Q235 tērauda vs 45 Tērauds pret 40 kr tēraudu

Inženieru praksē, tērauda izvēle tieši ietekmē veiktspēju, ražošana, uzticamība, un komponentu izmaksas.

Trīs Ķīnas un starptautiskajos standartos parasti minētie tēraudi — Q235, 45 tērauds, un 40Krekls — aptver plašu dizaina prasību spektru, no pamata konstrukcijas atbalsta līdz augstas stiprības mehāniskām daļām.

Lai gan katrs ir balstīts uz dzelzs-oglekļa metalurģiju, to sakausēšanas stratēģijas, mikrostrukturālā uzvedība, mehāniskā veiktspēja, un optimālie pielietojumi būtiski atšķiras.

Šis raksts sniedz daudzpusīgu skatījumu, autoritatīvs, un padziļināts salīdzinājums, lai vadītu materiālu izvēli un inženiertehnisko lēmumu pieņemšanu.

1. Metalurģijas identitāte un klasifikācija

Q235 tērauds

Q235 ir a zema oglekļa satura konstrukcijas tērauds plaši izmanto vispārējās inženierijas un būvniecības lietojumos.

Tā ir visizplatītākā ķīniešu valoda oglekļa tērauds pakāpe, līdzvērtīgs ASTM A36 un S235JR. Q235 piedāvā a spēka līdzsvars, elastība, un metināmība, padarot to piemērotu tiltiem, ēkas, kuģu konstrukcijas, cauruļvadi, un mašīnu rāmji.

Funkcijas

• Ķīmiskais sastāvs: Ogleklis ≤ 0,20–0,25%, Mn 0,30–0,70%, izsekot S un P.
• Mehāniskās īpašības: Ražas stiprums ≈ 235 MPA, stiepes izturība ≈ 375–500 MPa.
• Metināms un formējams: Var viegli sagriezt, metinātas, un aukstā veidā.
• Rentabls: Ekonomisks risinājums vispārīgiem strukturāliem lietojumiem.
• Pieteikumi: Celtniecības sijas, strukturālie rāmji, kuģu būve, spiediena tvertnes.

45 Tērauds (pazīstams arī kā C45 vai 1.1191)

45 tērauds ir a vidēja oglekļa tērauda plaši izmanto Ķīnā un starptautiski mehāniskās daļas, kurām nepieciešama lielāka izturība un cietība nekā tēraudiem ar zemu oglekļa saturu.

Tas aptuveni atbilst Aisi 1045. Tas ir piemērots vārpstām, pārnesumi, un stiprinājumi, kas ir mehāniski noslogota un var tikt termiski apstrādāta.

Funkcijas

• Ķīmiskais sastāvs: Ogleklis ≈ 0,42–0,50%, Mn 0,50–0,80%, S/P <0.05%.
• Mehāniskās īpašības (rūdīts): Stiepes izturība ≈ 570–700 MPa, tecēšanas robeža ≈ 330–500 MPa.
• Termiski apstrādājams: Var rūdīt un rūdīt, lai panāktu augstāku cietību un nodilumizturību.
• Laba apstrādājamība un mērena stingrība: Līdzsvaro spēku un apstrādājamību.
• Pieteikumi: Vārpstas, pārnesumi, skrūves, asis, Savienojošie stieņi, un mehāniskās daļas ar mērenu slodzi.

40Cr tērauds (pazīstams arī kā 1.7035)

40Cr ir a vidēja oglekļa satura, hroms-leģētais tērauds plaši izmanto lietojumprogrammās, kurām nepieciešama lielāka izturība, cietība, un nodiluma pretestība nekā parastie vidēja oglekļa satura tēraudi.

Hroms uzlabo sacietēšanu, izturība pret koroziju, un noguruma spēks. Tas ir aptuveni līdzvērtīgs Aisi 5140.

