Q345 Keluli Struktur: Sifat, Penggunaan, dan pandangan pakar

If you’re tackling medium-to-high stress projects—like large buildings, Jambatan jangka panjang, or heavy machinery—where you need significantly more strength than basic low-carbon steels without sacrificing workability, Q345 structural steel is an industry-leading solution. Sebagai keluli kekuatan tinggi aloi rendah (setiap gb/t standard Cina 1591), it balances exceptional mechanical performance with easy fabrication, menjadikannya ruji dalam infrastruktur dan pembuatan berat. But how does it excel in real-world tasks like building high-rise towers or manufacturing load-bearing automotive parts? Panduan ini memecah sifat utamanya, aplikasi, dan perbandingan dengan bahan lain, Oleh itu, anda boleh membuat keputusan yang yakin untuk tahan lama, projek berprestasi tinggi.

1. Material Properties of Q345 Structural Steel

Q345’s superiority lies in its alloy-enhanced composition—chromium, Nikel, and vanadium work together to boost strength, ketangguhan, dan rintangan kakisan, setting it apart from lower-grade Q235/Q245. Mari kita meneroka ciri -cirinya yang menentukan.

1.1 Komposisi kimia

The Komposisi kimia of Q345 is optimized for high strength and balanced performance, with intentional alloy additions (Untuk gb/t 1591):

1.2 Sifat fizikal

Ini sifat fizikal make Q345 stable across extreme fabrication and operational conditions:

• Ketumpatan: 7.85 g/cm³ (Selaras dengan keluli struktur aloi rendah, same as Q235/Q245)
• Titik lebur: 1450 - 1490 ° C. (mengendalikan proses suhu tinggi seperti rolling panas dan kimpalan)
• Kekonduksian terma: 44 - 48 W/(m · k) pada 20 ° C. (slower heat transfer than Q235, Sesuai untuk bahagian yang terdedah kepada buaian suhu)
• Kapasiti haba tertentu: 460 J/(kg · k)
• Pekali pengembangan haba: 12.8 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° C., Warping minimum untuk bahagian ketepatan seperti balok jambatan atau aci jentera)

1.3 Sifat mekanikal

Q345’s mechanical traits are tailored for high stress, making it ideal for load-bearing and dynamic applications:

1.4 Sifat lain

• Rintangan kakisan: Baik (outperforms Q235/Q245 by 2x; menentang kelembapan atmosfera dan bahan kimia ringan; galvanized variants excel in coastal areas)
• Kebolehkalasan: Baik (memerlukan pemanasan 150 – 200°C for sections >25mm thick; compatible with low-hydrogen arc welding—critical for structural integrity)
• Kebolehkerjaan: Adil kepada kebaikan (harder than Q235/Q245; annealed Q345 cuts easily with carbide tools; Gunakan cecair penyejuk untuk pemesinan berkelajuan tinggi)
• Sifat magnet: Ferromagnet (berfungsi dengan alat ujian yang tidak merosakkan maju untuk pengesanan kecacatan di bahagian tebal)
• Kemuluran: Sederhana hingga tinggi (Cukup untuk menahan lenturan dan membentuk bentuk kompleks seperti girders jambatan atau bingkai automotif)

2. Applications of Q345 Structural Steel

Q345’s high strength and versatility make it the backbone of medium-to-large infrastructure and heavy manufacturing. Berikut adalah kegunaan utamanya, dengan contoh sebenar:

2.1 Pembinaan

• Struktur bangunan: Bingkai beban untuk bangunan bertingkat tinggi (7–20 story residential/commercial towers). A Chinese construction firm used Q345 for a 15-story apartment complex in Shanghai—frames supported 12 kN/m² floor loads and withstood Typhoon Lekima (2019) tanpa kerosakan.
• Jambatan: Long-span box girders and piers for highway/railway bridges (25-100 meter). A Vietnamese transportation authority used Q345 for a 60-meter river bridge—cut concrete usage by 25% vs. Q245, as thinner steel sections could handle loads.
• Bar tetulang: Rebar kekuatan tinggi untuk struktur konkrit berat (Mis., Dam Spillways, Asas Stadium). A Thai builder used Q345 rebars for a soccer stadium’s foundation—resisted 800 kg/m² loads and reduced rebar quantity by 30%.
• Bangunan perindustrian: Bingkai keluli untuk kilang berat (Mis., tumbuhan automotif, Kilang keluli). An Indian industrial firm used Q345 for its 4-story automotive factory—frames supported 20-ton overhead cranes and heavy machinery.

