Q235 Steel қарсы 45 Болат 40Cr болатқа қарсы

Инженерлік тәжірибеде, болат таңдау өнімділікке тікелей әсер етеді, ұжым, сенімділік, және компоненттердің құны.

Қытайлық және халықаралық стандарттардағы үш жиі сілтеме жасалған болаттар — Q235, 45 болат, жіне 40Кр — дизайн талаптарының кең спектрін қамту, негізгі құрылымдық тіректен жоғары берік механикалық бөлшектерге дейін.

Олардың әрқайсысы темір-көміртекті металлургияға негізделген, олардың қоспалау стратегиялары, микроқұрылымдық мінез-құлық, Механикалық қойылым, және оңтайлы қолданбалар айтарлықтай ерекшеленеді.

Бұл мақала жан-жақты перспективаны ұсынады, авторант, және материалды таңдау мен инженерлік шешім қабылдауға басшылық ету үшін терең салыстыру.

1. Металлургиялық сәйкестендіру және классификациясы

Q235 болат

Q235 - а төмен көміртекті құрылымдық болат жалпы инженерлік және құрылыс қолданбаларында кеңінен қолданылады.

Бұл ең көп таралған қытайлық Көміртекті болат дәреже, тең ASTM A36 жіне S235JR. Q235 ұсынады a күш тепе-теңдігі, икемділік, және дәнекерлеушілік, көпірлер үшін қолайлы етеді, Ғимараттар, кеме құрылымдары, құбырлар, және машина рамалары.

Ерекше өзгешеліктері

• Химиялық құрамы: Көміртек ≤ 0,20–0,25%, Mn 0,30–0,70%, S және P ізі.
• Механикалық қасиеттері: Шығымдылық күші ≈ 235 МПа, созылу беріктігі ≈ 375–500 МПа.
• Дәнекерлеу және қалыптау: Оңай кесуге болады, дәнекерленген, және суық пішінді.
• Үнемді: Жалпы құрылымдық қосымшалар үшін үнемді нұсқа.
• Қолданбалар: Құрылыс арқалықтары, Құрылымдық кадрлар, кеме жасау, Қысым кемелері.

45 Болат (C45 немесе ретінде де белгілі 1.1191)

45 болат – а орташа көміртекті болат үшін Қытайда және халықаралық деңгейде кеңінен қолданылады төмен көміртекті болаттарға қарағанда жоғары беріктік пен қаттылықты қажет ететін механикалық бөлшектер.

Ол шамамен сәйкес келеді Айси 1045. Ол біліктерге жарамды, берікек, және бекіткіштер механикалық жүктеледі және термиялық өңдеуге болады.

Ерекше өзгешеліктері

• Химиялық құрамы: Көміртек ≈ 0,42–0,50%, Mn 0,50–0,80%, S/P <0.05%.
• Механикалық қасиеттері (Аяқталды): Созылу беріктігі ≈ 570–700 МПа, аққыштық шегі ≈ 330–500 МПа.
• Термиялық өңдеуге жарамды: Жоғары қаттылық пен тозуға төзімділікке қол жеткізу үшін сөндірілуі және шыңдалуы мүмкін.
• Жақсы өңдеу және орташа қаттылық: Күш пен өңдеуді теңестіреді.
• Қолданбалар: Біліктер, берікек, болттар, білік, шыбықтарды қосу, және орташа жүктемелердегі механикалық бөлшектер.

40Cr Steel (сонымен қатар белгілі 1.7035)

40Cr - а орташа көміртекті, хромий-легирленген болат талап ететін қолданбаларда кеңінен қолданылады Жоғары күш, қаттылық, және қарсылық киіңіз қарапайым орташа көміртекті болаттарға қарағанда.

Хром беріктікті жақсартады, Коррозияға төзімділік, және шаршау күші. Ол шамамен тең Айси 5140.

