Сталь S275JR: свойства и ключевые применения

Table Of Content

Table Of Content

Сталь S275JR - это европейская марка конструкционной стали, которая относится к категории низкоуглеродистой мягкой стали. Она в основном используется в строительстве и конструкционных приложениях благодаря своей отличной свариваемости и обрабатываемости. Эта марка характеризуется пределом текучести 275 МПа, что делает ее подходящей для различных инженерных приложений. Основными легирующими элементами в S275JR являются углерод (C), марганец (Mn) и кремний (Si), которые способствуют ее механическим свойствам и общей производительности.

Обширный обзор

S275JR классифицируется как марка конструкционной стали в соответствии с европейским стандартом EN 10025. Ее низкое содержание углерода (обычно около 0.2% до 0.25%) обеспечивает хорошую пластичность и ударную вязкость, что делает ее идеальной для конструкционных приложений, где требуются гибкость и прочность. Добавление марганца улучшает закаливаемость и прочность стали, в то время как кремний улучшает ее сопротивляемость окислению и восстановлению в процессе производства стали.

Ключевые характеристики:
- Предел текучести: Минимальный предел текучести 275 МПа.
- Предельная прочность: Обычно колеблется от 410 до 560 МПа.
- Пластичность: Хорошие свойства удлинения, обычно около 20% в 50 мм.
- Свариваемость: Отличная, подходит для различных сварочных процессов.

Преимущества:
- Универсальность: Подходит для широкого диапазона приложений, включая балки, колонны и каркасы.
- Экономическая эффективность: Обычно более низкая стоимость по сравнению с высокопрочными сталями.
- Простота обработки: Хорошая обрабатываемость и свариваемость.

Ограничения:
- Сопротивляемость коррозии: Умеренная; может потребоваться защитное покрытие в агрессивных средах.
- Ограничения прочности: Не подходит для приложений, требующих высоких соотношений прочности к весу.

Исторически S275JR широко использовалась в строительной отрасли, особенно в Европе, благодаря своему балансу прочности и пластичности. Его распространенность на рынке делает его популярным выбором для конструкционных инженеров и изготовителей.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация Обозначение/Марка Страна/Регион происхождения Примечания/Комментарии
EN S275JR Европа Стандартная марка конструкционной стали
ASTM A36 США Ближайший эквивалент, немного ниже предел текучести
DIN St37-2 Германия Незначительные составные различия
JIS SS400 Япония Похожие свойства, но предел текучести может варьироваться
ISO S275 Международный Общее эквивалентное обозначение

Хотя S275JR часто сравнивают с такими марками, как A36 и SS400, тонкие различия в химическом составе и механических свойствах могут повлиять на производительность в конкретных приложениях. Например, A36 имеет несколько ниже предел текучести, что может быть важным при проектировании конструкций.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и Название) Процентный диапазон (%)
C (Углерод) 0.14 - 0.22
Mn (Марганец) 1.0 - 1.6
Si (Кремний) 0.0 - 0.4
P (Фосфор) ≤ 0.04
S (Сера) ≤ 0.04

Основные легирующие элементы в S275JR играют ключевую роль:
- Углерод (C): Увеличивает прочность, но может снижать пластичность при высоких концентрациях.
- Марганец (Mn): Улучшает закаливаемость и предел прочности, способствуя общей прочности стали.
- Кремний (Si): Действует как восстановитель и улучшает сопротивляемость окислению, особенно в процессе обработки при высоких температурах.

Механические свойства

Свойство Состояние/Температура Типичное значение/Диапазон (метрический) Типичное значение/Диапазон (империал) Ссылочный стандарт для метода испытаний
Предел текучести (0.2% смещение) Как прокатано 275 МПа 40 ksi EN 10002-1
Предельная прочность Как прокатано 410 - 560 МПа 60 - 81 ksi EN 10002-1
Удлинение Как прокатано ≥ 20% в 50 мм - EN 10002-1
Уменьшение площади Как прокатано ≥ 30% - EN 10002-1
Твердость (Бринелля) Как прокатано ≤ 195 HB - EN 10003-1
Ударная вязкость (Шарпи) -40°C ≥ 27 J ≥ 20 ft-lbf EN 10045-1

Механические свойства S275JR делают ее подходящей для различных типов нагрузок, включая статические и динамические нагрузки. Ее предел текучести и пластичность позволяют ей выдерживать значительные деформации до разрушения, что делает ее идеальной для конструкционных применений, где безопасность и надежность имеют первостепенное значение.

Физические свойства

Свойство Состояние/Температура Значение (метрическое) Значение (империал)
Плотность - 7850 кг/м³ 490 фунтов/фут³
Температура плавления - 1420 - 1460 °C 2590 - 2660 °F
Теплопроводность 20°C 50 Вт/м·К 34.5 BTU·in/h·ft²·°F
Удельная теплоемкость - 0.49 кДж/кг·К 0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление - 0.0000017 Ом·м 0.0000017 Ом·in
Коэффициент термического расширения 20 - 100 °C 12 x 10⁻⁶ /K 6.7 x 10⁻⁶ /°F

Плотность и температура плавления S275JR делают ее подходящей для приложений, требующих значительной массы и термической стабильности. Теплопроводность достаточна для конструкционных приложений, в то время как коэффициент термического расширения обеспечивает возможность изменения температуры без значительных деформаций.

