摘要:355: 表示该牌号钢材厚度 ≤ 16mm 时,规定的最小下屈服强度值(ReH)为 ≥ 355 MPa。这是其核心强度指标。
Q355ND牌号释义:
Q: “屈”字拼音首字母,代表屈服强度。
355: 表示该牌号钢材厚度 ≤ 16mm 时,规定的最小下屈服强度值(ReH)为 ≥ 355 MPa。这是其核心强度指标。
N: 代表交货状态为“正火轧制” 。正火轧制是一种热处理工艺(加热到奥氏体化温度以上,随后在空气中冷却),目的是:细化晶粒,显著提高钢材的韧性和塑性。改善组织均匀性,消除轧制应力。改善切削加工性能。
对于较厚规格(如8mm以上),正火轧制尤为关键,能有效解决因轧制冷却速度不均导致的心部性能(尤其是韧性)下降问题,确保整个截面性能均匀。
D: 代表质量等级。这是Q355ND与Q355NC最核心的区别。D级要求:
在 -20°C 进行V型缺口夏比冲击试验时,单个试样的冲击功 ≥ 27J,三个试样平均值 ≥ 34J。
关键点: D级比C级(仅要求-20°C冲击)具有更优异的低温韧性! 它能在更低的温度(-20°C)下抵抗脆性断裂,适用于严寒地区或低温工况的重要结构。
标准依据: 中国国家标准 GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》。
主要特性总结:
低合金高强度结构钢(HSLA)。正火轧制状态交货(保证组织均匀和韧性)。最小屈服强度 ≥ 355 MPa (厚度≤16mm)。优异的低温韧性(-20°C 冲击功达标)。良好的综合力学性能(强度、塑性)。优秀的焊接性能(碳当量较低,焊接裂纹敏感性低)。通常具有较好的冷成型性(尤其是较薄规格)。
化学成分与力学性能 (共性):
化学成分特点:
低碳(C ≤ 0.18%,确保焊接性和韧性)。
低硫磷(S ≤ 0.025%, P ≤ 0.025%),比C级(S/P≤0.030%)更严格,进一步提高纯净度和韧性。
添加锰(Mn)、微量合金元素(如Nb钒、V钒、Ti钛等)进行强化(细晶强化、沉淀强化)。
为了达到D级严苛的-20°C冲击要求,其化学成分控制(特别是纯净度)和轧制/热处理工艺通常比C级更严格,可能含有稍高比例的改善韧性的元素(如Ni镍),P、S含量控制下限更低。
力学性能 (GB/T 1591-2018 规定,厚度≤16mm):
下屈服强度 ReH: ≥ 355 MPa
抗拉强度 Rm: 470 - 630 MPa
断后伸长率 A: ≥ 22% (反映塑性)
冲击功 KV2:-20°C试验: 平均值 ≥ 34J,单个值 ≥ 27J
不同厚度规格详解与应用侧重:
以下是针对您列出的厚度(3,4,5,6,8,10,12mm)的具体分析:
3mm & 4mm (薄板):
特点:极佳的冷成型性: 易于弯曲、卷圆、冲压等加工。重量轻: 适合对重量敏感的应用。
强度表现突出: 薄截面更容易达到高强度,实际屈服强度往往显著高于355MPa。
焊接需谨慎: 热容量小,焊接时极易变形和烧穿,需要精细控制热输入(小电流、快速度)、使用衬垫或脉冲焊。
正火轧制效果: 对薄板也非常有益,提高韧性、塑性均匀性,减少各向异性(不同方向的性能差异)。
D级韧性: 薄板通常韧性本身较好,但D级要求保证了即使在严寒或低温冲击工况下,薄壁结构件也能抵抗脆裂。
主要应用:轻型车辆车身、车厢侧板/顶板/底板(需要一定强度和良好韧性)。工程机械设备驾驶室、覆盖件、装饰板。建筑幕墙、装饰性结构(需表面处理)。电器柜体、控制箱外壳(需要强度和一定防护)。料斗、溜槽内衬(耐磨要求不高时)。低温环境下的非主要承力护板、罩壳。
5mm & 6mm (中薄板):
特点:良好的平衡性: 兼具不错的冷成型能力和显著的承载能力。强度与韧性可靠: 是应用最广泛的厚度范围之一。正火轧制确保性能稳定均匀。焊接性能优秀: 相对于薄板更易焊接,热输入控制要求适中。焊接接头韧性有保障(母材D级韧性好)。
D级价值体现: 对于暴露在寒冷气候或低温仓库等环境中的结构,其-20°C韧性是重要安全保障。
主要应用:各类工程机械、农业机械的框架、支架、平台、走道板、工具箱。建筑钢结构中的次梁、檩条、墙梁、支撑、楼梯踏步板。卡车、拖车的车厢底板、边板、加强筋。中小型储罐、料仓的壁板(非高压)。冷冻库房结构件、冷链运输设备框架。低温地区(如东北、西北、高原)的户外设备结构件、简易房屋框架。港口机械的辅助结构平台。
8mm & 10mm (中厚板):
