738H acier de structure: Propriétés, Applications, Guide de fabrication

738H Structural Steel est un acier structurel allié premium conçu pour les scénarios de charge lourds, où une force améliorée, dureté, et l'ouvabilité ne sont pas négociables. Contrairement à Standard 738 acier, son raffiné composition chimique- avec des ajouts intentionnels de vanadium et des niveaux de chrome plus élevés, nickel, et molybdène - des performances mécaniques supérieures, En faire un choix de premier plan pour les industries exigeantes comme la fabrication d'équipements lourds et la construction résistante à la sismique. Dans ce guide, Nous allons briser ses traits clés, Utilise du monde réel, processus de fabrication, Et comment il se compare à d'autres matériaux - vous vous faisant la sélectionner pour des projets qui exigent une fiabilité à long terme sous un stress extrême.

1. Propriétés des matériaux clés de l'acier structurel 738H

La performance remarquable de l'acier structurel 738H commence par son équilibre avec son équilibre composition chimique, qui façonne son robuste propriétés mécaniques, cohérent propriétés physiques, et une ouvrabilité pratique.

Composition chimique

738La formule de H est optimisée pour la force, dureté, et résistance à la chaleur, avec des éléments clés comprenant:

• Teneur en carbone: 0.22-0.28% (équilibre une résistance élevée et une soudabilité - plus élevées que les aciers à faible teneur en carbone mais contrôlés pour éviter la fragilité)
• Contenu du manganèse: 1.30-1.60% (stimule la résistance à la traction et la durabilité tout en conservant la ductilité)
• Contenu en silicium: 0.25-0.45% (SIDA dans la désoxydation pendant la fabrication et améliore la stabilité à haute température)
• Contenu du phosphore: ≤0,030% (strictement contrôlé pour empêcher la fragilité froide, critique pour les applications de climat froid)
• Teneur en soufre: ≤0,030% (minimisé pour maintenir la ductilité et éviter de craquer pendant la formation ou le soudage)
• Teneur en chrome: 0.50-0.70% (améliorer résistance à la corrosion et résistance à haute température par rapport à la norme 738)
• Contenu en nickel: 0.50-0.70% (renforcer résistance à l'impact, surtout dans les températures inférieures à zéro)
• Contenu molybdène: 0.20-0.30% (stimule la résistance au fluage - idéal pour les pièces exposées à des températures élevées prolongées, comme les composants du moteur)
• Contenu de vanadium: 0.05-0.10% (Un différenciateur clé de 738 - refuse la taille des grains, Amélioration de la résistance à la force et à la fatigue)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques

Après un traitement thermique standard (éteinte et trempage ou normalisation), 738H offre des performances de chargement de pointe:

• Résistance à la traction: 700-800 MPA (10-15% plus élevé que standard 738 acier)
• Limite d'élasticité: 500-600 MPA (10% plus que 738, Permettre un matériau plus mince pour la même charge)
• Élongation: 16-20% (dans 50 MM - Retain Ductilité pour absorber l'impact, Critique pour les structures sujettes aux tremblements de terre)
• Dureté: 200-240 Brinell, 85-95 Rockwell B, 210-250 Vickers (plus dur que 738 mais toujours machinable avec des outils standard)
• Force de fatigue: 330-380 MPA (à 10⁷ cycles - superior à 738, Idéal pour les pièces sous un stress répété comme les grues à grue)
• Résistance à l'impact: 70-90 J (à -20 ° C - 15-20% plus élevé que 738, Résister à la fissuration par temps froid)

