1. אלמנטים סגסוגים המשפרים את קשיחות ההשפעה
(1) ניקל (Ni): משפר קשיחות-נמוכה היעיל ביותר
מַנגָנוֹן: Ni מוריד אתטמפרטורת מעבר-שבירה (DBTT)של Q355GNH. הוא מייצב את שלב האוסטניט בטמפרטורות נמוכות, מעכב את הפיכתו של אוסטניט למרטנזיט שביר, ומקדם היווצרות של מבני פריט-פרלייט עדינים ואחידים.
פְּגִיעָה: Q355GNH מכיל בדרך כלל 0.20-0.50% Ni. תכולת Ni של 0.30% יכולה להעביר את ה-DBTT מ-20 מעלות (ללא Ni) ל-40 מעלות, ולשפר משמעותית את אנרגיית ההשפעה ב-40 מעלות (למשל, מ-<27J to ≥34J, meeting GB/T 4171 requirements).
פֶּתֶק: Excessive Ni (>0.60%) הוא מיותר, מכיוון שהוא משפר באופן שולי את הקשיחות אך מגדיל את עלות החומר.
(2) מנגן (Mn): מאזן חוזק וקשיחות
מַנגָנוֹן: Mn מתמוסס בפריט כדי לעדן את גודל הגרגרים (באמצעות עיכוב צמיחת גרגירים במהלך החימום) ומשפר את אחידות מבנה הפרלייט-. זה גם מקזז את ההשפעה השבירה של גופרית (S) על ידי יצירת תכלילים של MnS (שפחות מזיקים מ-FeS).
פְּגִיעָה: Q355GNH דורש 0.45–1.60% Mn. תכולת Mn מתונה (1.0-1.4%) מבטיחה חוזק תפוקה גדול או שווה ל-355MPa תוך שמירה על קשיחות טובה; Mn נמוך מדי (<0.60%) leads to coarse grains and reduced toughness, while too high Mn (>1.60%) עלול ליצור בייניט קשה, מה שמגביר את השבריריות.
(3) נחושת (Cu) וכרום (Cr): הגנה סינרגטית עם השפעת קשיחות מבוקרת
מַנגָנוֹן: Cu (0.20-0.60%) ו-Cr (0.30-0.80%) הם מרכיבי בליה ראשוניים עבור Q355GNH, אך הם גם תומכים בעקיפין בקשיחות. הם מקדמים היווצרות של שכבת חלודה צפופה ונצמדת (-FeOOH) המונעת סדקים שנגרמו מקורוזיה- (הפוגעים בקשיחות).
פְּגִיעָה: When kept within standard ranges, Cu and Cr do not harm toughness. However, excessive Cr (>0.80%) may form hard Cr-rich carbides (e.g., Cr₇C₃) at grain boundaries, increasing brittleness; excessive Cu (>0.60%) עלול לגרום ל"קוצר חם" (סדקים במהלך העיבוד) ולהפחית את המשיכות.
2. זיהומים הפוגעים בקשיחות ההשפעה
(1) זרחן (P): מקדם פריכות עיקרי
מַנגָנוֹן: P מתנתק בצורה חזקה בגבולות גרגירי פריט, ומחליש את הקשר הבין-גרעיני. זה מגביר את ה-DBTT בחדות ומפחית את אנרגיית ההשפעה בטמפרטורות נמוכות (למשל, 0.03% P יכול להוריד את אנרגיית ההשפעה של -40 מעלות מ-40J ל-20J).
דרישת בקרה: GB/T 4171 מנדטים P פחות או שווה ל-0.035% עבור Q355GNH. עבור יישומים באקלים קר במיוחד (לדוגמה, שירות של -40 מעלות), P נשלט לעתים קרובות עד פחות או שווה ל-0.025% כדי להבטיח קשיחות.
(2) גופרית (S): יוצר תכלילים מזיקים
מַנגָנוֹן: S מגיב עם Fe ויוצר FeS, הכללת נקודת-התכה- נמוכה המצטברת בגבולות התבואה. FeS גורם ל"שבירות קרה"-הוא נסדק בקלות בעומסי פגיעה, במיוחד בטמפרטורות נמוכות.
דרישת בקרה: S חייב להיות קטן או שווה ל-0.035% (GB/T 4171). בפועל, S נשלט לרוב ל-Less או שווה ל-0.020% על ידי הוספת Mn (ליצירת MnS, שהוא יותר רקיע ופחות מזיק לקשיחות).
(3) פחמן (C): מאוזן בקפדנות כדי למנוע פריכות
מַנגָנוֹן: C מחזקת פלדה על ידי יצירת קרבידים אך מפחיתה את הקשיחות על ידי הגדלת תכולת הפרליט (פרלייט קשה יותר ופחות רקיע מפריט). עודף C מקדם היווצרות של מרטנזיט שביר במהלך הקירור.
דרישת בקרה: C ≤0.19% for Q355GNH. A low C content (0.12–0.16%) ensures a ferrite-rich microstructure (≥60% ferrite), maintaining high impact toughness; C >0.19% מגביר את תכולת הפרלייט ומוריד את הקשיחות.
3. עקבות אלמנטים עדינים-קשיחות
אלומיניום (אל): נוסף כמסיר חמצון (סה"כ Al גדול מ-0.020%) או שווה ל-0.020%, Al יוצר חלקיקי AlN המצמידים גבולות גרגרים, ומונעים התגבשות גרגרים במהלך טיפול בחום. גרגרים עדינים משפרים משמעותית את הקשיחות-בטמפרטורה נמוכה.
ניוביום (Nb) או טיטניום (Ti): Optional additions (Nb: 0.015–0.060%; Ti: 0.02–0.10%), they form carbides/nitrides that refine grains and strengthen the matrix without reducing toughness-ideal for thick Q355GNH plates (e.g., >50 מ"מ) כאשר התגבשות גרגרים מהווה סיכון.
