钢材的技术标准与选用.docx

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钢材的技术标准与选用

钢材的技术标准与选用　

钢材的技术标准与选用　　钢材可分为钢筋混凝土结构用钢和钢结构用钢两大类。

　　一、主要钢种　　

（一）碳素结构钢　　1．碳素结构钢的牌号及其表示方法。

根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）规定，碳素结构钢分5个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。

按其硫、磷杂质含量由多到少分为A、B、C、D4个质量等级。

碳素结构钢的牌号表示是由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D）、脱氧程度（F、b、Z、TZ）等4个部分按顺序组成。

镇静钢和特殊镇静钢在钢的牌号中Z和TZ予以省略。

如Q235-A·F，表示此碳素结构钢是屈服点为235MPa的A级沸腾钢；Q235—C，表示此碳素结构钢是屈服点为235MPa的C级镇静钢。

　　2．碳素结构钢的技术要求。

按照国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）规定，碳素结构钢的技术要求如下：

（1）化学成分：

各牌号碳素结构钢的化学成分应符合表6-1的规定。

（2）力学性能　　碳素结构钢的强度、冲击韧性等指标应符合表6-2的规定，冷弯性能应符合表6-3的要求。

表6-1碳素结构钢的化学成分

牌号　　MnSiSP    等级    化学成分（%）    脱氧方法

        C    Mn    Si    S    P    

                ≤    

Q195    —    0.06～0.12    0.25～0.50    0.30    0.050    0.045    F、b、Z

Q215    A    0.09～0.15    0.25～0.55    0.30    0.500    0.045    F、b、Z

    B                        

Q235    A    0.14～0.22    0.30～0.65①    0.30    0.050    0.045    F、b、Z

    B    0.12～0.20    0.30～0.70②        0.045        

    C    ≤0.18    0.35～0.80        0.040    0.040    Z

    D    ≤0.17            0.035    0.035    TZ

Q255    A    0.18～0.28    0.40～0.70    0.30    0.050    0.045    Z

    B                0.045        

Q275    —    0.20～0.38    0.50～0.80    0.35    0.050    0.045    Z

注：

①②Q235A、B级沸腾钢的锰含量上限为0.60%

表6-2碳素结构钢的力学性能

牌号    等级    拉伸试验    冲击试验

        屈服点（MPa）    抗拉强度（MPa）    伸长率（%）    温度（℃）    V型冲击功（纵向）（J）

        钢材厚度（直径）        钢材厚度（直径）（mm）        

        ≤16    ＞16～40    ＞40～60    ＞60～100    100～150    ＞150        ≤16    ＞16～40    ＞40～60    ＞60～100    ＞100～150    ＞150            

        ≥        ≥          ≥

Q195    —    （195）    （185）    —    —    —    —    315～390    33    32    —    —    —    —    —    —

Q215    A    215    205    195    185    175    165    335～410    31    30    29    28    27    26    —    —

    B                                                        20    27

Q235    A    235    225    215    205    195    185    375～460    26    25    24    23    22    21    —    —

    B                                                        20    27

    C                                                        0      

    D                                                        -20      

Q255    A    255    245    235    225    215    205    410～510    24    23    22    21    20    19    —    —

    B                                                        20    27

Q275    —    275    265    255    245    235    225    490～610    20    19    18    17    16    15    —    —

表6-3碳素结构钢的冷弯性能

牌号    试样方向    冷弯试验（B=2a，180°）

        钢材厚度（直径）（mm）

        ≤60    >60～100    >100～200

        弯心直径d

Q195    纵    0    —    —

    横    0.5a        

Q215    纵    0.5a    1.5a    2a

    横    a    2a    2.5a

Q235    纵    a    2a    2.2a

    横    1.5a    2.5a    3a

Q255    2a    3.5a    3a    3.5a

Q275    3a    4.5a    4a    4.5a

注：

B为试样宽度，a为钢材厚度（直径）。

　　从表6-1、表6-2和表6-3可以看出，碳素结构钢随着牌号的增大，其含碳量和含锰量增加，强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差。

　　3．碳素结构钢的应用。

土木工程中应用最广泛的碳素结构钢是Q235，由于其具有较高的强度，良好的塑性、韧性及可焊性，综合性能好，故能较好地满足一般钢结构和钢筋混凝土结构的用钢要求，且成本较低。

用Q235钢大量轧制成各种型钢、钢板及钢筋。

其中Q235-A级钢，一般仅适用于承受静荷载作用的结构；Q235-C和Q235-D级钢，可用于重要的焊接结构。

　　Q195、Q215钢，强度低，塑性和韧性较好，具有良好的可焊性，易于冷加工，常用作钢钉、铆钉、螺栓及钢丝等，也可用作轧材用料。

Q215钢经冷加工后可代替Q235钢使用。

　　Q255、Q275钢，强度较高，但塑性、韧性和可焊性较差，不易焊接和冷弯加工，可用于轧制钢筋、制作螺栓配件等，但更多用于机械零件和工具等。

（二）优质碳素结构钢　　1、优质碳素结构钢的分类：

　　按冶金质量等级分为：

　　优质钢　　高级优质钢A　　特级优质钢E　　按使用方法分为：

　　a）压力加工用钢UP　　热压力加工用钢UHP　　顶锻用钢UF　　冷拔坯料用钢UCD　　b）切削加工用钢UC　　2、优质碳素结构钢的牌号　　根据国家现行标准《优质碳素结构钢》（GB/T699－1999）的规定，共有31个牌号，其牌号由数字和字母两部分组成。

