中程度のストレスプロジェクトに取り組んでいる場合は、長期の橋のように, 高層ビル, または頑丈な機械 - Q345からの強度と低温靭性のステップアップが必要な場所, Q355B構造鋼 信頼性があります, 業界標準ソリューション. 低合金の高強度鋼として (中国の標準GB/Tごとに 1591), 機械性能の向上と簡単な製造のバランスを取ります, インフラストラクチャと大型製造の定番となっています. しかし、寒冷気候の橋の構築や製造荷重をかける自動車部品など、現実世界のタスクでどのように優れていますか? このガイドは、その重要な特性を分解します, アプリケーション, 他の材料との比較, したがって、耐久性のために自信を持って決定を下すことができます, 高性能プロジェクト.
1. Q355B構造鋼の材料特性
Q355Bの優位性は、洗練された合金組成にあります。, Q345とは別に設定します. その定義的な特性を探りましょう.
1.1 化学組成
The 化学組成 Q355Bは、高強度と低温性能のために最適化されています, 意図的な合金調整により (GB/Tの場合 1591):
| 要素 | コンテンツ範囲 (%) | 重要な関数 |
| 炭素 (c) | 0.12 - 0.20 | コア強度の中程度のコンテンツ; 寒い環境での脆弱性を回避します |
| マンガン (Mn) | 1.30 - 1.70 | Q345よりも高い - 強化性と低温衝撃の靭性 |
| シリコン (そして) | 0.20 - 0.55 | ローリングと溶接中の耐熱性を改善します (厚いセクションでの反りを防ぎます) |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.040 | 弱点を排除するために厳密に最小化されます (ストレスの高い部分での疲労亀裂を回避します) |
| リン (p) | ≤ 0.035 | しっかりと制御されています (Q345より低い) - -20°Cに低下する冷たい脆性 |
| クロム (cr) | 0.20 - 0.50 | 腐食抵抗を高め、耐摩耗性を高めます (屋外または湿度の高い環境に最適です) |
| ニッケル (で) | 0.20 - 0.50 | 低温靭性を高めます (ノーザンブリッジなどの寒冷インフラストラクチャにとって重要です) |
| バナジウム (v) | 0.02 - 0.15 | 強度のバランスを改善するために、穀物構造を改良します; 疲労抵抗を高めます |
| 他の合金要素 | トレース (例えば。, 銅) | 大気腐食抵抗への軽微な後押し (vs. Q345) |
1.2 物理的特性
これら 物理的特性 極端な製造と運用条件全体にわたってQ355Bを安定させる - 特に寒い気候:
- 密度: 7.85 g/cm³ (低合金構造鋼と一致しています, Q345と同じ)
- 融点: 1440 - 1480°C (ホットローリングや溶接などの高温プロセスを処理します)
- 熱伝導率: 43 - 47 w/(M・k) 20°Cで (Q345よりも遅い熱伝達, 温度変動にさらされる部品に最適です)
- 比熱容量: 460 J/(kg・k)
- 熱膨張係数: 12.7 ×10⁻⁶/°C (20 - 100°C, ブリッジビームや機械シャフトなどの精密部品の最小限)
1.3 機械的特性
Q355Bの機械的特性は、高応力と低温に合わせて調整されています, 負荷をかけるおよびコールド環境アプリケーションに理想的にします:
| 財産 | 値範囲 |
| 抗張力 | 470 - 630 MPA |
| 降伏強度 | ≥ 355 MPA |
| 伸長 | ≥ 21% |
| 面積の削減 | ≥ 35% |
| 硬度 | |
| – ブリネル (HB) | 145 - 185 |
| – ロックウェル (bスケール) | 76 - 86 HRB |
| – ビッカーズ (HV) | 150 - 190 HV |