2.2 Automotif

• Bingkai kenderaan: Casis utama untuk trak tugas berat, SUV, dan bas. A South Korean automaker uses Q345 for its 10-ton truck chassis—strength handles 5-ton payloads, and toughness absorbs road vibration.
• Komponen penggantungan: Heavy-duty control arms and leaf springs for commercial vehicles. A Brazilian truck supplier uses Q345 for these parts—tested to last 300,000 km vs. 200,000 km for Q245.
• Enjin gunung: Gunung suhu tinggi untuk enjin diesel besar (Mis., 3.0–5.0L truck engines). A Pakistani automaker uses Q345 for these mounts—resists 300°C engine heat and heavy vibration.

2.3 Kejuruteraan Mekanikal

• Bahagian mesin: Gear dan aci tinggi untuk jentera perindustrian (Mis., penghancur perlombongan, penjana kuasa). A Colombian mining firm uses Q345 for crusher gears—handles 500 beban bijih tan/hari tanpa dipakai untuk 3 tahun.
• Aci: Aci pemacu tugas berat untuk jentera pertanian (Mis., Campurkan penuai, traktor besar). A Nigerian farm equipment brand uses Q345 for these shafts—resists bending under 10-ton plowing loads.
• Galas: Perlumbaan beban untuk turbin perindustrian berkelajuan tinggi (Mis., 10,000+ rpm). A Turkish turbine maker uses Q345 for these races—strength handles centrifugal forces and reduces maintenance.

2.4 Aplikasi lain

• Peralatan perlombongan: Rahang Crusher, gigi baldi, and conveyor frames for hard rock mining. An Australian mining firm uses Q345 for crusher jaws—last 2x longer than Q245 in iron ore mines.
• Jentera pertanian: Large plow frames and harvester cutting heads for extensive farms. A U.S.. farm equipment brand uses Q345 for its large harvester frames—toughness withstands rocky soil and heavy use.
• Sistem paip: Paip berdinding tebal untuk aplikasi tekanan tinggi (Mis., Pengangkutan minyak/gas, Steam Perindustrian). A Russian energy firm uses Q345 pipes for a natural gas pipeline—resists 5.0 MPa pressure and cold Siberian temperatures.
• Struktur luar pesisir: Minor support brackets and platforms for coastal oil rigs. A Malaysian oil firm uses galvanized Q345 for these parts—resists saltwater corrosion for 15 tahun.

3. Manufacturing Techniques for Q345 Structural Steel

Q345’s alloy composition requires precise manufacturing to preserve strength and toughness—here’s a breakdown:

3.1 Pengeluaran utama

• Relau arka elektrik (EAF): Keluli sekerap (gred rendah aloi) cair, dan aloi kemelut yang tinggi (Chromium, Vanadium) ditambah dalam dos terkawal-ideal untuk batch kecil, Pengeluaran berkualiti tinggi (Mis., bahagian casis automotif).
• Relau oksigen asas (Bof): Besi babi ditapis dengan oksigen, then alloys are added—used for high-volume production of Q345 rebars, rasuk, atau paip (Kaedah yang paling biasa).
• Pemutus berterusan: Keluli cair dibuang ke dalam bilet (150-250 mm tebal) atau papak-Mempertahankan pengedaran aloi seragam dan kecacatan minimum untuk bahagian-bahagian beban.

3.2 Pemprosesan sekunder

• Rolling panas: Kaedah utama. Keluli dipanaskan hingga 1150 - 1250 ° C dan dilancarkan ke dalam helaian (2-20 mm tebal), bar (10-50 mm diameter), rebar, or beams—enhances strength and grain structure.
• Rolling sejuk: Digunakan untuk lembaran nipis (≤5 mm tebal) seperti panel badan automotif -tidak pada suhu bilik untuk toleransi yang ketat (± 0.05 mm) dan permukaan licin.
• Rawatan haba:
• Penyepuhlindapan: Dipanaskan ke 800 - 850 ° C., Penyejukan perlahan - Softens keluli untuk pemesinan (Mis., Pemotongan gear) dan melegakan tekanan dalaman.
• Menormalkan: Dipanaskan ke 880 - 920 ° C., air cooling—improves strength uniformity for thick parts like bridge piers.
• Pelindapkejutan dan pembajaan: Rare for basic Q345 (hanya digunakan untuk bahagian tekanan tinggi seperti aci turbin)-Kegan ke 850 - 900 ° C. (dipadamkan di dalam air), marah pada 550 - 600 ° C untuk meningkatkan kekerasan.
• Rawatan permukaan:
• Galvanizing: Mencelupkan zink cair (60-100 μm salutan)—used for outdoor parts like bridge beams or offshore brackets to resist corrosion.
• Lukisan: Epoxy atau Polyurethane Paint -Applied ke bahagian dalaman seperti bingkai mesin atau komponen automotif untuk estetika dan perlindungan tambahan.

