中程度の産業倉庫の建設など、中程度から重い負荷プロジェクトに取り組んでいる場合, 頑丈な機械部品の製造, または、基本的な構造鋼のミッドスパンブリッジの構築 (例えば。, S275Jr) 十分に強くありません, しかし、超高強度鋼はやり過ぎです, S350構造鋼 理想的な解決策です. 優れた溶接性と機械性を維持しながら、堅牢な高強度を提供します, 作業性を犠牲にすることなく耐久性を要求するプロジェクトの費用対効果の高い選択肢にする. しかし、それは現実世界でどのように機能しますか, 高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、信頼できる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. S350構造鋼の材料特性
S350の値は、最適化された合金組成にあります。これは、処理を簡単に保ちながら、中程度から重い負荷の強度を高めるために設計されています. 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 S350は、高強度と作業性のバランスをとります (高強度の構造鋼標準と整合しています):
| 要素 | コンテンツ範囲 (%) | 重要な関数 |
| 炭素 (c) | 0.18 - 0.25 | 強度と溶接性のバランス; 高負荷での脆性を回避します |
| マンガン (Mn) | 1.20 - 1.80 | 硬化性と引張強度を向上させます; 形成の延性を維持します |
| シリコン (そして) | 0.20 - 0.60 | 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) | ≤ 0.040 | 弱点を排除するために厳密に最小化されます (ブリッジガーダーのような疲労が発生しやすい部分にとって重要です) |
| リン (p) | ≤ 0.040 | 寒さの脆性を避けるために制御されます (-20°Cまでの気候に適しています) |
| クロム (cr) | 0.30 - 0.80 | 表面の硬度と耐食性を高めます (屋外または湿度の高いプロジェクトに最適です) |
| ニッケル (で) | 0.30 - 0.80 | 低温靭性を高めます; 寒い気候では脆性骨折を防ぎます |
| 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 (産業機械にとって不可欠です) |
| バナジウム (v) | 0.05 - 0.15 | 穀物構造を改良します; 降伏強度と疲労抵抗を大幅に高めます |
| 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 |
1.2 物理的特性
これら 物理的特性 厳しい建設および製造環境全体でS350を安定させます:
- 密度: 7.85 g/cm³ (高強度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: 1430 - 1490°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: 44 - 48 w/(M・k) 20°Cで (溶接の効率的な熱伝達; ワーピングを最小限に抑えます)
- 比熱容量: 460 J/(kg・k)
- 熱膨張係数: 12.8 ×10⁻⁶/°C (20 - 100°C, ギアシャフトなどの精密部品の最小変形)
1.3 機械的特性
S350の機械的特性は、中程度の負荷に合わせて調整されています。, 処理に十分な柔軟性:
| 財産 | 値範囲 (厚さ≤20mmの場合) |
| 抗張力 | 510 - 650 MPA |
| 降伏強度 | ≥ 350 MPA |
| 伸長 | ≥ 20% |
| 面積の削減 | ≥ 40% |
| 硬度 | |
| – ブリネル (HB) | 140 - 190 |
| – ロックウェル (bスケール) | 70 - 90 HRB |
| – ビッカーズ (HV) | 145 - 195 HV |
| 衝撃の靭性 | ≥ 34 j -20°Cで |
| 疲労強度 | 〜220 MPa (10⁷サイクル) |
| 耐摩耗性 | とても良い (1.3X S275JRよりも優れています; マイニングコンベアローラーのような重噴射部品に適しています) |
1.4 その他のプロパティ
- 耐食性: 良い (S275JRを1.5倍上回る; 亜鉛メッキまたはエポキシコーティングされたバリアントは、沿岸または産業環境で優れています)
- 溶接性: 良い (予熱します 150 – 200°C needed for sections >20mm thick; 強い関節のために低水素電極で動作します)
- 加工性: 良い (炭化物ツールに十分な柔らかい; 高速切断には冷却液を使用します - 大量生産された重い部品のためのiDeal)
- 磁気特性: 強磁性 (溶接接合部または厚いセクションの欠陥を検出するための非破壊的なテストツールで動作します)
- 延性: 中程度から高 (壊れずに120°曲がることができます - 重荷シナリオで壊滅的な故障を回避します)
2. S350構造鋼のアプリケーション
S350の高強度と作業性のバランスは、中程度から重い構造の定番となっています, 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: 5〜8階建ての産業用倉庫用のヘビーロードフレーム (例えば。, 10トンのオーバーヘッドクレーン付き). ドイツの建設会社が6階建てのロジスティクス倉庫にS350を使用しました - サポートされているフレーム 12 kn/m²床荷重 (重いパレット, フォークリフト) 鋼の使用量を減らしました 20% vs. S275Jr, コストを30,000ユーロ削減します.
