基本的な低炭素鋼よりも多くの強度を必要とするプロジェクトに取り組んでいる場合 (S235JRのように) しかし、中程度の積み込み産業フレームなど、簡単な溶接と機械加工が必要です, 頑丈な機械部品の製造, または小規模の橋を建設する - S275JR構造鋼 (のために 10025-2 基準) 理想的な中央のソリューションです. 作業性を犠牲にすることなく、信頼できる中程度の強度を提供します, 少し余分な耐久性を要求するコストに敏感なプロジェクトの最大の選択肢となる. しかし、それは現実世界でどのように機能しますか, ミディアムストレスアプリケーション? このガイドは、その重要な特性を分解します, 用途, 他の材料との比較, そのため、効率的に情報に基づいた決定を下すことができます, 長持ちするビルド.
1. S275JR構造鋼の材料特性
S275JRの価値は、最適化された低炭素組成にあります。, 切断, そして、簡単に形成します. 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 S275JRの強さと作業性のバランス (enと整合しています 10025-2 基準):
| 要素 | コンテンツ範囲 (%) | 重要な関数 |
| 炭素 (c) | ≤ 0.24 | 優れた溶接性のために十分に低い; 引張強度を高めるのに十分な高さ |
| マンガン (Mn) | ≤ 1.60 | 強度と硬化性を向上させます; オンサイト形成の延性を維持します |
| シリコン (そして) | ≤ 0.55 | スチールマトリックスを強化します; 熱いローリング中に酸化に抵抗します |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.045 | 弱点を排除するために最小化されます (繰り返されるストレスの下での部品にとって重要です, マシンシャフトのように) |
| リン (p) | ≤ 0.045 | 寒さの脆性を避けるために制御されます (-10°Cまでの気候に適しています) |
| クロム (cr) | ≤ 0.30 | トレース量; 表面の硬度と腐食抵抗へのわずかな後押し |
| ニッケル (で) | ≤ 0.30 | トレース量; 低温靭性をわずかに強化します |
| モリブデン (MO) | ≤ 0.10 | トレース量; コアプロパティに大きな影響はありません |
| バナジウム (v) | ≤ 0.05 | トレース量; より良い疲労抵抗のために穀物構造を改良します |
| 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 |
1.2 物理的特性
これら 物理的特性 一般的な建設および製造環境全体でS275JRを安定させます:
- 密度: 7.85 g/cm³ (ほとんどの低炭素構造鋼と一致しています, 均一な負荷分布を確保します)
- 融点: 1440 - 1500°C (ホットローリングを処理します, 溶接, 標準装備での鍛造)
- 熱伝導率: 46 - 50 w/(M・k) 20°Cで (効率的な溶接と冷却のための高速熱伝達)
- 比熱容量: 460 J/(kg・k)
- 熱膨張係数: 13.0 ×10⁻⁶/°C (20 - 100°C, ギアブランクやブリッジブラケットなどの精密部品の最小限)
1.3 機械的特性
S275JRの機械的特性は、基本鋼よりも膨大な荷重に合わせて調整されています, まだ処理するのはまだ簡単です:
| 財産 | 値範囲 (厚さ≤16mmの場合) |
| 抗張力 | 410 - 560 MPA |
| 降伏強度 | ≥ 275 MPA |
| 伸長 | ≥ 22% |
| 面積の削減 | ≥ 45% |
| 硬度 | |
| – ブリネル (HB) | 110 - 160 |
| – ロックウェル (bスケール) | 65 - 85 HRB |
| – ビッカーズ (HV) | 115 - 165 HV |
| 衝撃の靭性 | ≥ 27 j 20°Cで |
| 疲労強度 | 〜190 MPa (10⁷サイクル) |
| 耐摩耗性 | 良い (1.1x S235JRよりも優れています; Conveyorローラーなどの中侵食部品に適しています) |
1.4 その他のプロパティ
- 耐食性: 適度 (コーティングされていない鋼は軽度の湿気に抵抗します; 亜鉛メッキまたはエポキシコーティングは、橋の手すりのように屋外で使用するために寿命を延ばします)
- 溶接性: 素晴らしい (厚さ25mm以下のセクションには予熱する必要はありません; 標準のアーク溶接で動作します - 産業フレームのオンサイト構造のためのideal)
- 加工性: とても良い (高速スチールツールに十分な柔らかい; ギアシャフトなどの大量生産部品の低いツール摩耗)
- 磁気特性: 強磁性 (溶接ジョイントの欠陥を検出するための基本的な非破壊検査ツールで動作します)
- 延性: 高い (壊れずに160°曲がることができます - 湾曲した橋の括弧のようなカスタムシェイプに最適)
2. S275JR構造鋼のアプリケーション
S275JRの強度と作業性のバランスは、中程度のロード構造の定番となります, 自動車, および機械工学. 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: 3〜5階建ての工業用建物の中荷重フレーム (例えば。, オーバーヘッドクレーンを備えた倉庫). オランダの建設会社は、4階建てのロジスティクスウェアハウスにS275JRを使用しました。 8 kn/m²床荷重 (パレット, フォークリフト) コスト 15% Q345スチールの使用よりも少ない.
