K340 Structural Steelは、荷重をかけると過酷な環境アプリケーションを要求するために設計された高性能合金です. その慎重にバランスが取れています 化学組成 - ターゲットを絞ったクロムの追加, ニッケル, およびモリブデン - デリバーズ並外れた強さ, タフネス, および腐食抵抗, 建設のような重要な産業における標準炭素鋼のアウトパフォーマンス, 海兵隊, 重機. このガイドで, その重要な特性を分解します, 実世界の使用, 製造プロセス, そして、それが他の素材とどのように比較されますか, 信頼性のあるプロジェクトに選択するのに役立ちます, 耐久性, 安全性は交渉できません.
1. K340構造鋼の主要な材料特性
K340構造鋼の性能は、その正確に較正されたものに根ざしています 化学組成, その堅牢性を形作ります 機械的特性, 一貫性のある 物理的特性, 実用的な作業特性.
化学組成
K340のフォーミュラは、強度と耐久性のために最適化されています, を含む重要な要素があります:
- 炭素含有量: 0.18-0.25% (高い引張強度のバランスと 溶接性 - 溶接接合部の脆性性を回避するのに十分な低さ, 負荷をかけるパフォーマンスに十分な高さ)
- クロム含有量: 0.80-1.20% (強化 耐食性 と硬直性, 海洋および屋外のアプリケーションにとって重要です)
- マンガンの内容: 1.20-1.60% (引張強度と延性を高めます, 永久変形に対する耐性の改善)
- シリコンコンテンツ: 0.20-0.40% (製造中の脱酸化を支援し、高温安定性を改善します)
- リン含有量: ≤0.030％ (冷たい脆性を防ぐために厳密に制御されます, 寒冷気候構造に不可欠です)
- 硫黄含有量: ≤0.030％ (維持するための超低 タフネス 形成または溶接中の割れを避けてください)
- 追加の合金要素:
- ニッケル (0.30-0.50%): 強化 衝撃の靭性, 特にゼロの温度で
- モリブデン (0.15-0.25%): 高温強度と疲労抵抗を改善します, 重機に最適です
物理的特性
| 財産 | K340構造鋼の典型的な値 |
| 密度 | 〜7.85 g/cm³ |
| 熱伝導率 | 〜45 w/(M・k) (20°Cで、合金鋼より高くなります, 機械での効率的な熱散逸を可能にします) |
| 比熱容量 | 〜0.48 kj/(kg・k) (20°Cで) |
| 熱膨張係数 | 〜12×10⁻⁶/°C (20-500°C-橋のような大きな構造の熱歪みを最小化します) |
| 磁気特性 | 強磁性 (すべての状態で磁気を保持します, 構造鋼合金と一致しています) |
機械的特性
標準的な熱処理後 (正規化または消光 + 焼き戻し), K340は、構造用途向けに業界をリードするパフォーマンスを提供します:
- 抗張力: 〜650-750 MPa (20-30% A36のような標準的な炭素鋼よりも高い)
- 降伏強度: 〜500-600 MPa (構造が重い負荷の下で永久変形に抵抗することを保証します)
- 伸長: 〜18-22％ (で 50 mm — high 延性, 故障前にプラスチックの変形を可能にします, 地震の安全にとって重要です)
- 硬度: 180-220 ブリネル, 80-90 ロックウェルb, 190-230 ビッカーズ (特定のニーズのための熱処理により調整可能)
- 疲労強度: 〜320-380 MPa (10℃のサイクルで - 炭素鋼の範囲, 繰り返されるストレスの下での機械に最適です)
- 衝撃の靭性: 〜80-100 j (-40°Cで、A36よりも大きい, 寒冷気候および海洋使用に適しています)
その他の重要なプロパティ
- 溶接性: 優れた - 低炭素含有量とバランスの取れた合金は、MIGを介した溶接を可能にします, ティグ, または予熱せずにメソッドをスティックします (厚さ25 mm以下のセクションの場合), 建設時間の短縮.
