สมบัติทางกลของเหล็ก Q355B เปลี่ยนแปลงอย่างไรภายใต้ความหนาที่แตกต่างกัน

นี่เป็นการพิจารณาทางวิศวกรรมที่สำคัญซึ่งเรียกว่า "เอฟเฟกต์ความหนา" หรือ "เอฟเฟกต์ขนาด" คุณสมบัติทางกลของเหล็ก Q355B จะลดลงตามความหนาที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของความแข็งแรงของผลผลิต ความต้านทานแรงดึง และความเหนียวในการกระแทก ซึ่งระบุไว้อย่างชัดเจนในมาตรฐาน เช่น GB/T 1591-2018

ต่อไปนี้คือรายละเอียดโดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีการและสาเหตุที่พร็อพเพอร์ตี้เปลี่ยนแปลง และข้อมูลสำคัญ:

1. การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติหลักด้วยความหนา

ก) ความแข็งแรงของผลผลิต (ReH) และความต้านแรงดึง (Rm) – ความแข็งแรงลดลง

เมื่อแผ่นเพลท/ความหนาเพิ่มขึ้น อัตราผลตอบแทนขั้นต่ำที่รับประกันและความต้านทานแรงดึงจะลดลง นี่คือปัจจัยการออกแบบที่สำคัญที่สุด

ค่ามาตรฐานจาก GB/T 1591-2018 สำหรับ Q355B:

ตัวอย่าง:แผ่นหนา 20 มม. ให้ผลผลิตขั้นต่ำที่ 345 MPa ในขณะที่แผ่นหนา 100 มม. ให้ผลผลิตเพียง 315 MPa-หรือลดลง ~11% นักออกแบบต้องใช้ค่าที่ถูกต้องสำหรับความหนาเฉพาะของตน

b) ความเหนียวของการกระแทก – ความเหนียวลดลง

พลังงานกระแทกแบบชาร์ปีที่รับประกันที่ +20 องศา ( มากกว่าหรือเท่ากับ 34 J สำหรับ Q355B) ใช้กับชิ้นงานขนาดมาตรฐาน 10x10 มม. สำหรับแผ่นหนา:

ผ่าน-ความหนาที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน:แกนของแผ่นหนาจะเย็นลงช้าลงในระหว่างการรีด ส่งผลให้มีโครงสร้างเกรนที่หยาบกว่าและมีความเหนียวน้อยกว่าเมื่อเทียบกับพื้นผิวที่มีเกรนที่ละเอียดกว่า-

ตำแหน่งตัวอย่าง:หากชิ้นงานทดสอบแรงกระแทกถูกนำมาจากความหนา 1/4 หรือตำแหน่งแกน (ตามที่จำเป็นสำหรับแผ่นหนาตามข้อกำหนดเฉพาะบางประการ) ค่าที่วัดได้จะเป็นต่ำกว่ามากกว่าจากตำแหน่งพื้นผิว

ความหมายเชิงปฏิบัติ:สำหรับการใช้งานที่สำคัญ (เช่น แผ่นดินไหว นอกชายฝั่ง) แผ่นหนาของ Q355B อาจจำเป็นต้องอัปเกรดเป็น Q355C/D/E เพื่อรับประกันความเพียงพอผ่าน-ความแข็งแกร่งของความหนา

c) ความเหนียว – ลดลงเล็กน้อย

การยืดตัว (A%) also has a slight thickness dependency in the standard, with minimum requirements decreasing modestly for thicker sections (e.g., from ≥21% for t≤40mm to ≥19% for t>63 มม.)

d) คุณสมบัติความหนาทะลุ- (ทิศทาง Z-) – ลดลงอย่างเห็นได้ชัด

ความเสี่ยงในการเคลือบ:แผ่นที่หนากว่ามีแนวโน้มที่จะแยกตัวของสิ่งเจือปน (S, P) ที่ความหนาตรงกลาง-มากกว่าระหว่างการแข็งตัว

Z-ทิศทางความต้านแรงดึง:หากการออกแบบต้องการความแข็งแรงผ่าน-ความหนา (เพื่อต้านทานการฉีกขาดแบบลาเมลลาร์ที่รอยเชื่อม) มาตรฐาน Q355B อาจไม่เพียงพอเหล็กคุณภาพ Z15, Z25 หรือ Z35(ต่อ GB/T 5313) ต้องระบุการลดพื้นที่ในทิศทางความหนาที่รับประกันสำหรับการเชื่อมต่อแบบเชื่อมที่มีความหนาและมีข้อจำกัดสูง

2. สาเหตุหลักของผลกระทบความหนา

กระบวนการผลิต (การรีดและการทำความเย็น):

ผลการชุบผิว:แผ่นทินเนอร์จะเย็นเร็วขึ้นหลังจากการกลิ้งครั้งสุดท้าย ส่งผลให้มีโครงสร้างจุลภาคเฟอร์ไรต์-เพิร์ลไลต์ที่พื้นผิวที่ละเอียดยิ่งขึ้น ซึ่งแข็งแรงและทนทานยิ่งขึ้น

การระบายความร้อนของคอร์ช้าลง:แกนของแผ่นหนาจะเย็นตัวช้าลงมาก ทำให้เมล็ดมีขนาดใหญ่ขึ้น ส่งผลให้โครงสร้างจุลภาคมีความหยาบและอ่อนแอลง

ลดการหมุนน้อยลง:แกนกลางของแผ่นพื้นหนาผ่านการเสียรูปเชิงกล (ลดลง) น้อยกว่าในระหว่างการรีดเมื่อเทียบกับชั้นพื้นผิว ซึ่งยังก่อให้เกิดเม็ดหยาบอีกด้วย

ปัจจัยทางสถิติและโลหะวิทยา:

ความน่าจะเป็นของข้อบกพร่อง:ส่วนที่หนากว่าจะมีปริมาณวัสดุมากขึ้น ซึ่งเพิ่มความน่าจะเป็นที่จะมีสิ่งเจือปน ช่องว่างระดับไมโคร- หรือการแยกตัวทางเคมีที่อาจทำให้วัสดุอ่อนตัวลง

ความเค้นตกค้าง:ความเค้นตกค้างที่สูงขึ้นจากการทำความเย็นที่ไม่สม่ำเสมอในแผ่นหนาสามารถลดความแข็งแรงของครากที่วัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. ผลกระทบที่สำคัญสำหรับการออกแบบและการผลิต

สรุป

สมบัติทางกลของเหล็ก Q355B ไม่คงที่ มันเป็นหน้าที่ของความหนาของผลิตภัณฑ์ ด้วยความหนาที่เพิ่มขึ้น:

อัตราผลตอบแทนและความต้านทานแรงดึงลดลง (ต่อตารางมาตรฐาน)

ความทนทานต่อแรงกระแทกโดยเฉพาะที่แกนกลางลดลง

ความเสี่ยงของข้อบกพร่องภายใน (การเคลือบ) เพิ่มขึ้น

ดังนั้น วิศวกรจะต้องไม่ใช้ "มูลค่าคู่มือ" แม้แต่รายการเดียวสำหรับ Q355B ค่าความหนา-ขั้นต่ำเฉพาะจากมาตรฐานวัสดุ (GB/T 1591-2018, ตารางที่ 2) เป็นค่าที่มีผลผูกพันตามกฎหมายสำหรับการออกแบบและการก่อสร้าง สำหรับการใช้งานหน้าตัดที่มีความหนาวิกฤต- มักจำเป็นต้องมีข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับคุณสมบัติความเหนียวและความหนาทะลุ