DIN 5512-1 S355J2G1W 耐候钢 – 轧制态配合退火 (AR) 铁路车辆用钢
材料概述
DIN 5512-1 S355J2G1W 是一种按德国铁路车辆标准 DIN 5512-1 制造的耐候结构钢，以轧制态配合退火 (AR) 供货。钢中添加 Cu、Cr、Ni、Mo、Zr 等合金元素，形成致密的锈层保护膜，大气腐蚀速率比普通碳钢降低 50–70%。最低屈服强度 355 MPa，-20 °C 冲击功 ≥ 27 J (J2)，满足铁路车辆结构件的高强度、高韧性及耐大气腐蚀要求。
主要性能参数
一般物理特性
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20.0 °C | 7.84 g/cm³ |
力学性能 (室温)
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 弹性模量 | -100.0 °C | 217 GPa | |
| 弹性模量 | 20.0 °C | 212 GPa | |
| 弹性模量 | 100.0 °C | 207 GPa | |
| 弹性模量 | 200.0 °C | 199 GPa | |
| 弹性模量 | 300.0 °C | 192 GPa | |
| 弹性模量 | 400.0 °C | 184 GPa | |
| 弹性模量 | 500.0 °C | 175 GPa | |
| 弹性模量 | 600.0 °C | 164 GPa | |
| 断后伸长率 (纵向) | 20.0 °C | 20 – 22 % | |
| 断后伸长率 A80 (纵向) | 20.0 °C | 16 – 18 % | |
| 断后伸长率 A80 (横向) | 20.0 °C | 14 – 16 % | |
| 断后伸长率 (横向) | 20.0 °C | 18 – 20 % | |
| 泊松比 | 23.0 °C | 0.3 | 钢材典型值 |
| 抗拉强度 | 20.0 °C | 490 – 680 MPa | |
| 屈服强度 | 20.0 °C | 315 – 355 MPa |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 热膨胀系数 | -100.0 °C | 1.08×10⁻⁵ 1/K |
| 热膨胀系数 | 20.0 °C | 1.19×10⁻⁵ 1/K |
| 热膨胀系数 | 100.0 °C | 1.25×10⁻⁵ 1/K |
| 热膨胀系数 | 200.0 °C | 1.30×10⁻⁵ 1/K |
| 热膨胀系数 | 300.0 °C | 1.36×10⁻⁵ 1/K |
| 热膨胀系数 | 400.0 °C | 1.41×10⁻⁵ 1/K |
| 热膨胀系数 | 500.0 °C | 1.45×10⁻⁵ 1/K |
| 热膨胀系数 | 600.0 °C | 1.49×10⁻⁵ 1/K |
| 比热容 | -100.0 °C | 423 J/(kg·K) |
| 比热容 | 20.0 °C | 461 J/(kg·K) |
| 比热容 | 100.0 °C | 479 J/(kg·K) |
| 比热容 | 200.0 °C | 499 J/(kg·K) |
| 比热容 | 300.0 °C | 517 J/(kg·K) |
| 比热容 | 400.0 °C | 536 J/(kg·K) |
| 比热容 | 500.0 °C | 558 J/(kg·K) |
| 比热容 | 600.0 °C | 587 J/(kg·K) |
| 热导率 | -100.0 °C | 46.5 W/(m·K) |
| 热导率 | 20.0 °C | 49.4 W/(m·K) |
| 热导率 | 100.0 °C | 49.4 W/(m·K) |
| 热导率 | 200.0 °C | 47.8 W/(m·K) |
| 热导率 | 300.0 °C | 45.1 W/(m·K) |
| 热导率 | 400.0 °C | 41.8 W/(m·K) |
| 热导率 | 500.0 °C | 38.6 W/(m·K) |
| 热导率 | 600.0 °C | 35.3 W/(m·K) |
| 热扩散率 | -100.0 °C | 15.9 mm²/s |
| 热扩散率 | 20.0 °C | 13.7 mm²/s |
| 热扩散率 | 100.0 °C | 12.7 mm²/s |
| 热扩散率 | 200.0 °C | 11.5 mm²/s |
| 热扩散率 | 300.0 °C | 10.2 mm²/s |
| 热扩散率 | 400.0 °C | 8.9 mm²/s |
| 热扩散率 | 500.0 °C | 7.4 mm²/s |
