Q235 Çelik vs 45 Çelik ve 40Cr Çelik

Mühendislik uygulamasında, çelik seçimi performansı doğrudan etkiler, üretim, güvenilirlik, ve bileşenlerin maliyeti.

Çin ve uluslararası standartlarda yaygın olarak referans verilen üç çelik - Q235, 45 çelik, Ve 40CR — geniş bir tasarım gereksinimleri yelpazesini kapsar, temel yapısal destekten yüksek mukavemetli mekanik parçalara kadar.

Her ne kadar her biri demir-karbon metalurjisine dayalı olsa da, alaşımlama stratejileri, mikroyapısal davranış, mekanik performans, ve optimal uygulamalar önemli ölçüde farklılık gösterir.

Bu makale çoklu perspektif sunmaktadır, yetkili, ve malzeme seçimine ve mühendislikle ilgili karar alma süreçlerine rehberlik edecek derinlemesine karşılaştırma.

1. Metalurjik Kimlik ve Sınıflandırma

Q235 Çelik

Q235 bir düşük karbonlu yapısal çelik genel mühendislik ve inşaat uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.

Bu en yaygın Çince karbon çeliği seviye, eşdeğer ASTM A36 Ve Bir S235JR. Q235 şunları sunuyor: güç dengesi, süneklik, ve kaynaklanabilirlik, köprüler için uygun hale getirmek, binalar, gemi yapıları, boru hatları, ve makine çerçeveleri.

Özellikler

• Kimyasal bileşim: Karbon ≤ %0,20–0,25, Mn %0,30–0,70, S ve P'yi izle.
• Mekanik özellikler: Verim gücü ≈ 235 MPa, çekme mukavemeti ≈ 375–500 MPa.
• Kaynaklanabilir ve şekillendirilebilir: Kolayca kesilebilir, kaynaklı, ve soğuk şekillendirilmiş.
• Uygun maliyetli: Genel yapısal uygulamalar için ekonomik seçenek.
• Uygulamalar: İnşaat kirişleri, yapısal çerçeveler, gemi yapımı, basınçlı kaplar.

45 Çelik (C45 veya olarak da bilinir 1.1191)

45 çelik bir orta karbonlu çelik Çin'de ve uluslararası alanda yaygın olarak kullanılmaktadır Düşük karbonlu çeliklere göre daha yüksek mukavemet ve sertlik gerektiren mekanik parçalar.

Yaklaşık olarak şuna karşılık gelir: AISI 1045. Şaftlar için uygundur, dişliler, ve bağlantı elemanları mekanik olarak yüklenir ve ısıl işleme tabi tutulabilir.

Özellikler

• Kimyasal bileşim: Karbon ≈ %0,42–0,50, Min %0,50–0,80, S/P <0.05%.
• Mekanik özellikler (tavlanmış): Çekme mukavemeti ≈ 570–700 MPa, akma dayanımı ≈ 330–500 MPa.
• Isıl işleme tabi tutulabilir: Daha yüksek sertlik ve aşınma direnci elde etmek için söndürülebilir ve temperlenebilir.
• İyi işlenebilirlik ve orta tokluk: Gücü ve işlenebilirliği dengeler.
• Uygulamalar: Şaftlar, dişliler, cıvatalar, akslar, bağlantı çubukları, ve orta dereceli yükler altındaki mekanik parçalar.

40Cr Çelik (olarak da bilinir 1.7035)

40Cr bir orta karbonlu, krom-alaşımlı çelik gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. daha yüksek güç, sertlik, ve aşınma direnci sıradan orta karbonlu çeliklere göre.

Krom sertleşebilirliği artırır, korozyon direnci, ve yorulma mukavemeti. Yaklaşık olarak eşdeğerdir AISI 5140.

