Thép S275JR: Tính chất và ứng dụng chính

Table Of Content

Table Of Content

Thép S275JR là loại thép kết cấu châu Âu thuộc loại thép mềm cacbon thấp. Thép này chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng và kết cấu do khả năng hàn và gia công tuyệt vời. Loại thép này có đặc điểm là giới hạn chảy là 275 MPa, phù hợp với nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau. Các nguyên tố hợp kim chính trong S275JR bao gồm cacbon (C), mangan (Mn) và silic (Si), góp phần tạo nên các đặc tính cơ học và hiệu suất tổng thể của thép.

Tổng quan toàn diện

S275JR được phân loại là loại thép kết cấu theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 10025. Hàm lượng carbon thấp (thường vào khoảng 0,2% đến 0,25%) đảm bảo độ dẻo dai và độ bền tốt, lý tưởng cho các ứng dụng kết cấu đòi hỏi tính linh hoạt và độ bền. Việc bổ sung mangan làm tăng khả năng tôi và độ bền của thép, trong khi silicon cải thiện khả năng chống oxy hóa và khử oxy trong quá trình sản xuất thép.

Đặc điểm chính:
- Giới hạn chảy: Giới hạn chảy tối thiểu là 275 MPa.
- Độ bền kéo: Thường nằm trong khoảng từ 410 đến 560 MPa.
- Độ dẻo: Độ giãn dài tốt, thường khoảng 20% ​​ở độ dài 50 mm.
- Khả năng hàn: Tuyệt vời, phù hợp với nhiều quy trình hàn khác nhau.

Thuận lợi:
- Tính linh hoạt: Thích hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm dầm, cột và khung.
- Hiệu quả về mặt chi phí: Nhìn chung chi phí thấp hơn so với thép có độ bền cao hơn.
- Dễ chế tạo: Khả năng gia công và hàn tốt.

Hạn chế:
- Khả năng chống ăn mòn: Trung bình; có thể cần lớp phủ bảo vệ trong môi trường khắc nghiệt.
- Hạn chế về độ bền: Không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao.

Theo truyền thống, S275JR đã được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đặc biệt là ở Châu Âu, do sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo. Tính phổ biến của nó trên thị trường khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho các kỹ sư kết cấu và nhà chế tạo.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn Chỉ định/Cấp bậc Quốc gia/Khu vực xuất xứ Ghi chú/Nhận xét
VI S275JR Châu Âu Cấp thép kết cấu tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn ASTM A36 Hoa Kỳ Tương đương gần nhất, cường độ chịu kéo thấp hơn một chút
ĐẠI HỌC St37-2 Đức Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn Nhật Bản SS400 Nhật Bản Tính chất tương tự, nhưng có thể khác nhau về độ bền kéo
Tiêu chuẩn ISO S275 Quốc tế Chỉ định tương đương chung

Trong khi S275JR thường được so sánh với các loại như A36 và SS400, sự khác biệt tinh tế về thành phần hóa học và tính chất cơ học có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, A36 có giới hạn chảy thấp hơn một chút, có thể là một cân nhắc trong thiết kế kết cấu.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên) Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon) 0,14 - 0,22
Mn (Mangan) 1.0 - 1.6
Si (Silic) 0,0 - 0,4
P (Phốt pho) ≤ 0,04
S (Lưu huỳnh) ≤ 0,04

Các nguyên tố hợp kim chính trong S275JR đóng vai trò quan trọng:
- Cacbon (C): Tăng cường độ bền nhưng có thể làm giảm độ dẻo nếu có hàm lượng cao.
- Mangan (Mn): Cải thiện khả năng làm cứng và độ bền kéo, góp phần tạo nên độ dẻo dai tổng thể của thép.
- Silic (Si): Hoạt động như một chất khử oxy và cải thiện khả năng chống oxy hóa, đặc biệt là trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao.