Autres propriétés critiques

• Soudabilité: Très bon - le contenu en carbone et en alliage contrôlé de stand, Tig, ou des méthodes de bâton; préchauffage (150-200° C) est recommandé pour les sections épaisses (sur 25 MM) Pour éviter la fissuration de la soudure.
• Machinabilité: Bon - pour les alliages à haute résistance comme le titane; utilise l'acier à grande vitesse standard (HSS) ou outils en carbure avec un minimum d'usure (légèrement plus lent que 738 En raison de la dureté plus élevée).
• Formabilité: Très bon - peut être pressé, courbé, ou roulé en formes complexes (Par exemple, poutres de pont incurvées) Sans craquer, Merci à sa structure de grains raffinés de Vanadium.
• Résistance à la corrosion: Contenu modéré à bon - plus élevé que 738 améliore la résistance à la pluie, humidité, et produits chimiques doux; nécessite toujours un revêtement (Par exemple, galvanisation) pour les environnements marins ou industriels.
• Ductilité: Haute - reforme plastiquement sous charge avant d'échouer, Le rendre sûr pour les applications structurelles où l'effondrement soudain est catastrophique (Par exemple, colonnes de construction).

2. Applications réelles de l'acier structurel 738H

738Le mélange de résistance améliorée, dureté, et la résistance à la chaleur le rend idéal pour les applications qui poussent les aciers structurels standard à leurs limites. Voici ses utilisations les plus courantes:

Industrie de la construction

• Poutres structurelles: Poutres de plancher dans des immeubles de grande hauteur (30+ histoires) Utiliser 738H - sa limite d'élasticité permet 25% poutres plus minces que l'acier A36, Réduire le poids du bâtiment et les coûts de fondation.
• Colonnes: Colonnes de chargement dans des gratte-ciel commerciaux (Par exemple, tours de bureau) compter sur 738h - mainses charges verticales de 600 kn sans flambage, Même pendant l'activité sismique.
• Ponts: Ponts routiers à longue portée (sur 100 mètres) Utiliser 738h pour les poutres principales - la force de la fatte résiste au stress de la circulation des camions lourds, et l'impact de la ténacité absorbe l'énergie du tremblement.
• Bâtiments: Bâtiments résistants aux sismiques dans des zones à haut risque (Par exemple, Japon, Californie) Utiliser 738H - sa ténacité à faible température empêche l'effondrement pendant les tremblements.

Exemple de cas: Une entreprise de construction a utilisé 738h pour une tour résidentielle de 35 étages à Séoul. Par rapport à la norme 738 acier, 738Les poutres H étaient 22% diluant, coupure en acier par 18% et sauvegarder $450,000 sur les coûts des matériaux. La tour a également réussi des tests sismiques avec 30% moins de déformation que les exigences du code.

Industrie automobile

• Cadres de véhicules: Camions commerciaux robustes (Par exemple, 18-roues) Utiliser 738h pour les cadres de châssis - la forte prend en charge les charges utiles 15 tonnes, et les poignées de résistance à la fatigue 1 millions + miles d'utilisation de la route.
• Composants de suspension: Les bras de suspension des véhicules hors route utilisent 738h - la ténacité de l'impact résiste aux dommages causés par les rochers et les nids-de-poule, et résistance à la corrosion (avec peinture) résiste à la boue et à la pluie.
• Essieux: Les essieux d'entraînement de camions lourds utilisent 738h - la résistance autensile résiste au couple du moteur, et le molybdène ajoute une résistance à la chaleur pour la conduite long-courrier.

Génie mécanique & Matériel lourd

• Génie mécanique: Les grands cadres de presse industriels utilisent 738H - Stiffness minimise les vibrations lors de l'estampage à haute pression, et la structure des grains raffinés au vanadium empêche l'usure au fil du temps.
• Engrenages et arbres: Les boîtes de vitesses industrielles pour les systèmes de convoyeurs utilisent 738H - la durcisse résiste à l'usure des dents, et les poignées de résistance à la fatigue 10,000+ heures de fonctionnement.
• Matériel lourd:
• Fouilles: Grands bras de godet d'excavatrice (10+ capacité de tonne) Utiliser 738H - Handles de longueur de longueur de recherche de charges, et l'impact de la ténacité résiste aux impacts rocheux.
• Grues: Booms de grue mobile (200+ capacité de levage de tonnes) Utiliser 738H - un rapport de force / poids.
• Équipement d'exploitation: Cadres de camions de transport à mien (100+ charge utile de tonne) Utiliser 738H - Résistance à la corrosion (avec galvanisation) résiste à l'eau, et la résistance gère les charges lourdes.

