1. Chemische Zusammensetzung
Wohltuende Elemente: Mangan (Mn, 1,00–1,60 %) verfeinert die Körner und erhöht die Duktilität; Mikrolegierungselemente wie Niob (Nb) bilden feine Karbide, um Risse zu blockieren. Stahl mit 1,50 % Mn kann bei -20 Grad eine um 25–30 % höhere Schlagenergie aufweisen als Stahl mit 1,10 % Mn.
Schädliche Elemente: Überschüssiger Kohlenstoff (C > 0,18 %) bildet spröde Karbide; Schwefel (S) und Phosphor (P) (jeweils weniger als oder gleich 0,035 % pro Standard) erzeugen Einschlüsse oder schwächen Korngrenzen. S/P oberhalb der Grenzwerte kann die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen um 40–50 % verringern.
Verwitterungselemente: Kupfer (Cu) und Chrom (Cr) (für Korrosionsbeständigkeit hinzugefügt) verbessern durch die Verfeinerung der Mikrostruktur ebenfalls leicht die Zähigkeit.
2. Mikrostruktur (abhängig von der Wärmebehandlung-)
TMCP (Thermo-Mechanical Control Processing): Erzeugt ultra-feines Ferrit-Bainit (Korngröße).<5 μm), offering the highest toughness. Q355NHE in TMCP state maintains 30–35 J at -40°C.
Normalisiert (N): Verfeinert die Körner auf 5–15 μm und erzeugt gleichmäßigen Ferrit-Perlit. Q355NHD erreicht im normalisierten Zustand 45–55 J bei -20 Grad.
Warm-gewalzt (AR): Grobe Körner (20–50 μm) und ungleichmäßige Phasen führen zu geringer Zähigkeit. -Q355NHD erreicht im AR-Zustand möglicherweise nur 22–25 J bei -20 Grad (unter dem 27 J-Standard).
3. Interne Mängel
Einschlüsse: Nicht-metallische Partikel (z. B. MnS, Al₂O₃) schwächen die Matrix. Große Einschlüsse (größer oder gleich 50 μm) können die Aufprallenergie um 30–40 % verringern.
Porositäten/Hohlräume: Kleine Hohlräume oder Schrumpfungslücken dehnen sich unter Stößen aus und verringern die Zähigkeit um 15–20 %.
Abgrenzung: Eine ungleichmäßige Elementverteilung (z. B. P an Korngrenzen) führt zu spröden Zonen, die die Tieftemperaturzähigkeit um 25–30 % verringern.
