Q960D inQ690D sta domača nizko{0}}legirana visoko{1}}konstrukcijska jekla z enakim kakovostnim razredom "D" (izpolnjujejo zahteve glede udarne žilavosti pri -20 stopinjah), vendar obstajajo očitne vrzeli v stopnjah trdnosti. Te vrzeli dodatno vodijo do razlik v kemični sestavi, zahtevah glede obdelave, scenarijih uporabe in drugih vidikih.


Kemična sestava
Obe jekli strogo nadzorujeta škodljive nečistoče, da zagotovita žilavost, vendar ima Q960D strožji nadzor nad vsebnostjo fosforja in žvepla, da se ujema z njegovo ultra-visoko trdnostjo, delež elementov zlitine pa je bolj optimiziran.
| Element | Q960D | Q690D |
|---|---|---|
| Ogljik (C) | Manj ali enako 0,20 % | 0.18%-0.28% |
| Silicij (Si) | Manj ali enako 0,80 % | 0.20%-0.80% |
| Mangan (Mn) | Manj ali enako 2,00 % | 1.20%-1.80% |
| fosfor (P) | Manj ali enako 0,025 % | Manj ali enako 0,025 % |
| Žveplo (S) | Manj ali enako 0,015 % | Manj ali enako 0,015 % |
| Elementi zlitine | Vsebuje Cr (manj kot ali enako 1,50 %), Ni (manj kot ali enako 2,00 %), Mo (manj kot ali enako 0,70 %) in druge elemente za povečanje trdnosti ter dodaja Nb, Ti in druge elemente za izboljšanje zrn | Vsebuje Cr (0,30 %-0,60 %), Mo (0,20 %-0,40 %) in druge elemente, dodani pa so mikrolegirni elementi, kot sta Nb in Ti, za uravnoteženje trdnosti in žilavosti |
Mehanske lastnosti
Najbolj bistvena razlika med obema je v meji tečenja. Q960D spada med jekla ultra-visoke{3}}trdnosti, medtem ko je Q690D jeklo visoke-trdnosti. Specifični kazalniki uspešnosti so precej različni:
| Indikator uspešnosti | Q960D | Q690D |
|---|---|---|
| Meja tečenja | Večji ali enak 960 MPa (za debelino manj kot ali enako 50 mm) | Večji ali enak 690 MPa (za debelino, manjšo ali enako 16 mm; večji ali enak 630 MPa, ko se debelina poveča na 100 mm) |
| Natezna trdnost | 980 - 1150MPa | 730 - 900MPa |
| Raztezek | Večji ali enak 10 % | Večji ali enak 16 % |
| Udarna žilavost | Izpolnjuje zahteve preskusa udarca pri -20 stopinjah, z odlično odpornostjo proti krhkemu zlomu | Energija udarca Večja ali enaka 34J pri -20 stopinjah in izjemna nizko{3}}temperaturna sposobnost proti zlomu |
| Izvedba utrujenosti | Višja meja tečenja povzroči nižjo stopnjo rasti razpok zaradi utrujenosti in boljšo odpornost na izmenično obremenitev | Dobra zmogljivost proti-utrujenosti, ki lahko izpolni zahteve splošnih scenarijev dinamične obremenitve (življenjska doba utrujenosti večja ali enaka 2×10⁶-kratniku v skladu s standardom ISO 12107) |
Zahteve za obdelavo in varjenje
Zaradi razlik v trdnosti in strukturi se razlikujejo težavnost obdelave in procesni parametri:
- Q960D: Dobavlja se v kaljenem in temperiranem stanju. Za debele plošče nad 30 mm je potrebno predhodno segrevanje pred plamenskim rezanjem, da preprečimo utrjevanje toplotno-prizadetega območja. Pri varjenju je treba strogo nadzorovati ogljikov ekvivalent. Čeprav zasnova njegove sestave upošteva varivost, sta za preprečitev varilnih razpok še vedno potrebna višja temperatura predgretja pri varjenju in natančnejši nadzor vnosa toplote.
- Q690D: Lahko se dostavi v več stanjih, kot je vroče valjanje, normalizacija in TMCP. Njegova varilna zmogljivost je bolj uravnotežena, z ogljičnim ekvivalentom Manjšim ali enakim 0,65 %. Primeren je za obločno varjenje, varjenje v zaščitnem plinu in druge postopke. Postopek varjenja je razmeroma konvencionalen, kvalificirana stopnja zvarov pa je več kot 98 %.