Industrie maritime

• Structures de navires: Les coques et les poutres de pont de cargaison de taille moyenne utilisent 738h - avec une galvanisation à chaud, il résiste mieux à la corrosion d'eau salée que standard 738 ou acier A36.
• Plates-formes offshore: Les petites structures de support éoliennes offshore utilisent 738h - les poignées de longueur des charges et les charges de vent, et la soudabilité permet un assemblage sur place.

3. Techniques de fabrication pour un acier structurel 738H

La production d'acier structurel 738H nécessite une précision pour maintenir son équilibre en alliage et ses propriétés améliorées. Voici le processus:

1. Processus métallurgiques (Précision en alliage)

• Fournaise à arc électrique (EAF): La méthode principale - acier de crap, minerai de fer, et des quantités précises d'éléments d'alliage (chrome, nickel, molybdène, vanadium) sont fondues à 1 650 à 1 750 ° C. Moniteur de capteurs en temps réel composition chimique Pour assurer le vanadium, carbone, et d'autres éléments restent dans des gammes serrées (Critique pour les performances de 738h).
• Fournaise de base à l'oxygène (BOF): Pour la production à grande échelle - le fer mouillé d'un haut fourneau est mélangé avec de la ferraille en acier, puis l'oxygène est soufflé pour ajuster la teneur en carbone. Alliages (en particulier le vanadium) sont ajoutés après le soufflage pour éviter l'oxydation.

2. Procédés de roulement

• Roulement chaud: L'alliage fondu est jeté dans des dalles (200-350 mm d'épaisseur), chauffé à 1 150-1,250 ° C, et a roulé à travers une série de moulins pour former des formes comme des faisceaux I, Poutres H, assiettes, ou bars. Rouling à chaud affine la structure des grains, et le refroidissement contrôlé préserve les avantages de raffinage des céréales.
• Roulement froid: Utilisé pour les feuilles minces (Par exemple, composants du cadre automobile)—Ellé à température ambiante pour améliorer la finition de surface et la précision dimensionnelle. Recuit après le roulis (700-750° C) Restaure la ductilité perdue pendant le travail à froid.

3. Traitement thermique (Amélioration des performances)

• Normalisation: Chauffé à 880-920 ° C et maintenu pour 45-60 minutes, puis refroidi dans l'air. Cela affine la taille des grains, équilibre la force et la ductilité, et est utilisé pour les pièces structurelles générales (Par exemple, colonnes de construction).
• Trempage et tempérament: Le traitement préféré pour les parties haute performance - a heurté à 830-870 ° C (austénidation), éteint dans l'eau pour durcir, puis tempéré à 580-620 ° C pour réduire la fragilité. Cela augmente la résistance à la traction à 800 MPA et est utilisé pour les grues ou les essieux.
• Recuit: Chauffé à 720-760 ° C et refroidi lentement - soutient l'acier pour la formation complexe (Par exemple, poutres de pont incurvées) ou usinage de précision.

