鋼料種類與選擇

1、一 鋼材的種類 按用途可分為：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼； 按冶煉方法可分為：轉(zhuǎn)爐鋼和平爐鋼； 按脫氧方法可分為：沸騰鋼(F)、半鎮(zhèn)靜鋼(b)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)和特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ),鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的代號可以省去； 按成型方法可分為：軋制鋼（熱軋、冷軋）、鍛鋼和鑄鋼； 按化學(xué)成分可分為：碳素鋼和合金鋼。第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料1第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 1鋼材的牌號鋼材的品種繁多，鋼結(jié)構(gòu)中采用的鋼材主要有二類。碳素結(jié)構(gòu)鋼 根據(jù)現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB700)的規(guī)定，碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服點的字母Q、屈服點的數(shù)值（N/mm2）

2、、質(zhì)量等級符號和脫氧方法符號等四個部分按順序組成。 碳素結(jié)構(gòu)鋼分為Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五種，屈服強度越大，其含碳量、強度和硬度越大，塑性越低。其中Q235在使用、加工和焊接方面的性能都比較好，是鋼結(jié)構(gòu)常用鋼材之一。第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料2第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7 結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 質(zhì)量等級分為A、B、C、D四級，由A到D表示質(zhì)量由低到高。不同質(zhì)量等級鋼對化學(xué)成分和力學(xué)性能的要求不同。A級無沖擊功規(guī)定，對冷彎試驗只在需方有要求時才進(jìn)行，其碳、錳、硅含量也可以不作為交貨條件；B級、C級、D級分別要求保證20、0、20時夏比V形缺口沖擊功不小于27J(縱向)，都要求

3、提供冷彎試驗的合格保證，以及碳、錳、硅、硫和磷等含量的質(zhì)保。所有鋼材交貨時供方應(yīng)提供屈服點、極限強度和伸長率等力學(xué)性能的質(zhì)保。 沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼分別用漢字拼音字首F、Z、b和TZ表示。對Q235，A、B級鋼可以是Z、b或F，C級鋼只能是Z，D級鋼只能是TZ。Z和TZ可以省略不寫。 如Q235AF表示屈服強度為235Nmm2的A級沸騰鋼；Q235-Bb表示屈服強度為235Nmm2的B級半鎮(zhèn)靜鋼；Q235-C表示屈服強度為235Nmm2的C級鎮(zhèn)靜鋼。3第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7 結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 (2) 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 低合金鋼是指在煉鋼過程中添加一種或幾種少量合金元素

4、，其總量低于5的鋼材。低合金鋼因含有合金元素而具有較高的強度。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼(GBT/l591)的規(guī)定，其牌號與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號的表示方法相同，常用的低合金鋼有Q345、Q390、Q420等。 低合金鋼交貨時供方應(yīng)提供屈服強度、極限強度、伸長率和冷彎試驗等力學(xué)性能質(zhì)保；還要提供碳、錳、硅、硫、磷、釩、鋁和鐵等化學(xué)成分含量的質(zhì)保。 低合金鋼的質(zhì)量等級除與碳素結(jié)構(gòu)鋼A、B、C、D四個等級相同外，增加E級，其要求提供40時夏比V型缺口沖擊功不小于27J(縱向)。不同質(zhì)量等級對碳、硫、磷、鋁的含量的要求也有區(qū)別。2.6 鋼材的種類及其選擇 4第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7 結(jié)構(gòu)鋼材種類及