Özellikler

• Kimyasal bileşim: Karbon ≈ %0,37–0,44, Krom ≈ %0,80–1,10, Min %0,50–0,80, S/P <0.035%.
• Mekanik özellikler (normalleştirilmiş): Çekme mukavemeti ≈ 745–930 MPa, akma dayanımı ≈ 435–600 MPa.
• Mükemmel sertleşebilirlik: Yüksek sertlik elde etmek için söndürülebilir ve temperlenebilir (HRC'ye kadar 50) aşınmaya dayanıklı parçalar için.
• İyi yorulma direnci ve tokluk: Kritik mekanik bileşenler için uygundur.
• Uygulamalar: Şaftlar, dişliler, krank milleri, ağır hizmet tipi akslar, iğler, ve diğer yüksek mukavemetli mekanik parçalar.

2. Kimyasal Bileşim Karşılaştırması: Q235 Çelik vs 45 Çelik ve 40Cr Çelik

Çeliğin kimyasal bileşimi, faz dönüşüm davranışını ve mekanik özelliklerini doğrudan belirler..

Aşağıdaki tablo standart bileşim aralıklarını göstermektedir (Çin ulusal standartlarına göre) ve üç çelik için temel elemanların fonksiyonel mekanizmaları:

Temel farklar:

Q235 düşük karbonludur ve kasıtlı alaşım elementleri içermez, işlenebilirliğe odaklanmak; 45 çelik daha yüksek karbona ve daha sıkı kirlilik kontrolüne sahiptir, ısıl işlemin etkinleştirilmesi;

40Cr, sertleşebilirliği ve mekanik özellikleri optimize etmek için krom ekler, Karbon çeliği ile yüksek alaşımlı çelik arasındaki boşluğu dolduruyor.

3. Mikroyapı özellikleri: Teslim Edildiği Durumdan Isıl İşlem Görmüş Durumlara

Mikroyapı, kimyasal bileşim ile mekanik özellikler arasındaki bağlantıdır.

Üç çelik farklı durumlarda farklı mikro yapılar sergiliyor, Performanslarını doğrudan etkileyen:

Teslim Edildiği Durum (Sıcak Haddelenmiş)

• Q235 Çelik: Ferritten oluşur (α-Fe) + inci (ferrit ve sementitin katmanlı karışımı). Ferrit ana fazdır (70–80), iyi süneklik ve kaynaklanabilirlik sağlamak.
  Perlit içeriği (20–30) orta derecede güç sağlar. Düşük alaşım içeriği ve basit sıcak haddeleme işlemi nedeniyle yapı kaba tanelidir..
• 45 Çelik: Ferrit + inci, daha yüksek perlit içeriğine sahip (40–50) Daha yüksek karbon içeriği nedeniyle Q235'ten.
  Yapı daha ince ve daha düzgündür (yüksek kaliteli çelik), daha az katılımla, daha iyi güç ve dayanıklılık dengesine yol açar.
• 40Cr Çelik: Ferrit + inci + krom açısından zengin karbürlerin izini sürmek. Krom tane boyutunu inceltir, Perlit lamellerini daha ince hale getirmek 45 çelik.
  Krom karbürlerin varlığı (Cr₃C) sonraki ısıl işlem güçlendirmesinin temelini oluşturur.

Isıl İşlem Görmüş Durum (Söndürme + Temperleme, Q&T)

• Q235 Çelik: Zayıf sertleşebilirlik; söndürme (su soğutma) yalnızca yüzey katmanında martenzit oluşturur, çekirdekte kalan ferrit-perlit ile.
  Isıl işlem nadiren kullanılır, genel performansı önemli ölçüde iyileştiremeyeceğinden ve deformasyona/çatlamaya neden olabileceğinden.
• 45 Çelik: Söndürmeden sonra (840–860°C su/yağ soğutma), yapı çıta martenzitine dönüşür (sert ama kırılgan).
  200–300°C'de temperleme (düşük tavlama) temperlenmiş martenzit üretir, Yüksek sertliği korurken tokluğu arttırmak.
  500–600°C'de temperleme (orta tavlama) sorbit oluşturur, güç dengesine ulaşmak (σᵤ≥600 MPa) ve süneklik (δ≥15%).
• 40Cr Çelik: Mükemmel sertleşebilirlik; yağ soğutma (su soğutma yerine) çapı ≤50 mm olan iş parçalarında bile tam martenzit dönüşümü elde edilebilir.
  Orta tavlamadan sonra (520–560°C), yapı temperlenmiş sorbit haline gelir (ince taneli sorbit + dağınık karbürler), göre daha yüksek mukavemet ve tokluğa sahip 45 çelik. Krom martensit yapısını stabilize eder, öfke kırılganlığının azaltılması.

