Q345R Steel: A Comprehensive Guide to Quality Steel - Kinas leverantör av rörlösningar (2024)

Vad är Q345R Steel?

Q345R stål är en låglegerat stål för tryckkärl med en sträckgräns på 345 MPa, som har goda omfattande mekaniska egenskaper och processprestanda. Fosfor- och svavelhalten är något lägre än låglegerad höghållfasthet stålplatta Q345 (16Mn) stål, förutom draghållfasthet, töjningskrav än Q345 (16Mn) stål har ökat, men också för att säkerställa slagtålighet.

Q är den första bokstaven i kinesisk pinyin, 345 representerar sträckgräns, r är den första bokstaven i kinesisk pinyin, och dess varumärkesmetod är låglegerat höghållfast konstruktionsstålmärke, representerat av den första bokstaven i kinesisk pinyin för sträckgränsvärde och tryckkärlskapacitet.

Kemisk sammansättning av Q345R stål

Q345R (16MnR)stål kombinerar olika grundämnen, inklusive kol, mangan, kisel, fosfor, svavel och flera andra legeringsämnen. De exakta procentsatserna av dessa element bestämmer stålets unika egenskaper, såsom dess styrka, formbarhet och svetsbarhet.

Mekaniska egenskaper hos Q345R stål

Några av de viktigaste mekaniska egenskaperna hos Q345R stål inkluderar hög draghållfasthet, god töjning och utmärkt slaghållfasthet. Dessa egenskaper gör den lämplig för applikationer som kräver ett material som klarar extrema förhållanden, såsom högt tryck och temperatur.

Tillämpningar av Q345R stål

Tryckkärl
Q345R-stål används i stor utsträckning vid tillverkning av tryckkärl, behållare utformade för att hålla gaser eller vätskor vid ett tryck som avsevärt skiljer sig från det omgivande trycket. Dess utmärkta styrka och hållbarhet gör den till ett idealiskt val för denna applikation.
pannor
Pannor, som används för att generera ånga eller varmvatten för olika industriella processer, är en annan vanlig applikation för Q345R stål. Dess förmåga att motstå höga temperaturer och tryck gör den till ett populärt val för pannkonstruktion.
Värmeväxlare
Värmeväxlare, som överför värme mellan två eller flera vätskor, är också beroende av Q345R-stål för konstruktion. Stålets utmärkta värmeledningsförmåga och korrosionsbeständighet gör det idealiskt för denna applikation.

Fördelar med Q345R Steel

Styrka och hållbarhet
En av de främsta fördelarna med Q345R stål är dess höga hållfasthet och hållbarhet. Dess utmärkta mekaniska egenskaper gör att den tål extrema förhållanden, vilket gör den till ett idealiskt val för applikationer som kräver ett starkt, pålitligt material.
Kostnadseffektivitet
Q345R stål är också ett kostnadseffektivt alternativ jämfört med andra högtrycksstål. Dess relativt låga kostnad och breda tillgänglighet gör den till ett attraktivt val för många industrier som kräver tryck- och temperaturbeständiga material.
svetsbarhet
En annan fördel med Q345R stål är dess utmärkta svetsbarhet. Det kan enkelt svetsas med olika metoder, vilket gör det bekvämt för tillverkare att arbeta med och montera komponenter. Denna funktion bidrar också till dess kostnadseffektivitet.

Jämförelse med andra stålsorter

Q345R vs. Q245R

Q345R och Q245R är populära stålkvaliteter används för tryckkärl och pannor. Q345R erbjuder dock högre draghållfasthet och bättre slaghållfasthet än Q245R, vilket gör den mer lämpad för applikationer som kräver högre tryck- och temperaturbeständighet.

Q345R vs. Q370R

Q370R är en annan stålkvalitet som delar likheter med Q345R. Båda är designade för tryckkärlapplikationer, men Q370R erbjuder något högre hållfasthet och seghet. Q345R är dock fortfarande populär på grund av dess kostnadseffektivitet och utbredda tillgänglighet.