Ерекше өзгешеліктері

• Химиялық құрамы: Көміртек ≈ 0,37–0,44%, Хром ≈ 0,80–1,10%, Mn 0,50–0,80%, S/P <0.035%.
• Механикалық қасиеттері (қалыпқа келтірілген): Созылу беріктігі ≈ 745–930 МПа, аққыштық шегі ≈ 435–600 МПа.
• Өте жақсы қатаю қабілеті: Жоғары қаттылыққа қол жеткізу үшін сөндірілуі және шыңдалуы мүмкін (HRC дейін 50) тозуға төзімді бөлшектер үшін.
• Жақсы шаршауға төзімділік пен қаттылық: Маңызды механикалық компоненттер үшін қолайлы.
• Қолданбалар: Біліктер, берікек, ик-жағалаулар, Ауыр осьтер, финдзадалар, және басқа да жоғары берік механикалық бөлшектер.

2. Химиялық композицияны салыстыру: Q235 Steel қарсы 45 Болат 40Cr болатқа қарсы

Болаттың химиялық құрамы оның фазалық түрлену тәртібі мен механикалық қасиеттерін тікелей анықтайды.

Келесі кестеде стандартты құрам ауқымдары берілген (Қытайдың ұлттық стандарттарына сәйкес) және үш болаттың негізгі элементтерінің функционалдық механизмдері:

Негізгі айырмашылықтар:

Q235 төмен көміртекті және әдейі легірлеу элементтері жоқ, өңдеу мүмкіндігіне назар аудару; 45 болат жоғары көміртекті және қатаң қоспаларды бақылауға ие, термиялық өңдеуге мүмкіндік береді;

40Cr қатаю және механикалық қасиеттерді оңтайландыру үшін хром қосады, көміртекті болат пен жоғары легирленген болат арасындағы алшақтықты жою.

3. Микротруктуралық сипаттамалар: Жеткізілген күйден термиялық өңдеуден өткен күйге дейін

Микроқұрылым – химиялық құрам мен механикалық қасиеттер арасындағы байланыстырушы.

Үш болат әртүрлі күйлерде әртүрлі микроқұрылымдарды көрсетеді, олардың жұмысына тікелей әсер етеді:

Жеткізу күйі (Ыстық прокат)

• Q235 болат: Ферриттен тұрады (α-fe) + көкжуар (феррит пен цементиттің пластинкалы қоспасы). Феррит - негізгі фаза (70-80%), жақсы икемділік пен дәнекерлеуді қамтамасыз ету.
  Перлит мазмұны (20-30%) орташа күш береді. Құрамы төмен қорытпаның және қарапайым ыстық илемдеу процесінің арқасында ірі түйіршікті.
• 45 Болат: Феррит + көкжуар, құрамында перлит мөлшері жоғары (40-50%) көміртегінің жоғары болуына байланысты Q235 қарағанда.
  Құрылым жұқа және біркелкі (Жоғары сапалы болат), азырақ қосындылармен, күштілік пен қаттылық тепе-теңдігіне әкеледі.
• 40Cr Steel: Феррит + көкжуар + хромға бай карбидтерді іздеңіз. Хром дәннің мөлшерін нақтылайды, қарағанда перлит ламеллаларын жұқа етеді 45 болат.
  Хром карбидтерінің болуы (Cr₃C) кейіннен термиялық өңдеуді нығайту үшін негіз қалады.

Термиялық өңдеуден өткен күй (Сөндіру + Тымбитора, Q&Т)

• Q235 болат: Нашар қатаю; сөндіру (суды салқындату) тек беткі қабатта мартенсит түзеді, өзегі қалған феррит-перлитпен.
  Термиялық өңдеу сирек қолданылады, өйткені ол жалпы өнімділікті айтарлықтай жақсарта алмайды және деформация/крекинг тудыруы мүмкін.
• 45 Болат: Тоқтағаннан кейін (840–860℃ суды/майды салқындату), құрылымы мартенситке айналады (қатты, бірақ сынғыш).
  200–300℃ температурада шыңдау (төмен шынықтыру) шыңдалған мартенсит шығарады, жоғары қаттылықты сақтай отырып, қаттылықты арттыру.
  500–600℃ температурада шыңдау (орташа шынықтыру) сорбит түзеді, күш тепе-теңдігіне қол жеткізу (σᵤ≥600 МПа) және икемділік (δ≥15%).
• 40Cr Steel: Өте жақсы қатаю қабілеті; майды салқындату (суды салқындату орнына) диаметрі ≤50 мм дайындамалар үшін де толық мартенситті түрлендіруге қол жеткізе алады.
  Орташа шынықтырудан кейін (520–560℃), құрылым шыңдалған сорбитке айналады (ұсақ түйіршікті сорбит + дисперсті карбидтер), қарағанда жоғары беріктігі мен қаттылығымен 45 болат. Хром мартенсит құрылымын тұрақтандырады, ашудың сынғыштығын азайту.