4. Mekanik Özellikler Karşılaştırması — Q235 Çelik vs 45 Çelik ve 40Cr Çelik

5. Isıl İşlem Özellikleri: Sertleşebilirlik ve Proses Uyarlanabilirliği

Isıl işlem duyarlılığı (Sertleşebilirlik, öfke kararlılığı) çeliğin uygulama kapsamını belirler. Üç çelik bu bakımdan önemli ölçüde farklılık gösteriyor:

Sertleşebilirlik

• Q235 Çelik: Çok zayıf sertleşebilirlik. Kritik soğuma hızı yüksektir; yalnızca ince iş parçaları (≤5 mm) su soğutmasından sonra az miktarda martenzit oluşturabilir, kalın iş parçaları ferrit-perlit olarak kalırken.
  Isıl işlem ekonomik olarak uygun değildir, yani teslim edildiği haliyle kullanılır.
• 45 Çelik: Orta derecede sertleşebilirlik. Çapı ≤20 mm olan iş parçaları su soğutması ile tam martensit elde edilebilir; daha kalın iş parçaları için (20–40 mm), yağın soğutulması eksik sertleşmeye yol açar (çekirdek sorbit).
  Orta boy için uygundur, Isıl işlem gerektiren orta yüklü parçalar.
• 40Cr Çelik: Mükemmel sertleşebilirlik. Krom kritik soğuma hızını azaltır, yağ soğutması ile çapı ≤50 mm olan iş parçalarında tam martenzit dönüşümünün sağlanması (suyun soğumasından kaynaklanan deformasyonun/çatlamanın önlenmesi).
  kadar iş parçaları için 80 mm, su-yağ söndürme, düzgün sertleşme sağlayabilir, büyükler için uygun hale getiriyor, ağır yüklü parçalar.

Yaygın Isıl İşlem Süreçleri ve Etkileri

• Tavlama: Q235 tavlama (600–650°C) yuvarlanma stresini azaltır; 45/40Cr tavlama, taneleri inceltir ve işleme için sertliği azaltır. 40Cr tavlaması ayrıca krom karbürleri de çözer, söndürmeye hazırlanıyor.
• Normalleştirme: Q235 normalleştirme (880–920°C) yapı bütünlüğünü artırır; 45/40Cr normalleştirme gücü ve dayanıklılığı artırır, karmaşık parçalar için ön işlem olarak kullanılır.
• Söndürme + Temperleme: 45/40Cr için temel süreç. 45 çelik su söndürmeyi kullanır + orta tavlama; 40Cr yağ söndürme kullanır + orta tavlama, daha iyi kapsamlı performans ve daha düşük deformasyon elde etmek.
• Yüzey sertleştirme: 45/40Cr indüksiyonla sertleştirmeye veya karbürlemeye tabi tutulabilir (45 çelik) yüzey sertliğini arttırmak için (HRC 50–60) aşınmaya dayanıklı parçalar için.
  40Cr'ın krom içeriği yüzey sertleştirme etkisini ve aşınma direncini artırır.

