高ストレスに取り組んでいる場合, 大規模なプロジェクト - 超高層ビルなど, ロングスパンブリッジ, または、標準的な鋼の頑丈な産業機械 (例えば。, Q355B) 足りない, Q460高強度構造鋼 ゲームを変えるソリューションです. 低合金の高強度鋼として (中国の標準GB/Tごとに 1591), 作業性を維持しながら、例外的な降伏強度を提供します, 要求の厳しいインフラストラクチャと製造における定番となっています. しかし、それはどのように構築のような現実世界のタスクで優れていますか 30+ ストーリーの高層ビルまたは製造重鉱山機器? 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. Q460高強度構造鋼の材料特性
Q460の優位性は、高度な合金組成であるクロミウムにあります, モリブデン, そして、バナジウムは協力して強さを高めます, タフネス, そして耐摩耗性, Q355Bのような低グレードの高強度鋼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 Q460は、高強度とバランスの取れた性能のために最適化されています, 意図的な合金添加により (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; 過剰な炭素からの脆性を回避します |
| マンガン (Mn) | 1.00 - 1.60 | 硬化性と衝撃の靭性を高めます (動的負荷に耐えるために重要です) |
| 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 | 寒い脆性を防ぐためにしっかりと制御されています (-40°Cまでの寒冷気候に適しています) |
| クロム (cr) | 0.40 - 0.80 | 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) | 0.40 - 0.80 | 低温靭性を高めます (寒い天候のインフラストラクチャの脆性障害を防ぎます) |
| モリブデン (MO) | 0.10 - 0.30 | 高温強度とクリープ抵抗を改善します (産業機械部品にとって不可欠です) |
| 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. Q355B) |
1.2 物理的特性
これら 物理的特性 高温から寒い気候まで、極端な製造や運用条件全体にわたってQ460を安定させる:
- 密度: 7.85 g/cm³ (低合金構造鋼と一致しています, Q355Bと同じです)
- 融点: 1430 - 1470°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: 42 - 46 w/(M・k) 20°Cで (Q355B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: 12.6 ×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
Q460の機械的特性は、高応力に合わせて調整されています, 負荷をかけるのに理想的にします, 動的, および頑丈なアプリケーション:
| 財産 | 値範囲 |
| 抗張力 | 550 - 720 MPA |
| 降伏強度 | ≥ 460 MPA |
| 伸長 | ≥ 19% |
| 面積の削減 | ≥ 30% |
| 硬度 | |
| – ブリネル (HB) | 160 - 200 |
| – ロックウェル (bスケール) | 80 - 90 HRB |
| – ビッカーズ (HV) | 165 - 205 HV |
| 衝撃の靭性 | ≥ 34 j -40°Cで |
| 疲労強度 | 〜230 MPa (10⁷サイクル) |
| 耐摩耗性 | 素晴らしい (1.5X Q355Bよりも優れています, 鉱業や産業機械に最適です) |
1.4 その他のプロパティ
- 耐食性: 良い (Q355Bを1.5倍上回る; 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: 公平 (予熱が必要です 200 – 250°C for sections >30mm thick; 低水素アーク溶接と互換性があります。構造的完全性のために重要です)
- 加工性: 公平 (Q355Bよりも難しい; アニールされたQ460は、炭化物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: 適度 (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. Q460高強度構造鋼のアプリケーション
Q460の高強度と汎用性により、それは高ストレスインフラストラクチャと大量の製造のバックボーンになります. 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
- 高層ビル: の負荷ベアリングフレームとコア列の 30+ ストーリーの高層ビル. 中国の建設会社が深Shenzhenの40階建てのオフィスタワーにQ460を使用しました - サポートされています 15 kn/m²床荷重 (重機, 複数のテナント) 鋼の使用量を減らしました 30% vs. Q355B.
- 橋: 長いスパンのケーブルで覆われた橋の塔とメインの桁 (100–300メートルスパン). 日本の交通機関は、Q460を250メートルの海上橋に使用しました。 150 km/h台風風と塩水腐食.