- 橋: 小型の道路橋 (10–20メートル) または産業用フットブリッジ. チェコの輸送局は、15メートルの田舎の道路橋にS275JRを使用しました。 15 年.
- 工業用建物: 頑丈な機器プラットフォーム (例えば。, 製造ロボット用). ドイツの自動車工場は、ロボットプラットフォームにS275JRを使用していました。2トンのロボット重量をサポートし、既存の工場の床に簡単に溶接できました.
- 補強材: 小さなダムや壁などのコンクリート構造のための中強度の鉄筋. スペインの土木工学会社が3メートルの保持壁にS275JR Rebarsを使用しました - 耐えました 800 kg/m²土壌圧力と続きました 20 年.
2.2 自動車
- 車両フレーム: 軽い商用車の荷重支持サブフレーム (例えば。, 小さな配達用バン). 英国の自動車メーカーは、バンのフロントサブフレームにS275JRを使用しています - ハンドル 500 kgペイロードとラフな都市道路まで立ち上がった 200,000 km.
- サスペンションコンポーネント: ピックアップトラック用の頑丈なコントロールアーム. ポーランドの自動車サプライヤーは、これらの部品にS275JRを使用しています。 180,000 km対. 120,000 s235jrのkm.
- エンジンマウント: 2.0〜3.0Lディーゼルエンジン用の頑丈なゴム間マウント. トルコの自動車メーカーは、これらのマウントにS275JRを使用しています。, 原価計算 10% 合金スチールマウントよりも少ない.
2.3 機械工学
- 機械部品: 産業用コンベア用の中型 - トルクギア (例えば。, 工場の組み立てライン). イタリアの機械ブランドは、ハンドルされたコンベアギアにS275JRを使用しています 500 n・mトルクと持続しました 7 年.
- ベアリング: 工業用ポンプ用の頑丈なベアリングハウジング (例えば。, 水処理ポンプ). ルーマニアのポンプメーカーは、これらのハウジングにS275JRを使用しています。10トンの放射状荷重と軽微な腐食耐性.
- シャフト: 産業ミキサー用の中速シャフト (例えば。, コンクリートミキサー). ハンガリーの機械会社は、これらのシャフトにS275JRを使用しています 300 RPMの回転と重い荷重 5 年.
2.4 その他のアプリケーション
- マイニング機器: 軽量クラッシャー部品 (例えば。, 小さな石炭クラッシャー用の顎プレート). ポーランド鉱山は、顎プレートにS275JRを使用しています 50 トン/日の石炭加工と続きました 2 年と年. 1 S235JRの年.
- 農業機械: 大型トラクター用の頑丈なプラウフレーム. フランスの農業機器ブランドは、プラウフレームにS275JRを使用しています。 3 季節.
- 配管システム: 低圧産業用途向けの中壁パイプ (例えば。, 工場の給水). ブルガリアの建設会社は、S275JRパイプを使用しています 2.0 MPA圧力と続きました 15 年.
3. S275JR構造鋼の製造技術
S275JRの低炭素組成は、製造をシンプルに保ちます, 費用対効果, 大量生産に適している - 強度を高めるためのマイナーな調整と. S235Jr:
3.1 一次生産
- 電気弧炉 (EAF): スクラップスチール (低炭素グレード) 溶けています, 強度を高めるための正確なマンガンの投与により - S275JRバーまたはシートの小バッチ生産のためのiDEAL.
- 基本的な酸素炉 (bof): 制御された炭素含有量を含む豚の鉄は鋼に変換されます, その後、マンガンと合金化されました - S275JR鉄筋の大量生産のために使用されます, パイプ, またはビーム (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 (150–200 mm厚) またはスラブ - 一貫した強度のための均一なマンガン分布を維持します.
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 (8直径30 mm), またはビーム - 穀物構造を改良して強度を高めるために、ローリング圧力がS235JRよりわずかに高くなります.
- 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) 自動車のサブフレーム部品のように - 緊密な許容範囲のために室温で存在します (±0.05 mm).
- 熱処理:
- アニーリング: 加熱されています 750 - 800°C, 遅い冷却 - 精密機械加工のための鋼をソーフンします (例えば。, ギア切断) 内部ストレスを和らげます.
- 正規化: めったに必要ありません (S275JRは、ローリング後に使用する準備ができています); 高精度部品にのみ使用されます 850 - 900°C, 強度の均一性を改善するための空冷.
- 表面処理:
- 亜鉛メッキ: 溶融亜鉛に浸す (60–120μmコーティング) - 錆に抵抗するために橋のコンポーネントのような屋外部品のために使用される.
- 絵画: エポキシまたはポリウレタン塗料 - 美学や軽度の腐食保護のための機械フレームのような屋内部品に適用されます.