6. İşleme Performansı: Döküm, Dövme, Kaynak, ve Talaşlı İmalat

İşleme performansı üretim verimliliğini ve maliyetini doğrudan etkiler, seri üretimde malzeme seçiminde önemli bir faktördür:

Döküm Performansı

• Q235 Çelik: Zayıf dökülebilirlik. Düşük karbon ve alaşım içeriği zayıf erimiş akışkanlığa ve yüksek büzülme oranına yol açar, büzülmeye eğilimli boşluklar ve gözeneklilik. Döküm için nadiren kullanılır; esas olarak haddeleme ve şekillendirme için.
• 45 Çelik: Orta derecede dökülebilirlik. Daha yüksek karbon içeriği Q235'e kıyasla akışkanlığı artırır, ama yine de sıcak çatlamaya eğilimli. Düşük hassasiyet gereksinimleri olan küçük ve orta büyüklükteki döküm parçalar için kullanılır.
• 40Cr Çelik: Daha iyi dökülebilirlik 45 çelik. Krom döküm yapısını iyileştirir, büzülmeyi ve sıcak çatlama eğilimini azaltmak.
  Isıl işlem gerektiren hassas döküm parçalar için uygundur, ancak döküm maliyeti haddeleme maliyetinden daha yüksektir.

Dövme Performansı

• Q235 Çelik: Mükemmel dövme performansı. Dövme sıcaklık aralığı (1150–850°C) geniş, iyi plastisite ve düşük deformasyon direnci ile. Basit şekillerin sıcak dövmesi için uygundur (örneğin, cıvatalar, parantez).
• 45 Çelik: İyi dövme performansı. Dövme sıcaklığı (1100–800°C); çatlamayı önlemek için eşit ısıtma gerektirir. Dövme parçalarda rafine taneler bulunur, Isıl işlem etkisinin iyileştirilmesi.
• 40Cr Çelik: Orta dövme performansı. Krom deformasyon direncini artırır, daha yüksek dövme kuvveti ve daha sıkı sıcaklık kontrolü gerektirir (1100–820°C).
  Dövme sonrası tavlama, iç gerilimi ortadan kaldırmak ve ısıl işleme hazırlanmak için gereklidir.

Kaynak Performansı

• Q235 Çelik: Mükemmel kaynak performansı. Düşük karbon içeriği ısıdan etkilenen bölgede martensit oluşumunu önler (HAZ), ön ısıtma veya kaynak sonrası ısıl işlem yapılmadan (Pwht) ince iş parçaları için gereklidir. Tüm kaynak yöntemleriyle uyumlu (SMAW, GMAW, GTAW).
• 45 Çelik: Kötü kaynak performansı. Yüksek karbon içeriği HAZ'da sert martensitin oluşmasına neden olur, soğuk çatlamaya eğilimli.
  Ön ısıtma (150–200°C) ve PWHT (600–650°C'de temperleme) zorunludur. Kaynak yalnızca onarım için kullanılır, yük taşıyan kaynaklar için değil.
• 40Cr Çelik: Daha kötü kaynak performansı 45 çelik. Krom HAZ sertleşebilirliğini arttırır, soğukta çatlama ve öfke kırılganlığını daha muhtemel hale getirir.
  Sıkı ön ısıtma (200–300°C), düşük ısı girdili kaynak, ve PWHT gereklidir. Kaynaktan genellikle kaçınılır; mekanik birleştirme (cıvatalama, perçinleme) tercih edilir.

İşleme Performans

• Q235 Çelik: Mükemmel işleme performansı. Düşük sertlik ve iyi esneklik kesmeyi kolaylaştırır, düşük takım aşınması ile.
  Yüksek hızlı işleme ve otomatik üretim hatları için uygundur (örneğin, braketlerin işlenmesi, plakalar).
• 45 Çelik: Teslimat durumunda iyi işleme performansı (YBW 190–230). Isıl işlemden sonra (sertlik > HRC 30), işleme zorluğu artar, sert alaşımlı aletler gerektiren. Tipik bir “işlenebilir ısıl işlem görmüş çeliktir”.
• 40Cr Çelik: Teslimat durumunda orta düzeyde işleme performansı. Krom kesme direncini artırır, yani takım aşınması daha yüksektir 45 çelik.
  Q'dan sonra&T (YBW 280–320), işleme, daha yüksek kesme hızı ve ilerleme hızı kontrolü gerektirir, işleme maliyeti -20 daha yüksek 45 çelik.