- 加工性: 良い - 高合金の鋼よりも並んでいます; 標準の高速鋼を使用します (HSS) または最小限の摩耗のある炭化物ツール, ギアのような複雑な部品でも.
- 耐食性: 非常に良い - クロミウムは保護酸化物層を形成します, 湿度または海洋環境で3〜4倍の炭素鋼を上回る (長期の海水曝露のために亜鉛メッキで最適です).
- 延性: 高い - 積載下で粗末に変化します, 突然の崩壊が壊滅的な構造用途にとって安全にする (例えば。, 建物の柱, ブリッジガーダー).
- タフネス: 例外的 - 衝撃や振動の下で割れて耐えます, 掘削機のアームやクレーンコンポーネントなどの重機にとって重要.
2. K340構造鋼の実際のアプリケーション
K340の強度のブレンド, タフネス, そして 耐食性 重い負荷や過酷な条件の下で耐久性を要求する業界に最適です. ここに最も一般的な用途があります:
建設業界
- 構造ビーム: 高層ビルの床梁 (20+ 物語) K340を使用します (500-600 MPA) 許可します 20% A36スチールよりも薄いビーム, 建物の重量と基礎コストの削減.
- 列: 市販の高層ビルの荷重含有列は、K340を使用しています。 500 座屈のないkn, 地震活動中でさえ.
- 橋: ロングスパンの高速道路と鉄道の橋は、メインガーダーにK340を使用しています - 疲労強度 交通量の多いストレスに抵抗します, および低温 衝撃の靭性 冬のひび割れを防ぎます.
- 建物: 地震ゾーンの地震耐性の建物 (例えば。, カリフォルニア, 日本) K340を使用します 延性 地震エネルギーを吸収します, 構造的損傷の軽減.
ケースの例: 建設会社は、トロントの25階建ての住宅タワーにK340を使用しました (寒い気候). A36スチールと比較, K340ビームはそうでした 18% 薄い, 鋼の使用量を削減します 15% と節約 $300,000. タワーは、-40°Cの衝撃テストも通過しました 40% コード要件よりもひびが少ない.
機械工学
- マシンフレーム: 大規模な産業用プレスフレームはK340を使用します - 停滞は高圧スタンピング中の振動を最小限に抑えます, そして 疲労強度 保証します 10,000+ 営業時間.
- ギア: コンベアシステム用のヘビーデューティギアボックスはK340を使用します - 硬度 歯の摩耗に抵抗します, モリブデンは高温安定性を高めます.
- シャフト: 工業用ポンプ用の駆動シャフトはK340を使用します - 緊張強度に耐えられますトルク, そして 耐食性 液体損傷に抵抗します.
自動車 & 重機産業
- 自動車産業: ヘビーデューティトラックフレームと車軸はk340を使用します。 12 トン, そして タフネス 道路の影響に耐えます.
- 重機:
- 掘削機: 掘削機バケットアーム (8+ トン容量) K340を使用します - タフネス 岩の衝撃に抵抗します, そして 耐食性 (絵画で) 泥と雨に耐えます.
- クレーン: モバイルクレーンブーム (150+ トンリフティング容量) K340を使用して、高強度と重量の比率により、曲げずにブームが長くなります.
- マイニング機器: 鉱山運搬トラックフレーム (80+ トンペイロード) K340を使用します - 耐食性 (亜鉛メッキで) 鉱山の水に耐えます, 強度は重い負荷を処理します.
海洋産業
- 船の構造: 中型の貨物船の船体とデッキビームはK340を使用しています。, A36鋼よりも3倍長い塩水腐食に抵抗します.
- オフショアプラットフォーム: 小さなオフショアウィンドタービンサポート構造はK340を使用します - 疲労強度 波と風の負荷に抵抗します, そして タフネス 嵐の影響に耐えます.
3. K340構造鋼の製造技術
K340構造鋼の生産には、合金のバランスと性能を維持するために精度が必要です. 詳細なプロセスは次のとおりです:
1. 冶金プロセス (組成制御)
- 電気弧炉 (EAF): 主要な方法 - 鉄鋼のscrap, 鉄鉱石, クロムの正確な量, ニッケル, モリブデンは1,650〜1,750°Cで溶けます. センサーモニター 化学組成 要素がK340の範囲内にとどまるようにします (例えば。, 0.80-1.20% クロム).