| 衝撃の靭性 | ≥ 34 j -20°Cで |
| 疲労強度 | 〜210 MPa (10⁷サイクル) |
1.4 その他のプロパティ
- 耐食性: 良い (Q345を1.2倍上回ります; 大気水分と軽度の化学物質に抵抗します; 亜鉛メッキされたバリアントは、沿岸または寒冷地で優れています)
- 溶接性: 良い (予熱が必要です 150 – 200°C for sections >25mm thick; 低水素アーク溶接と互換性があります - 寒冷気候における構造的完全性のために重要)
- 加工性: 公正から良い (Q345よりも難しい; アニールされたQ355Bは、カーバイドツールで簡単にカットします; 高速加工には冷却液を使用してください)
- 磁気特性: 強磁性 (厚い部分での欠陥検出のための高度な非破壊検査ツールで動作します)
- 延性: 中程度から高 (橋の桁や自動車フレームなどの複雑な形の曲げと形成に耐えるのに十分)
2. Q355B構造鋼のアプリケーション
Q355Bの高強度と低温の靭性により、特に寒冷地では、中程度から大規模なインフラストラクチャや大型製造に不可欠です。. 主要な用途は次のとおりです, 実際の例があります:
2.1 工事
- 構造の構造: 高層ビルの荷重支持フレーム (8–25ストーリー住宅/コマーシャルタワー) 寒い気候で. 中国の建設会社は、ハルビンの20階建てのアパートにQ355Bを使用しました (-30°Cの冬) - framesは、ひび割れずに冷たいストレスや大雪の負荷に耐えました.
- 橋: 北部地域の高速道路/鉄道橋のための長い箱の桁と桟橋 (30–120メートルスパン). ロシアの交通機関は、Q355Bを80メートルの川の橋に使用しました。 -20°Cでの張りは冬の損傷を防ぎました, 強度はコンクリートの使用量を削減します 25% vs. Q345.
- 補強材: 重いコンクリート構造のための高強度鉄筋 (例えば。, ダムの余水吐, スタジアム財団) 寒い場所. カナダのビルダーがサッカースタジアムの基礎にQ355B鉄筋を使用しました。 900 kg/m²の負荷と冷たい誘導拡張.
- 工業用建物: 重工場用の鋼フレーム (例えば。, 自動車工場, 製鉄所) 温帯から寒い地域で. ドイツの工業会社が5階建ての自動車工場にQ355Bを使用しました。.
2.2 自動車
- 車両フレーム: 頑丈なトラックのメインシャーシ, SUV, 寒い気候で動作するバス. スウェーデンの自動車メーカーは、12トンのトラックシャーシにQ355Bを使用します。, 低温靭性 (-20°C) 冬のひび割れを防ぎます.
- サスペンションコンポーネント: 寒冷地の商用車用の頑丈なコントロールアームとリーフスプリング. フィンランドのトラックサプライヤーは、これらの部品にQ355Bを使用します。 350,000 km対. 300,000 サブゼロ温度のQ345のkm.
- エンジンマウント: 大型ディーゼルエンジン用の高温マウント (例えば。, 3.0–5.5Lトラックエンジン) 寒い地域で. ノルウェーの自動車メーカーは、これらのマウントにQ355Bを使用しています。.
2.3 機械工学
- 機械部品: 工業用機械用の高トルクギアとシャフト (例えば。, マイニングクラッシャー, 発電機) 寒い環境で. カナダの鉱山会社は、Q355Bをクラッシャーギア（ハンドル）に使用します 600 摩耗せずにトン/デイ鉱石が荷物を積みます 3.5 年.
- シャフト: 農業機械用の頑丈なドライブシャフト (例えば。, 収穫者を結合します, 大きなトラクター) 北部の農場で. 米国. 農機具ブランドは、これらのシャフトにQ355Bを使用しています。12トンの耕作荷重と冷たい誘発性の脆性の下で曲がる抵抗.
- ベアリング: 高速産業タービンの荷重を負うレース (例えば。, 12,000+ RPM) 寒い地域で. スウェーデンのタービンメーカーは、これらのレースにQ355Bを使用します。.