7. Korozyon Direnci

Her üç çelik de, korozyona dirençli alaşım elementleri içermeyen karbon/alaşımlı yapısal çeliklerdir. (40Cr'deki Cr içeriği pasif film oluşumu için çok düşük), bu nedenle korozyon dirençleri genellikle zayıftır, ufak farklılıklarla:

• Q235 Çelik: Zayıf korozyon direnci. Yüksek safsızlık içeriği (S, P) ve düşük alaşım içeriği atmosferik ve tatlı su korozyonunu hızlandırır, endüstriyel ortamlarda korozyon oranı 0,1–0,3 mm/yıldır. Korunmalı (tablo, galvanizleme) açık hava servisi için.
• 45 Çelik: Q235'e göre biraz daha iyi korozyon direnci. Daha düşük yabancı madde içeriği ve daha ince yapı, korozyon başlangıç ​​bölgelerini azaltır.
  Endüstriyel ortamlarda korozyon oranı 0,08–0,25 mm/yıldır, uzun süreli hizmet için hala korumaya ihtiyaç var.
• 40Cr Çelik: Üçü arasında en iyi korozyon direnci. Krom yüzeyde ince bir oksit filmi oluşturur, korozyonu önleyici.
  Endüstriyel ortamlarda korozyon oranı 0,05–0,20 mm/yıldır, ve hafif asitlere/bazlara karşı Q235'e göre daha iyi dirence sahiptir ve 45 çelik.
  Fakat, yüksek klorürlü ortamlarda hala çukurlaşma korozyonuna maruz kalmaktadır, korozyon önleyici işlem gerektiren (kromlama, tablo).

8. Uygulama Senaryoları Q235 Çelik vs 45 Çelik ve 40Cr Çelik

Üç çeliğin uygulanması kesinlikle performanslarına ve maliyetlerine dayanmaktadır., farklı endüstriyel alanları kapsayan:

Q235 Çelik

Düşük maliyetli, genel amaçlı yapısal çelik. Uygulamalar şunları içerir::

• İnşaat ve inşaat: Çelik çerçeveler, kirişler, sütunlar, çelik levhalar, ve sıradan binalar için takviye çubukları, köprüler, ve atölyeler.
• Mekanik imalat: Yük taşımayan parçalar (parantez, üs, kapaklar), cıvatalar, fındık, Düşük yüklü ekipmanlar için rondelalar ve rondelalar.
• Boru hattı ve konteyner: Alçak basınçlı su boru hatları, depolama tankları, ve aşındırıcı olmayan ortamlar için braketler.

45 Çelik

Orta mukavemet, ısıl işlem görebilen karbon çeliği. Uygulamalar şunları içerir::

• Mekanik parçalar: Dişli şaftları, bağlantı çubukları, krank milleri, cıvatalar, orta yük ekipmanı için somunlar ve somunlar (örneğin, küçük motorlar, pompalar, ve tarım makineleri).
• Araç bileşenleri: Bıçaklar, yumruklar, ve düşük hız için ölür, az aşınan aletler (yüzey sertleştirmeden sonra).
• Otomotiv endüstrisi: Kritik olmayan parçalar (örneğin, fren pedalları, direksiyon eklemleri) düşük seviyeli araçlar için.

40Cr Çelik

Yüksek mukavemetli, alaşımlı yapısal çelik. Uygulamalar şunları içerir::

• Mekanik şanzıman parçaları: Yüksek yüklü dişli milleri, Sürücü Milleri, dişliler, ve ağır makineler için rulmanlar (örneğin, mühendislik makineleri, takım tezgahları).
• Otomotiv ve havacılık: Kritik parçalar (örneğin, motor krank milleri, eksantrik milleri, şanzıman dişlileri) ileri teknoloji araçlar ve hafif uçaklar için.
• Petrokimya endüstrisi: Yüksek basınçlı boru hattı flanşları, vanalar, ve orta korozyona yönelik pompa milleri, yüksek yüklü ortamlar.