Сопротивляемость коррозии

Коррозионный агент Концентрация (%) Температура (°C) Рейтинг сопротивляемости Примечания
Атмосферный - - Умеренная Предрасположенность к ржавчине
Хлориды Низкая При комнатной температуре Плохая Риск питтинговой коррозии
Кислоты - При комнатной температуре Плохая Не рекомендуется
Щелочи - При комнатной температуре Умеренная Умеренное сопротивление

S275JR проявляет умеренное сопротивление коррозии, что делает ее подходящей для многих конструкционных приложений, но требует защитных покрытий в агрессивных средах. Она особенно подвержена ржавчине в атмосферных условиях и питтинговой коррозии в средах с высоким содержанием хлоридов. По сравнению с нержавеющими сталями, такими как S235, сопротивление коррозии S275JR значительно ниже, что требует дополнительных защитных мер в коррозионных условиях.

Термостойкость

Свойство/Ограничение Температура (°C) Температура (°F) Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации 400 °C 752 °F Подходит для конструкционных приложений
Максимальная температура прерывистой эксплуатации 500 °C 932 °F Только краткосрочное воздействие
Температура окисления 600 °C 1112 °F Риск окисления выше этого предела

При повышенных температурах S275JR сохраняет адекватные механические свойства для конструкционных приложений. Однако длительное воздействие температур выше 400 °C может привести к снижению прочности и потенциальным проблемам окисления. Важно учитывать эти факторы в приложениях, связанных с высокотемпературными условиями.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS) Типичный защитный газ/флюс Примечания
MIG-сварка ER70S-6 Аргон + CO2 Прекрасно подошла для тонких сечений
TIG-сварка ER70S-2 Аргон Хорошо для точной работы
Электродная сварка E7018 - Требуется предварительный разогрев

S275JR известна своей превосходной свариваемостью, что делает ее подходящей для различных сварочных процессов. Предварительный разогрев может потребоваться для более толстых сечений, чтобы избежать трещин. Постсварочная термообработка может улучшить механические свойства сварных швов, обеспечивая структурную целостность.

Обрабатываемость

Параметр обработки S275JR AISI 1212 Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости 70 100 Хорошая обрабатываемость
Типичная скорость резания (Торцевание) 80 м/мин 120 м/мин Используйте инструменты из быстрорежущей стали

S275JR демонстрирует хорошую обрабатываемость, что позволяет эффективно обрабатывать в различных приложениях. Оптимальные скорости резания и инструменты могут улучшить производительность и уменьшить износ инструментов.

Формуемость

S275JR демонстрирует отличную формуемость, что делает ее подходящей как для холодной, так и для горячей формы обработки. Сталь легко изгибается и формуется без значительного риска трещин, что важно для конструкционных компонентов. Рекомендуемый минимальный радиус сгиба обычно составляет 1.5 от толщины материала.

Термообработка

Процесс обработки Температурный диапазон (°C) Типичное время выдержки Метод охлаждения Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг 600 - 700 1 - 2 часа Воздух Улучшение пластичности и снижение твердости
Нормализация 850 - 900 1 - 2 часа Воздух Уточнение зернистой структуры
Закалка и отпустка 850 - 900 (закалка) 1 час Вода/Масло Увеличение прочности и ударной вязкости

Процессы термообработки, такие как отжиг и нормализация, могут значительно изменить микроструктуру S275JR, улучшая ее механические свойства. Эти обработки могут улучшить пластичность и ударную вязкость, делая сталь более подходящей для сложных приложений.

Типичные применения и конечное использование

Отрасль/Сектор Пример конкретного применения Ключевые свойства стали, используемые в этом применении Причина выбора
Строительство Конструкционные балки Высокий предел текучести, хорошая свариваемость Необходима для несущих структур
Автомобильная Компоненты шасси Пластичность, обрабатываемость Требуются легкие и прочные материалы
Производство Каркасы машин Ударная вязкость, формуемость Способность выдерживать динамические нагрузки
Судостроение Корпусные конструкции Сопротивляемость коррозии, прочность Долговечность в морских условиях

Другие применения S275JR включают:
- Мосты и эстакады
- Промышленные здания
- Хранительные резервуары
- Каркасы тяжелой техники

S275JR выбирается для этих приложений благодаря своему балансу прочности, пластичности и легкости обработки, что делает ее универсальным выбором для конструкционных инженеров.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство S275JR A36 S235 Краткое примечание о достоинствах/недостатках или компромиссе
Ключевое механическое свойство Предел текучести 275 МПа 235 МПа Выше предела текучести, чем у A36
Ключевой аспект коррозии Умеренный Умеренный Умеренный Похожие условия коррозии
Свариваемость Отличная Хорошая Отличная S275JR легче сваривать
Обрабатываемость Хорошая Умеренная Хорошая Сравнима с S235
Формуемость Отличная Хорошая Хорошая Все марки формуемые
Приблизительная относительная стоимость Умеренная Низкая Умеренная Экономически выгодна для конструкции
Типовая доступность Высокая Высокая Высокая Широко доступна в Европе

При выборе S275JR для проекта важно учитывать такие факторы, как экономическая эффективность, доступность и конкретные механические свойства. Ее умеренная стоимость и высокая доступность делают ее популярным выбором в строительной отрасли. Кроме того, ее характеристики безопасности и производительности обеспечивают соответствие требованиям различных конструкционных приложений.

В заключение, сталь S275JR является универсальной и широко используемой маркой конструкционной стали, предлагающей баланс прочности, пластичности и легкости обработки. Ее свойства делают ее подходящей для различных приложений, а историческое значение в строительной отрасли подчеркивает ее надежность и производительность.

Вернуться к блогу

Комментировать