Kaip Q345 cheminė sudėtis veikia jo mechanines savybes?
Kaip žemas - lydinys, aukštas - stiprumo plienas, Q345 cheminė sudėtis yra „įgimtas pagrindas“, nustatantis jo mechanines savybes (stiprumą, tvirtumą, lankstumą, suvirinimą ir kt.). Skirtingi elementai tiesiogiai kontroliuoja medžiagos vidinę struktūrą (tokią kaip grūdų dydis, fazės sudėtis ir defektų pasiskirstymas) per mechanizmus, tokius kaip kieto tirpalo stiprinimas, grūdų tobulinimas, antrasis - fazių kritulių stiprinimas arba grūdų ribinių defektų slopinimas, galiausiai pasireiškiantis kaip mechaninių savybių skirtumus. Ši išsami kiekvieno komponento specifinio poveikio mechaninėms savybėms analizė suskirstyta į elemento funkciją:
1. Pagrindiniai stiprinimo elementai: „pagrindinė jėga“, lemianti stiprumą
Šie elementai yra Q345 „didelio stiprumo“ branduolys (išeigos stiprumas didesnis arba lygus 345 MPa). Jie sustiprina stiprumą „kliudant dislokacijos judesiui“, tuo pačiu sumažindami lankstumo ir tvirtumo auką.
1. Manganas (Mn, paprastai 0,90–1,60%)
Veiksmo mechanizmas:
MN yra pats kritiškiausias stiprinimo elementas Q345, pirmiausia veikiantis kieto tirpalo stiprinimui. Mn atomai ištirpsta ferite (matricos fazėje), kad susidarytų kietas tirpalas, sutrikdydamas reguliarų geležies atomų išdėstymą ir trukdydamas judėti dislokacijoms (metalų plastiko deformacijos „nešikliai“). Be to, MN skatina vienodą perlito (stiprinimo fazės) pasiskirstymą, užkertant kelią nelygioms savybėms, kurias sukelia perlito agregacija.
Poveikis mechaninėms savybėms:
Žymiai pagerina derliaus stiprumą ir tempimo stiprumą: be kieto tirpalo stiprinimo MN, Q345 negali pasiekti mažesnio išeigos stiprumo ribos - 345 MPa. Stiprumo pagerėjimas sudaro maždaug 40–50% viso stiprumo.
Subalansuotas plastiškumas ir tvirtumas: Skirtingai nuo anglies (C), MN reikšmingai nesumažina plastiškumo. Vietoj to, jis patikslina tarpus tarp perlito lamelių, leidžiančių medžiagai palaikyti gerą pailgėjimą (paprastai didesnį arba lygų 21%) ir kambario - temperatūros poveikio kietumą esant dideliam stiprumui.
Pagerina suvirinamumą: Mn slopina „karštą įtrūkimą“ suvirinimo metu (dėl mažo - tirpimo - taškinių junginių su siera), netiesiogiai užtikrinant mechaninį stabilumą po suvirinimo.
2. Anglies (C, griežtai kontroliuojamas turinys: 0,12%-0,20%)
Veiksmo mechanizmas:
Anglies yra plieno „pagrindinis stiprinantis elementas“, sustiprinantis jį dviem būdais: pirma, ištirpinant ferite, kad sudarytų kietą tirpalą (silpnas kieto tirpalo stiprinimas); Antra, derinant su Fe, kad susidarytų perlitas (Fe₃c + feritas). Cementitas (Fe₃c) perlite yra labai kietas ir trukdo judėti dislokacijai.
Poveikis mechaninėms savybėms:
Teigiamas: pagrindinio stiprumo išlaikymas - anglies kiekis per mažas (<0.12%) will result in insufficient yield strength, failing to meet the standard requirements for Q345.
Negative: The carbon content must be strictly limited-A carbon content too high (>0,20%) lems:
① staigus kietumo sumažėjimas: per didelis anglies kiekis padidina perlito kiekį, griauna sluoksnių struktūrą ir skatina streso koncentraciją esant grūdų riboms, todėl ji yra linkusi į trapius lūžius žemoje temperatūroje.
② blogėjantis suvirinamumas: Anglies padidina polinkį sukietėti suvirinimo metu (formuojant martensitą), todėl sumažėja šilumos - paveiktos zonos (HAZ) kietumas ir padidėjęs jautrumas suvirinimo įtrūkimams.