4. Механикалық қасиеттерді салыстыру — Q235 Steel vs 45 Болат 40Cr болатқа қарсы

5. Жылулық өңдеу сипаттамалары: Шыдамдылық және процестің бейімділігі

Термиялық өңдеуге төзімділік (Беріктік, мінез тұрақтылығы) болаттың қолдану аясын анықтайды. Осыған байланысты үш болат айтарлықтай ерекшеленеді:

Қаттылық

• Q235 болат: Өте нашар шынықтыру. Критикалық салқындату жылдамдығы жоғары; тек жұқа дайындамалар (≤5 мм) суды салқындатқаннан кейін аз мөлшерде мартенсит түзе алады, ал қалың дайындамалар феррит-перлит болып қалады.
  Термиялық өңдеу экономикалық тұрғыдан тиімсіз, сондықтан ол жеткізілген күйде қолданылады.
• 45 Болат: Орташа шынықтыру. Диаметрі ≤20 мм дайындамаларды суды салқындату арқылы толық мартенситті алуға болады; қалың дайындамалар үшін (20–40 мм), майдың салқындауы толық емес қатаюға әкеледі (өзегі сорбит).
  Бұл орташа өлшемділерге жарамды, термиялық өңдеуді қажет ететін орташа жүктемелі бөлшектер.
• 40Cr Steel: Өте жақсы қатаю қабілеті. Хром критикалық салқындату жылдамдығын төмендетеді, майды салқындату арқылы диаметрі ≤50 мм дайындамаларда мартенситті толық түрлендіруге мүмкіндік береді (судың салқындауына байланысты деформация/крекингке жол бермеу).
  дейінгі дайындамалар үшін 80 мм, су-маймен сөндіру біркелкі қатаюға қол жеткізе алады, үлкендерге қолайлы етеді, ауыр жүкті бөлшектер.

Жалпы термиялық өңдеу процестері мен әсерлері

• Ақша салу: Q235 күйдіру (600–650℃) айналмалы стрессті жеңілдетеді; 45/40Cr күйдіру дәндерді тазартады және өңдеуге арналған қаттылықты азайтады. 40Cr күйдіру хром карбидтерін де ерітеді, сөндіруге дайындық.
• Қалыпқа келтіру: Q235 қалыпқа келтіру (880–920℃) құрылымның біркелкілігін жақсартады; 45/40Cr қалыпқа келтіру беріктік пен қаттылықты арттырады, күрделі бөлшектер үшін алдын ала өңдеу ретінде пайдаланылады.
• Сөндіру + Тымбитора: 45/40Cr үшін негізгі процесс. 45 болат сумен сөндіруді пайдаланады + орташа шынықтыру; 40Cr мұнайды сөндіруді пайдаланады + орташа шынықтыру, жақсырақ кешенді өнімділікке және төменгі деформацияға қол жеткізу.
• Беттік қатайту: 45/40Cr индукциялық қатаюдан немесе карбюризациядан өтуі мүмкін (45 болат) бетінің қаттылығын жақсарту үшін (HRC 50–60) тозуға төзімді бөлшектер үшін.
  40Cr құрамындағы хром бетті қатайту әсерін және тозуға төзімділікті арттырады.