5、其選擇 低合金鋼的脫氧方法為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q345-B表示屈服強度為345Nmm2的B級鎮(zhèn)靜鋼；Q390D表示屈服強度為390Nmm2的D級特殊鎮(zhèn)靜鋼。 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼都可以采取適當(dāng)?shù)臒崽幚?如調(diào)質(zhì)處理)進(jìn)一步提高其強度。例如用于制造高強度螺栓的45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及40硼（40B）、20錳鈦硼（20MnTiB）就是通過調(diào)質(zhì)處理提高強度的。 各種牌號的結(jié)構(gòu)鋼材強度設(shè)計值見附表1。52.6 鋼材的種類及其選擇 注意:質(zhì)量等級的劃分與要求：碳素鋼分(A、B、C、D) 四級，低合金鋼分(A、B、C、D、E)五級。各級鋼的保證條件為:A級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗只在需方要求時進(jìn)

6、行,無沖擊韌性要求;B級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,常溫(20)沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J; C級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,0沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J; D級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,20沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J; E級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,40沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J.第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料6第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 二、鋼材的選用（一）選用鋼材的原則 鋼材選用的原則應(yīng)既能使結(jié)構(gòu)安全可靠和滿足使用要求，又要最大可能節(jié)約鋼材和降低造價。為保證承重結(jié)構(gòu)的承載力和防止

7、在一定條件下可能出現(xiàn)的脆性破壞，應(yīng)綜合考慮下列因素，選用合適的鋼材牌號和材性。1結(jié)構(gòu)的重要性 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件按其用途、部位和破壞后果的嚴(yán)重性可以分為重要、一般和次要三類，不同類別的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應(yīng)選用不同的鋼材。例如民用大跨度屋架、重級工作制吊車梁等屬重要的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量好的鋼材；一般屋架、梁和柱等屬于一般的結(jié)構(gòu)；樓梯、欄桿、平臺等則是次要的結(jié)構(gòu)，可采用質(zhì)量等級較低的鋼材。2荷載的性質(zhì) 結(jié)構(gòu)承受的荷載可分為靜力荷載和動力荷載兩種。對承受動力荷載的結(jié)構(gòu)應(yīng)選用塑性、沖擊韌性好的質(zhì)量高的鋼材，如Q345-C或Q235-C；對承受靜力荷載的結(jié)構(gòu)可選用一般質(zhì)量的鋼材如Q235-BF。7第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.

8、7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 3連接方法 鋼結(jié)構(gòu)的連接有焊接和非焊接之分，焊接結(jié)構(gòu)由于在焊接過程中不可避免地會產(chǎn)生焊接應(yīng)力、焊接變形和焊接缺陷。因此，應(yīng)選擇碳、硫、磷含量較低，塑性、韌性和可焊性都較好的鋼材。對非焊接結(jié)構(gòu)，如高強度螺栓連接的結(jié)構(gòu)，這些要求就可放寬。4結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境 結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境如溫度變化、腐蝕作用等對鋼材的影響很大。在低溫下工作的結(jié)構(gòu)，尤其是焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用具有良好抗低溫脆斷性能的鎮(zhèn)靜鋼，結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的最低溫度應(yīng)高于鋼材的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)周圍有腐蝕性介質(zhì)時，應(yīng)對鋼材的抗銹蝕性作相應(yīng)要求。5鋼材厚度 厚度大的鋼材不但強度低，而且塑性、沖擊韌性和可焊性也較差，因此厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用

9、材質(zhì)較好的鋼材。8第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 （二）鋼材選用建議 1承重結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用Q235、Q345、Q390和Q420鋼材，其質(zhì)量 應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB 700和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼GBT1591的規(guī)定。 2對Q235鋼宜選用鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用Q235沸騰鋼： (1)焊接結(jié)構(gòu) 1)直接承受動力荷載或振動荷載且需要驗算疲勞的結(jié)構(gòu)。 2)工作溫度低于20時的直接承受動力荷載或振動荷載但可不驗算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力荷載的受彎及受拉的重要承重結(jié)構(gòu)。 3)工作溫度不高于30的所有承重結(jié)構(gòu)。 (2)工作溫度不高于20直接承受動力荷