Funkcijas

• Ķīmiskais sastāvs: Ogleklis ≈ 0,37–0,44%, Hroms ≈ 0,80–1,10%, Mn 0,50–0,80%, S/P <0.035%.
• Mehāniskās īpašības (normalizēts): Stiepes izturība ≈ 745–930 MPa, tecēšanas robeža ≈ 435–600 MPa.
• Lieliska rūdāmība: Var rūdīt un rūdīt, lai sasniegtu augstu cietību (līdz HRC 50) nodilumizturīgām daļām.
• Laba noguruma izturība un stingrība: Piemērots kritiskām mehāniskām sastāvdaļām.
• Pieteikumi: Vārpstas, pārnesumi, kloķvārpstas, lieljaudas asis, vārpstas, un citas augstas stiprības mehāniskās daļas.

2. Ķīmiskā sastāva salīdzinājums: Q235 tērauda vs 45 Tērauds pret 40 kr tēraudu

Tērauda ķīmiskais sastāvs tieši nosaka tā fāzes transformācijas uzvedību un mehāniskās īpašības.

Nākamajā tabulā ir parādīti standarta sastāva diapazoni (saskaņā ar Ķīnas nacionālajiem standartiem) un trīs tēraudu galveno elementu funkcionālie mehānismi:

Galvenās atšķirības:

Q235 ir zems oglekļa saturs un nav tīšu sakausējuma elementu, koncentrējoties uz apstrādājamību; 45 tēraudam ir augstāks oglekļa daudzums un stingrāka piemaisījumu kontrole, ļauj veikt termisko apstrādi;

40Cr pievieno hromu, lai optimizētu sacietēšanu un mehāniskās īpašības, pārvarot plaisu starp oglekļa tēraudu un augsti leģētu tēraudu.

3. Mikrostruktūras īpašības: No piegādes veida uz termiski apstrādātām valstīm

Mikrostruktūra ir saikne starp ķīmisko sastāvu un mehāniskajām īpašībām.

Trīs tēraudiem dažādos stāvokļos ir atšķirīgas mikrostruktūras, kas tieši ietekmē viņu sniegumu:

Piegādes statuss (Karsti velmēti)

• Q235 tērauds: Sastāv no ferīta (α-Fe) + pērļs (ferīta un cementīta lamelārais maisījums). Ferīts ir galvenā fāze (70-80%), nodrošinot labu lokanību un metināmību.
  Perlīta saturs (20–30%) nodrošina mērenu spēku. Struktūra ir rupji graudaina zemā sakausējuma satura un vienkārša karstās velmēšanas procesa dēļ.
• 45 Tērauds: ferīts + pērļs, ar lielāku perlīta saturu (40–50%) nekā Q235 augstāka oglekļa satura dēļ.
  Struktūra ir smalkāka un viendabīgāka (augstas kvalitātes tērauds), ar mazākiem ieslēgumiem, kas nodrošina labāku spēka un stingrības līdzsvaru.
• 40Cr tērauds: ferīts + pērļs + izsekot ar hromu bagātiem karbīdiem. Hroms uzlabo graudu izmēru, padarot perlīta lamelas plānākas nekā 45 tērauds.
  Hroma karbīdu klātbūtne (Cr₃C) liek pamatu turpmākai termiskās apstrādes nostiprināšanai.

Termiski apstrādāts stāvoklis (Rūdīšana + Rūdījums, Ņurds&T)

• Q235 tērauds: Slikta rūdāmība; rūdīšana (ūdens dzesēšana) veido tikai martensītu virsmas slānī, ar kodolu, kas paliek ferīts-perlīts.
  Termisko apstrādi izmanto reti, jo tas nevar būtiski uzlabot vispārējo veiktspēju un var izraisīt deformāciju/plaisāšanu.
• 45 Tērauds: Pēc dzēšanas (840-860 ℃ ūdens/eļļas dzesēšana), struktūra pārvēršas latas martensītā (ciets, bet trausls).
  Rūdīšana 200-300 ℃ (zema rūdīšana) ražo rūdītu martensītu, uzlabojot stingrību, vienlaikus saglabājot augstu cietību.
  Rūdīšana 500-600 ℃ (vidēja rūdīšana) veido sorbītu, spēku līdzsvara panākšana (σᵤ≥600 MPa) un plastiskums (δ≥15%).
• 40Cr tērauds: Lieliska rūdāmība; eļļas dzesēšana (ūdens dzesēšanas vietā) var sasniegt pilnīgu martensīta transformāciju pat sagatavēm ar diametru ≤50 mm.
  Pēc vidējas rūdīšanas (520-560 ℃), struktūra kļūst par rūdītu sorbītu (smalkgraudains sorbīts + izkliedēti karbīdi), ar lielāku izturību un stingrību nekā 45 tērauds. Hroms stabilizē martensīta struktūru, samazinot temperamenta trauslumu.