- 工業用建物: 重工場用の鋼フレーム (例えば。, 製鉄所, 重機植物). ドイツの産業会社が6階建ての機械工場にQ460を使用しました。.
- 補強材: 重要なコンクリート構造のための超高強度鉄筋 (例えば。, 原子力発電所の基礎, ダムコア). フレンチビルダーが原子力発電所の基礎にQ460鉄筋を使用しました。 1200 kg/m²の負荷と極端な温度変動.
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, 軍用車両, そして大きなバス. 米国. トラックメーカーは、20トンのダンプトラックシャーシにQ460を使用します。, タフネスはオフロードの衝撃を吸収します.
- サスペンションコンポーネント: 商用車用の頑丈なリーフスプリングと車軸ハウジング. ブラジルのトラックサプライヤーは、これらの部品にQ460を使用します。 500,000 km対. 350,000 Q355B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。, 5.0–8.0Lトラックエンジン). ドイツの自動車メーカーは、これらのマウントにQ460を使用しています。エンジンの熱と重い振動に耐えます.
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, 発電所タービン). オーストラリアの鉱業会社は、Q460をクラッシャーギア（ハンドル）に使用しています 1000 摩耗せずにトン/デイ鉱石が荷物を積みます 5 年.
- シャフト: 大型工業用ポンプとコンプレッサー用の頑丈なドライブシャフト. サウジアラビアのエネルギー会社は、これらのシャフトにQ460を使用しています。20トンのトルクと高温操作の下で曲げて耐えます.
- ベアリング: 高速の負荷を負担するレース, 重荷産業タービン (例えば。, 15,000+ RPM). 中国のタービンメーカーは、これらのレースにQ460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, ハードロックマイニング用のコンベアフレーム. 南アフリカの鉱業会社は、粉砕機にQ460を使用しています。.
- 農業機械: 大規模な農場用のハーベスターフレームとトラクター車軸を大規模に組み合わせる. 米国. 農機具ブランドはこれらの部品にQ460を使用しています。.
- 配管システム: 超高圧アプリケーション用の厚壁パイプ (例えば。, オイル/ガスウェルケーシング, 工業用蒸気). ロシアのエネルギー会社は、Q460パイプを油井に使用します。 10 MPA圧力と-40°Cシベリアの温度.
- オフショア構造: 深海オイルリグのための重要なサポートブラケットとプラットフォームの脚. ノルウェーの石油会社は、これらの部品に亜鉛メッキQ460を使用しています。 20 年.
3. Q460高強度構造鋼の製造技術
Q460の高度な合金組成には、強度を維持するために正確な製造が必要です, タフネス, 耐摩耗性 - ここには故障があります:
3.1 一次生産
- 電気弧炉 (EAF): スクラップスチール (低合金の高強度グレード) 溶けています, および高純度の合金 (クロム, モリブデン, 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。, 重いトラック用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 - Q460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 (180–300 mm厚) またはスラブ - 均一な合金分布と重荷部品の最小限の欠陥を維持する.
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 (3–30 mm厚), バー (15–60 mm直径), 鉄筋, またはビーム - ストレスの多い使用のための強度と穀物構造を強化します.
- 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) 大型車両用の自動車用ボディパネルのように - 緊密な耐性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、内部ストレスをローリングから解放します.
- 正規化: 加熱されています 880 - 920°C, 空冷 - 橋の塔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: ストレス部品に使用されます (例えば。, タービンシャフト) - 加熱 850 - 900°C (オイルで消光されました), で和らげられた 550 - 硬さを高め、耐摩耗性を高めるために600°C.
- 表面処理:
- 亜鉛メッキ: 溶融亜鉛に浸す (80–120μmコーティング) - 腐食に抵抗するために橋の梁や沖合の括弧などの屋外部品用に使用されます.