6. Өңдеу өнімділігі: Кастинг, Соғу, Дәнекерлеу, және өңдеу

Өңдеу өнімділігі өндіріс тиімділігі мен құнына тікелей әсер етеді, және жаппай өндірісте материалды таңдаудың негізгі факторы болып табылады:

Кастинг өнімділігі

• Q235 болат: Нашар икемділік. Төмен көміртекті және қорытпа мөлшері балқыманың нашар өтімділігіне және жоғары шөгу жылдамдығына әкеледі, шөгілетін қуыстарға және кеуектілікке бейім. Құю үшін сирек қолданылады; негізінен илемдеу және қалыптау үшін.
• 45 Болат: Орташа икемділік. Жоғары көміртегі мазмұны Q235-пен салыстырғанда өтімділікті жақсартады, бірақ әлі де ыстық крекингке бейім. Төмен дәлдік талаптары бар шағын және орташа өлшемді құйма бөлшектер үшін қолданылады.
• 40Cr Steel: қарағанда жақсы құйылатындығы 45 болат. Хром құйма құрылымын нақтылайды, шөгу мен ыстық крекинг үрдісін азайту.
  Термиялық өңдеуді қажет ететін дәлдікпен құйылған бөлшектер үшін қолайлы, бірақ құю құны прокатқа қарағанда жоғары.

Соғу өнімділігі

• Q235 болат: Соғудың тамаша өнімділігі. Соғу температура диапазоны (1150–850℃) кең, жақсы пластикалық және деформацияға төзімділігі төмен. Қарапайым пішіндерді ыстық соғуға қолайлы (E.Г., болттар, жақшалар).
• 45 Болат: Жақсы соғу өнімділігі. Соғу температурасы (1100–800℃); крекингті болдырмау үшін біркелкі қыздыруды қажет етеді. Соғылған бөлшектерде тазартылған дәндер бар, термиялық өңдеу әсерін жақсарту.
• 40Cr Steel: Орташа соғу өнімділігі. Хром деформацияға төзімділігін арттырады, жоғары соғу күшін және температураны қатаң бақылауды қажет етеді (1100–820℃).
  Соғудан кейінгі күйдіру ішкі кернеуді жою және термиялық өңдеуге дайындау үшін қажет.

Дәнекерлеу өнімділігі

• Q235 болат: Дәнекерлеудің тамаша өнімділігі. Төмен көміртегі мөлшері жылу әсер ететін аймақта мартенситтің пайда болуын болдырмайды (Қатер), алдын ала қыздыру немесе дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеусіз (Птеп) жұқа дайындамалар үшін қажет. Барлық дәнекерлеу әдістерімен үйлесімді (Сұмдық, Бағ, Gtaw).
• 45 Болат: Дәнекерлеудің нашар өнімділігі. Көміртегінің жоғары мөлшері ҚАЗ-да қатты мартенситке әкеледі, суық крекингке бейім.
  Алдын ала қыздыру (150–200℃) және PWHT (600–650℃ температурада шыңдау) міндетті болып табылады. Дәнекерлеу тек жөндеу үшін қолданылады, жүк көтергіш дәнекерлеуге арналған емес.
• 40Cr Steel: қарағанда нашар дәнекерлеу өнімділігі 45 болат. Хром HAZ беріктігін арттырады, суық крекинг пен морт сынғыштығын арттырады.
  Қатаң алдын ала қыздыру (200–300℃), төмен жылу беретін дәнекерлеу, және PWHT қажет. Әдетте дәнекерлеуден аулақ болады; механикалық біріктіру (болттау, тойтаринг) артықшылық беріледі.

Өңдеу Орындау

• Q235 болат: Өте жақсы өңдеу өнімділігі. Төмен қаттылық пен жақсы пластикалық кесуді жеңілдетеді, құралдың аз тозуымен.
  Жоғары жылдамдықты өңдеу және автоматтандырылған өндіріс желілері үшін қолайлы (E.Г., кронштейндерді өңдеу, нөмірлер).
• 45 Болат: Жеткізілген күйде жақсы өңдеу өнімділігі (HBW 190–230). Емдеуден кейін (қаттылық ＞ HRC 30), өңдеу қиындығы артады, қатты легирленген құралдарды қажет етеді. Бұл әдеттегі «өңдеуге болатын термиялық өңделген болат».
• 40Cr Steel: Жеткізілген күйде орташа өңдеу өнімділігі. Хром кесуге төзімділікті арттырады, сондықтан құралдың тозуы қарағанда жоғары 45 болат.
  Q кейін&Т (HBW 280–320), өңдеу жоғары кесу жылдамдығын және беру жылдамдығын бақылауды қажет етеді, өңдеу құнымен салыстырғанда 15–20% жоғары 45 болат.

