第2章工程结构钢
钢结构第2章 轻型门式刚架结构
按照不同荷载组合得到的内力计算结果， 按照不同荷载组合得到的内力计算结果，确定控制 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱 柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面， 顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面，控制截 面的内力组合主要有： 面的内力组合主要有： 和同时出现的M及 的较大值 的较大值。 （1）最大轴压力 ）最大轴压力Nmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和同时出现的N及 的较大值 的较大值。 （2）最大弯矩 ）最大弯矩Mmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和相应的M及 。 （3）最小轴压力 ）最小轴压力Nmin和相应的 及V。 和相应的 2.3.2.3 变形计算 刚架的柱顶位移(计算值 计算值)限值 表2-1 刚架的柱顶位移 计算值 限值 表2-2 受弯构件的挠度与跨度比限值
2．荷载组合 计算承载能力极限状态时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合 （1）1.2G+1.4L； （3）1.2G+1.4C; （7）1.2G+0.9(1.4C+1.4W); 计算正常使用承载能力时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合：
2.3.2 刚架计算
2.3.2.1 刚架计算模型 计算模型的简化和建立必须符合实际结构的受力 特点；反过来， 特点；反过来，实际结构的设计也必须考虑到现有 理论能够分析其计算模型。 理论能够分析其计算模型。 2.3.2.2 内力计算 门式刚架的内力可采用杆系单元有限元法编制 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院STS、 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院 、 同济大学3D3S等。计算时可将梁、柱构件分为若 同济大学 等 计算时可将梁、 干段，每段可按等截面确定几何特性参数， 干段，每段可按等截面确定几何特性参数，也可按 楔形单元选取。 楔形单元选取。由于单层门式刚架轻型房屋钢结构 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为7 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为 度时，一般不需做抗震验算；当为8度及以上时 度及以上时， 度时，一般不需做抗震验算；当为 度及以上时， 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。地震作用效 应可以采用底部剪力法计算， 应可以采用底部剪力法计算，此时单层钢结构房屋 的阻尼比取0.05。 的阻尼比取 。
第二章-结构钢材及其性能
第四能量强度理论 材料由弹性转入塑性的强度指标用变形时 单位体积中积聚的能量来表达
Z
sz
zx
zy yz
xz
sy
xy yx
sx
s3 s2
s1 s2
X
o单元体受复杂应力Y
状态下的分量
s1
s3
单元体受
主应力
钢材单元体上的复杂应力状态
在三向应力作用下，钢材由弹性状态转变为塑性状态的条件， 可以用折算应力和钢材在单向应力时的屈服点相比较来判断。
s zs 3 2 3 f y （2.3.5）
1 3
f y 0.58 f y
即钢材的剪切屈服点是拉伸屈
服点fy的0.58 倍
§2.3 钢材的其它性能
不同受力状态对钢材材性的影响
σ （a）—单向拉伸
（b）—双向拉伸
（c）—双向异号应力
分析结果：
f
b y
（1）相对于单向拉伸而言，钢材在钢 f y
四、 钢材的疲劳
1 疲劳破坏的特征
定义：钢材在循环荷载作用下，经历一定时间的损伤积累，构件和连接
部位出现裂纹，直到最后断裂破坏。称为疲劳破坏。
破坏特点：
（1）疲劳破坏时的应力小于钢材的屈服强度，钢材的塑性还没有展开， 属于脆性破坏。危险性大。
（2）疲劳破坏的断口与一般脆性破坏的断口 不同。一般脆性破坏后的断口平直，呈有光泽 的晶粒状或人字纹。而疲劳破坏的主要断口特 征是放射和年轮状花纹。
接近理想的弹性体。
2）屈服点之后的流幅现象又
接近理想的塑性体，并且流幅
的范围（e≈0.15％-2.5％）
已足够用来考虑结构或构件的
塑性变形的发展。 钢材是符合理想中的弹性-塑性材料
第二章 材料力学性能
b为屈服上限upper yield strength c为屈服下限，即屈服强度 fy lower yield strength
e
cd为屈服台阶yield plateau de为强化段strain hardening stage e为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength
2.1 钢材
第二章 工程结构材料的物理力学性能
在钢筋混凝土结构中，受力钢筋强度不宜太高，受正常使用
极限状态控制，预应力结构钢筋强度不宜太低，否则建立的有 效预应力值很小。
纵向受力普通钢筋宜采用 HRB400 、 HRB500、HRBF500、 HRBF400 钢 筋 , 亦 可 用 HPB300 、 HRB335 、 HRBF335 、 RRB400。 梁 、 柱 纵 向 受 力 普 通 钢 筋 应 采 用 HRB400 、 HRB500 、 HRBF400、HRBF500钢筋。HRB335级和 HRB400级。 箍 筋 宜 采 用 HRB400 、 HRBF400 、 HPB300 、 HRB500 、 HRBF500钢筋，亦可用HRB335、HRBF335钢筋。 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。
2.1 钢材
第二章 工程结构材料的物理力学性能
几个指标(Index)： 屈服强度yield strength：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服 后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢 筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加 载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。
2.1 钢 材
第二章 工程结构材料的物理力学性能
HPB300级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋（Plain
土木工程材料第2章 建筑钢材ppt
Fb b A0
Fb——最大拉力，N。 试验时，一般以
钢材出现颈缩为准。
值得注意：强屈比的概念
可靠性参数
b 强屈比 s
值越大,可靠性越高,安全性越高, 但利用率降低，浪费增大。
23
强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。
(3)伸长率：塑性指标。
L1 L 0 100 % L0
26
2. 硬钢(高碳钢)的拉伸性能
σ
A
0
b a
0.2%
ε
硬钢抗拉强度高，塑性差， 拉伸过程无明显屈服阶段， 无法直接测定屈服强度。规 范以残余变形达到试件原始 长度L0的0.2%时所应力的应 力值，作为屈服强度，也称 为条件屈服强度。σ0.2表示。 条件屈服点σ0.2 ：使硬钢产生 0.2%塑性变形时的应力。见 左图。
34
常见的冷加工方式：
(2)冷拔-是将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔
冷拔比纯拉伸作用强烈，钢筋受拉、挤压作用。 如：经过一次或多次的冷拔后得到的冷拔低碳钢丝， 屈服点可提高40%～60%，但失去软钢的塑性和韧性， 而具有硬钢的特点。
拉拔模孔
35
常见的冷加工方式：
(3)冷轧将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋。
32
三、钢材的冷加工强化和时效
1.冷加工强化
冷加工强化是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过 抗拉强度的应力对其进行的加工。
冷加工强化的原理： 钢材在塑性变形中，发生晶格变形、 破碎和歪扭，从而对晶格的进一步滑移将起到阻碍作用，故 钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低。由于塑性变形中产生 内应力，故钢材的弹性模量Ｅ降低。 建筑钢材常用的冷加工有冷拉、冷拔、冷轧、刻痕等 。 对钢材进行冷加工的目的，主要是利用时效提高强度， 利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。
(整理)钢结构设计原理复习题-答案
钢结构设计原理复习题第1章 绪论一、选择题1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。
A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差C 、P f 越大，β越小，结构越可靠D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、钢结构的主要缺点是（ C ）。
A 、结构的重量大B 、造价高C 、易腐蚀、不耐火D 、施工困难多3、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（ B ）A.密封性好B.自重轻C.制造工厂化D.便于拆装 4、当结构所受荷载的标准值为：永久荷载k G q ，且只有一个可变荷载k Q q ，则荷载的设计值为（ D ）。