9. Maliyet ve Maliyet Etkinliği Karşılaştırması

Büyük ölçekli üretimde maliyet önemli bir faktördür. Göreceli maliyet (Q235'i temel alarak) Üç çeliğin maliyet etkinliği ve verimliliği aşağıdaki gibidir:

10. Çözüm

Karşılaştırmalı analizi Q235 çelik, 45 çelik, ve 40Cr çelik nasıl olduğunu vurgular karbon içeriği, alaşım, ve ısıl işlem mekanik performansı etkilemek, üretim, ve uygulama uygunluğu.

• Q235 çelik bir düşük karbonlu yapısal çelik mükemmel sünekliğe sahip, kaynaklanabilirlik, ve şekillendirilebilirlik.
  Maliyet etkinliği onu ideal kılar genel yapısal ve imalat uygulamaları, ancak gücü sınırlıdır ve korozyona karşı koruma gerektirir.
• 45 çelik bir orta karbonlu, ısıl işlem görebilen çelik Q235'ten daha yüksek mukavemet ve sertlik sunar.
  Ne zaman Söndürülmüş ve temperli, önemli ölçüde geliştirilmiş çekme mukavemeti ve aşınma direnci sağlar, için uygun hale getirmek miller gibi mekanik parçalar, dişliler, ve akslar.
• 40krom çelik bir orta karbonlu krom alaşımlı çelik için tasarlanmış yüksek mukavemetli ve yorulmaya dayanıklı uygulamalar.
  Onun derin sertleşebilirlik ve aşınma direnci ağır döngüsel yükler altında performans göstermesine izin verin, görüldüğü gibi krank milleri, bağlantı çubukları, ve yüksek yüklü makine bileşenleri.

Sonuç olarak: Malzeme seçimi dengeli olmalı kuvvet, dayanıklılık, işlenebilirlik, kaynaklanabilirlik, ve maliyet hizmet gereksinimlerine karşı.
Q235 yapısal ve düşük yüklü uygulamalara uygundur, 45 çelik orta derecede yüklü mekanik parçaları kapsar, ve 40Cr çelik yüksek mukavemette öne çıkıyor, yüksek yorgunluk, ve aşınma açısından kritik bileşenler.

 

SSS

Q235 arasındaki temel fark nedir?, 45, ve 40Cr çelikler?

• Q235 düşük karbonlu yapısal çeliktir; 45 çelik orta karbonludur ve ısıl işleme tabi tutulabilir; 40Cr, yüksek mukavemet ve sertleşebilme özelliğine sahip orta karbonlu krom alaşımlı bir çeliktir.

Q235 çeliği mukavemeti arttırmak için ısıl işleme tabi tutulabilir mi??

• HAYIR, Q235'in düşük karbon içeriği ısıl işlem sertleşmesini sınırlar. Mukavemet iyileştirmeleri soğuk çalışmaya veya tasarım optimizasyonuna dayanır.

Şaftlar ve dişliler için hangi çelik en iyisidir??

• 45 çelik orta yüklü miller ve dişliler için uygundur; 40Yüksek mukavemet için Cr tercih edilir, yüksek yorgunluk, ve aşınmaya dayanıklı mekanik bileşenler.

40Cr çelik korozyona dayanıklıdır?

• Doğuştan değil. Koruyucu kaplamalar, kaplama, veya aşındırıcı ortamlar için tasarım hususları gereklidir.

Isıl işlem nasıl etkiler? 45 ve 40Cr çelikler?

• Söndürme ve temperleme, çekme mukavemetini önemli ölçüde artırır, sertlik, ve yorulma direnci, onları mekanik açıdan zorlu bileşenlere uygun hale getirir.