鋼材的種類學(xué)習(xí)資料

鋼材的種類第二章鋼結(jié)構(gòu)材料§2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇

質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D四級(jí)，由A到D表示質(zhì)量由低到高。不同質(zhì)量等級(jí)鋼對(duì)化學(xué)成分和力學(xué)性能的要求不同。A級(jí)無(wú)沖擊功規(guī)定，對(duì)冷彎試驗(yàn)只在需方有要求時(shí)才進(jìn)行，其碳、錳、硅含量也可以不作為交貨條件；B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)分別要求保證20℃、0℃、－20℃時(shí)夏比V形缺口沖擊功不小于27J(縱向)，都要求提供冷彎試驗(yàn)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(shí)供方應(yīng)提供屈服點(diǎn)、極限強(qiáng)度和伸長(zhǎng)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(duì)Q235，A、B級(jí)鋼可以是Z、b或F，C級(jí)鋼只能是Z，D級(jí)鋼只能是TZ。Z和TZ可以省略不寫(xiě)。如Q235－AF表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的A級(jí)沸騰鋼；Q235-Bb表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的B級(jí)半鎮(zhèn)靜鋼；Q235-C表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的C級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。第二章鋼結(jié)構(gòu)材料§2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇

(2)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼是指在煉鋼過(guò)程中添加一種或幾種少量合金元素，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(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GBT/l591)的規(guī)定，其牌號(hào)與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)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(shí)供方應(yīng)提供屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和冷彎試驗(yàn)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(jí)除與碳素結(jié)構(gòu)鋼A、B、C、D四個(gè)等級(jí)相同外，增加E級(jí)，其要求提供－40℃時(shí)夏比V型缺口沖擊功不小于27J(縱向)。不同質(zhì)量等級(jí)對(duì)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

第二章鋼結(jié)構(gòu)材料§2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇

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(qiáng)度為345N／mm2的B級(jí)鎮(zhèn)靜鋼；Q390－D表示屈服強(qiáng)度為390N／mm2的D級(jí)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(qiáng)度。例如用于制造高強(qiáng)度螺栓的45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及40硼（40B）、20錳鈦硼（20MnTiB）就是通過(guò)調(diào)質(zhì)處理提高強(qiáng)度的。各種牌號(hào)的結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值見(jiàn)附表1。2.6鋼材的種類及其選擇

注意:質(zhì)量等級(jí)的劃分與要求：碳素鋼分(A、B、C、D)四級(jí)，低合金鋼分(A、B、C、D、E)五級(jí)。各級(jí)鋼的保證條件為:A級(jí)鋼-抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率,冷彎試驗(yàn)只在需方要求時(shí)進(jìn)行,無(wú)沖擊韌性要求;B級(jí)鋼-抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率,冷彎試驗(yàn)合格,常溫(20℃)沖擊試驗(yàn),要求沖擊功不小于27J;C級(jí)鋼-抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率,冷彎試驗(yàn)合格,0℃沖擊試驗(yàn),要求沖擊功不小于27J;D級(jí)鋼-抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率,冷彎試驗(yàn)合格,－20℃沖擊試驗(yàn),要求沖擊功不小于27J;E級(jí)鋼-抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率,冷彎試驗(yàn)合格,－40℃沖擊試驗(yàn),要求沖擊功不小于27J.第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料第二章鋼結(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(jià)。為保證承重結(jié)構(gòu)的承載力和防止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(hào)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(jí)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(tái)等則是次要的結(jié)構(gòu)，可采用質(zhì)量等級(jí)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(dòng)力荷載兩種。對(duì)承受動(dòng)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(duì)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。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．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(guò)程中不可避免地會(huì)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(duì)非焊接結(jié)構(gòu)，如高強(qiáng)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(duì)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(shí)，應(yīng)對(duì)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(qiáng)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)采用材質(zhì)較好的鋼材。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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB／T1591的規(guī)定。2．對(duì)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(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。2)工作溫度低于－20℃時(shí)的直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載但可不驗(yàn)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(dòng)力荷載且需要驗(yàn)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(duì)非采暖房屋可取為室外空氣溫度，即現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ19中所列出的最低日平均溫度，對(duì)采暖房屋內(nèi)的結(jié)構(gòu)可提高10℃采用。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(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)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(yàn)的合格保證。4．對(duì)于需要驗(yàn)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(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)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(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有－20℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有－40℃沖擊韌性的合格保證。5．對(duì)于需要驗(yàn)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(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有－20℃沖擊韌性的合格保證。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(jí)工作制吊車梁，對(duì)鋼材沖擊韌性的要求應(yīng)與需要驗(yàn)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(shí)，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《厚度方向性能鋼板》GB／T5313的規(guī)定。8．對(duì)處于外露環(huán)境，且對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼》GB／T4172的規(guī)定。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0.35~4mm）、厚鋼板（厚度4.5~60mm）、特厚板（板厚＞60mm）和扁鋼(厚度4~60mm，寬度為12~200mm)等。鋼板用“—寬×厚×長(zhǎng)”或“—寬×厚”表示，單位為mm，如—450×8×3100，—450×8。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。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(zhǎng)肢寬×短肢寬×肢厚”表示，單位為mm，如L63×5，L100×80×8。（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I20a。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(yǔ)拼音符號(hào)“Q”表示，如QI40等。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［20b，Q［22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（HW）、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HW250×250×9×14、HM294×200×8×12。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H350×250×10×16。（5）鋼管鋼管有熱軋無(wú)縫鋼管和焊接鋼管兩種。無(wú)縫鋼管的外徑為32~630mm。鋼管用“φ外徑×壁厚”來(lái)表示，單位為mm，如φ273×5。我國(guó)生產(chǎn)的各型鋼規(guī)格和截面特性見(jiàn)附錄三。對(duì)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L45×4或L56×36×4的角鋼。第二章鋼結(jié)構(gòu)材料§2.7結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇

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1.5~12mm，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(qiáng)度以節(jié)約鋼材，在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。常用冷彎薄壁型鋼截面型式有等邊角鋼（a）、卷邊等邊角鋼（b）、槽鋼（c）、卷邊槽鋼（d）、Z型鋼、卷邊Z型鋼（C型鋼）