7. Коррозияға төзімділік

Барлық үш болат коррозияға төзімді легирлеуші ​​элементтері жоқ көміртекті/легирленген құрылымдық болаттар болып табылады. (40Cr құрамындағы Cr мазмұны пассивті пленка қалыптастыру үшін тым төмен), сондықтан олардың коррозияға төзімділігі әдетте нашар, шамалы айырмашылықтармен:

• Q235 болат: Нашар коррозияға төзімділік. Қоспаның жоғары құрамы (С, Б) және төмен қорытпа мөлшері атмосфералық және тұщы су коррозиясын тездетеді, өнеркәсіптік атмосферада коррозия жылдамдығы 0,1–0,3 мм/жыл. Қорғау керек (сурет, мырыштау) сыртқы қызмет көрсету үшін.
• 45 Болат: Q235-тен сәл жақсы коррозияға төзімділік. Төменгі қоспалар мен жұқа құрылым коррозияның басталу орындарын азайтады.
  Өндірістік атмосферада коррозия жылдамдығы 0,08–0,25 мм/жыл, ұзақ мерзімді қызмет үшін әлі де қорғауды қажет етеді.
• 40Cr Steel: Үшеуінің ішіндегі ең жақсы коррозияға төзімділігі. Хром бетінде жұқа оксидті қабықша түзеді, коррозияны тежеу.
  Өнеркәсіптік атмосферада коррозия жылдамдығы 0,05–0,20 мм/жыл, және Q235 және қарағанда жұмсақ қышқылдарға/негіздерге жақсы төзімді 45 болат.
  Дегенмен, ол әлі де жоғары хлорлы ортадағы шұңқырлы коррозиядан зардап шегеді, коррозияға қарсы өңдеуді қажет етеді (хромдау, сурет).

8. Қолдану сценарийлері Q235 Steel қарсы 45 Болат 40Cr болатқа қарсы

Үш болатты қолдану қатаң түрде олардың өнімділігі мен құнына негізделген, әртүрлі өнеркәсіп салаларын қамтиды:

Q235 болат

Төмен баға, әмбебап құрылымдық болат. Қосымшалар кіреді:

• Құрылыс және құрылыс: Болат жақтаулар, арқалықтар, Бағандар, болат табақтар, және қарапайым ғимараттарға арналған арматура, көпірлер, және шеберханалар.
• Механикалық өндіріс: Жүк көтермейтін бөлшектер (жақшалар, негіздер, қамтиды), болттар, жаңғақтар, және аз жүктемелі жабдыққа арналған шайбалар.
• Құбыр және контейнер: Төмен қысымды су құбырлары, Резервуарлар, және коррозияға ұшырамайтын орталарға арналған кронштейндер.

45 Болат

Орташа күшті, термиялық өңделетін көміртекті болат. Қосымшалар кіреді:

• Механикалық бөлшектер: Тісті беріліс біліктері, шыбықтарды қосу, ик-жағалаулар, болттар, және орташа жүктемелі жабдыққа арналған гайкалар (E.Г., шағын қозғалтқыштар, сорғылар, және ауыл шаруашылығы машиналары).
• Құрал компоненттері: Жүздер, соққылар, және төмен жылдамдық үшін өледі, тозуы аз құралдар (бетін қатайтқаннан кейін).
• Автомобиль өнеркәсібі: Критикалық емес бөліктер (E.Г., тежегіш педальдар, рульдік ілгектер) төмен деңгейлі көліктерге арналған.