4. Mehānisko īpašību salīdzinājums — Q235 tērauda vs 45 Tērauds pret 40 kr tēraudu

5. Termiskās apstrādes raksturojums: Cietināmība un procesa pielāgošanās spēja

Termiskās apstrādes reakcija (rūdāmība, temperamenta stabilitāte) nosaka tērauda pielietojuma jomu. Trīs tēraudi šajā ziņā būtiski atšķiras:

Cietināmība

• Q235 tērauds: Ļoti slikta rūdāmība. Kritiskais dzesēšanas ātrums ir augsts; tikai plānas sagataves (≤5 mm) var veidot nelielu daudzumu martensīta pēc ūdens dzesēšanas, savukārt biezas sagataves paliek ferīta-perlīts.
  Termiskā apstrāde nav ekonomiski izdevīga, tāpēc tas tiek izmantots piegādes stāvoklī.
• 45 Tērauds: Vidēja rūdāmība. Sagataves ar diametru ≤20 mm var iegūt pilnu martensītu ar ūdens dzesēšanu; biezākām sagatavēm (20–40 mm), eļļas dzesēšana noved pie nepilnīgas sacietēšanas (kodols ir sorbīts).
  Tas ir piemērots vidēja izmēra, vidējas slodzes daļas, kurām nepieciešama termiskā apstrāde.
• 40Cr tērauds: Lieliska rūdāmība. Hroms samazina kritisko dzesēšanas ātrumu, kas nodrošina pilnīgu martensīta transformāciju sagatavēs ar diametru ≤50 mm ar eļļas dzesēšanu (izvairoties no ūdens dzesēšanas izraisītas deformācijas/plaisāšanas).
  Sagatavēm līdz 80 mm, ūdens-eļļas rūdīšana var panākt vienmērīgu sacietēšanu, padarot to piemērotu lieliem, lielas slodzes daļas.

Parastie termiskās apstrādes procesi un efekti

• Rūdīšana: Q235 atkausēšana (600-650 ℃) mazina rites stresu; 45/40Cr rūdīšana attīra graudus un samazina apstrādes cietību. 40Cr atkausēšana arī izšķīdina hroma karbīdus, sagatavošanās dzēšanai.
• Normalizēšana: Q235 normalizēšana (880-920 ℃) uzlabo struktūras viendabīgumu; 45/40Cr normalizēšana uzlabo izturību un stingrību, izmanto kā sarežģītu detaļu pirmapstrādi.
• Rūdīšana + Rūdījums: Pamatprocess 45/40Cr. 45 tērauds izmanto ūdens dzēšanu + vidēja rūdīšana; 40Cr izmanto eļļas dzēšanu + vidēja rūdīšana, panākt labāku visaptverošu veiktspēju un mazāku deformāciju.
• Virsmas sacietēšana: 45/40Cr var tikt pakļauts indukcijas sacietēšanai vai karburēšanai (45 tērauds) lai uzlabotu virsmas cietību (HRC 50–60) nodilumizturīgām daļām.
  40Cr hroma saturs uzlabo virsmas sacietēšanas efektu un nodilumizturību.

