1. Elemen Paduan Yang Meningkatkan Ketangguhan Dampak
(1) Nikel (Ni): Peningkat Ketangguhan Suhu Rendah-Paling Efektif
Mekanisme: Ni menurunkanulet-suhu transisi getas (DBTT)dari Q355GNH. Ini menstabilkan fase austenit pada suhu rendah, menunda transformasi austenit menjadi martensit rapuh, dan mendorong pembentukan struktur mikro ferit-perlit yang halus dan seragam.
Dampak: Q355GNH biasanya mengandung 0,20–0,50% Ni. Kandungan Ni 0,30% dapat mengubah DBTT dari -20 derajat (tanpa Ni) menjadi -40 derajat, sehingga secara signifikan meningkatkan dampak energi pada -40 derajat (misalnya, dari<27J to ≥34J, meeting GB/T 4171 requirements).
Catatan: Excessive Ni (>0,60%) tidak diperlukan, karena ini sedikit meningkatkan ketangguhan namun meningkatkan biaya material.
(2) Mangan (Mn): Menyeimbangkan Kekuatan dan Ketangguhan
Mekanisme: Mn larut dalam ferit untuk memperhalus ukuran butir (melalui penghambatan pertumbuhan butir selama pemanasan) dan meningkatkan keseragaman struktur ferit-perlit. Hal ini juga mengimbangi efek rapuh dari sulfur (S) dengan membentuk inklusi MnS (yang tidak terlalu berbahaya dibandingkan FeS).
Dampak: Q355GNH membutuhkan 0,45–1,60% Mn. Kandungan Mn yang moderat (1,0–1,4%) memastikan kekuatan luluh Lebih besar dari atau sama dengan 355MPa dengan tetap mempertahankan ketangguhan yang baik; terlalu rendah Mn (<0.60%) leads to coarse grains and reduced toughness, while too high Mn (>1,60%) dapat membentuk baiit keras, sehingga meningkatkan kerapuhan.
(3) Tembaga (Cu) dan Kromium (Cr): Perlindungan Sinergis dengan Dampak Ketangguhan Terkendali
Mekanisme: Cu (0,20–0,60%) dan Cr (0,30–0,80%) merupakan elemen pelapukan utama untuk Q355GNH, namun secara tidak langsung juga mendukung ketangguhan. Bahan-bahan tersebut mendorong pembentukan lapisan karat yang padat dan melekat (-FeOOH) yang mencegah retakan mikro yang disebabkan oleh korosi (yang menurunkan ketangguhan).
Dampak: 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%) dapat menyebabkan “hot shortness” (retak selama pemrosesan) dan mengurangi keuletan.
2. Kotoran Yang Menurunkan Ketangguhan Impact
(1) Fosfor (P): Promotor Kerapuhan Utama
Mekanisme: P tersegregasi dengan kuat pada batas butir ferit, sehingga melemahkan ikatan antar butir. Hal ini meningkatkan DBTT secara tajam dan mengurangi energi tumbukan pada suhu rendah (misalnya, 0,03% P dapat menurunkan energi tumbukan -40 derajat dari 40J menjadi 20J).
Persyaratan Kontrol: GB/T 4171 mengamanatkan P Kurang dari atau sama dengan 0,035% untuk Q355GNH. Untuk aplikasi di iklim yang sangat dingin (misalnya, layanan -40 derajat), P sering kali dikontrol hingga Kurang dari atau sama dengan 0,025% untuk memastikan ketangguhan.
(2) Sulfur (S): Membentuk Inklusi Berbahaya
Mekanisme: S bereaksi dengan Fe membentuk FeS, suatu inklusi-titik leleh-rendah yang terakumulasi pada batas butir. FeS menyebabkan "kerapuhan dingin"-mudah retak akibat beban tumbukan, terutama pada suhu rendah.
Persyaratan Kontrol: S harus Kurang dari atau sama dengan 0,035% (GB/T 4171). Dalam praktiknya, S sering kali dikontrol hingga Kurang dari atau sama dengan 0,020% dengan menambahkan Mn (untuk membentuk MnS, yang lebih ulet dan tidak terlalu merusak ketangguhan).
(3) Karbon (C): Diseimbangkan Secara Ketat untuk Menghindari Kerapuhan
Mekanisme: C memperkuat baja dengan membentuk karbida tetapi mengurangi ketangguhan dengan meningkatkan kandungan perlit (perlit lebih keras dan kurang ulet dibandingkan ferit). C yang berlebihan mendorong pembentukan martensit rapuh selama pendinginan.
Persyaratan Kontrol: 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% meningkatkan kandungan perlit dan menurunkan ketangguhan.
3. Melacak Elemen yang Menyempurnakan-Menyempurnakan Ketangguhan
Aluminium (Al): Ditambahkan sebagai deoxidizer (total Al Lebih besar dari atau sama dengan 0,020%), Al membentuk partikel AlN yang menyematkan batas butir, mencegah pengkasaran butir selama perlakuan panas. Butiran halus secara signifikan meningkatkan-ketangguhan suhu rendah.
Niobium (Nb) atau Titanium (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., >50mm) di mana butiran menjadi kasar merupakan suatu risiko.