Försiktighetsåtgärder vid användning av Q345R

1. Måste beakta utrustningens driftsförhållanden (såsom designtryck, designtemperatur, mediets egenskaper), materialets svetsegenskaper, varm- och kallbearbetningsegenskaper, värmebehandling och kärlets struktur.
2. Under förutsättningen att du uppfyller den första artikeln, överväg den ekonomiska rationaliteten i:

• ① När den erforderliga tjockleken på stålplåten är mindre än 8 mm, mellan kolstål och låglegerat höghållfast stål, kolstålplåt bör användas så långt det är möjligt (förutom för flerskiktsbehållare).
• ② I styvhet eller strukturell design-orienterade tillfällen, bör försöka använda vanligt kolstål. I styrkan design-orienterade tillfällen, bör användas i enlighet med tryck, temperatur, medium och andra begränsningar, för att välja Q235B, 20R (20g), Q345R (16MnR) och andra stålplåtar.
• ③ Erforderlig tjocklek av rostfritt stål större än 12 mm, bör försöka använda foder, komposit, överläggssvetsning och andra strukturella former.
• ④ Rostfritt stål ska användas så långt det är möjligt inte som en designtemperatur som är lägre än eller lika med 500 grader Celsius värmebeständigt stål.
• ⑤ Värmebeständigt stål av Pearlite bör användas så långt det är möjligt, inte eftersom designtemperaturen är mindre än eller lika med 350 grader Celsius värmebeständigt stål. I måste använda pärlkropp värmebeständigt stål för värmebeständigt stål eller vätebeständiga ändamål, bör försöka minska, slå samman olika stål, specifikationer.

3. Tjocklek större än 60 mm Q345R stålplåt, den övre gränsen för kolhalt kan ökas till 0.22 %.

4. Q345R stålplåt kan lägga till niob, vanadin, titanelement, innehållet ska fyllas i kvalitetscertifikatet, summan av ovanstående tre elementinnehåll bör inte vara större än 0.050%, 0.10%, 0.12%.

Vad är Q345R stålplåt?

• Q345R(R-HIC) stålplåt är vätebeständig behållarplatta, med lågt P- och S-innehåll i stålplåten och bra svetsprestanda.
• Q345R(R-HIC) stålplåtsutförandestandard: Utförande av GB713-2014 standard.

Tekniska standarder för Q345R(R-HIC) stålplåt:

• Storlek, vikt, form och tillåten avvikelse för Q345R(R-HIC) ska överensstämma med bestämmelserna i GB/T709.
• Tjockleksavvikelsen för Q345R(R-HIC) ska utföras enligt avvikelsen för klass B i GB/T709.
• Leveransvillkor för Q345R(R-HIC) stålplåt: Normaliserad, eller så kan leveransvillkoret specificeras enligt tekniska krav.
• Q345R(R-HIC) stålplåttjockleksriktning prestandakrav: Z15, Z25, Z35.
• Q345R(R-HIC) krav för upptäckt av fel på stålplåt: en sond, två sond, tre sond.
• Q345R(R-HIC) stålplåtstorlek: tjocklek 8mm-160mm, bredd 1600mm-2500mm, längd 6000-12000mm.
• Q345R-kvalitets väteresistenta plattor är Q345R(HIC) och Q345R(R-HIC), andra material väteresistenta plattor: Q245R(R-HIC)/SA516Gr70(HIC)/14Cr1MoR(H)/12Cr2Mo1R(H).

Q345R(R-HIC) stålplåtsproduktion och skärprocess

Smältprocessen, som smälts av elektrisk ugn + raffinering utanför ugnen, är Ca-behandlad, och på grund av finkornsstålets natur är dess faktiska kornstorlek grad 5 eller högre.

Produktionsprocessen:

Primär raffinering → LF-raffinering → VD-behandling → kontinuerlig gjutning (pressgjutning) → rengöring, uppvärmning → valsning → (stapling) → ytinspektion → batchning → feldetektering → värmebehandling → skärning och provtagning → funktionskontroll

Skärningsprocess: Q345R (R-HIC) stålplåtsfabriksinspektion av prestandaindikatorerna uppfyller kraven från skärnings- och bearbetningsprocessen; du kan skära bearbetning och ritningar under materialet, den allmänna stålplåttjockleken är inte större än 20 mm prioritet för att välja CNC plasmaskärning eller CNC laserskärningsmetod, om tjockleken på stålplattan är större än 30 mm eller mer, kommer vanligtvis att välja CNC flamskärning, kan styra skärningens noggrannhet och tid.