- 基本的な酸素炉 (bof): 大規模な生産のために - 爆風炉からのモルテン鉄はスクラップスチールと混合されています, 次に、酸素を吹き飛ばして炭素含有量を調整します. 追加の合金要素 (ニッケル, モリブデン) 酸化を避けるために爆発後に追加されます.
2. ローリングプロセス
- ホットローリング: 溶融合金はスラブに投げ込まれます (200-350 厚さmm), 1,150-1,250°Cに加熱, 梁に巻き込まれました, プレート, またはバー. ホットローリングは穀物構造を改良し、構造用に材料を形成します (例えば。, 建物用のiビーム).
- コールドローリング: 薄いシートに使用されます (例えば。, 自動車フレームコンポーネント) - 表面仕上げと寸法の精度を改善するために、室温でコールドロールします. ロール後アニーリング (700-750°C) 復元 延性 寒い作業中に失われました.
3. 熱処理 (パフォーマンスの向上)
- 正規化: 850-900°Cに加熱され、保持されます 30-60 分, その後、空気で冷却されました. 粒サイズを洗練します, バランスの強さと 延性, 一般的な構造部品に使用されます (例えば。, 建物の柱).
- クエンチングと焼き戻し: 高性能部品用 (例えば。, クレーンブーム) - 830-870°Cに加熱されます (オーステナイト化), 硬化するために水で消しました, その後、550-600°Cで和らげました. 引張強度を高めます 750 保持中のMPA タフネス.
- アニーリング: 720-760°Cに加熱され、ゆっくりと冷却されます。 (例えば。, 湾曲したブリッジビーム) または精密機械加工.
4. 形成と表面処理
- 形成方法:
- フォーミングを押します: 油圧プレスを使用します (2,000-6,000 トン) K340プレートをカスタムプロファイルに形作ります (例えば。, テーパー列) 高層ビル用.
- 曲げ: ロールベンダーを使用して、湾曲した形状を作成します (例えば。, ブリッジアーチ)—K340 延性 材料の厚さの5倍の小さい半径に曲げを可能にします.
- 溶接: 構造ジョイントのオンサイト溶接 (例えば。, ビーム間接続) 低合金フィラー金属を使用します (例えば。, E7018) K340の強度に合わせます; 薄いセクションには予熱する必要はありません.
- 機械加工: CNCミルと旋盤は精密部分を形成します (例えば。, 歯の歯) 炭化物ツールの使用 - K340 加工性 最小限のツール摩耗で滑らかなカットを保証します.
- 表面処理:
- 絵画: 産業用エポキシペイントは、内陸構造に適用されます (例えば。, ビームの建物) 錆を防ぐために - 著者 10-15 メンテナンスの年.
- 亜鉛メッキ: ホットディップの亜鉛メッキ (亜鉛コーティング, 80-100 厚さμm) 海洋または屋外部品に使用されます (例えば。, クレーンブーム) - の耐食性を促進します 25+ 年.
- ショットブラスト: スケールと錆を除去するためのスチールビーズでスチールを爆破します - 塗料/亜鉛メッキの接着と表面仕上げを改善.
5. 品質管理 (パフォーマンス保証)
- 超音波検査: 内部欠陥をチェックします (例えば。, ひび割れ) 厚い部分 (例えば。, ブリッジガーダー) - 負荷をかける安全性のために批判的.
- X線撮影テスト: 溶接に欠陥がないことを検査します (例えば。, 気孔率) 海洋または高層構造では、溶接がK340の強度に一致します.
- 引張試験: 引張強度を検証します (650-750 MPA) そして、降伏強度 (500-600 MPA) K340仕様を満たすため.
- 微細構造分析: 顕微鏡下の合金を調べて、均一な粒子構造を確認します - 脆い相はありません (例えば。, マルテンサイト) それは失敗を引き起こす可能性があります.
