Q500E aQ550E sú nízko{0}}zliatinové vysoko{1}}pevné konštrukčné ocele triedy E v Číne, ktoré si dokážu zachovať spoľahlivú rázovú húževnatosť pri -40 stupňoch a sú široko používané v rôznych kľúčových projektoch a výrobe zariadení. Medzera 50 MPa v medze klzu spôsobuje, že majú jemné rozdiely v pomere chemického zloženia, kontrole presnosti procesu, nákladoch a aplikačných scenároch.
Chemické zloženie
Obe ocele využívajú nízko{0}}uhlíkový dizajn a využívajú mikro-zliatinové prvky na zlepšenie výkonu, ale Q550E má rafinovanejší podiel zliatinových prvkov na dosiahnutie vyššej pevnosti. Konkrétne porovnania sú nasledovné:
| Prvok | Q500E | Q550E |
|---|---|---|
| uhlík (C) | 0.10%-0.20% | Menšie alebo rovné 0,18 % |
| kremík (Si) | Menšie alebo rovné 0,50 % | Menej ako alebo rovné 0,6 % |
| mangán (Mn) | Menšie alebo rovné 1,70 % | Menšie alebo rovné 2,00 % |
| fosfor (P) | Menšie alebo rovné 0,025 % – 0,030 % | Menšie alebo rovné 0,025 % |
| síra (S) | Menšie alebo rovné 0,015 % – 0,025 % | Menšie alebo rovné 0,02 % |
| Prvky mikro-zliatiny | Nb menšie alebo rovné 0,06 %, V menšie alebo rovné 0,12 %, Ti menšie alebo rovné 0,05 %, ktoré zjemňujú zrná a zlepšujú pevnosť a húževnatosť prostredníctvom spevnenia precipitáciou | Nb menšie alebo rovné 0,060 %, V menšie alebo rovné 0,120 %, Ti menšie alebo rovné 0,20 %, s vyšším obsahom Ti a silnejším účinkom mikro-zliatinových prvkov je výraznejší |
| Ostatné zliatinové prvky | Cr Menej ako alebo rovné 1,5 %, Ni Menej ako alebo rovné 2,0 %, čo zvyšuje odolnosť proti korózii a húževnatosť pri nízkych-teplotách | Cr 1,20 % alebo menej, Ni 0,30 % alebo menej, Cu 0,30 % alebo menej, s pridaným Mo Menej alebo rovné 0,10 % na ďalšie zlepšenie pevnosti pri vysokých-teplotách |
Mechanické vlastnosti
Hlavný rozdiel medzi nimi spočíva v medze klzu. Q550E má vyššiu pevnosť, zatiaľ čo Q500E má lepšiu ťažnosť a húževnatosť. Špecifické ukazovatele mechanických vlastností sú nasledovné:
| Ukazovateľ výkonu | Q500E | Q550E |
|---|---|---|
| Medza klzu | Väčšie alebo rovné 500 MPa (pre hrúbku menšie alebo rovné 50 mm) | Väčšie alebo rovné 550 MPa (pre hrúbku 50 mm alebo menej) |
| Pevnosť v ťahu | 580 - 780MPa | 600 - 800MPa |
| Predĺženie | Väčšie alebo rovné 17 % | Väčšie alebo rovné 16 % |
| Nárazová húževnatosť | Väčšie alebo rovné 27 J pri -40 stupňoch (pozdĺžne), niektoré produkty môžu dosiahnuť viac alebo rovné 47 J | Väčšie alebo rovné 34 J pri -40 stupňoch |
| Výkon pri ohýbaní | Minimálny priemer ohybu je 4-násobok hrúbky plechu | Priemer lisovacej hlavy je 3-násobok hrúbky dosky a ohýbací výkon je vynikajúci |
Výrobné a spracovateľské procesy
Oba môžu prijať termo{0}}mechanický riadiaci proces TMCP alebo proces kalenia a temperovania, ale Q550E má prísnejšie požiadavky na parametre procesu, aby sa zabezpečila stabilná vysoká pevnosť:
- Q500E: Môže byť vyrobený samotným procesom TMCP. Pri použití procesu kalenia a popúšťania je teplota kalenia 880 - 920 stupňov a teplota popúšťania je 550 - 650 stupňov . Požiadavky na reguláciu teploty sú pomerne voľné. Rozsah kolísania mechanických vlastností je možné regulovať v rozmedzí ±20 MPa pomocou technológie riadeného valcovania a chladenia. Jeho teplota predhrievania pri zváraní je 150 - 200 stupňov a pevnosť zvarového spoja môže dosiahnuť viac ako 95 % základného kovu.
- Q550E: Často sa spolieha na kombináciu mikro-legovania a procesov kalenia a temperovania. Riadenie rýchlosti ohrevu a chladenia vo výrobnom procese je presnejšie, aby sa predišlo zníženiu výkonu spôsobenému nerovnomernou štruktúrou. Je vhodný pre rôzne spôsoby zvárania, ako je ručné oblúkové zváranie a zváranie pod tavivom. Hoci má dobrý zvárací výkon, vzhľadom na jeho vyššiu pevnosť je potrebné venovať väčšiu pozornosť riadeniu prívodu tepla počas zvárania, aby sa zabránilo zmäknutiu tepelne-ovplyvnenej zóny.
