钢结构知识讲座专栏

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福建省建筑金属结构技术专家组、福州庆安检测技术服务有限公司
7 c: @' P- q& a$ D: }3 e赵凤兰高工

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钢的分类和命名方法

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国家标准GB/T13304-91《钢分类》中规定，钢的分类分为“按化学成分分类”和“按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”两部分。按化学成份分类，钢可分为非合金钢、低合金钢、合金钢三大类；钢的种类繁多，但在建筑上常用的有两类钢材即低碳钢和低合金钢。
一、碳钢的分类和命名
碳钢属于非合金钢范畴，碳钢以铁与碳为两个基本组元。此外还存在少量的其它元素。例如：Mn、Si、S、P、O、N、H等，这些元素不是为了改善钢的性能而特意加入的，而是由于冶炼过程无法去除或是由于冶炼工艺需要而加入的。这些元素在碳钢中被称为杂质元素。
（一）、碳钢的分类：
1、按含碳量分类，碳钢可分为：
* l, Z, f$ @3 j2 H（1）低碳钢：含碳量≤0.25%；
  B/ s% `# q1 V% J（2）中碳钢：含碳量=0.25%～0.6%
（3）高碳钢：含碳量>0.6%
% J3 @( Q9 s8 M+ J( S0 `' G2、按钢的质量分类，碳钢可分为：
（1）普通碳素钢，含硫量≤0.050%
含磷量≤0.045%
% q# a+ \8 X4 x! a（2）优质碳素钢，含硫量≤0.040%
' o( N0 C9 r% u9 }0 ?' e9 I7 B4 O含磷量≤0.040%
（3）高级优质碳素钢，含硫量≤0.030%
含磷量≤0.035%
3、按钢的用途分类，碳钢可分为：
1 l2 ~% z9 o( s（1）碳素结构钢，主要用于制作各种工程结构件和机器零件,一般为低碳钢；
2 J% ~6 K$ _+ V1 {# F  W（2）碳素工具钢，主要用于制作各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢。
1 h1 ^& t+ ~6 c0 N4 T（二）、碳钢的牌号及表示方法如下：
/ U" C; l( I% s  ]9 b0 j1、碳素结构钢
1 |( V! e6 t4 X$ b: f9 w! y% x6 G" _（1）普通碳素结构钢
GB700—88规定普通碳素结构钢的表示方法为：QXXX—XX，其中第一部分Q是“屈服点”的汉语拼音第一个字母大写；第二部分XXX为钢材厚度（直径）≤16mm的屈服强度值（单位MPa）；第三部分X是质量等级，分为A、B、C、D四级，A级---只保证抗拉强度，屈服点，伸长率，必要时可加冷弯要求，化学成份C、Mn可不作为交货条件，故不允许用于焊接结构。B、C、D级---均保证强度屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性。化学成份对C、S、P的极限含量要求严格，建筑中常采用的有Q235B，即表示屈服强度（厚度≤16mm）235MP，质量等级为B级。第四部分X代表脱氧方法，有F、b、Z三种，其中F代表沸腾钢，b代表半镇静钢，Z代表镇静钢。
（2）优质碳6素结构钢
优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字是钢平均含碳量质量的万分比，例如：08钢表示平均含碳量0.08%，20钢表示平均含碳量0.20%，优质碳素钢按含锰量的不同分为普通含锰量（0.35—0.8%）和较高含锰量（0.7—0.12%）两组。对含锰量较高的一组，牌号数字后面就附加“Mn”，以示与普通含锰量的区别。如15Mn、16Mn、20Mn等。
0 U8 U" o. M* J1 w（3）专门用途的碳素钢
专门用途的碳素钢应在牌号尾部加代表用途的符号，制作锅炉或压力容器的专用碳素钢应在牌号后尾附加“锅炉”的汉语拼音字首g或“容器”汉语拼音字首R。例如20g，20R。
二、合金钢的分类和命名
为了改善钢的性能，在钢中特意加入了除铁和碳以外的其它元素，这一类钢称为合金钢，通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、铜、铝、硅、钨、钒、铌、锆、钴、钛、硼、氮等。
. b& k( R; C% g0 P8 a（一）、合金钢的分类：
1、按合金元素的加入量分类，合金钢可分为：
（1）、低合金钢，合金总量不超过5%；
（2）、中合金钢，合金总量5%-10%；
# {2 A, }* B* H) I0 U) r3 R4 x（3）、高合金钢，合金总量超过10%。
2、按用途分类，合金钢可分为：
) r3 o1 h7 G7 M（1）合金结构钢，专用于制造各种工程结构和机器零件的钢种；
# I0 k8 W/ X* [4 |（2）合金工具钢，专用于制造各种工具的钢种；