- インパクトテスト: -40°CでCharpy V -Notchテストを実施して検証します 衝撃の靭性 (80-100 j) - 寒冷気候または海洋アプリケーションの必須.
4. ケーススタディ: オフショア風力タービンのサポートにおけるK340構造鋼
再生可能エネルギー会社は、オフショア風力タービンサポート構造にA36鋼を使用しましたが、その後腐食障害に直面しました 5 年 (必要です $200,000 年次メンテナンス). 彼らは亜鉛メッキでK340に切り替えました, 次の結果があります:
- 耐食性: K340のサポートは、その後に大きな錆を示しませんでした 8 年 (vs. A36の5年間の失敗) - メンテナンスコストの削減 80%.
- 構造的完全性: K340 疲労強度 波と風の負荷に耐えます, 変形なし (vs. A36 10% 後の変形 5 年).
- コスト削減: 会社は救った $1.2 百万以上 8 年 - K340を審理します 15% より高い前払いコスト.
5. K340構造鋼Vs. その他の材料
K340は標準の構造鋼や高性能の代替品と比較してどうですか? 詳細なテーブルで分解しましょう:
| 材料 | 料金 (vs. K340) | 抗張力 | 降伏強度 | 衝撃の靭性 (-40°C) | 耐食性 | 溶接性 |
| K340構造鋼 | ベース (100%) | 650-750 MPA | 500-600 MPA | 80-100 j | とても良い | 素晴らしい |
| A36炭素鋼 | 70% | 400-500 MPA | 250 MPA | 40-60 j | 貧しい | 素晴らしい |
| HSLAスチール (学年 65) | 90% | 650 MPA | 450 MPA | 60-80 j | 良い | とても良い |
| 合金鋼 (4140) | 120% | 750-900 MPA | 600-750 MPA | 70-90 j | 良い | 良い |
| チタン合金 (TI-6AL-4V) | 500% | 860 MPA | 795 MPA | 110-130 j | 素晴らしい | 公平 |
アプリケーションの適合性
- 高層構造: K340はA36よりも優れています (より薄いビーム, より低い重量) 4140よりも安い - IDEALの 20+ 物語の建物.
- 冷たい気候橋: K340はHSLAを上回ります (より高い低温靭性) チタンの高コストを避けます。これは、冬の使用に適しています.
- 海洋構造: K340 (亜鉛メッキで) バランス腐食抵抗 (チタンの近く) コスト (はるかに低い) - 船の船体に適しています.
- 重機: K340はA36よりも優れています (より高い強度) そして、4140よりも費用対効果が高く、掘削装置の腕に最適です.
K340構造鋼に関するYiguテクノロジーの見解
Yiguテクノロジーで, K340は多用途だと考えています, 要求の厳しいアプリケーションのための高価値構造鋼. そのバランス 強さ, タフネス, そして 耐食性 建設中のクライアントにとって理想的にしてください, 海兵隊, 重機. 寒冷気候橋にはK340をお勧めします, 沖合の風がサポートします, そして、高層ビル - A36よりも優れている場所 (より良い耐久性) とhsla (優れた低温性能) リーズナブルなコストで. 標準スチールよりも前もってコストがかかりますが, その長寿命と低メンテナンスは、持続可能な目標と一致しています, 重要なインフラストラクチャのための費用効率の高いソリューション.
よくある質問
1. 寒冷気候に適したK340構造鋼です?
はい - K340には例外的です 衝撃の靭性 (80-100 j -40°Cで), A36スチールよりもはるかに高い. 凍結温度でひび割れに抵抗します, 寒冷気候構造に最適です (例えば。, カナダの橋, 北欧の建物).
2. K340を予熱せずに溶接できますか?
はい、K340は持っています 優れた溶接性 炭素含有量が少ないため. 厚さ25 mm以下のセクションの場合, 予熱は必要ありません; 厚いセクションの場合 (>25 mm), 溶接亀裂を避けるために、100〜150°Cへの予熱をお勧めします. 低合金フィラー金属を使用します (例えば。, E7018) 最良の結果.