3.3 Kawalan kualiti

• Analisis kimia: Spektrometri massa mengesahkan kandungan aloi (critical for strength and corrosion resistance—even 0.1% off in vanadium reduces fatigue performance).
• Ujian mekanikal: Ujian tegangan mengukur kekuatan/pemanjangan; Ujian Impak Charpy Memeriksa Ketangguhan suhu rendah; ujian kekerasan mengesahkan konsistensi.
• Ujian tidak merosakkan (Ndt):
• Ujian ultrasonik: Mengesan kecacatan dalaman di bahagian tebal seperti girders jambatan atau paip.
• Ujian Radiografi: Cari retak tersembunyi di sendi yang dikimpal (Mis., factory frame connections).
• Pemeriksaan dimensi: Pengimbas laser dan caliper ketepatan memastikan bahagian memenuhi toleransi (± 0.1 mm untuk lembaran/bar, ±0.2 mm for rebars—critical for structural compatibility).

4. Kajian kes: Q345 in Action

4.1 Pembinaan: Chinese 15-Story Apartment Complex

A Chinese construction firm used Q345 for a 15-story apartment complex (20,000 m²) in Shanghai. The building needed to withstand typhoon winds (120 km/h) dan 12 KN/m² Beban lantai (perabot, penduduk). Q345’s kekuatan hasil (≥345 MPa) dibenarkan menggunakan bahagian keluli yang lebih nipis (10mm vs. 14mm for Q245), memotong berat keluli dengan 20%. Selepas 8 tahun, the building showed no structural issues—saving $300,000 dalam kos bahan.

4.2 Automotif: South Korean Heavy-Duty Truck Chassis

A South Korean automaker switched from Q245 to Q345 for its 10-ton truck chassis. The chassis needed to handle 5-ton payloads and rough construction terrain. Q345’s kekuatan tegangan (470-630 MPa) reduced chassis deformation by 40%, dan itu kesan ketangguhan (≥34 j pada -40 ° C) Memastikan prestasi dalam musim sejuk yang sejuk. Pembuat kereta disimpan $100 setiap trak (keluli nipis) and reduced warranty claims by 35%.

4.3 Paip: Saluran paip gas asli Rusia

A Russian energy firm used Q345 pipes for a 200-km natural gas pipeline in Siberia. The pipes needed to resist 5.0 MPa pressure and -40°C temperatures. Q345’s Ketangguhan suhu rendah prevented brittle failure in winter, dan itu Rintangan kakisan (dengan salutan epoksi) dielakkan karat dari salji. Selepas 10 tahun, Tiada kebocoran atau kerosakan paip dilaporkan - menjimatkan $2 juta vs. Menggunakan keluli tahan karat.

5. Analisis perbandingan: Q345 vs. Bahan lain

How does Q345 stack up to alternatives for medium-to-high stress projects?

5.1 Perbandingan dengan keluli lain

5.2 Perbandingan dengan logam bukan ferus

• Keluli vs. Aluminium: Q345 has 2.5x higher yield strength than aluminum (6061-T6, ~ 138 MPa) dan kos 60% kurang. Aluminum is lighter but unsuitable for load-bearing parts like bridge piers or truck chassis.
• Keluli vs. Tembaga: Q345 is 5x stronger than copper and costs 85% kurang. Tembaga cemerlang dalam kekonduksian, but Q345 is superior for structural or mechanical parts.
• Keluli vs. Titanium: Q345 costs 90% kurang daripada titanium dan mempunyai kekuatan hasil yang sama (titanium ~345 MPa). Titanium is lighter but overkill for most infrastructure projects.

5.3 Perbandingan dengan bahan komposit

• Keluli vs. Polimer bertetulang gentian (Frp): FRP adalah tahan kakisan tetapi mempunyai 50% lower tensile strength than Q345 and costs 3x more. Q345 is better for heavy-load parts like bridge girders or truck frames.
• Keluli vs. Komposit serat karbon: Serat karbon lebih ringan (1.7 g/cm³) but costs 10x more and is brittle. Q345 is more practical for parts needing both strength and toughness, like mining crusher gears.