Aplikačné scenáre
Tieto dva sa líšia v aplikácii na základe požiadaviek na pevnosť a nákladov. Q500E je široko používaný vo všeobecných-poliach s vysokou pevnosťou, zatiaľ čo Q550E je viac naklonený komponentom s vysokým-napätím:
- Q500E: Má vysoký pomer ceny a výkonu a je široko používaný v mnohých oblastiach. V strojárskych strojoch sa používa na výrobu výložníka rýpadla SY950H, ktorý môže znížiť hmotnosť o 15% v porovnaní s materiálom Q460. Pri stavbe mostov sa používa na tetivu a pásové prvky mostov s dlhým{5}}rozpätím, ako sú pomocné konštrukcie mosta Hong Kong-Zhuhai-Macao. V oblasti novej energetiky sa používa ako hromada oceľových rúr pri projektoch veterných elektrární na mori a jej životnosť môže dosiahnuť 30 rokov s antikoróznym náterom-.
- Q550E: Je vhodný pre komponenty s vyšším namáhaním. V stavebníctve sa používa ako hlavný nosný-rám super výškových-kancelárskych budov, aby sa znížilo množstvo použitej ocele a rozšíril sa vnútorný priestor. V oblasti strojárskych strojov sa používa na výrobu výložníka veľkých rýpadiel, ktoré znášajú časté nárazové zaťaženie. Pri stavbe lodí sa aplikuje na časti trupu, ktoré musia odolávať nárazom vĺn a ľadových blokov, čím sa zaisťuje bezpečnosť lodí v drsných podmienkach na mori.
Výrobné náklady a trhový stav
- Q500E: Výrobný proces je zrelý. Proces TMCP môže znížiť potrebu tepelného spracovania. Väčšina stredných a veľkých oceliarní ho dokáže stabilne vyrábať. Ponuka na trhu je dostatočná a cena je relatívne stabilná, vo všeobecnosti okolo 8000 - 10000 juanov/tona. Ide o bežnú vysokopevnú- oceľ na trhu.
- Q550E: Má vyššie požiadavky na podiel zliatinových prvkov a presnosť procesu. Náklady na zliatinové prvky a tepelné spracovanie sú vyššie. Jeho trhová cena je približne o 10 % - 20 % vyššia ako cena Q500E. V súčasnosti ho vyrábajú najmä kľúčové oceliarne ako Wuyang Iron and Steel. Dopyt na trhu sa sústreďuje na výrobu špičkových{7}}zariadení a objem dopytu je o niečo menší ako v prípade Q500E.
Ktorý z nich je medzi Q500E a Q550E vhodnejší pre nízkoteplotné inžinierske projekty v alpských oblastiach a prečo?
Výber závisí od konkrétnych požiadaviek na-nosnosť. Ak ide o všeobecnú konštrukčnú časť, ako je pomocná podpera mosta, Q500E je vhodnejší. Má vynikajúcu rázovú húževnatosť pri -40 stupňoch a lepšiu ťažnosť, čo môže zabrániť krehkému lomu pri nízkych-teplotách. Ak ide o kľúčový nosný-komponent, ako je hlavný nosník veľkého{11}}rozpätia mosta v alpskej oblasti, uprednostňuje sa Q550E. Spĺňa nielen požiadavky na húževnatosť pri nízkych{12}}teplotách, ale má aj vyššiu medzu klzu, ktorá lepšie odoláva kombinovanému zaťaženiu zmršťovaním pri nízkej teplote a tlaku vozidla.
Aké sú rozdiely v obtiažnosti spracovania Q500E a Q550E pri výrobe častí strojárskych strojov?
Q500E sa ľahšie spracováva. Jeho miera predĺženia väčšia alebo rovná 17% spôsobuje, že nie je ľahké prasknúť počas ohýbania a rezania. Pri výrobe všeobecných žeriavových ramien môže bežné spracovateľské zariadenie dokončiť tvarovanie. Q550E má o niečo nižšiu ťažnosť. Pri spracovaní dielov zložitých tvarov, ako je pohyblivé rameno rýpadla, je potrebné prísne kontrolovať rýchlosť ohýbania a rýchlosť chladenia. Počas zvárania je potrebné zladiť špeciálne zváracie materiály, aby sa zabezpečila pevnosť zvarového spoja, takže náročnosť spracovania a požiadavky na presnosť sú vyššie.
Prečo má Q500E viac výhod v oblasti veternej energie na mori ako Q550E?
Na jednej strane má pole veternej energie na mori veľký dopyt po oceli a Q500E má nižšiu cenu, čo môže výrazne znížiť celkové náklady na projekt. Na druhej strane, Q500E obsahuje vyšší obsah Ni, ktorý má lepšiu odolnosť proti korózii v morskom prostredí slanej-hmly. Hoci Q550E má vyššiu pevnosť, pevnosť Q500E je dostatočná na splnenie požiadaviek na veže veterných elektrární a pilotov oceľových rúr. Výhodu Q550E nie je možné plne využiť, preto je Q500E viac využívaný.