1. Chemische samenstelling
Gunstige elementen: Mangaan (Mn, 1,00–1,60%) verfijnt granen en verhoogt de taaiheid; microlegeringselementen zoals niobium (Nb) vormen fijne carbiden om scheuren te blokkeren. Staal met 1,50% Mn kan bij -20 graden een 25-30% hogere impactenergie hebben dan staal met 1,10% Mn.
Schadelijke elementen: Overtollige koolstof (C > 0,18%) vormt broze carbiden; zwavel (S) en fosfor (P) (elk minder dan of gelijk aan 0,035% per standaard) creëren insluitsels of verzwakken korrelgrenzen. S/P boven de limieten kan de taaiheid bij lage temperaturen met 40-50% verminderen.
Verwering elementen: Koper (Cu) en chroom (Cr) (toegevoegd voor corrosiebestendigheid) verbeteren ook enigszins de taaiheid door de microstructuur te verfijnen.
2. Microstructuur (warmtebehandeling-afhankelijk)
TMCP (Thermo-mechanische besturingsverwerking): Produceert ultra-fijn ferriet-bainiet (korrelgrootte<5 μm), offering the highest toughness. Q355NHE in TMCP state maintains 30–35 J at -40°C.
Genormaliseerd (N): Verfijnt korrels tot 5–15 μm, waardoor uniform ferriet-perliet ontstaat. Q355NHD bereikt in genormaliseerde toestand 45–55 J bij -20 graden.
Heet-gewalst (AR): Grove korrels (20–50 μm) en ongelijkmatige fasen leiden tot een lage taaiheid.-De Q355NHD in AR-toestand kan slechts 22–25 J bereiken bij -20 graden (onder de 27 J-norm).
3. Interne defecten
Insluitsels: Niet-metaaldeeltjes (bijv. MnS, Al₂O₃) verzwakken de matrix. Grote insluitsels (groter dan of gelijk aan 50 μm) kunnen de impactenergie met 30-40% verlagen.
Porositeiten/holten: Kleine holtes of krimpgaten zetten uit bij impact, waardoor de taaiheid met 15-20% afneemt.
Segregatie: Een ongelijkmatige verdeling van de elementen (bijvoorbeeld P bij korrelgrenzen) creëert brosse zones, waardoor de taaiheid bij lage- temperaturen met 25–30% afneemt.