③ Sumažėjęs plastiškumas: Per didelis kietas ir trapias karbūruotas medžiagas gali lūžti matricą, sumažindama medžiagos pailgėjimo ir šalto lenkimo savybes.
Todėl Q345 anglies kiekis turi būti tiksliai kontroliuojamas subalansuotame diapazone, kuris pasiekia reikiamą stiprumą nepakenkiant kietumui.
Antra, pagalbinis stiprinimas ir tvirtumas - Elementų optimizavimas: našumo „pusiausvyra“ gerinimas „Balansas“
Šie elementai (mikroelemikuojantys elementai, silicis) tiesiogiai nenustato viršutinės stiprumo ribos, tačiau jie gali dar labiau pagerinti stiprumo ir tvirtumo pusiausvyrą, „patikslindami grūdus“ ir „optimizuojant mikrostruktūrą“. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp Q345 ir paprastų anglies plienų (pvz., Q235).
1. Mikro palengvinantys elementai (NB (niobium), V (vanadium) ir Ti (titanas, kurio individualaus elemento kiekis yra mažesnis arba lygus 0,06%)))).
Veiksmo mechanizmas:
Mikro palengvinantys elementai yra Q345 „Sinergetinio stiprumo ir tvirtumo pagerėjimo“ pagrindas, pirmiausia per grūdų tobulinimą ir kritulių stiprinimą:
① Grūdų tobulinimas: Aukšto - temperatūros valcavimo metu, NB/V/Ti sujunkite su anglimi ir azotu pliene, kad susidarytų smulkūs karbonitridai (pvz., NBC, V ir Tin). Šie junginiai „PIN“ Austenito grūdų ribos, užkertančios kelią grūdų augimui ir galiausiai formuojant smulkius ferito grūdus (smulkesni grūdai padidina stiprumą ir tvirtumą, atitinkančius „Hall - puslapio santykį“).
② Kritulių stiprinimas: esant žemai temperatūrai, NB/V/Ti, esant viršutiniam kietajam tirpalui, nusodina dar smulkesnius karbonitridus, dar labiau kliudant dislokacijos judesiui ir šiek tiek didėjančiam stiprumui.
Poveikis mechaninėms savybėms:
Strength Improvement: Through grain refinement, the yield strength can be increased by an additional 30-50 MPa, allowing Q345 to meet standards even in thick plates (>40 mm) arba žemoje temperatūroje.
Patobulintas tvirtumas: bauda - grūdėta struktūra žymiai padidina žemą - temperatūros tvirtumą. Pavyzdžiui, Q345, turinčio NB, poveikis (AK) (AK) (AK), esant NB - 40 laipsnių, gali viršyti 40 J, daug viršijantį 10-20 J plieno be mikroelvizicionavimo elementų, taip užkirsti kelią žemos temperatūros trapiems lūžiams.
Patobulintas storos plokštės našumas: Storio valcavimo metu „šiurkščiavilnių grūdai“ yra linkę formuoti centrinėje srityje. Mikro palengvinantys elementai gali slopinti šį reiškinį, sumažindamas „storio efektą“ (kai našumas pablogėja storiu) storose plokštelėse.
2. Silicis (SI, 0,20–0,55%)
Veiksmo mechanizmas:
SI pirmiausia prisideda prie kieto tirpalo stiprinimo ir mikrostruktūros kontrolės. Ištirpęs ferite, SI šiek tiek sustiprina kietą tirpalo stiprinimą, tuo pačiu slopindamas ferito prieš - eutektoidinį kritulį pliene, skatinant vienodą perlito susidarymą. Be to, SI sumažina suvirinimo jautrumą ir poringumą suvirinimo metu.
Poveikis mechaninėms savybėms:
Nedidelis stiprumo gerinimas: kietas SI tirpalo stiprinimo efektas yra silpnesnis nei MN, padidindamas derliaus stiprumą tik 10–20 MPa, tačiau jis gali padėti MN pasiekti stiprumo tikslus.
Plastiškumo ir suvirinamumo optimizavimas: SI patikslina perlito struktūrą, užkertant kelią per dideliam plastiškumo sumažėjimui. Tai taip pat sumažina suvirinimo defektus ir užtikrina stabilias mechanines savybes po suvirinimo.
Note: Excessive Si content (>0,60%) gali padidinti šalto plieno jautrumą ir šiek tiek sumažėja žemai - temperatūros tvirtumas, todėl viršutinė riba turėtų būti kontroliuojama.