6. Apstrādes veiktspēja: Liešana, Kalšana, Metināšana, un mehāniskā apstrāde

Apstrādes veiktspēja tieši ietekmē ražošanas efektivitāti un izmaksas, un tas ir galvenais faktors materiālu izvēlei masveida ražošanā:

Casting Performance

• Q235 tērauds: Slikta castability. Zems oglekļa un sakausējumu saturs izraisa sliktu kausējuma plūstamību un augstu saraušanās ātrumu, ar noslieci uz saraušanās dobumiem un porainību. Reti izmanto liešanai; galvenokārt velmēšanai un formēšanai.
• 45 Tērauds: Mērena liešanas spēja. Lielāks oglekļa saturs uzlabo plūstamību salīdzinājumā ar Q235, bet joprojām ir pakļauti karstai plaisāšanai. Izmanto mazām un vidēja izmēra liešanas detaļām ar zemām precizitātes prasībām.
• 40Cr tērauds: Labāka castability nekā 45 tērauds. Hroms uzlabo liešanas struktūru, samazinot saraušanās un karstās plaisāšanas tendenci.
  Piemērots precīzi izlietām detaļām, kurām nepieciešama termiskā apstrāde, bet liešanas izmaksas ir augstākas nekā velmēšanas.

Kalšanas veiktspēja

• Q235 tērauds: Lieliska kalšanas veiktspēja. Kalšanas temperatūras diapazons (1150-850 ℃) ir plašs, ar labu plastiskumu un zemu deformācijas izturību. Piemērots vienkāršu formu karstajai kalšanai (Piem., skrūves, iekavas).
• 45 Tērauds: Laba kalšanas veiktspēja. Kalšanas temperatūra (1100-800 ℃); nepieciešama vienmērīga karsēšana, lai izvairītos no plaisāšanas. Kaltām daļām ir rafinēti graudi, uzlabojot termiskās apstrādes efektu.
• 40Cr tērauds: Vidēja kalšanas veiktspēja. Hroms palielina deformācijas izturību, kam nepieciešams lielāks kalšanas spēks un stingrāka temperatūras kontrole (1100-820 ℃).
  Atlaidināšana pēc kalšanas ir nepieciešama, lai novērstu iekšējo spriegumu un sagatavotos termiskai apstrādei.

Metināšanas veiktspēja

• Q235 tērauds: Lieliska metināšanas veiktspēja. Zems oglekļa saturs novērš martensīta veidošanos siltuma ietekmētajā zonā (Zarns), bez iepriekšējas uzsildīšanas vai pēcmetināšanas termiskās apstrādes (Phwht) nepieciešams plānām sagatavēm. Savietojams ar visām metināšanas metodēm (SMAW, GMAW, GTAW).
• 45 Tērauds: Slikta metināšanas veiktspēja. Augsts oglekļa saturs izraisa cieto martensītu HAZ, nosliece uz aukstu plaisāšanu.
  Iepriekšēja uzsildīšana (150-200 ℃) un PWHT (rūdīšana 600-650 ℃) ir obligātas. Metināšanu izmanto tikai remontam, nav paredzēts nesošām metinājuma šuvēm.
• 40Cr tērauds: Sliktāka metināšanas veiktspēja nekā 45 tērauds. Hroms palielina HAZ sacietēšanu, padarot aukstu plaisāšanu un trausluma iespējamību.
  Stingra priekšsildīšana (200-300 ℃), zemas siltuma ievades metināšana, un PWHT. Parasti izvairās no metināšanas; mehāniskā savienošana (skrūvēšana, kniedēšana) priekšroka tiek dota.

Apstrāde Sniegums

• Q235 tērauds: Lieliska apstrādes veiktspēja. Zema cietība un laba plastika atvieglo griešanu, ar zemu instrumentu nodilumu.
  Piemērots ātrgaitas apstrādei un automatizētām ražošanas līnijām (Piem., kronšteinu apstrāde, plāksnes).
• 45 Tērauds: Laba apstrādes veiktspēja piegādes stāvoklī (HBW 190–230). Pēc termiskās apstrādes (cietība ＞ HRC 30), palielinās apstrādes grūtības, nepieciešami cieta sakausējuma instrumenti. Tas ir tipisks "apstrādājams termiski apstrādāts tērauds".
• 40Cr tērauds: Vidēja apstrādes veiktspēja piegādes stāvoklī. Hroms palielina griešanas pretestību, tātad instrumentu nodilums ir lielāks par 45 tērauds.
  Pēc Q&T (HBW 280–320), apstrādei nepieciešams lielāks griešanas ātrums un padeves ātruma kontrole, ar apstrādes izmaksām par 15–20% augstākas nekā 45 tērauds.

