S420N on -luja, normalisoitu, hienorakeinen-rakenneteräs, jota käytetään vaativissa suunnittelusovelluksissa, joissa sekä lujuus että sitkeys ovat kriittisiä. Tässä on yksityiskohtainen erittely.
1. Nimen purkaminen: "S420N"
Standardin EN 10025-3 mukaisesti:
S: Rakenneteräs.
420: Pienin myötöraja, MPa (paksuudelle enintään 16 mm). Tämä on huomattavasti korkeampi kuin S355-luokissa.
N: tarkoittaa Normalized or normalized or normalized{0}}rolled condition. Tämä lämpökäsittely on avain sen ominaisuuksiin.
2. Hallitseva standardi
S420N on määritelty standardissa EN 10025-3:2019 – *"Rakenneterästen kuumavalssatut tuotteet - Osa 3: Normalisoitujen/normalisoitujen valssattujen hitsattavien hienorakeisten rakenneterästen tekniset toimitusehdot."*
Se on S355N:n suora, vahvempi{0}}sisarus samassa standardissa.
3. Tärkeimmät ominaisuudet ja miksi sitä käytetään
S420N valitaan, kun tarvitset enemmän voimaa kuin S355N, mutta tarvitset silti normalisoinnin edut.
Korkeampi vahvuus:
Min. Myötölujuus (ReH): 420 MPa (vs . 355 MPa S355N:lle). Tämä on 18 prosentin lisäys.
Vetolujuus (Rm): 500 - 660 MPa.
Hyöty: Mahdollistaa kevyempien, ohuempien rakenteiden suunnittelun (vähentää painoa ja materiaalin käyttöä) tai sallii rakenteiden kantaa raskaampia kuormia.
Hyvä lujuus matalassa{0}}lämpötiloissa:
Iskutesti: Charpy V{0}}lovi -20 asteessa.
Minimienergia: 40 Joulea (sama vaatimus kuin S355N).
Hyöty: Säilyttää sitkeyden ja kestää hauraita murtumia kylmissä ympäristöissä, mikä on tärkeä turvallisuusominaisuus.
Erinomainen hitsattavuus (lujuusluokkaansa nähden):
Hienorakeisena-teräksenä sen kemia on hallinnassa määritellyllä enimmäishiiliekvivalentilla (CEV)-, joka on tyypillisesti noin 0,45 % tavallisilla paksuuksilla.
Normalisoitu tila tarjoaa vakaan, homogeenisen mikrorakenteen, joka kestää hitsauksen, mikä vähentää lämpö{0}}vyöhykkeen (HAZ) riskiä.
Normalisoitu kunto:
"N" tarkoittaa, että se lämmitetään uudelleen ~900 asteeseen ja jäähdytetään ilmassa. Tämä:
Tarkoittaa raerakennetta.
Parantaa sitkeyttä ja taipuisuutta.
Homogenisoi ominaisuuksia paksuuden kautta (tärkeä paksuille levyille).
4. Kemiallinen koostumus (tyypilliset maksimiarvot, t pienempi tai yhtä suuri kuin 30 mm)
Suuremman lujuutensa saavuttamiseksi hitsattavuuden ja sitkeyden säilyttämiseksi sillä on tiukempi kemia kuin alemmilla laatuluokilla:
Hiili (C): 0.20%
Mangaani (Mn): 1.70%
Pii (Si): 0.60%
Fosfori (P): 0.035%
Rikki (S): 0.035%
Mikro{0}}seokset:Niobiumia (Nb), vanadiinia (V) tai titaania (Ti) lisätään pieninä määrinä jyvien jalostamiseksi ja saostumisen vahvistamiseksi.
5. Vertailu keskeisiin liittyviin arvosanoihin
| Omaisuus | S420N | S355N | S460N | S420M (AR/termomech) |
|---|---|---|---|---|
| Vakio | EN 10025-3 | EN 10025-3 | EN 10025-3 | EN 10025-4 |
| Min. Tuotto (MPa) | 420 | 355 | 460 | 420 |
| Veto (MPa) | 500-660 | 470-630 | 550-720 | 500-660 |
| Iskutesti | -20 astetta / 40J | -20 astetta / 40J | -20 astetta / 40J | -20 astetta / 40J |
| Kunto | Normalisoitu | Normalisoitu | Normalisoitu | Termomekaaninen |
| Pääasiallinen etu | Optimaalinen tasapaino:Suurempi lujuus + hyvä sitkeys | Vakio sitkeysluokka | Maksimilujuus normalisoiduissa sarjoissa | Vastaava lujuus kuin S420N, mutta ilman lämpökäsittelyä (usein halvempaa) |
6. Ensisijaiset sovellukset
S420N on käytössäraskaat-turvallisuus-kriittiset rakenteetjoissa painonsäästö tai suurempi kantavuus oikeuttaa lisäkustannukset.
Raskas rakennustekniikka ja sillat:Pitkille-jänteisille silloille, erityisesti kun painonpudotus on ratkaisevan tärkeää, tai kriittisille puristus-/jännitysosille.
Korkea-korkeus- ja erikoisrakennukset:Siirtopalkeille, mega{0}}pylväille ja pilvenpiirtäjien ristikkojärjestelmille, mikä mahdollistaa enemmän avointa tilaa ja vähemmän massaa.
Nosturit ja nostolaitteet:Pääpuomit, puomit ja tukirakenteet raskaille{0}}autonostureille ja torninostureille, joissa suuri lujuus vähentää omapainoa ja parantaa nostokykyä.
Tuulivoimaloiden tornit:Erityisesti tornin alemmille osille tai maissa sijaitsevissa turbiineissa, joissa kuljetuspainorajoitukset ovat rajoituksia. Suurempi lujuus mahdollistaa korkeammat tornit, joilla on sama tai vähemmän teräspaino.
Kaivosteollisuus ja raskaat koneet:Kaivinkoneiden, vetoköysien ja porauslaitteiden rungot ja tukirakenteet, joiden on kestettävä äärimmäisiä dynaamisia kuormia.
Hitsatut raskaat{0}}profiilikoneet:Kun paksut levyt hitsataan monimutkaisiin kokoonpanoihin (esim. puristusrungot, hydrauliset tuet), normalisoitu tila estää lamellien repeytymisen kaltaiset ongelmat.
7. Tärkeitä suunnittelua ja valmistusta koskevia huomautuksia
Hitsaus:Vaatii huolellisen menettelyn määrittelyn (WPS), koska sen CEV on korkeampi kuin S355N. Esilämmitys on usein tarpeen paksummille osille. Vähävetyisten-elektrodien käyttö on välttämätöntä.
Muotoilu ja leikkaus:Saattaa vaatia enemmän voimaa kuin S355-laadut. Kylmätaivutussäteet ovat suuremmat.
Maksaa:Kalliimpi kuin S355N korkeamman seostuspitoisuuden ja normalisointiprosessin vuoksi.
Yhteenveto
S420N on korkea-lujuus (420 MPa:n tuotto), normalisoitu rakenneteräs, jonka sitkeys on taattu -20 asteessa. Se on materiaalin insinöörien valinta, kun suunnittelu vaatii huomattavaa lisäystä kuorman-kantokyvyssä S355-laaduista, mutta vaatii silti luotettavaa hitsattavuutta, homogeenisuutta ja matalan lämpötilan sitkeyttä, jonka normalisoitu "N"-olosuhde tarjoaa. Se edustaa huippulujien rakenneterästen optimaalista keskipistettä (välillä S355 ja S460/500), ja se tarjoaa erinomaisen suorituskyvyn edistyneelle rakennesuunnittelulle.