Tính chất cơ học

Tài sản Tình trạng/Tính khí Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị đo lường) Giá trị/Phạm vi điển hình (Anh) Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%) Như đã cuộn 275MPa 40 kilômét EN 10002-1
Độ bền kéo Như đã cuộn 410 - 560MPa 60 - 81 ksi EN 10002-1
Độ giãn dài Như đã cuộn ≥ 20% trong 50 mm - EN 10002-1
Giảm Diện Tích Như đã cuộn ≥ 30% - EN 10002-1
Độ cứng (Brinell) Như đã cuộn ≤ 195 HB - EN 10003-1
Sức mạnh tác động (Charpy) -40°C ≥ 27J ≥ 20 ft-lbf EN 10045-1

Các tính chất cơ học của S275JR làm cho nó phù hợp với nhiều loại điều kiện tải khác nhau, bao gồm tải tĩnh và tải động. Độ bền kéo và độ dẻo của nó cho phép nó chịu được biến dạng đáng kể trước khi hỏng, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng kết cấu mà sự an toàn và độ tin cậy là tối quan trọng.

Tính chất vật lý

Tài sản Điều kiện/Nhiệt độ Giá trị (Đơn vị đo lường) Giá trị (Anh)
Tỉ trọng - 7850 kg/m³ 490 lb/ft³
Điểm nóng chảy - 1420 - 1460 °C 2590 - 2660 °F
Độ dẫn nhiệt 20°C 50 W/m·K 34,5 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng - 0,49 kJ/kg·K 0,12 BTU/lb·°F
Điện trở suất - 0,0000017 Ω·m 0,0000017 Ω·trong
Hệ số giãn nở nhiệt 20 - 100 °C 12 x 10⁻⁶ /K 6,7 x 10⁻⁶ /°F

Mật độ và điểm nóng chảy của S275JR làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi khối lượng lớn và độ ổn định nhiệt. Độ dẫn nhiệt đủ cho các ứng dụng kết cấu, trong khi hệ số giãn nở nhiệt đảm bảo rằng vật liệu có thể thích ứng với các biến đổi nhiệt độ mà không bị biến dạng đáng kể.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn Sự tập trung (%) Nhiệt độ (°C) Xếp hạng sức đề kháng Ghi chú
Khí quyển - - Hội chợ Dễ bị rỉ sét
Clorua Thấp Môi trường xung quanh Nghèo Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit - Môi trường xung quanh Nghèo Không khuyến khích
kiềm - Môi trường xung quanh Hội chợ Sức đề kháng vừa phải

S275JR có khả năng chống ăn mòn vừa phải, phù hợp với nhiều ứng dụng kết cấu nhưng cần lớp phủ bảo vệ trong môi trường khắc nghiệt. Nó đặc biệt dễ bị rỉ sét trong điều kiện khí quyển và rỗ trong môi trường giàu clorua. So với thép không gỉ như S235, khả năng chống ăn mòn của S275JR thấp hơn đáng kể, đòi hỏi các biện pháp bảo vệ bổ sung trong môi trường ăn mòn.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn Nhiệt độ (°C) Nhiệt độ (°F) Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa 400 °C 752 °F Thích hợp cho các ứng dụng kết cấu
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa 500 °C 932 °F Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ đóng băng 600 °C 1112 °F Nguy cơ oxy hóa vượt quá giới hạn này

Ở nhiệt độ cao, S275JR duy trì các đặc tính cơ học thích hợp cho các ứng dụng kết cấu. Tuy nhiên, tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ trên 400 °C có thể dẫn đến giảm độ bền và các vấn đề oxy hóa tiềm ẩn. Điều quan trọng là phải xem xét các yếu tố này trong các ứng dụng liên quan đến môi trường nhiệt độ cao.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS) Khí/Nhiệt che chắn điển hình Ghi chú
Hàn MIG ER70S-6 Argon + CO2 Tuyệt vời cho các phần mỏng
Hàn TIG ER70S-2 Khí Argon Tốt cho công việc chính xác
Hàn que E7018 - Yêu cầu làm nóng trước

S275JR được biết đến với khả năng hàn tuyệt vời, phù hợp với nhiều quy trình hàn khác nhau. Có thể cần phải gia nhiệt trước cho các phần dày hơn để tránh nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường các đặc tính cơ học của mối hàn, đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.