40Cr Steel

Жоғары беріктігі, легирленген құрылымдық болат. Қосымшалар кіреді:

• Механикалық беріліс бөліктері: Жоғары жүктемелі беріліс біліктері, Жүргізу біліктері, берікек, және ауыр машиналарға арналған подшипниктер (E.Г., инженерлік машиналар, Станоктар).
• Автомобиль және аэроғарыш: Критикалық бөліктер (E.Г., қозғалтқыштың иінді біліктері, Камшектер, беріліс берілістері) жоғары санаттағы көліктер мен жеңіл ұшақтарға арналған.
• Мұнай-химия өнеркәсібі: Жоғары қысымды құбырлар фланецтері, клапандар, және орташа коррозияға арналған сорғы біліктері, жоғары жүктемелі орталар.

9. Шығындар мен шығындардың тиімділігін салыстыру

Шығын – ірі өндірістің негізгі факторы. Салыстырмалы құны (базалық көрсеткіш ретінде Q235 қабылдайды) және үш болаттың экономикалық тиімділігі төмендегідей:

10. Қорытынды

Салыстырмалы талдау Q235 болат, 45 болат, және 40Cr болат қалай екенін көрсетеді Көміртекті, легирлеу, және термиялық өңдеу механикалық өнімділікке әсер етеді, ұжым, және қолдану жарамдылығы.

• Q235 болат бұл төмен көміртекті құрылымдық болат тамаша икемділікпен, дәнекерлеушілік, және қалыптасуы.
  Оның үнемділігі оны өте қолайлы етеді жалпы құрылымдық және өндірістік қолданбалар, бірақ оның беріктігі шектеулі және коррозиядан қорғауды қажет етеді.
• 45 болат бұл орташа көміртекті, термиялық өңделетін болат Q235 қарағанда жоғары беріктік пен қаттылықты ұсынады.
  Қашан сөніп, ашуланшақ, ол айтарлықтай жақсартылған созылу беріктігі мен тозуға төзімділікке қол жеткізеді, оны қолайлы ету білік сияқты механикалық бөлшектер, берікек, және осьтер.
• 40Cr болат бұл орташа көміртекті хромды легирленген болат арналған жоғары беріктікке және шаршауға төзімді қолданбалар.
  Сондай-ақ терең шынықтыру және тозуға төзімділік ауыр циклдік жүктемелер кезінде орындауға мүмкіндік береді, Көргендей ик-жағалаулар, шыбықтарды қосу, және жоғары жүктемелі машина компоненттері.

Төменгі сызық: Материалды таңдау теңгерімді болуы керек күш, қаттылық, Айналымдылық, дәнекерлеушілік, және өзіндік құны қызмет көрсету талаптарына қарсы.
Q235 құрылымдық және төмен жүктемелі қолданбаларға сәйкес келеді, 45 болат орташа жүктемелі механикалық бөлшектерді жабады, және 40Cr болат жоғары беріктікте ерекшеленеді, жоғары шаршау, және тозу үшін маңызды компоненттер.

 

ЖҚС

Q235 арасындағы негізгі айырмашылық неде, 45, және 40Cr болаттар?

• Q235 - төмен көміртекті құрылымдық болат; 45 болат орташа көміртекті және термиялық өңдеуге қабілетті; 40Cr – беріктігі мен беріктігі жоғары орташа көміртекті хромды легирленген болат.

Q235 болатының беріктігін арттыру үшін термиялық өңдеуге болады?

• Жоқ, Q235 құрамындағы төмен көміртегі термиялық өңдеудің қатаюын шектейді. Күшті жақсарту суық өңдеуге немесе дизайнды оңтайландыруға негізделген.

Біліктер мен берілістер үшін қай болат жақсы?

• 45 болат орташа жүктемелі біліктерге және берілістерге жарамды; 40Cr жоғары беріктік үшін қолайлы, жоғары шаршау, және тозуға төзімді механикалық компоненттер.

40Cr болат коррозияға төзімді?

• Табиғи емес. Қорғаныс жабындары, желник, немесе коррозиялық орталар үшін дизайнды ескеру қажет.

Термиялық өңдеу қалай әсер етеді 45 және 40Cr болаттар?

• Шығу және шынықтыру созылу беріктігін айтарлықтай жақсартады, қаттылық, Шаршауға төзімділік, оларды механикалық талап етілетін компоненттерге қолайлы етеді.