A ．k G q ＋k Q qB ．1.2（k G q ＋k Q q ）C ．1.4（k G q ＋k Q q ）D ．1.2k G q ＋1.4k Q q二、填空题1、结构的可靠度是指结构在 规定的时间 内，在 规定的条件 下，完成预定功能的概率。
三、简答题1、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？答：两种极限状态指的是承载能力极限状态和正常使用极限状态。
承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形等。
正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影响正常使用或耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动等。
第2章 钢结构材料 一、选择题1、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（ A ）。
2、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（ B ）的典型特征。
(A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏3、钢材的设计强度是根据（ C ）确定的。
(A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度 4、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用（ D ）表示。
金属材料学复习思考题2016.5
金属材料学复习思考题（2016.05）第一章钢的合金化原理1-1名词解释（1）合金元素；（2）微合金化元素；（3）奥氏体稳定化元素；（4）铁素体稳定化元素；（5）杂质元素；（6）原位析出；（7）异位析出；（8）晶界偏聚（内吸附）；（9）二次硬化；（10）二次淬火；（11）回火脆性；（12）回火稳定性1-2 合金元素中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-3简述合金元素对Fe-Fe31-4 为何需要提高钢的淬透性？哪些元素能显著提高钢的淬透性？（作业）1-5 能明显提高钢回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？（作业）1-6合金钢中V，Cr，Mo，Mn等所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。
1-7试解释含Mn和碳稍高的钢容易过热，而含Si的钢淬火温度应稍高，且冷作硬化率较高，不利于冷加工变形加工？（作业）1-8 V/Nb/Ti、Mo/W、Cr、Ni、Mn、Si、B等对过冷奥氏体P转变影响的作用机制。
1-9合金元素对马氏体转变有何影响？1-10如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？1-11如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的异同之处？1-12钢有哪些强化机制？如何提高钢的韧性？（作业）1-13 为什么合金化基本原则是“复合加入”？试举两例说明复合加入的作用机理？（作业）1-14 合金元素V在某些情况下能起到降低淬透性的作用，为什么？而对于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，为什么？（作业）1-15 40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢，其油淬临界淬透性直径分别为25~30 mm、40~60mm和60~100mm，试解释淬透性成倍增大的现象。
（作业）1-16在相同成分的粗晶粒和细晶粒钢中，偏聚元素的偏聚程度有什么不同？（作业）第二章工程结构钢2-1为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%~2.0%的Mn？（作业）2-2试述碳及合金元素在低合金高强度工程结构钢中的作用，为什么考虑采用低碳？提高低合金高强度结构钢强韧性的途径是什么？2-3什么是微合金化钢？微合金化元素在微合金钢中的主要作用有哪些？2-4 V、Nb、Ti这三种微合金元素在低碳（微）合金工程结构钢中，作用有何不同？（作业）2-5针状铁素体钢的合金化、组织和性能特点？2-6低碳贝氏体钢的合金化有何特点？2-7汽车工业用的高强度低合金双相钢，其成分、组织和性能特点是什么？（作业）第三章机械制造结构钢3-1名词解释：1）液析碳化物；2）网状碳化物；3）水韧处理3-2 调质钢和非调质钢在成分、生产工艺、组织和性能方面的异同何在？3-3弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量？为什么弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%之间？