпочтительным выбором для многих конструкционных применений.

В заключение, сталь Q345 выделяется как универсальный и надежный материал в строительстве и производстве, обеспечивая баланс прочности, пластичности и экономичности. Ее свойства делают ее подходящей для широкого спектра применений, хотя необходимо тщательно учитывать ее ограничения для оптимальной производительности.