- 橋: ミッドスパンロードブリッジ (20–40メートル) または鉄道橋. ポーランドの輸送機関は、30メートルの高速道路橋にS350を使用しました。 20 年.
- 工業用建物: 重機の植物のフレーム (例えば。, スチール製の鍛造工場). チェコの工業会社は、工場のフレームにS350を使用しました。サポートされた15トンの鍛造プレスと耐えられました。.
- 補強材: 大きなコンクリート構造のための高強度鉄筋 (例えば。, 小さなダム, 高速道路の高架). スペインの土木工学会社は、高速道路の高架にS350鉄筋を使用しました - 耐えられました 1500 kg/m²コンクリートの荷重と持続しました 25 年.
2.2 自動車
- 車両フレーム: 重い商用車用の荷重をかけるシャーシ (例えば。, 10-トン配達トラック). 英国の自動車メーカーは、トラックシャーシにS350を使用しています。 300,000 km.
- サスペンションコンポーネント: 頑丈なリーフスプリングと建設車両用の制御アーム (例えば。, 小さな掘削機). ポーランドの自動車サプライヤーは、これらの部品にS350を使用します。 250,000 km対. 180,000 s275jrのkm.
- 送信コンポーネント: トラックトランスミッション用のハイトルクギア. トルコの自動車メーカーは、これらのギアにS350を使用しています 1200 n・mトルクとほこりっぽい状態 5 年.
2.3 機械工学
- 機械部品: 工業用タービン用の頑丈なシャフト (例えば。, 発電所蒸気タービン). サウジアラビアのエネルギー会社は、タービンシャフトにS350を使用しています。 40,000 RPMの回転と350°Cの温度は摩耗せずに.
- ベアリング: マイニングポンプ用の頑丈なベアリングハウジング (例えば。, 鉱石スラリーポンプ). 南アフリカの鉱山機器ブランドは、これらのハウジングにS350を使用しています。 4 年.
- ギア: 産業ミキサー用のハイトルクギア (例えば。, セメントミキサー). ハンガリーの機械会社は、これらのギアにS350を使用しています 800 n・mトルクと重い負荷 6 年.
2.4 その他のアプリケーション
- マイニング機器: 中程度のクラッシャー部品 (例えば。, 鉄鉱石採掘用のコーンクラッシャーライナー). オーストラリア鉱山は、ハンドルされたライナー部品にS350を使用しています 200 トン/デイ鉱石処理と持続しました 3 年と年. 2 S275JRの年.
- 農業機械: 大規模な農業のための頑丈なトラクターフレーム. フランスの農機具ブランドは、トラクターフレームにS350を使用しています。 4 季節.
- 配管システム: 中圧力産業用途向けの厚壁パイプ (例えば。, 工場用の蒸気パイプライン). ブルガリアの建設会社は、S350パイプを使用しています 3.5 MPA圧力と300°Cの温度 18 年.
3. S350構造鋼の製造技術
S350の製造業は、処理を実行可能に保ちながら高強度を維持することに焦点を当てています。:
3.1 一次生産
- 電気弧炉 (EAF): スクラップスチール (低炭素, 高等グレード) 溶けています, クロムの正確な投与で, ニッケル, およびバナジウム - S350バーまたは厚いシーツの小型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、合金化され、S350鉄筋の大量生産用に使用されます, 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 (180–250 mm厚) またはスラブ - 均一な合金分布を維持します (部品間で一貫した強度に重要です).
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 (3–30 mm厚), バー (10–40 mm直径), または梁 - 穀物構造を改良し、強度を高めるために、導入圧力がS275JRよりも高くなります.
- コールドローリング: 薄いシートに使用されます (厚さ6 mm以下) 精密な自動車部品の場合 - 緊密な耐性のために室温で存在します (±0.03 mm).
- 熱処理:
- 正規化: 加熱されています 880 - 920°C, 空冷 - ブリッジガーダーのような重荷部品の強度の均一性を改善する.
- クエンチングと焼き戻し: ハイウィアパーツに使用されます (例えば。, クラッシャーライナー) - 加熱 900 - 950°C (水で癒された), で和らげられた 550 - 600°C-タフネスを保持しながら硬度を高めます.