Scenariji uporabe
Polja uporabe se razlikujejo glede na-zahteve glede nosilnosti in stroškov:
- Q960D: Uporablja se predvsem v ključnih nosilnih-komponentah z visokimi zahtevami glede trdnosti. Uporablja se na primer za hidravlične podpore premogovnikov (zamenjava jekla Q690 lahko zmanjša težo posamezne hidravlične podpore za 20 %), vetrne elektrarne, pristaniške žerjave in -tlačno odporne lupine globokih potopnih plovil. Uporablja se tudi za okvirje rudarskih tovornjakov in druge težke opreme, ki zahteva visoko trdnost in zmanjšanje teže.
- Q690D: Pogosto se uporablja v splošnih-scenarijih visoke obremenitve. Na področju infrastrukture se uporablja za nosilce in stebre zelo visokih-zgradb in glavne nosilne-konstrukcije mostov z velikim-razponom. Na področju izdelave opreme se uporablja za šasije težkih vozil, ladijskih palub in komponent gradbenih strojev, kot so bagri. Lahko se uporablja tudi za tlačne posode ter naftovode in plinovode na energetskem področju.
Kakšna je glavna razlika v mehanskih lastnostih med Q960D in Q690D?
Bistvena razlika je v meji tečenja. Q960D je ultra{2}}visoko{3}}trdno jeklo z najmanjšo mejo tečenja 960 MPa in natezno trdnostjo v razponu od 980 MPa do 1150 MPa, vendar je njegov raztezek le večji ali enak 10 %. Q690D je visoko{10}}trdno jeklo z najmanjšo mejo tečenja 690 MPa (za debelino manj kot ali enako 16 mm) in natezno trdnostjo 730 MPa - 900MPa. Ima boljšo duktilnost z raztezkom večjim ali enakim 16 %. Poleg tega ima Q960D nižjo stopnjo rasti razpok zaradi utrujenosti in večjo odpornost na izmenične obremenitve.
Ali imata Q960D in Q690D razlike v stanju dostave in težavah pri obdelavi?
Da, očitne so razlike. Q960D se v glavnem dobavlja v kaljenem in popuščenem stanju, da se zagotovi njegova ultra-visoka trdnost in strukturna enotnost. Pri debelih ploščah je med rezanjem potrebno predhodno segrevanje, med varjenjem pa je potrebna stroga kontrola vnosa toplote, da se izognemo razpokam. Q690D ima bolj prilagodljiva stanja dobave, vključno z vročim valjanjem, normaliziranjem, TMCP itd. Njegovi postopki rezanja in varjenja so bolj običajni in ne zahteva izjemno strogih procesnih parametrov, zato je splošna težava obdelave manjša kot pri Q960D.
Kdaj je na področju inženirskih strojev primerneje izbrati Q960D namesto Q690D?
Q960D je prednosten, kadar ima oprema stroge zahteve glede zmanjšanja teže ob prenašanju velikih obremenitev. Na primer, pri izdelavi hidravličnih nosilcev premogovnikov in rok pristaniških žerjavov lahko uporaba Q960D namesto Q690D zmanjša težo opreme za približno 20 % pri enaki nosilnosti-obremenitve, kar znatno izboljša energetsko učinkovitost in operativno prilagodljivost opreme. Če pa mora oprema izpolnjevati samo splošne zahteve glede visoke-obremenitve in je proračun omejen, je Q690D stroškovno-učinkovitejši.
Ali obstajajo razlike v obsegu uporabe Q960D in Q690D na energetskem področju?
Poudarki njihove uporabe so različni. Q960D se v glavnem uporablja za ključne-komponente z visokim-tlakom in visoko{3}}trdnostjo, kot so visoko{4}}posode v energetskem polju in nosilni deli-jedra vetrnih elektrarn. Q690D se pogosteje uporablja v razmeroma konvencionalni energetski opremi, kot so običajne komponente vetrnih elektrarn, naftovodi in plinovodi ter rezervoarji za nizko-temperaturo. Izpolni lahko zahteve glede trdnosti in{10}}nizkotemperaturne žilavosti splošne energetske opreme brez pretiranih proizvodnih stroškov.
Zakaj ima Q960D strožji nadzor nad elementi zlitin kot Q690D?
Ker mora Q960D doseči veliko večjo mejo tečenja kot Q690D. Ne nadzoruje samo vsebnosti C, Si in Mn, temveč dodaja tudi višje deleže Cr, Ni in Mo za povečanje trdnosti jekla s trdno raztopino in obarjanjem. Hkrati so elementi, kot sta Nb in Ti, dodani za rafiniranje zrn, kar lahko nadomesti zmanjšanje žilavosti zaradi izboljšanja trdnosti. Q690D mora uravnotežiti le splošno visoko trdnost in sposobnost obdelave, zato sta vrsta in delež elementov zlitine razmeroma zmerna.