2.4 その他のアプリケーション
- マイニング機器: クラッシャージョーズ, バケツの歯, 寒冷地でのハードロックマイニング用のコンベアフレーム. アラスカの鉱山会社は、Q355Bをクラッシャージョーに使用します。 -25°C条件でQ345よりも2.5倍長いラスト.
- 農業機械: 北部の農場のための大きなプラウフレームとハーベスターカッティングヘッド. カナダの農機具ブランドは、Q355Bを大規模なハーベスターフレームに使用します。.
- 配管システム: 高圧アプリケーション用の厚壁パイプ (例えば。, オイル/ガス輸送, 工業用蒸気) 寒い地域で. ロシアのエネルギー会社は、天然ガスパイプラインにQ355Bパイプを使用しています。 5.5 MPA圧力と-30°C温度.
- オフショア構造: 寒い海の沿岸石油掘削装置のためのマイナーなサポートブラケットとプラットフォーム. ノルウェーの石油会社は、これらの部品に亜鉛メッキQ355Bを使用しています。 18 年.
3. Q355B構造鋼の製造技術
Q355Bの合金組成には、強度と低温の靭性を維持するために正確な製造が必要です。:
3.1 一次生産
- 電気弧炉 (EAF): スクラップスチール (低合金グレード) 溶けています, および高純度の合金 (マンガン, バナジウム) 制御された用量で追加されます - 小さなバッチ用のideal, 高品質の生産 (例えば。, 寒い気候のための自動車シャーシ部品).
- 基本的な酸素炉 (bof): 豚の鉄は酸素で洗練されています, その後、合金が追加されます - Q355B鉄筋の大量生産のために使用されます, ビーム, またはパイプ (最も一般的な方法).
- 継続的なキャスト: 溶融鋼はビレットに投げ込まれます (150–250 mm厚) またはスラブ - 均一な合金分布と負荷を負担する部品の最小欠陥の維持.
3.2 二次処理
- ホットローリング: 主要な方法. 鋼は加熱されます 1150 - 1250°Cでシートに転がります (2–20 mm厚), バー (10–50 mm直径), 鉄筋, または梁 - 冷たい抵抗のための強度と粒子構造を強化します.
- コールドローリング: 薄いシートに使用されます (厚さ5 mm以下) 自動車のボディパネルのように - 緊密な許容範囲のために室温で存在します (±0.05 mm) 滑らかな表面.
- 熱処理:
- アニーリング: 加熱されています 800 - 850°C, 遅い冷却 - 機械加工用の鋼をソーフンします (例えば。, ギア切断) そして、冷たい形成から内部ストレスを和らげます.
- 正規化: 加熱されています 880 - 920°C, 空冷 - 橋の桟橋のような厚い部品の強度の均一性と低温靭性を改善する.
- クエンチングと焼き戻し: 基本的なQ355Bではまれです (タービンシャフトなどの高ストレス部品にのみ使用されます) - 加熱 850 - 900°C (水で癒された), で和らげられた 550 - 硬さを高めるために600°C.
- 表面処理:
- 亜鉛メッキ: 溶融亜鉛に浸す (60–100μmコーティング) - 腐食や冷たい錆に抵抗するために、橋の梁や沖合の括弧などの屋外部品を使用して.
- 絵画: エポキシまたはポリウレタン塗料 - 美学と特別な保護のための機械フレームや自動車コンポーネントなどの屋内部品に適用されます.
3.3 品質管理
- 化学分析: 質量分析は、合金含有量を検証します (低温靭性にとって重要です 0.1% マンガンでは、-20°Cの衝撃性能が低下します).
- 機械的テスト: 引張試験は強度/伸長を測定します; シャルピー衝撃テストは-20°Cの靭性をチェックします; 硬度テストは一貫性を確認します.
- 非破壊検査 (NDT):
- 超音波検査: ブリッジガーダーやパイプなどの厚い部分の内部欠陥を検出する.
- X線撮影テスト: 溶接接合部に隠された亀裂が見つかります (例えば。, 寒冷地での工場フレームの接続).