特点:承载能力显著增强: 适用于承受中高载荷的关键部件。
正火轧制核心价值区: 此厚度范围轧制态心部冷却较慢,性能可能不均匀。正火处理至关重要! 它能有效细化心部晶粒,显著提升整体韧性(尤其是至关重要的-40°C韧性),确保截面性能一致,达到D级标准。
冷成型性受限: 难以进行复杂冷弯,通常需要热成型或焊接组合。
焊接需重视: 厚度增加带来拘束度增大,焊接残余应力和冷裂纹倾向增加。需要适当预热(根据环境温度、拘束度、焊接方法确定)、控制层间温度和热输入。选择匹配的焊材(强度等级、韧性要求)。
D级保障: 用于关键承力结构且在低温环境运行时,D级的-20°C冲击韧性是防止灾难性低温脆断的关键设计保障。
主要应用:建筑结构中的主梁、柱、吊车梁(尤其在寒冷地区)。工程机械的关键结构件:挖掘机平台、起重机回转支承底座及支腿、装载机动臂根部加强板。重型车辆(卡车、矿卡)的大梁、副梁、关键连接支架。矿山机械的耐磨衬板基板(8mm)、铲斗侧刃板加强板、结构框架。压力容器、锅炉的非受压支撑结构(鞍座、框架、加强圈)。桥梁的辅助结构(如人行道支架、连接板)。低温液体(LNG, 液氮等)储罐的外部支撑框架、平台。严寒地区风电塔筒内部平台、爬梯支撑结构。
12mm (厚板):
特点:高承载能力与刚度: 用于承受高载荷、高应力的核心部件。
正火轧制不可或缺: 对于12mm板,正火是达到D级性能(尤其是心部-40°C冲击功)的绝对要求! 轧制态心部冷却极慢,组织粗大,韧性差。正火彻底细化整个截面晶粒,保证强度和韧性的均匀达标。
冷成型困难: 基本只能采用热成型工艺或焊接制造。
焊接工艺要求高: 高拘束度、厚板效应显著。必须严格执行焊接工艺规程(WPS):
预热和层温控制: 必不可少,防止冷裂纹。
合适的焊接方法和热输入: 推荐采用能控制热输入的方法(如埋弧焊SAW、气体保护焊GMAW/FCAW),多层多道焊。
焊材选择: 选用高强度、高韧性焊材(如E55-D系列焊条或同等焊丝),并保证焊材熔敷金属满足低温冲击要求。
焊接顺序: 精心设计以减少焊接应力和变形。
可能的焊后热处理(PWHT): 对于极高拘束或特殊要求的结构,可能需要消应力热处理。
D级核心价值: 用于极其关键的低温承载结构,其-20°C的优异韧性是结构安全运行的基石。成本通常高于较薄板和低等级材料。
主要应用:重型工业厂房(冶金、化工、能源)的柱、大跨度主梁、大吨位吊车梁(寒冷地区必备)。大型工程机械的核心结构件:起重机主臂根部节、大型挖掘机平台和底架、大型港口起重机(岸桥、场桥)的主要承载结构。
大型压力容器、锅炉的重型支座、鞍座、裙座(低温环境)。大型储罐(原油、化工品)的底板、壁板下部应力集中区(低温环境)。大型矿山机械(电铲、自磨机)的关键承载结构。高寒地区(如北极圈作业设备、青藏铁路设施)的大型关键焊接结构件。
承受低温动载荷(如冲击、疲劳)的重要节点板、连接板。低温液体储罐的关键支撑结构。
Q355ND的核心优势: 高强度(≥355MPa) + 正火轧制态(组织均匀、韧性好) + 卓越低温韧性(-20°C 冲击达标) + 良好焊接性。
D级 vs C级: 主要区别在于增加且更严格的 -40°C冲击韧性要求。选择D级是因为结构将在 -20°C 的环境温度下服役,或者承受低温下的动载荷(冲击、疲劳),对防止低温脆性断裂有严格要求。成本通常高于Q355NC。
厚度选择依据: 载荷大小、刚度要求、制造工艺(成型/焊接/切割)。
3-6mm: 轻载、高成型性需求、焊接需精细控制。
5-10mm: 应用最广,平衡承载与制造性。
8-12mm: 中高承载、正火效果至关重要、焊接工艺要求高。
正火轧制(N)的重要性: 随厚度增加而剧增。8mm以上规格,正火是保证心部韧性(满足D级要求)和整体性能均匀的关键。不要为了节省成本购买非正火状态的Q355D(如果有的话),性能无法保证。
D级韧性的价值体现: 在低温、动载、关键结构中尤其重要。它为严寒地区和低温工况下的结构安全提供了额外保障。
Q355ND钢板是一款面向低温严寒环境或承受低温动载荷的高要求结构而设计的高性能钢材。从轻型的3mm覆盖件到重型的12mm主承载结构件,其在不同的厚度规格下都能发挥关键作用。选择合适的厚度并确保其正火状态和D级韧性(尤其是-20°C冲击性能)是保证结构在苛刻条件下安全服役的基础。在采购、加工(特别是焊接)过程中,必须严格遵守相关标准和规范。
来源:舞钢中厚板品种板