Сталь S355J2H: Свойства и ключевые применения

Table Of Content

Table Of Content

Сталь S355J2H является структурным полым сечением, относящимся к категории низколегированных сталей, специально разработанным для использования в строительстве и инженерных приложениях. Она является частью семейства S355, известного своей высокой прочностью и отличной свариваемостью. Основные легирующие элементы S355J2H включают углерод (C), марганец (Mn) и кремний (Si) с следующими общими составными частями:

Элемент Диапазон процентного содержания (%)
Углерод (C) 0.17 - 0.20
Марганец (Mn) 1.20 - 1.60
Кремний (Si) 0.10 - 0.40
Фосфор (P) ≤ 0.035
Сера (S) ≤ 0.035

Ключевые характеристики и свойства

S355J2H характеризуется высокой предельной прочностью, которая обычно составляет от 355 МПа (51.5 ksi) до 470 МПа (68.2 ksi), что делает её подходящей для ответственных нагрузочных приложений. Её прочность при низких температурах является ещё одной важной характеристикой, с показателем удара по Шарпи не менее 27 Дж при -20°C (-4°F). Эта марка стали также известна своей хорошей пластичностью, позволяющей деформацию без разрушения.

Преимущества:
- Высокая прочность: Обеспечивает отличную грузоподъемность.
- Свариваемость: Подходит для различных методов сварки, что облегчает строительство.
- Универсальность: Может использоваться в широком спектре приложений, от мостов до зданий.

Ограничения:
- Коррозионная стойкость: Умеренная стойкость, требующая защитных покрытий в агрессивных условиях.
- Не подходит для высокотемпературных применений: Ограниченная производительность при повышенных температурах по сравнению с легированными сталями.

S355J2H занимает значительное место на рынке благодаря своему балансу прочности, свариваемости и экономической эффективности, что делает её популярным выбором в структурных приложениях.

Альтернативные наименования, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация Обозначение/Грэйд Страна/Регион происхождения Примечания/Заметки
EN S355J2H Европа Широко используется в структурных приложениях
ASTM A500 Grade B США Аналогичные механические свойства, но другой химический состав
DIN 17100 St 52-3 Германия Ближайший эквивалент с незначительными отличиями
JIS G3106 SM490A Япония Сравнительная марка с различными требованиями к ударному тесту
ISO 630 Международный Общий стандарт для строительных сталей

Хотя S355J2H часто сравнивают с другими марками, тонкие различия в химическом составе и механических свойствах могут повлиять на производительность в определённых приложениях. Например, A500 Grade B имеет более низкое содержание марганца, что может оказать влияние на его прочность.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент Диапазон процентного содержания (%)
Углерод (C) 0.17 - 0.20
Марганец (Mn) 1.20 - 1.60
Кремний (Si) 0.10 - 0.40
Фосфор (P) ≤ 0.035
Сера (S) ≤ 0.035

Основные легирующие элементы в S355J2H играют ключевую роль в его свойствах:
- Углерод (C): Увеличивает прочность и твердость.
- Марганец (Mn): Улучшает закаливаемость и прочность.
- Кремний (Si): Способствует дегазации в процессе производства стали и увеличивает прочность.

Механические свойства

Свойство Состояние/Температура Типичное значение/Диапазон (метрическая система) Типичное значение/Диапазон (имперская система) Ссылка на стандарт метода испытания
Предельная прочность (0.2% смещения) Нормализованная 355 МПа 51.5 ksi EN 10002-1
Прочность на разрыв Нормализованная 470 - 630 МПа 68.2 - 91.5 ksi EN 10002-1
Удлинение Нормализованная 20% 20% EN 10002-1
Ударная прочность -20°C ≥ 27 Дж ≥ 20 ft-lbf EN 10045
Твердость (Бринелля) - ≤ 200 HB ≤ 200 HB EN 10003

Сочетание этих механических свойств делает S355J2H подходящим для структурных приложений, где требуются высокая прочность и ударная вязкость, например, в мостах и зданиях.