3.3 品質管理
- 化学分析: 分光測定は、炭素とマンガンの含有量をチェックします (強度が満たされることを保証します 10025-2 基準; マンガンが少なすぎると、降伏強度が低下します).
- 機械的テスト: 引張試験では、収量/引張強度を検証します; 衝撃テストでは、低温靭性を確認します; 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: ブリッジビームやクラッシャーシャフトなどの厚い部品の内部欠陥を検出する.
- 磁気粒子検査: 溶接接合部に表面亀裂が見つかります (例えば。, 産業用フレーム接続).
- 寸法検査: レーザースキャナーとキャリパーは厚さを検証します, 直径, と形 (ギアの場合は±0.1 mm, 梁の±0.2 mm - 他の部品との互換性の維持).
4. ケーススタディ: S275JRアクション
4.1 工事: オランダの4階建ての物流倉庫
オランダの建設会社は、4階建ての物流倉庫にS275JRを使用しました (10,000 m²) ロッテルダムで. 倉庫はサポートする必要がありました 8 kn/m²床荷重 (重いパレット, フォークリフト) 迅速に構築されます. S275JR 優れた溶接性 クルーにフレームを組み立てさせます 12 日 (vs. 16 Q345スチールの日), そしてその 降伏強度 (275 MPa以上) 設計の負荷を簡単に処理しました. 後 8 年, 倉庫は構造的な問題を示さず、25,000ユーロの材料費を節約しました.
4.2 自動車: ブリティッシュバンフロントサブフレーム
S235JRからS275JRに切り替えた英国の自動車メーカーは、小型配信バンのフロントサブフレームのために. サブフレームを処理する必要がありました 500 KGペイロードとラフロード. S275JR 抗張力 (410–560 MPa) による変形の減少 30%, そしてその 延性 吸収された軽微な衝突エネルギー. 自動車メーカーはバンあたり4ポンドを節約しました (50,000 毎年生産されているバン), 年間貯蓄で合計200,000ポンド.
4.3 機械工学: イタリアのコンベアギア
産業用コンベアギアにS275JRを使用したイタリアの機械ブランド. 処理に必要なギア 500 n・mトルクと毎日の使用. S275JR 疲労強度 (〜190 MPa) 割れを防ぎました, そしてその 加工性 生産欠陥の減少 20%. ギアは続きました 7 年と年. 5 S235JRの年 - 交換費用で年間15,000ユーロを節約します.
5. 比較分析: S275JR対. その他の材料
S275JRは、中程度のロードプロジェクトの代替案までどのように積み重ねられますか?
5.1 他の鋼との比較
| 特徴 | S275JR構造鋼 | S235JR構造鋼 | Q345高強度鋼 | 304 ステンレス鋼 |
| 降伏強度 | ≥ 275 MPA | ≥ 235 MPA | ≥ 345 MPA | ≥ 205 MPA |
| 抗張力 | 410 - 560 MPA | 360 - 510 MPA | 510 - 650 MPA | 515 - 690 MPA |
| 伸長 | ≥ 22% | ≥ 25% | ≥ 21% | ≥ 40% |
| 溶接性 | 素晴らしい | 素晴らしい | 良い | 良い |
| 料金 (トーンごと) | \(700 - \)800 | \(650 - \)750 | \(1,000 - \)1,200 | \(4,000 - \)4,500 |
| に最適です | 中程度のロードパーツ/フレーム | ライトロードパーツ | 高負荷構造 | 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: S275JRは、アルミニウムよりも2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、コンベアギアや倉庫フレームなどの中程度の荷部品には適していません.
- スチールvs. 銅: S275JRは、銅とコストよりも3.6倍強いです 85% 少ない. 銅は導電率に優れていますが、柔らかすぎて高価です構造用には.
- スチールvs. チタン: S275JRコスト 95% チタンよりも少なく、同様の降伏強度があります (チタン: 〜240 MPa). チタンは中程度のロードプロジェクトでは過剰に使用されています。これは、航空宇宙に使用されています.
5.3 複合材料との比較
- スチールvs. 繊維強化ポリマー (FRP): FRPは腐食耐性ですが、持っています 60% S275JRよりも張力強度が低く、3倍の費用がかかります. FRPは装飾的な部分に適しています, 負荷を負担するフレームではありません.
- スチールvs. 炭素繊維複合材料: 炭素繊維は軽量ですが、12倍の費用がかかり、脆い. ハイエンドのスポーツ用品に使用されています, 大量生産された機械部品ではありません.
5.4 他のエンジニアリング材料との比較
- スチールvs. 陶器: セラミックは硬いが脆い (衝撃の靭性 <10 j) そして、さらに5倍の費用がかかります. 彼らは曲がることができません - プラウのフレームやサブフレームなどの部品に無事.
- スチールvs. プラスチック: プラスチックはS275JRより20倍低い強度を持ち、100°Cで溶けます. 非構造部品に使用されます, 中荷重コンポーネントではありません.