7. Izturība pret koroziju

Visi trīs tēraudi ir oglekļa/leģētie konstrukciju tēraudi bez apzinātiem korozijizturīgiem sakausējuma elementiem (Cr saturs 40 Cr ir pārāk zems pasīvai plēves veidošanai), tāpēc to izturība pret koroziju parasti ir slikta, ar nelielām atšķirībām:

• Q235 tērauds: Slikta izturība pret koroziju. Augsts piemaisījumu saturs (S, Pūtīt) un zems sakausējuma saturs paātrina atmosfēras un saldūdens koroziju, ar korozijas ātrumu 0,1–0,3 mm/gadā rūpnieciskajā atmosfērā. Jāsargā (gleznošana, cinkošana) āra dienestam.
• 45 Tērauds: Nedaudz labāka izturība pret koroziju nekā Q235. Mazāks piemaisījumu saturs un smalkāka struktūra samazina korozijas rašanās vietas.
  Korozijas ātrums rūpnieciskā vidē ir 0,08–0,25 mm/gadā, joprojām ir nepieciešama aizsardzība ilgstošai darbībai.
• 40Cr tērauds: Labākā izturība pret koroziju starp trim. Hroms veido plānu oksīda plēvi uz virsmas, kavē koroziju.
  Korozijas ātrums rūpnieciskā vidē ir 0,05–0,20 mm/gadā, un tam ir labāka izturība pret vieglām skābēm/bāzēm nekā Q235 un 45 tērauds.
  Lai arī, tas joprojām cieš no punktkorozijas vidēs ar augstu hlorīda saturu, nepieciešama pretkorozijas apstrāde (hromēšana, gleznošana).

8. Pielietojuma scenāriji Q235 Steel vs 45 Tērauds pret 40 kr tēraudu

Trīs tēraudu pielietojums ir stingri balstīts uz to veiktspēju un izmaksām, aptver dažādas rūpniecības jomas:

Q235 tērauds

Zemas izmaksas, vispārēja pielietojuma konstrukciju tērauds. Pieteikumos ietilpst:

• Celtniecība un celtniecība: Tērauda rāmji, sijas, kolonnas, tērauda plāksnes, un armatūras stieņi parastajām ēkām, tilti, un darbnīcas.
• Mehāniskā ražošana: Nenesošās daļas (iekavas, bāzes, vāki), skrūves, rieksti, un paplāksnes zemas slodzes iekārtām.
• Cauruļvads un konteiners: Zema spiediena ūdensvadi, uzglabāšanas tvertnes, un kronšteini pretkorozijas materiāliem.

45 Tērauds

Vidēja stiprība, termiski apstrādājams oglekļa tērauds. Pieteikumos ietilpst:

• Mehāniskās daļas: Zobratu vārpstas, Savienojošie stieņi, kloķvārpstas, skrūves, un uzgriežņi vidējas slodzes iekārtām (Piem., mazie motori, sūkņi, un lauksaimniecības tehnika).
• Instrumentu sastāvdaļas: Asmeņi, sitieni, un mirst zemam ātrumam, zema nodiluma instrumenti (pēc virsmas sacietēšanas).
• Automobiļu rūpniecība: Nekritiskās daļas (Piem., bremžu pedāļi, stūres locītavas) zemas klases transportlīdzekļiem.