- 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 (強度と低温靭性にとって重要です 0.1% モリブデンでオフは、高温性能を低下させます).
- 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-40°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; 摩耗テストでは、マイニング部品の耐久性を確認します.
- 非破壊検査 (NDT):
- 超音波検査: ブリッジタワーやオイルウェルパイプなどの厚い部品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。, 工場のフレーム接続またはオフショアプラットフォームの脚).
- 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 - ストレスの多いシナリオでの構造的互換性のために重要).
4. ケーススタディ: Q460アクション
4.1 工事: 中国の40階建てのオフィスタワー
中国の建設会社がQ460を40階建てのオフィスタワーに使用しました (50,000 m²) 深Shenzhenで. 塔はサポートする必要がありました 15 kn/m²床荷重 (重いIT機器, 複数のオフィスフロア) そして耐えます 120 km/h台風風. Q460 降伏強度 (≥460MPa) 薄い鋼のセクションを使用することができます (8MM対. 12Q355BのMM), 鋼の重量を切る 30%. 後 10 年, 塔には構造的な問題はありませんでした $500,000 材料コスト.
4.2 自動車: 私たち. 20-トンダンプトラックシャーシ
米国. トラックメーカーは、20トンのダンプトラックシャーシのためにQ355BからQ460に切り替えました. シャーシは、15トンのペイロードを処理する必要がありました (砂利, 建設デブリ) そして、荒い仕事の地形. Q460 抗張力 (550–720 MPa) シャーシの変形の減少 50%, そしてその 衝撃の靭性 (-40°Cで34 j以上) 寒い冬のパフォーマンスを確保しました. メーカーは保存しました $200 トラックごと (薄い鋼) そして、削減された保証請求 45%.
4.3 マイニング: 南アフリカのダイヤモンド鉱山クラッシャージョーズ
南アフリカのダイヤモンド鉱山は、粉砕機の顎にQ460を使用しました (ハードダイヤモンド鉱石の処理). 炭素鋼の顎が続きました 6 数ヶ月, Q355Bジョーが続きました 18 数ヶ月, しかし、Q460ジョー - 耐摩耗性 1.5X Q355Bよりも優れています - 締め切り 5 年. スイッチが保存されました $300,000 毎年交換費用とダウンタイムの短縮 80%.
5. 比較分析: Q460対. その他の材料
Q460は、ストレスの多い代替品までどのように積み重なっていますか, 頑丈なプロジェクト?
5.1 他の鋼との比較
| 特徴 | Q460高強度鋼 | Q355B高強度鋼 | Q245構造鋼 | A36炭素鋼 (私たち。) | ステンレス鋼 (316l) |
| 降伏強度 | ≥ 460 MPA | ≥ 355 MPA | ≥ 245 MPA | ≥ 250 MPA | ≥ 205 MPA |
| 衝撃の靭性 (-40°C) | ≥ 34 j | ≤ 28 j | ≤ 25 j | ≤ 15 j | ≥ 100 j |
| 耐摩耗性 | 素晴らしい | 良い | 適度 | 貧しい | 良い |
| 溶接性 | 公平 | 良い | 素晴らしい | 素晴らしい | 良い |
| 料金 (トーンごと) | \(1,300 - \)1,500 | \(1,050 - \)1,250 | \(750 - \)850 | \(800 - \)900 | \(4,000 - \)4,500 |
| に最適です | 高ストレス, 頑丈 | 中程度のストレス | 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: Q460は、アルミニウムよりも3.3倍高い降伏強度を持っています (6061-T6, 〜138 MPa) コスト 70% 少ない. アルミニウムは軽量ですが、ブリッジタワーやダンプトラックシャーシなどの高ストレス部品には適していません.
- スチールvs. 銅: Q460は、銅とコストよりも6.5倍強いです 85% 少ない. 銅は導電率に優れています, しかし、Q460は、頑丈なアプリケーションの構造部品または機械的部品に優れています.