Effekten av kall deformation på omkristallisationstemperaturen hos varmvalsad Q345R stålplåt

En varmvalsad Q345R stålplåt kan uppvisa omkristalliseringsbeteende i tekniska tillämpningar, vilket påverkar produktens prestanda. För att studera effekten av kall deformation på dess omkristallisationstemperatur utsattes en varmvalsad Q345R stålplåt för kall deformation med 0,5 %, 10 %, 15 %, 31 % och 53 %. Efteråt skars prover och hölls vid olika temperaturer på 450-700 ℃ under 1 timme, följt av hårdhetstestning och metallografisk observation. Resultaten visar att när deformationen är 15 % eller mindre kommer omkristallisation inte att ske vid 450-700 ℃; När deformationen är 31% och 53% är omkristallisationstemperaturområdet för provet 615-650 ℃ respektive 565-600 ℃.
I slu*tet av stålplåtsproduktionen är omkristallisationstemperaturen viktig för en rimlig utveckling av stålplåtsvalsprocessen. För kallvalsade stålplåtar är deformationen som produceras av kallvalsning stor. Det är nödvändigt att eliminera den inre spänningen och förbättra mikrostrukturen genom omkristallisationsglödgning för att säkerställa styrkan och segheten hos stålplåten. Därför är omkristallisationstemperaturen mer studerad. För varmvalsade stålplåtar, i valsningsprocessen genom dynamisk återvinning, dynamisk omkristallisation och korntillväxt, är noggrann uppskattning av stålomkristallisationstemperaturen också kritisk.
Vid applikationsänden av stålplåten använder GB/T150.4-2011 "Tryckkärl del 4: tillverkning, acceptans och inspektion" och GB/T16507.5-2013 "Water Tube Boiler Part 5: Manufacturing" båda "omkristallisationstemperatur ” som kall (inklusive varmformning), varmformningstemperaturgräns, men standarden ger inte materialets omkristallisationstemperatur men specificerar inte heller omkristallisationstemperaturen. När en varmvalsad Q345R stålplåt används för att tillverka huvud, cylinder och andra tryckbärande delar, särskilt under kalla och varma formningsförhållanden, överlagras deformationen som genereras av formningen på deformationen av själva stålplåten. Den austenitomvandlingsorganisationen och deformerade ferritunderstrukturen kan ha en viktig inverkan på materialets omkristallisationsbeteende och till och med utlösa statisk omkristallisering och påverka produktens prestanda.
För att studera omkristallisationsbeteendet hos varmvalsad Q345R stålplåt i tekniska tillämpningar, hänvisar detta dokument till formningsdeformationshastigheten för vanligt stålhuvud och formningsvärmetemperaturen eller slu*tlig spänningsavlastande värmebehandlingstemperatur för produkten och väljer ett stålverk varmvalsat Q345R stålplåt för kall deformation med mindre än 15% deformation och 31% och 53% stor deformation, och genomför sedan hårdhetstest efter värmebehandling vid olika temperaturer för att bestämma omkristallisationstemperaturen vid olika. Omkristallisationstemperaturen under den kalla deformationen bestäms.

Testmaterial och metoder

Testmaterial

Testmaterialet är en varmvalsad stålplåt av stålverk Q345R; dess tjocklek är 16 mm, den kemiska sammansättningen visas i tabell 1, dess mekaniska egenskaper visas i tabell 2 och dess metallurgiska organisation visas i figur 1.
Tabell.1 Kemisk sammansättning av Q345R stålplåt