| 热扩散率 | 600.0 °C | 5.8 mm²/s |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 电阻率 | -100.0 °C | 1.47×10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 | 20.0 °C | 2.11×10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 | 100.0 °C | 2.59×10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 | 200.0 °C | 3.30×10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 | 300.0 °C | 4.16×10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 | 400.0 °C | 5.20×10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 | 500.0 °C | 6.41×10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 | 600.0 °C | 7.85×10⁻⁷ Ω·m |
化学成分 (质量分数, %)
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.16 |
| 铬 (Cr) | 0.40 – 0.80 |
| 铜 (Cu) | 0.25 – 0.55 |
| 锰 (Mn) | 0.50 – 1.00 |
| 钼 (Mo) | 0.30 |
| 镍 (Ni) | 0.65 |
| 磷 (P) | 0.04 |
| 硅 (Si) | 0.50 |
| 硫 (S) | 0.035 |
| 锆 (Zr) | 0.15 |
耐候机理与合金设计
- Cu + P 协同：促进致密 α-FeOOH (针铁矿) 和 γ-FeOOH (纤铁矿) 形成，阻阻氧/水渗透
- Cr + Ni + Mo：细化锈层晶粒，提高锈层致密性和附着力，抑制剥落
- Zr 微量添加：固定氮/硫，净化钢液，改善铸态组织，细化晶粒提高韧性
- 低碳设计 (C ≤ 0.16%)：保证优异焊接性和低温韧性 (-20 °C / 27 J)
供货状态与热处理
- AR 态 (As-Rolled + Annealing)：控轧控冷后配合 580–620 °C 退火，消除轧制残余应力，保证性能均匀性
- 可选 N 态 (Normalized)：900–950 °C 正火，进一步细化晶粒，提高低温韧性
- 焊接建议：匹配耐候钢焊材 (如 GMAW: ER80S-G, SMAW: E8018-W2)，薄板免预热，厚板 >25mm 预热 100–150 °C
典型应用领域
- 铁路货车/客车车体结构：侧墙、端墙、顶板、底架纵梁
- 集装箱骨架、框架角件
- 桥梁、高架结构耐候钢构件 (参照 DIN 5512-1 设计)
- 户外暴露钢结构：电塔、光伏支架、标志杆
标准对照与认证
| 标准/规范 | 对应牌号/等级 | 备注 |
|---|---|---|
| DIN 5512-1 | S355J2G1W | 铁路车辆专用标准 |
| EN 10025-5 | S355J2W (1.8965) | 欧标耐候结构钢通用牌号 |
| EN 10210-1 | S355J2H | 热成形空心型材 |
| TB/T 4171 | Q355NH | 中国铁路车辆耐候钢标准 |
| ASTM A588 | Grade A / B | 美标高强度低合金耐候钢 |
| COR-TEN® | COR-TEN B | 美国钢铁公司商标钢 |
金属
- DIN 17730 G-Ni93C：低咬死、耐腐蚀铸造材料，适用食品级与工业应用
- DIN 17465 GX40CrSi23 铸态高温耐磨钢 —— 炉具管夹喷嘴首选
- DIN 17465 GX40NiCrSiNb38-18 高温铸造合金：耐热循环汽车工业部件材料
- DIN 17465 GX25CrNiSi18-9 铸造合金 – 优异耐热性与温度稳定性
- DIN 17465 GX25CrNiSi20-14：极端高温应用高性能奥氏体不锈钢
- DIN 17465 GX40CrNiSi25-12 – 高强度奥氏体不锈钢用于重载应用
- DIN 17465 GX40CrNiSi25-20 铸钢 – 高热炉部件最佳选择
- DIN 17465 GX40NiCrSi38-18 铸钢 – 高温耐受与机械强度兼备
- S355J2G3CuC 钢 (DIN 5512-1) - 正火/正火成形轨道车辆工程用钢
- EN 10025-5 S355J2G1W耐候钢：轧制态大气腐蚀增强型结构钢
- DIN 17730 G-Ni95 铸造材料 - 卓越耐腐蚀性，适用于化工与食品行业
- DIN 5512-1 S235J2W 铁路车辆用正火钢性能详表