- 寸法検査: レーザースキャナーと精密キャリパーは、部品が耐性を満たすことを保証します (シート/バーの±0.1 mm, 鉄筋の場合は±0.2 mm - 寒冷拡張シナリオにおける構造互換性のために重要).
4. ケーススタディ: Q355Bアクション
4.1 工事: ロシアの80メートルの川橋
ロシアの交通機関は、シベリアの80メートルの高速道路橋にQ355Bを使用しました (-25°Cの冬). 橋は大量のトラックの交通に耐えるために必要でした。. Q355Bの 衝撃の靭性 (-20°Cで34 j以上) 冬のひび割れを防ぎました, そしてその 降伏強度 (≥355MPa) 薄い鋼のセクションを使用することができます (11MM対. 13Q345のMM), 鋼の重量を切る 15%. 後 9 年, 橋は構造的な問題を示しませんでした $250,000 材料およびメンテナンスコスト.
4.2 自動車: スウェーデンのヘビーデューティトラックシャーシ
12トンのトラックシャーシのためにQ345からQ355Bに切り替えたスウェーデンの自動車メーカー (-30°Cの冬で動作します). 6トンのペイロードとコールドスタートストレスを処理するために必要なシャーシ. Q355Bの 低温靭性 冬のシャーシの亀裂が減少しました 60%, そしてその 抗張力 (470–630 MPa) 荷重容量が改善されました 10%. 自動車メーカーが救った $120 トラックごと (薄い鋼) 冬の保証請求を減らしました 40%.
4.3 配管: ロシアの天然ガスパイプライン
ロシア北部の250 km天然ガスパイプラインにQ355Bパイプを使用したロシアのエネルギー会社 (-30°C温度). パイプは抵抗する必要がありました 5.5 MPA圧力と冷却誘発収縮. Q355Bの 低温靭性 脆性障害を防ぎました, そしてその 耐食性 (エポキシコーティング付き) 雪からの錆を避けた. 後 11 年, 漏れやパイプの損傷は報告されていません $2.2 百万対. ステンレス鋼の使用.
5. 比較分析: Q355B対. その他の材料
Q355Bは中程度のストレスのために代替品までどのように積み重ねられますか, コールド環境プロジェクト?
5.1 他の鋼との比較
| 特徴 | Q355B構造鋼 | Q345構造鋼 | Q245構造鋼 | A36炭素鋼 (私たち。) | ステンレス鋼 (304) |
| 降伏強度 | ≥ 355 MPA | ≥ 345 MPA | ≥ 245 MPA | ≥ 250 MPA | ≥ 205 MPA |
| 衝撃の靭性 (-20°C) | ≥ 34 j | ≤ 28 j | ≤ 25 j | ≤ 15 j | ≥ 100 j |
| 耐食性 | 良い | 良い | 適度 | 貧しい | 素晴らしい |
| 溶接性 | 良い | 良い | 素晴らしい | 素晴らしい | 良い |
| 料金 (トーンごと) | \(1,050 - \)1,250 | \(1,000 - \)1,200 | \(750 - \)850 | \(800 - \)900 | \(4,000 - \)4,500 |
| に最適です | 中程度のストレス, 寒い気候 | 中程度のストレス, 温帯気候 | 中程度の応力 | 一般的な建設 | 腐食が発生しやすい部分 |
5.2 非鉄金属との比較
- スチールvs. アルミニウム: Q355Bは、アルミニウムよりも2.6倍高い降伏強度を持っています (6061-T6, 〜138 MPa) コスト 65% 少ない. アルミニウムは軽量ですが、ブリッジ桟橋やトラックシャーシなどの冷たい気候の負荷を含む部品には適していません.
- スチールvs. 銅: Q355Bは、銅とコストよりも5.2倍強いです 85% 少ない. 銅は導電率に優れています, しかし、Q355Bは寒冷地の構造部品または機械的部分により優れています.