40Cr tērauds

Lielas izturības, leģētais strukturālais tērauds. Pieteikumos ietilpst:

• Mehāniskās transmisijas daļas: Lielas slodzes zobratu vārpstas, piedziņas vārpstas, pārnesumi, un gultņi smagajai tehnikai (Piem., inženiertehniskās iekārtas, darbgaldi).
• Autobūves un kosmosa: Kritiskās daļas (Piem., dzinēja kloķvārpstas, sadales vārpstas, transmisijas zobrati) augstas klases transportlīdzekļiem un vieglajām lidmašīnām.
• Naftas ķīmijas rūpniecība: Augstspiediena cauruļvadu atloki, vārsti, un sūkņu vārpstas vidējai korozijai, augstas slodzes vidēs.

9. Izmaksu un izmaksu efektivitātes salīdzinājums

Izmaksas ir galvenais faktors liela mēroga ražošanā. Relatīvās izmaksas (ņemot Q235 kā bāzes līniju) un trīs tēraudu izmaksu efektivitāte ir šāda:

10. Secinājums

Salīdzinošā analīze Q235 tērauds, 45 tērauds, un 40Cr tērauds uzsver, kā oglekļa saturs, leģēšana, un termiskā apstrāde ietekmēt mehānisko veiktspēju, ražošana, un pielietojuma piemērotība.

• Q235 tērauds ir a zema oglekļa satura konstrukcijas tērauds ar izcilu elastību, metināmība, un formablitāte.
  Tā rentabilitāte padara to ideāli piemērotu vispārīgi strukturāli un ražošanas pielietojumi, bet tam ir ierobežota izturība un nepieciešama aizsardzība pret koroziju.
• 45 tērauds ir a vidēja oglekļa satura, termiski apstrādājams tērauds piedāvā lielāku izturību un cietību nekā Q235.
  Kad rūdīts un rūdīts, tas sasniedz ievērojami uzlabotu stiepes izturību un nodilumizturību, padarot to piemērotu mehāniskās daļas, piemēram, vārpstas, pārnesumi, un asis.
• 40Cr tērauds ir a vidēja oglekļa satura hroma leģētais tērauds paredzēts augstas stiprības un noguruma izturīgiem lietojumiem.
  Tā dziļa sacietēšana un nodilumizturība ļauj tai darboties lielās cikliskās slodzēs, kā redzams kloķvārpstas, Savienojošie stieņi, un lielas slodzes mašīnu sastāvdaļas.

Apakšējā līnija: Materiāla izvēlei jābūt līdzsvarotai izturība, izturība, mašīnīgums, metināmība, un izmaksas pret pakalpojumu prasībām.
Q235 ir piemērots strukturāliem un zemas slodzes lietojumiem, 45 tērauds aptver vidējas slodzes mehāniskās daļas, un 40Cr tērauds izceļas ar augstu izturību, augsts nogurums, un nodiluma kritiskās sastāvdaļas.

 

FAQ

Kāda ir galvenā atšķirība starp Q235, 45, un 40Cr tēraudiem?

• Q235 ir zema oglekļa satura konstrukcijas tērauds; 45 tērauds ir vidēja oglekļa satura un termiski apstrādājams; 40Cr ir vidēja oglekļa satura hroma sakausējuma tērauds ar augstu izturību un rūdāmību.

Vai Q235 tēraudu var termiski apstrādāt, lai uzlabotu izturību?

• Ne, Q235 zemais oglekļa saturs ierobežo termiskās apstrādes sacietēšanu. Izturības uzlabojumi ir atkarīgi no aukstās apstrādes vai dizaina optimizācijas.

Kurš tērauds ir vislabākais vārpstām un zobratiem?

• 45 tērauds ir piemērots mērenas slodzes vārpstām un zobratiem; 40Augstas stiprības gadījumā priekšroka tiek dota Cr, augsts nogurums, un nodilumizturīgiem mehāniskiem komponentiem.

Ir 40Cr tērauda izturīgs pret koroziju?

• Ne pēc būtības. Aizsargpārklājumi, apjoms, vai konstrukcijas apsvērumi ir nepieciešami korozīvām vidēm.

Kā termiskā apstrāde ietekmē 45 un 40Cr tēraudiem?

• Rūdīšana un rūdīšana ievērojami uzlabo stiepes izturību, cietība, un noguruma izturība, padarot tos piemērotus mehāniski prasīgām sastāvdaļām.