Khả năng gia công

Thông số gia công S275JR AISI 1212 Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối 70 100 Khả năng gia công tốt
Tốc độ cắt điển hình (Tiện) 80 m/phút 120 m/phút Sử dụng công cụ thép tốc độ cao

S275JR thể hiện khả năng gia công tốt, cho phép xử lý hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác nhau. Tốc độ cắt và dụng cụ tối ưu có thể nâng cao hiệu suất và giảm hao mòn dụng cụ.

Khả năng định hình

S275JR thể hiện khả năng định hình tuyệt vời, phù hợp với cả quy trình định hình nguội và nóng. Thép có thể dễ dàng uốn cong và định hình mà không có nguy cơ nứt đáng kể, điều này rất cần thiết cho các thành phần kết cấu. Bán kính uốn tối thiểu được khuyến nghị thường là 1,5 lần độ dày vật liệu.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị Phạm vi nhiệt độ (°C) Thời gian ngâm điển hình Phương pháp làm mát Mục đích chính / Kết quả mong đợi
600 - 700 1 - 2 giờ Không khí Cải thiện độ dẻo và giảm độ cứng
Chuẩn hóa 850 - 900 1 - 2 giờ Không khí Tinh chỉnh cấu trúc hạt
Làm nguội & tôi luyện 850 - 900 (làm nguội) 1 giờ Nước/Dầu Tăng cường sức mạnh và độ dẻo dai

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ và chuẩn hóa có thể thay đổi đáng kể cấu trúc vi mô của S275JR, tăng cường các tính chất cơ học của nó. Các phương pháp xử lý này có thể cải thiện độ dẻo và độ bền, giúp thép phù hợp hơn với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực Ví dụ ứng dụng cụ thể Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này Lý do lựa chọn
Sự thi công Dầm kết cấu Độ bền kéo cao, khả năng hàn tốt Cần thiết cho các kết cấu chịu lực
Ô tô Các thành phần khung gầm Độ dẻo, khả năng gia công Cần vật liệu nhẹ và chắc chắn
Chế tạo Khung máy móc Độ dẻo dai, khả năng tạo hình Khả năng chịu tải trọng động
Đóng tàu Cấu trúc thân tàu Khả năng chống ăn mòn, độ bền Độ bền trong môi trường biển

Các ứng dụng khác của S275JR bao gồm:
- Cầu và cầu vượt
- Tòa nhà công nghiệp
- Bể chứa
- Khung thiết bị nặng

S275JR được lựa chọn cho các ứng dụng này vì có độ bền, độ dẻo và dễ chế tạo, khiến nó trở thành sự lựa chọn linh hoạt cho các kỹ sư kết cấu.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính S275JR A36 S235 Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính Sức chịu lực 275MPa 235MPa Độ bền kéo cao hơn A36
Góc nhìn ăn mòn chính Vừa phải Vừa phải Vừa phải Khả năng chống ăn mòn tương tự
Khả năng hàn Xuất sắc Tốt Xuất sắc S275JR dễ hàn hơn
Khả năng gia công Tốt Hội chợ Tốt Có thể so sánh với S235
Khả năng định hình Xuất sắc Tốt Tốt Tất cả các lớp đều có thể định hình được
Chi phí tương đối xấp xỉ Vừa phải Thấp Vừa phải Hiệu quả về mặt chi phí cho mục đích sử dụng kết cấu
Khả năng cung cấp điển hình Cao Cao Cao Có sẵn rộng rãi ở Châu Âu

Khi lựa chọn S275JR cho một dự án, những cân nhắc như hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các đặc tính cơ học cụ thể là rất quan trọng. Chi phí vừa phải và tính khả dụng cao khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong ngành xây dựng. Ngoài ra, các đặc điểm về an toàn và hiệu suất của nó đảm bảo rằng nó đáp ứng được nhu cầu của nhiều ứng dụng kết cấu khác nhau.

Tóm lại, thép S275JR là loại thép kết cấu đa năng và được sử dụng rộng rãi, mang lại sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo và dễ chế tạo. Các đặc tính của nó làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, trong khi ý nghĩa lịch sử của nó trong ngành xây dựng nhấn mạnh độ tin cậy và hiệu suất của nó.

Quay lại blog

Để lại bình luận