Физические свойства

Свойство Состояние/Температура Значение (метрическая система) Значение (имперская система)
Плотность - 7850 кг/м³ 0.284 lb/in³
Температура плавления - 1420 - 1540 °C 2590 - 2800 °F
Теплопроводность 20°C 50 W/m·K 29 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Удельная теплоемкость 20°C 460 J/kg·K 0.11 BTU/lb·°F
Коэффициент теплотехнического расширения 20-100°C 12 x 10⁻⁶ /K 6.67 x 10⁻⁶ /°F

Плотность S355J2H имеет значение для расчетов веса в структурных приложениях, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость важны для приложений, связанных с теплопередачей.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент Концентрация (%) Температура (°C/°F) Рейтинг стойкости Примечания
Атмосферные условия - Окружающая среда Умеренная Требует защитных покрытий
Хлориды - Окружающая среда Плохая Подвержена коррозии под защитной пленкой
Кислоты - Окружающая среда Плохая Не рекомендуется для кислых сред
Щелочи - Окружающая среда Умеренная Умеренная стойкость

S355J2H обладает умеренной коррозионной стойкостью, что делает его подходящим для многих условий, но в агрессивных условиях требуют защитных мер. По сравнению с нержавеющими сталями, S355J2H менее устойчив к коррозии под защитной пленкой и напряженной коррозии, особенно в средах с высоким содержанием хлоридов.

Стойкость к нагреву

Свойство/ограничение Температура (°C) Температура (°F) Примечания
Макс. температура непрерывной эксплуатации 400 °C 752 °F Ограниченная стойкость к окислению
Макс. температура прерывистой эксплуатации 500 °C 932 °F Риск образования окалины
Учет прочности при ползучести 300 °C 572 °F Начинает терять прочность

При повышенных температурах S355J2H может подвергаться окислению и образованию окалины, что может повлиять на его структурную целостность. Не рекомендуется для приложений, требующих высокой производительности при высоких температурах.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки Рекомендуемый сварочный материал (классификация AWS) Типичное защитное газ/флюс Примечания
MIG ER70S-6 Аргон/CO2 Хорошо для тонких сечений
TIG ER70S-2 Аргон Отлично для точной работы
SMAW E7018 - Подходит для более толстых сечений

S355J2H известна своей отличной свариваемостью, что делает её подходящей для различных процессов сварки. Предварительный подогрев может потребоваться для более толстых сечений, чтобы избежать трещин.

Обрабатываемость

Параметр обработки [S355J2H] [AISI 1212] Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости 60% 100% Умеренная обрабатываемость
Типичная скорость резки (токарная) 80 м/мин 120 м/мин Используйте острые инструменты

S355J2H имеет умеренную обрабатываемость, требуя подходящего инструмента и скоростей резания для достижения оптимальных результатов.

Формуемость

S355J2H может быть холодно и горячо формована, с хорошей пластичностью, позволяющей сгибание и формование. Тем не менее, необходимо проявлять осторожность, чтобы избежать упрочненных участков, которые могут привести к образованию трещин.

Термическая обработка

Процесс обработки Температурный диапазон (°C/°F) Типичное время выдержки Метод охлаждения Основная цель/ожидаемый результат
Нормализация 900-950 °C 1-2 часа Воздух Улучшить структуру зерна
Отжиг 600-700 °C 1-2 часа Воздух Увеличить пластичность
Закалка и отпуск 850-900 °C 1-2 часа Вода/Масло Увеличить прочность

Процессы термической обработки, такие как нормализация и закалка, могут значительно изменить микроструктуру S355J2H, улучшая его механические свойства.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор Пример конкретного применения Ключевые свойства стали, используемые в этом применении Причина выбора (кратко)
Строительство Структурные балки Высокая предельная прочность, свариваемость Краеугольный камень для несущих конструкций
Автомобильная Компоненты шасси Ударная вязкость, пластичность Требуется для безопасности и производительности
Нефть и газ Трубопроводы Коррозионная стойкость, прочность Критично для долговечности в жестких условиях

Другие приложения включают:
- Мосты
- Промышленные здания
- Тяжелая техника

S355J2H часто выбирается за его баланс прочности и свариваемости, что делает его идеальным для структурных компонентов в различных отраслях.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство [S355J2H] [Альтернативный класс 1] [Альтернативный класс 2] Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссах
Предельная прочность 355 МПа 350 МПа 360 МПа Сравнимая прочность
Коррозионный аспект Умеренный Хороший Отличный Компромисс по цене
Свариваемость Отличная Хорошая Умеренная Важна для строительства
Обрабатываемость Умеренная Высокая Низкая Влияет на стоимость производства
Приблизительная относительная стоимость Умеренная Высокая Низкая Экономически эффективна для структурного использования
Типичное наличие Высокое Умеренное Низкое Широко доступна на рынке

При выборе S355J2H важно учитывать экономическую эффективность, доступность и конкретные требования приложения. Её умеренная коррозионная стойкость может потребовать защитных покрытий в определённых средах, в то время как свариваемость делает её предпочтительным выбором для структурных приложений.

В заключение, сталь S355J2H является универсальным и прочным материалом, который отвечает требованиям различных инженерных приложений, обеспечивая баланс прочности, свариваемости и экономической эффективности.

Вернуться к блогу

Комментировать