3 ]* j! W! r: S2 A（3）特殊性能合金钢，具有特殊物理、化学性能的钢种，例如耐酸钢，耐热钢、电工钢等。
此外，按钢的组织分类，合金钢可分为珠光体钢，奥氏体钢，铁素体钢，马氏华钢等。
( Y9 c: V# @7 |( u3 ^3 N1 K按所含主要合金元素分类，合金钢可分为铬钢，铬镍钢，锰钢，硅锰钢等。
（二）、合金钢的牌号及表示方法：
) e6 Q; _; u. x% v3 p7 Q  Q4 P9 p0 s我国合金钢牌号按碳含量，合金元素种类和含量，质量级别和用途来编排。牌号首部用数字表明碳含量，为区别用途，低合金钢，合金结构钢用两位数表示平均含碳量的万分比；高合金钢，不锈耐酸钢，耐热钢用一位数表示平均含碳量的千分比，当平均含碳量小于千分之一时用“0”表示，含碳量小于万分之三时用“00”表示。牌号的第二部分用元素符号表明钢中主要合金元素，含量由其后数字标明，当平均含量少于1.5%时不标数字；平均含量为1.5-2.49%时，标数字2，平均含量为2.5-3.49%时，标数字3；高级优质合金钢在牌号尾部加A，专门用途的低合金钢，合金结构钢在牌号尾部加代表用途的符号。
6 p! n8 S3 s0 ^! {4 ~例如16MnR，表明该合金钢平均合碳量0.16%，平均含锰量小于1.5%，是压力容器用钢。如0cr18Ni9Ti——表明是高合金钢，含碳量小于0.1%，含铬17.5-18.4%，含镍量8.5%-9.49%，含钛量小于1.5%。
; ~3 f' M+ j7 G" y- w* ~: h（三）低合金高强度结构钢
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8 S* \3 J! \# |' m0 t0 \低合金高强度结构钢是在钢的冶炼过程中添加少量几种合金元素（合金元素总量低于5%），使钢的强度明显提高，故称低合金高强度结构钢。国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/-T1591-94）规定，低合金高强度钢分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等五种。其符号的含义和碳素结构钢牌号的含义相同。其中Q345、Q390、Q420是钢结构设计规范规定采用的钢种。这三种钢都包括A、B、C、D、E五种质量等级，和碳素结构钢一样，不同质量等级是按对冲击韧性（夏比V型缺口试验）的要求区分的，A级无冲击功要求；B级要求提供20°C冲击功Akv≥34J（纵向）；C级要求提供0°C冲击功Akv≥34J（纵向）；D级要求提供-20°C冲击功Akv≥34J（纵向）；E级要求提供-40°C冲击功Akv≥27J（纵向）。不同质量等级对碳、硫、磷、铝、等含量的要求也有区别。

   结构钢的发展趋势，是进一步提高强度而又能保持较好的塑性。Q235和Q345钢的伸长率不小于21%，Q390、Q420和Q460钢分别不小于19%、18%和17%。这就是说，塑性随强度提高而下降，塑性过低就难以适用于土建结构。因此继续提高强度时塑性不应在降低。

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