4. Formage et traitement de surface

• Méthodes de formation:
• Press Forming: Utilise des presses hydrauliques (2,000-6,000 tonnes) Pour façonner les profils personnalisés (Par exemple, colonnes de construction effilées) à partir de plaques 738h.
• Flexion: Utilise des cintrages pour créer des formes incurvées (Par exemple, arcs de pont)—738H La ductilité permet à la flexion des rayons aussi petits que 6x l'épaisseur du matériau.
• Soudage: Soudage sur place des articulations structurelles (Par exemple, Connexions de faisceau à colonne) utilise du métal de remplissage à faible alliage (Par exemple, E7018) Pour correspondre à la force de 738h; préchauffage des sections épaisses empêche la fissuration de la soudure.
• Usinage: Les moulins CNC et les tours de la forme des pièces de précision (Par exemple, arbres de vitesses)- utilise des outils en carbure avec du liquide de coupe pour gérer la dureté plus élevée de 738h.
• Traitement de surface:
• Peinture: La peinture époxy industrielle est appliquée aux pièces structurelles intérieures (Par exemple, poutres de construction) Pour éviter la rouille - les lastes 10-15 années de maintenance.
• Galvanisation: Galvanisation à chaud (revêtement de zinc, 80-100 μm d'épaisseur) est utilisé pour les pièces extérieures ou marines (Par exemple, grue, coque)—Sepde la résistance à la corrosion pour 25+ années.
• Dynamitage: Explose en acier avec des perles en acier pour éliminer l'échelle et la rouille - améliore la peinture / l'adhésion galvanisante et la finition de surface.

5. Contrôle de qualité (Assurance des performances)

• Tests ultrasoniques: Vérifie les défauts internes (Par exemple, fissure, vides) en parties épaisses (Par exemple, grue)- Critique pour la sécurité porteuse.
• Tests radiographiques: Inspecte les soudures pour les défauts (Par exemple, porosité, manque de fusion) Dans les joints de pont ou de construction - les soudures d'installation correspondent à la force de 738h.
• Tests de traction: Vérifie la force de traction (700-800 MPA) et la limite d'élasticité (500-600 MPA) Pour répondre aux spécifications 738H.
• Analyse de microstructure: Examine l'alliage au microscope pour confirmer l'effet de raffinage des grains du vanadium - pas de gros grains ou phases fragiles (Par exemple, martensite) qui pourrait provoquer une défaillance.
• Tests d'impact: Effectue des tests à chary en V en V à -20 ° C et -40 ° C pour assurer la ténacité à l'impact (70-90 J)—Critique pour les applications de climat froid ou sismique.

4. Étude de cas: 738H acier de structure dans de grands cadres de camions miniers

Un fabricant d'équipements minières a utilisé la norme 738 Acier pour les cadres de camions de transport de 150 tonnes. Les cadres pesaient 3,500 kg et les réparations fréquentes requises (chaque 2 années) en raison des fissures de fatigue des charges lourdes. Ils sont passés à 738h, avec les résultats suivants:

• Force & Durabilité: 738Les cadres H étaient 18% plus léger (3,000 kg) Tout en gérant la même charge utile de 150 tonnes - grâce à une limite d'élasticité plus élevée. Les fissures de fatigue ont été éliminées, et la durée de vie du cadre a augmenté à 5 années (2.5x plus longtemps que 738).
• Performance: Des cadres plus légers ont réduit la consommation de carburant de camion par 12% et autorisé les vitesses de transport plus rapides (5 km / h plus rapidement), Augmenter le transport quotidien du minerai par 8%.
• Économies de coûts: Le fabricant a sauvé $20,000 par camion en frais de réparation annuelle et reçu 15% Plus de commandes pour les camions plus durables.

5. 738H acier de structure vs. Autres matériaux

Comment 738H se compare-t-il aux aciers structurels standard et aux matériaux haute performance? Décomposons-le avec une table détaillée:

Adéabilité de l'application

• Des immeubles de grande hauteur: 738H vaut mieux que 738 / HSLA (poutres plus minces, poids inférieur) et moins cher que les composites - idéal pour 30+ structures d'histoire.
• Équipement d'exploitation: 738H surpasse 738 (durée de vie plus longue, poids plus léger) et est beaucoup moins cher que l'aluminium / composites - parfait pour les camions de transport lourds.
• Ponts de climat froid: 738La ténacité à impact supérieur de H (-20° C) le rend meilleur que A36 / HSLA - Résistations d'hiver Cracking.
• Structures marines: 738H (avec galvanisation) est moins cher que l'aluminium, plus fort que 738, et plus facile à souder que les composites - constituable pour les navires de petits à-médiums.