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钢材技术要求
1.碳素结构钢
指各种钢结构中采用的结构钢和工程用热轧钢板、型钢等。
现行国家标准为《碳素结构钢》(GB700-88)。
牌号及其表示方法如下动画中所示。
Q235-AF:
屈服强度是235MPa,A级,沸腾钢。
碳素结构钢的技术要求
1.化学成分2.力学性质3.冶炼方法4.交货状态5.表面质量
化学成分
各种不同牌号的碳素结构钢的化学成分应符合GB700-88的要求。
表7.5.1 碳素结构钢的化学成分(GB700-88)
牌号
质量等级
化学成分(%)
脱氧方法
C
Mn
Si
S
P
不大于
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
0.050
0.045
F,b,Z
B
0.045
Q235
A
0.14~0.22
0.35~0.80
0.30
0.050
0.045
F,b,Z
B
0.12~0.20
0.045
0.045
F,b,Z
C
≤0.18
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
—
0.28~0.38
0.50~0.80
0.35
0.050
0.045
Z
力学性能
碳素结构钢的拉伸和冲击试验指标应符合下表规定:
碳素结构钢的力学性能指标(GB700-88)。
表7.5.2 碳素结构钢的力学性能(GB700—88)
牌号
等级
拉伸试验
冲击试验
屈服点(N/mm)
抗拉强度σb(N/mm)
伸长率(%)
温度(℃)
V型冲击功(纵向)J
钢材厚度(直径)mm
钢材厚度(直径)mm
≤16
>16~40
≤16
>16~40
≥
≥
≥
Q195
—
(195)
(185)
315~390
33
32
—
—
Q215
A
215
205
335~410
31
30
—
—
B
20
27
Q235
A
235
225
375~460
26
25
—
—
B
20
27
C
—
27
D
-20
27
Q255
A
255
245
410~510
24
23
—
—
B
20
27
Q275
—
275
265
490~610
20
19
—
—
冷弯试验
碳素结构钢的冷弯试验指标(GB700-88)。
表7.5.3 碳素结构钢抗弯试验指标(GB700-88)
牌号
试样方向
冷弯试验B=2a180°
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
2.5a
横
1.5a
2.5a
a
Q255
纵
3a
3.5a
—
横
Q275
纵
2a
4.5a
—
横
各类牌号钢材的性能
牌号与性能的关系
根据国家标准GB700-88的规定,碳素结构钢按屈服点分为五个牌号如表7.5.1和表7.5.2所示,当牌号增大时,钢材的含碳量提高,伸长率降低,冷弯性能也降低.质量等级:
取决于钢材内有害杂质S、P的含量,钢材的质量好,其焊接性能和低温抗冲击性能也提高。
碳素结构钢的选用
建筑钢结构中最常用的牌号为Q235(综合性能符合建筑工程的要求)。
因为Q235钢既有较高的强度,又有良好的塑性和韧型,如:
B、C、D等,可焊接性也很好,能满足一般钢结构用钢的要求。
Q235的C级和D级钢,其S和P的含量低,所以主要用作重要的焊接结构。
尤其适用于低温条件下,受冲击荷载作用的焊接钢结构。
Q195及Q215:
强度低,但塑性和韧性好,易冷加工,在轧制、焊接加工成受冲击或偶然荷载等情况下,能保证安全使用。
Q255及Q275:
强度高,但塑性和韧性差,可焊接差,不易冷加工;可用作混凝土配筋和钢结构中的构件及螺栓(常用在机械零件及工具中)。
选用钢材,主要根据工程结构的重要性、荷载类型、焊接要求及使用环境温度等条件选择。
低合金高强度结构钢
定义
在碳素结构钢的基础上,添加少量的一种或几种合金元素,合金元素的总含量小于5%的结构钢。
常用的合金元素有:
Si、Mn、Ti、Nb、V和C等。
牌号及其表示方法
现行国家标准《低合金结构钢》(GB1591-94)共有5个牌号:
Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。
低合金高强度结构钢的化学组成(GB1591-94)如表7.5.4所示。
低合金高强度结构钢的力学性能(GB1591-94)如表7.5.5所示。
如表7.5.5所示,低合金钢的强度大大高于碳素结构钢,并且具有良好的塑性和韧性、耐磨性、耐蚀性及耐低温性也好于碳素钢,其生产工艺和成本都与碳素钢相近,比采用碳素结构钢节省钢材,而且可以减轻自重,延长使用寿命,尤其适用于大跨度结构和桥梁工程等。
表7.5.4 低合金高强度结构钢的化学成分(GB1591-94)
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
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
0.70
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
0.70
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
0.70
0.70
表7.5.5 低合金高强度结构钢的力学性能(GB1591-94)
牌号
质量等级
拉伸试验
180°弯曲试验d=弯心直径a=试验厚度(直径)
屈服点(MPa)
抗拉强度(Mpa)
伸长率δs(%)
冲击功(纵向)(J)
厚度(直径、边长)mm
+20℃
0℃
钢材厚度(直径)(mm)
≤15
>16~35
≥
≥
≤16
>16~100
Q295
A
295
275
390~570
23
d=2a
d=3a
B
295
275
390~570
23
34
d=2a
d=3a
Q345
A
345
325
470~630
21
d=2a
d=3a
B
345
325
470~630
21
34
d=2a
d=3a
C
345
325
470~630
22
34
d=2a
d=3a
D
345
325
470~630
22
d=2a
d=3a
E
345
325
470~630
22
d=2a
d=3a
Q390
A
390
370
490~650
19
d=2a
d=3a
B
390
370
490~650
19
34
d=2a
d=3a
C
390
370
490~650
20
34
d=2a
d=3a
D
390
370
490~650
20
d=2a
d=3a
E
390
370
490~650
20
d=2a
d=3a
Q420
A
420
380
520~680
18
d=2a
d=3a
B
420
380
520~680
18
34
d=2a
d=3a
C
420
380
520~680
19
34
d=2a
d=3a
D
420
380
520~680
19
d=2a
d=3a
E
420
380
520~680
19
d=2a
d=3a
Q460
C
460
420
550~720
17
34
D
460
420
550~720
17
E
460
420
550~720
17
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