1. Legeringselement som förbättrar slaghållfastheten
(1) Nickel (Ni): Den mest effektiva låg-Temperature Toughness Enhancer
Mekanism: Ni sänkerduktil-brittle transition temperature (DBTT)av Q355GNH. Det stabiliserar austenitfasen vid låga temperaturer, fördröjer omvandlingen av austenit till spröd martensit och främjar bildningen av fina, enhetliga ferrit-perlitmikrostrukturer.
Inverkan: Q355GNH innehåller vanligtvis 0,20–0,50 % Ni. Ett Ni-innehåll på 0,30 % kan förskjuta DBTT från -20 grader (utan Ni) till -40 grader, vilket avsevärt förbättrar slagenergin vid -40 grader (t.ex. från<27J to ≥34J, meeting GB/T 4171 requirements).
Notera: Excessive Ni (>0,60 %) är onödigt, eftersom det marginellt förbättrar segheten men ökar materialkostnaderna.
(2) Mangan (Mn): balanserar styrka och seghet
Mekanism: Mn löses i ferrit för att förfina kornstorleken (genom att hämma korntillväxt under uppvärmning) och förbättrar enhetligheten i ferrit-perlitstrukturen. Det uppväger också den spröda effekten av svavel (S) genom att bilda MnS-inneslutningar (som är mindre skadliga än FeS).
Inverkan: Q355GNH kräver 0,45–1,60 % Mn. En måttlig Mn-halt (1,0–1,4 %) säkerställer en sträckgräns Större än eller lika med 355 MPa samtidigt som god seghet bibehålls; för låg Mn (<0.60%) leads to coarse grains and reduced toughness, while too high Mn (>1,60%) kan bilda hård bainit, vilket ökar sprödheten.
(3) Koppar (Cu) och krom (Cr): Synergistiskt skydd med kontrollerad seghetspåverkan
Mekanism: Cu (0,20–0,60%) och Cr (0,30–0,80%) är primära väderelement för Q355GNH, men de stöder också indirekt seghet. De främjar bildandet av ett tätt, vidhäftande rostskikt (-FeOOH) som förhindrar korrosion-inducerade mikrosprickor (som försämrar segheten).
Inverkan: 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%) kan orsaka "het korthet" (sprickor under bearbetning) och minska duktiliteten.
2. Föroreningar som försämrar stötsegheten
(1) Fosfor (P): En stor sprödhetsfrämjare
Mekanism: P segregerar starkt vid ferritkorngränser, vilket försvagar intergranulär bindning. Den ökar DBTT kraftigt och minskar slagenergin vid låga temperaturer (t.ex. 0,03 % P kan sänka -40 graders stötenergi från 40J till 20J).
Kontrollkrav: GB/T 4171 mandat P Mindre än eller lika med 0,035 % för Q355GNH. För applikationer i extremt kalla klimat (t.ex. -40 graders drift) kontrolleras P ofta till Mindre än eller lika med 0,025 % för att säkerställa seghet.
(2) Svavel (S): Bildar skadliga inneslutningar
Mekanism: S reagerar med Fe för att bilda FeS, en låg-smältpunkt-inneslutning som ackumuleras vid korngränserna. FeS orsakar "kall sprödhet"-det spricker lätt under stötbelastningar, speciellt vid låga temperaturer.
Kontrollkrav: S måste vara mindre än eller lika med 0,035 % (GB/T 4171). I praktiken kontrolleras S ofta till Mindre än eller lika med 0,020 % genom att tillsätta Mn (för att bilda MnS, som är mer segt och mindre skadligt för segheten).
(3) Kol (C): Balanserad strikt för att undvika sprödhet
Mekanism: C stärker stål genom att bilda karbider men minskar segheten genom att öka perlithalten (pearlit är hårdare och mindre seg än ferrit). För högt C främjar bildningen av spröd martensit under kylning.
Kontrollkrav: 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 % ökar perlithalten och sänker segheten.
3. Spårelement som finjusterar-segheten
Aluminium (Al): Tillsatt som ett desoxidationsmedel (totalt Al Större än eller lika med 0,020%), Al bildar AlN-partiklar som fäster korngränser, vilket förhindrar att kornen förgrovs under värmebehandling. Fina korn förbättrar avsevärt seghet vid låg-temperatur.
Niob (Nb) eller Titan (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 mm) där kornförgrovning är en risk.