Tabell.2 Mekaniska egenskaper hos Q345R stålplåt

Figur.1 Q345R stålplåtsmikrostruktur

Provbearbetning

Deformation av stålplåt
Deformationen av den ursprungliga stålplåten räknas som 0; 5 %, 10 % och 15 % enhetligt deformerad stålplåt erhålls genom sträckningsmetod; för att få en större deformation komprimeras stålplåten med en pressmetod vid rumstemperatur och deformationen är 31 % respektive 53 %.
Provberedning
Proverna bearbetades till 15 mm × 10 mm med trådskärningsmetod och testades i en KSL-1100 kammarmotståndsugn från 450-700 ℃ med ett intervall på 50 ℃ och hålltid på 1 timme, och luftkyldes; proverna efter värmebehandling vid olika temperaturer lades in, slipades och polerades, och efter korrosion med 2% salpetersyraalkohollösning observerades deras metallografiska organisation, följt av hårdhetstestning.

Testutrustning och metoder

Metallografisk testning
Använd Nikon EPIPHOT 300 optiskt mikroskop (OM) för att observera mikrostrukturen i provsektionen.
Hårdhetstestning
Hårdheten i ferritområdet på provet passera-sektionen mättes med en 401MVD micro-Vickers hårdhetstestare med 10 poäng per prov likformigt testad vid en testbelastning på 4.903N (500gf).

Testresultat och diskussion

Vickers hårdhet

Förhållandet mellan hårdheten hos varje deformationsprov och värmebehandlingstemperaturen visas i figur 2.

Figur.2 Relationskurva mellan hårdhet och värmebehandlingstemperatur för varje deformationsmängdsprov
Från figur 2 kan man se att hårdheten på 0,5 %, 10 % och 15 % deformationsprover i intervallet 450-700 ℃, efter värmebehandling vid samma temperatur, ökar avsevärt med ökningen av deformation; 31%, 53% deformationsprover under 550 ℃, efter värmebehandling vid samma temperatur ökar hårdheten med ökningen av deformationen. Det visade sig också att ökningen i hårdhet för 31 % och 53 % deformationsexemplaren var mindre än för 15 % eller färre deformationsexemplar. Bland dem, hårdheten på 0,5%, 10% och 15% deformationsprov efter värmebehandling vid 450-700 ℃, trenden för hårdhetsförändring är densamma, dvs den förblir densamma eller minskar något; hårdheten på 31% av deformationsprover under 600 ℃ förändras inte mycket, och hårdheten på 600-650 ℃ minskar kraftigt, och hårdheten hos ouppvärmda behandlade prover (HV0.5) minskar från 258 till 153, en minskning med 41 % . På liknande sätt minskade hårdheten hos de deformerade 53 % proverna signifikant vid 550-600°C.
Med ökningen av deformation ökar hårdheten som ett resultat av deformationsförstärkning, den plastiska deformationen ökar, dislokationstätheten ökar, och dislokationsrörelsen av ömsesidigt tvärsnittsfenomen intensifieras, vilket resulterar i fast dislokationstrassling och andra barriärer, vilket ökar motstånd mot dislokation rörelse för att förbättra deformation motståndet av materialet, fortsätter deformationen att öka kommer att visas ett stort antal cross-slip skift, så att dislokationen kringgå barriären framåt, vilket är deformationen av 31%, 53% prover Detta är den inneboende orsaken till att den förstärkande effekten inte är lika uppenbar som hos proverna under 15 %. När temperaturen stiger återgår först de deformerade kornen. När energin är tillräcklig är de ursprungliga långsträckta, finfördelade kornen likaxliga, defekter som dislokationer reduceras kraftigt och hårdheten förändras avsevärt, så kallad omkristallisation. Efter värmebehandling av 0,5 %, 10 % och 15 % prover är hårdheten i princip oförändrad eller något minskad, vilket bör vara resultatet av reversionseffekten. Deformation uppgår till 31% och 53% av proverna vid 600-650 ℃ respektive 550-600 ℃, hårdheten sjunker kraftigt; enligt den signifikanta förändringen i hårdhet kan det fastställas att testmaterialet i detta temperaturområde inträffade omkristallisation.
För att noggrant bestämma materialets omkristallisationstemperaturområde kompletterades värmebehandlingen med 615,630 31 °C för 565,580 % deformationsprovet och 53 1 °C för 3 % deformationsprovet, och hålltiden förblev 31 timme. Figur 53 visar kurvorna för hårdhet kontra värmebehandlingstemperatur för 31 % och 53 % deformationsproverna. Det kan ses att omkristallisationstemperaturområdet för deformationen är 615 % och 650 % av proverna är 565-600 ℃ respektive XNUMX-XNUMX ℃; det kan också ses att ju större deformationen är, desto lägre är hårdhetsfallets isoleringstemperatur, desto lägre är materialets omkristallisationstemperatur, vilket beror på ökningen av deformationen, ökningen av deformationsenergilagringen, desto större är tendensen. för att omvandla till ett lågenergitillstånd, desto lägre uppvärmningstemperatur krävs.