10、載且需要驗算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)工作溫度系指結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境溫度，對非采暖房屋可取為室外空氣溫度，即現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GBJ 19中所列出的最低日平均溫度，對采暖房屋內(nèi)的結(jié)構(gòu)可提高10采用。9第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 3承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證。 4對于需要驗算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于0但高于20時，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0沖擊韌性的合格保證；對

11、Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有20沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于20時，對Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有20沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有40沖擊韌性的合格保證。 5對于需要驗算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材亦應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證，當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于20時，對Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有20沖擊韌性的合格保證。10第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 6其它重要的受拉或受彎的焊接構(gòu)件中，厚度大于36mm的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。吊車起重量不小于50t的中級工作制吊車梁，對鋼材沖擊韌性的要求應(yīng)與需

12、要驗算疲勞的構(gòu)件相同。 7當(dāng)焊接承重結(jié)構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用Z向鋼時，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)厚度方向性能鋼板GBT 5313的規(guī)定。 8對處于外露環(huán)境，且對大氣腐蝕有特殊要求的或在腐蝕性氣態(tài)和固態(tài)介質(zhì)作用下的承重結(jié)構(gòu)，宜采用耐候鋼，其質(zhì)量要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼GBT 4172的規(guī)定。11第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 三、鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材主要為熱軋成型的鋼板、型鋼以及冷彎成型的薄壁型鋼。1鋼板 鋼板有薄鋼板（厚度0.354mm）、厚鋼板（厚度4.560mm）、特厚板（板厚60mm）和扁鋼(厚度460mm，寬度為12200mm)等。鋼板用“寬厚長

13、”或“寬厚”表示，單位為mm，如45083100，4508。2型鋼 鋼結(jié)構(gòu)常用的型鋼是角鋼、工字型鋼、槽鋼和H型鋼、鋼管等。除H型鋼和鋼管有熱軋和焊接成型外，其余型鋼均為熱軋成型。12第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 （1）角鋼 角鋼有等邊角鋼和不等邊角鋼兩種。等邊角鋼以“L肢寬肢厚”表示，不等邊角鋼以“L長肢寬短肢寬肢厚”表示，單位為mm，如L635，L100808。（2）工字鋼工字鋼有普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。普通工字鋼用“I截面高度的厘米數(shù)”表示，高度20mm以上的工字鋼，同一高度有三種腹板厚度，分別記為a、b、c，a類腹板最薄、冀緣最窄，b類較厚較寬，c類最厚最寬，如I

14、20a。同樣高度的輕型工字鋼的翼緣要比普通工字鋼的冀緣寬而薄，腹板亦薄，輕型工字鋼可用漢語拼音符號“Q”表示，如QI40等。13第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7 結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 （3）槽鋼 槽鋼也分普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，以“或Q截面高度厘米數(shù)”表示，如20 b， Q22等。（4）H型鋼 H型鋼分熱軋和焊接二種。熱軋H型鋼有寬翼緣（H W）、中翼緣 (HM)、窄翼緣 (HN)和H型鋼柱(HP)等四類。H型鋼用“高度寬度腹板厚度翼緣厚度”表示，單位為mm，如HW250250914、HM294200812。 焊接H型鋼是由鋼板用高頻焊接組合而成，也用“高度寬度腹板厚度翼緣厚度”表示，如H3502501016。（5）鋼管 鋼管有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管兩種。無縫鋼管的外徑為32630mm。鋼管用“外徑壁厚”來表示，單位為mm，如2735。 我國生產(chǎn)的各型鋼規(guī)格和截面特性見附錄三。對普通鋼結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件不宜采用厚度小于5mm的鋼板、壁厚小于3mm的鋼管、截面小于L454或L56364的角鋼。14第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇 3冷彎薄壁型鋼 冷彎薄壁型鋼采用薄鋼板冷軋制成。其壁厚一般為1.512mm，但承重結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的壁厚不宜小于2mm。薄壁型鋼能充分利用鋼材的強度以節(jié)約鋼材，在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。常用冷彎薄壁型