两位数字表示平均碳含量的万分数；字母分别表示锰含量、冶金质量等级、脱氧程度。

锰含量为0.25％～0.80％时，不注“Mn”；锰含量为0.70％～1.2％时，两位数字后加注“Mn”。

如果是高级优质碳素结构钢，应加注“A”，如果是特级优质碳素结构钢，应加注“E”。

对于沸腾钢，牌号后面为“F”；对于半镇静钢，牌号后面为“b”。

例如：

15F即表示碳含量为0.12％～0.18％，锰含量为0.25％～0.50％，冶金质量等级为优质，脱氧程度为沸腾状态的优质碳素结构钢。

　　优质碳素结构钢的特点是生产过程中对硫、磷等有害杂质控制较严（优质钢：

P≤0.035％，S≤0.035％；高级优质钢：

P≤0.030％，S≤0.030％；特级优质钢：

P≤0.025％，S≤0.020％）。

一般都用平炉、氧气碱性转炉或电弧炉冶炼，脱氧程度大部分为镇静状态，因此质量较稳定。

合金元素主要有：

锰（含Mn在0.25％～1.2％），硅（08F钢含Si≤0.03％、10F钢和15F钢含Si≤0.07％、其他28个牌号的钢含Si在0.17％～0.37％），铬（08F钢和08号钢含Cr≤0.1％、10F钢和10号钢含Cr≤0.15％、其他27个牌号的钢含Cr≤0.25％），镍（含Ni≤0.30％），铜（含Cu≤0.25％）。

优质碳素结构钢的力学性能主要取决于碳含量，碳含量高则强度也高，但塑性和韧性降低。

　　在土木工程中，优质碳素结构钢主要用于重要结构的钢铸件及高强螺栓，常用的是30～45号钢；用于碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线，通常用的是65～80号钢。

　　（三）低合金高强度结构钢　　低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，加入少量的一种或几种合金元素制成的一种结构钢。

　　1．低合金高强度结构钢的牌号及其表示方法。

根据国家标准《低合金高强度结构钢》（GB1591-1994）规定，共有5个牌号，即Q295、Q345、Q390、Q420和Q460。

所加入元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。

其牌号的表示是由屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D、E）3个部分组成。

　　2．低合金高强度结构钢的技术要求及应用。

按照国家标准《低合金高强度结构钢》（GB1591-1994）规定，低合金高强度结构钢的化学成分与力学性能应符合表6-4和表6-5的要求。

表6-4低合金高强度结构钢的化学成分

牌号    质量等级    化学成分（%）

        C≤    Mn    Si    P≤    S≤    V    Nb    Ti    Al≥    Cr≤    Ni≤

Q295    A    0.16    0.80～1.50    0.55    0.045    0.045    0.02～0.15    0.015～0.060    0.02～0.20    —            

    B    0.16    0.80～1.50    0.55    0.040    0.040    0.02～0.15    0.015～0.060    0.02～0.20    —            

Q345    A    0.02    1.00～1.60    0.55    0.045    0.045    0.02～0.15    0.015～0.060    0.02～0.20    —            

    B    0.02    1.00～1.60    0.55    0.040    0.040    0.02～0.15    0.015～0.060    0.02～0.20    —            

    C    0.20    1.00～1.60    0.55    0.035    0.035    0.02～0.15    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015            

    D    0.18    1.00～1.60    0.55    0.030    0.030    0.02～0.15    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015            

    E    0.18    1.00～1.60    0.55    0.025    0.025    0.02～0.15    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015            

Q390    A    0.20    1.00～1.60    0.55    0.045    0.045    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    —    0.30    0.70

    B    0.20    1.00～1.60    0.55    0.040    0.040    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    —    0.30    0.70

    C    0.20    1.00～1.60    0.55    0.035    0.035    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.30    0.70

    D    0.20    1.00～1.60    0.55    0.030    0.030    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.30    0.70

    E    0.20    1.00～1.60    0.55    0.025    0.025    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.30    0.70

Q420    A    0.20    1.00～1.70    0.55    0.045    0.045    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    —    0.40    0.70

    B    0.20    1.00～1.70    0.55    0.040    0.040    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    —    0.40    0.70

    C    0.20    1.00～1.70    0.55    0.035    0.035    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.40    0.70

    D    0.20    1.00～1.70    0.55    0.030    0.030    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.40    0.70

    E    0.20    1.00～1.70    0.55    0.025    0.025    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.40    0.70

Q460    A    0.20    1.00～1.70    0.55    0.035    0.035    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.70    0.70

    B    0.20    1.00～1.70    0.55    0.030    0.030    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.70    0.70

    C    0.20    1.00～1.70    0.55    0.025    0.025    0.02～0.20    0.015～0.060    0.02～0.20    0.015    0.70    0.70

注：

表中的Al为全铝含量。

如化验酸熔铝时，其含量应不小于0.010%。

表6-5低合金高强度结构钢的力学性能

牌号    质量等级    屈服点（MPa）    抗拉强度（MPa）    伸长率（%）    冲击功（Akv）（纵向）（J）    180°弯曲试验d.弯心直径；a.试件厚度（直径）

        厚度（直径、边长）            +20℃    0℃    -20℃    -40℃    

        ≤15    ＞16～35    ＞35～50    ＞50～100                            钢材厚度（直径）

        ≥        ≥    ≤16    ＞16～100

Q295    A    295    275    255    235    390～570    23                            d=2a    d=3a

    B    295    275    255    235    390～570    23    34                      d=2a    d=3a

Q345    A    345    325