Figur.3 Kompletterande testresultat av 31 % och 53 % deformationsprover

mikro

Mikrostrukturen för ett typiskt deformationsprov vid partiell värmebehandlingstemperatur visas i figur 4. Det kan ses att: utan värmebehandling, jämfört med deformationsmängden på 15 % prov (a), deformationsmängden av 31 % prov (d) ) korn deformation är uppenbar, längs deformation riktning korn är tillplattad, medan deformationen mängd 53% prov (g) korn deformation grad är allvarligare, deformation korn är slankare; deformationsmängd 15 % prov efter värmebehandling vid 650 ℃ (b) och 700 ℃ (c), det finns ingen uppenbar kornkärnbildning, kombinerat med Efter värmebehandling vid 615 ℃ (e), uppträdde en liten mängd omkristalliserade korn i mikrostrukturen (pilen i figuren), och de ursprungliga tillplattade kornen tenderade till oregelbunden form, vilket kan bedömas ha omkristalliserat; vid 650 ℃ (f), var de deformerade kornen nära likaxliga kristaller, vilket indikerar att vid denna temperatur var kornen kraftigt kärnbildade och växte, och omkristallisationsprocessen fullbordades. Omkristallisationsprocessen är avslu*tad; på liknande sätt är deformationen av 53 % prov vid 565 ℃ omkristallisationer till 600 ℃ omkristallisation fullbordad.
Det kan också ses från mikrostrukturen att starttemperaturen för perlitåldring av mikrostrukturen på 15 %, 31 % och 53 % deformationsprover minskar från 700, 650 respektive 565 ℃, vilket orsakas av energilagring av deformation och bekräftar vidare slu*tsatsen att omkristallisationstemperaturen minskar med ökningen av deformationen bedömd från hårdhetsmetoden.

Figur.4 Mikrostruktur av deformation 15 %, 31 % och 53 % prover vid partiell värmebehandlingstemperatur

Omkristallisationstemperatur

Omkristallisationstemperaturerna för olika material är olika. Omkristallisationstemperaturen för samma material är inte ett bestämt värde; det är inte bara relaterat till råmaterialets tillstånd utan också till kalldeformationen, deformationshastigheten, deformationstemperaturen, kornstorleken, solid lösningsförstärkningseffekt, den andra fasen, etc. Inom tekniken finns det fler definitioner av omkristallisationstemperatur, såsom temperaturen för 50% mjukning av material som omkristallisationstemperatur eller den lägsta temperaturen för omkristallisationsvolymfraktionen större än 95% under stor deformation, etc.
För detta test av varmvalsad Q345R stålplåt, 31 % deformationsprov vid 615 ℃ som omkristallisation, 53 % deformationsprov vid 565 ℃ omkristallisationer, anledningen till att definitionen skiljer sig från föregående eftersom detta test är att ge en grund för utveckling av temperaturformningsprocessen, för att inte omkristallisera, och därför är omkristallisationsvolymfraktionen eller hårdheten (styrkan) mjukningsgraden av de två olika.

slu*tsats

För varmvalsad Q345R stålplåt sker ingen omkristallisering när kalldeformationen kontrolleras till 15 % och lägre; omkristallisationstemperaturområdet är 615-650°C vid 31 % deformation; omkristallisationstemperaturområdet är 565-600°C vid 53 % deformation.

Författare: He Xiaoming