- 表面処理:
- 亜鉛メッキ: 溶融亜鉛に浸す (80–150μm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.
- エポキシコーティング: 200–300μm厚さのエポキシ層 - 化学物質や摩耗に抵抗するために工業用パイプまたは採掘部品用に使用される.
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 (平 0.1% バナジウムのオフは、降伏強度を減らします 8%).
- 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、熱治療の成功を確認します.
- 非破壊検査 (NDT):
- 超音波検査: ブリッジビームやタービンシャフト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。, 産業用フレーム接続).
- 寸法検査: レーザースキャナーと精密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 - 他の重い部品との互換性の維持).
4. ケーススタディ: S350の動作
4.1 工事: ドイツの6階建ての物流倉庫
ドイツの建設会社が6階建ての物流倉庫にS350を使用しました (15,000 m²) ミュンヘンで. 倉庫はサポートする必要がありました 12 kn/m²床荷重 (重いパレット, 10-トンオーバーヘッドクレーン) 効率的に構築されます. S350 高降伏強度 (350 MPa以上) より薄いビームの使用が許可されています (20MM対. 25S275JRのMM), 鋼の重量を切る 20%. 倉庫が建設されました 18 日 (vs. 22 S275JRの日) その後構造的な問題を示しませんでした 10 年 - 材料費で30,000ユーロを節約します.
4.2 自動車: イギリスの10トンのトラックシャーシ
10トンの配達トラックシャーシのためにS275JRからS350に切り替えた英国の自動車メーカー. 8トンのペイロードとラフロードを処理するために必要なシャーシ. S350 抗張力 (510–650 MPa) による変形の減少 40%, そしてその 衝撃の靭性 (-20°Cで34 j以上) 寒い冬のパフォーマンスを確保しました. 自動車メーカーはトラックあたり8ポンドを節約しました (30,000 毎年生産されるトラック), 年間貯蓄で合計240,000ポンド.
4.3 マイニング: オーストラリアの鉄鉱石クラッシャーライナー
オーストラリア鉱山は、鉄鉱石加工工場でコーンクラッシャーライナーにS350を使用しました. ライナーは処理する必要がありました 200 トン/日鉱石処理と研磨岩. S350 耐摩耗性 (1.3X S275JRよりも優れています) 寿命を延ばします 3 年と年. 2 S275JRの年. スイッチは交換のダウンタイムを減らしました 50% メンテナンスコストで年間50,000豪ドルを節約しました.
5. 比較分析: S350対. その他の材料
S350は、中程度の負荷プロジェクトのために代替品にどのように積み重なっていますか?
5.1 他の鋼との比較
| 特徴 | S350構造鋼 | S275JR構造鋼 | Q460高強度鋼 | 304 ステンレス鋼 |
| 降伏強度 | ≥ 350 MPA | ≥ 275 MPA | ≥ 460 MPA | ≥ 205 MPA |
| 抗張力 | 510 - 650 MPA | 410 - 560 MPA | 510 - 720 MPA | 515 - 690 MPA |
| 衝撃の靭性 (-20°C) | ≥ 34 j | ≥ 27 j | ≥ 34 j | ≥ 90 j |
| 耐摩耗性 | とても良い | 良い | とても良い | 良い |
| 料金 (トーンごと) | \(850 - \)950 | \(700 - \)800 | \(1,100 - \)1,300 | \(4,000 - \)4,500 |
| に最適です | 中程度の荷重 | 中程度の負荷 | 重い負荷 | 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: S350は、アルミニウムよりも2.5倍高い降伏強度を持っています (6061-T6: 〜138 MPa) そして 65% 低コスト. アルミニウムは軽量ですが、トラックシャーシやブリッジビームなどの重荷部品には適していません.
- スチールvs. 銅: S350は銅よりも4.2倍強いです 85% 安く. 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: S350コスト 90% チタンよりも少なく、降伏強度は1.5倍です (チタン: 〜240 MPa). チタンは、ほとんどの中程度の多いプロジェクトでは過剰です - 航空宇宙に使用するだけです.
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 65% S350よりも張力強度が低く、さらに3倍かかります. FRPは軽量に適しています, 低負荷部品, 重機や橋ではありません.
- スチールvs. 炭素繊維複合材料: 炭素繊維は軽量ですが、15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, 大量生産された重い部品ではありません.