3-4GCr15钢用作滚动轴承钢时，其中的碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？对该钢的基本要求如何？该钢的碳化物不均匀性体现在哪几方面？有何危害，如何这种不均匀性？其预备热处理和最终热处理分别是什么？作用何在？（作业）3-5说明20Mn2钢渗碳后无法直接淬火的原因？高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W的常用热处理工艺（渗碳加淬火回火）有何特点？如何理解？（作业）3-6合金元素对渗碳钢和氮化钢的作用主要体现在哪几方面？Al对氮化钢的作用何在？3-7 钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢和高碳钢各自应经过怎样的热处理，得到什么样的金相组织？为什么直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削？如何经济有效地改善其切削加工性能？3-8 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？在何种情况下具有高耐磨性能？为什么ZGMn13型高锰钢在淬火时能得到全部的奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？（作业）3-9为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？（作业）3-10 用低淬透性钢制作中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么优点？（作业）3-11 某精密镗床主轴采用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮镗床主轴采用20CrMnTi钢制造，某普通车床主轴选用40Cr钢。
钢结构工程管理和监理讲义2
钢结构工程施工项目管理和监理讲义钢结构工程的质量控制第一章、概述第二章、钢结构工程的工艺流程第三章、钢结构工程的质量验收标准第四章、施工前的质量监控第五章、施工过程的质量监控第六章、施工后的质量监控第七章、其他注意事项第八章、钢结构工程的施工项目管理工作第一章概述钢结构建筑和钢混结构建筑相比，它具有更高的结构强度和可以作成更大的跨度，其建筑结构的重量较轻、施工速度快、抗震性能好、可多样造型、结构外观漂亮等特点；所以在建筑结构上的应用越来越多。
随着我国钢材产量的增加，我国改变了过去建筑结构工程中以使用钢混结构为主的传统方式。
逐渐地扩大了钢结构在建筑工程中的应用。
由于钢结构建筑工程具有跨度大、施工速度快、造型美观、抗地震性能好、整体结构重量相对于砼结构较轻等优点，并且可以（与砼框架结构相比）降低基础工程的造价，所以当国民经济中的钢材产量达到一定程度的时候，建筑结构对钢结构的应用就越加广泛。
国外在建筑结构中应用钢结构比较早。
我国的钢结构建筑以前受钢材产量的影响，应用不多。
在钢材的应用问题上，由于钢材的质量不稳定因素，对于结构设计的安全系数，我国采取比较保守的态度。
而在目前世界主要发达国家普片采用的轻钢结构的广泛应用，是在上世纪90年代从美国引进的轻钢建筑结构技术以后，开始在国内广泛应用的。
钢结构工程的应用范围一般情况分为以下几种结构形式：一、轻钢结构现在应用最广的钢结构建筑工程就是典型的轻钢结构形式。
这种轻钢结构按使用条件和结构形式的不同又可以分为“门式框架结构”和其他由型钢组成的“异型结构”形式。
如：我公司最近在佛山顺德“美的”马龙基地监理的钢结构厂房就属于“门式框架结构”。
广州白云机场的建筑结构则属于用钢管等钢材组成的“异型建筑结构”。
二、重钢结构重钢结构是指每个单件重量相对比较重的钢构件组建而成的钢结构工程。
一般的发电厂的厂房等应用较多。
其加工工艺相对于轻钢结构要复杂得多，其加工设备也必须具有更高的专业化程度。
钢结构工程识图与施工课件第二章
只能生产彩涂薄钢板。
钢材的耐火、耐候性能一般均是在低碳钢或低合金钢中添
加与其相关的合金元素，添加的合金元素可综合提高数种性能
（包括力学性能、Z向性能和可焊性能）。
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2.3 影响钢材性能的因素
2.3.1 化学成分影响 2.3.2 培冶炼、轧制、浇铸和热处理的影响 2.3.3 钢材的硬化 2.3.4 温度的影响 2.3.5 复杂应力作用的影响 2.3.6 应力集中的影响 2.3.7 残余应力的影响 2.3.8 钢材的疲劳
16
2．耐候性能
2.2 钢材 的性能
在自然环境下，普通钢材每5年的腐蚀厚度可达～1 mm。如果钢材处于腐蚀气体环境中，则更为严重。
对建筑钢材的耐候性能要求，它只需满足在自然环境下可裸露使用（如输电铁塔等），其耐候性提高到普通
钢材的6～8倍，即可获得良好效果。
同耐火钢一样，耐候钢一般也是在低碳钢或低合金钢中添
储备，屈强比越小，强度储备越大，钢材越安全。屈服点和抗拉强度是钢材强度的两项重要指标。
10
2．塑性
塑性是指钢材破坏前产生塑性变形的能力，可由静力拉伸试验得
到的力学性能指标伸长率A和截面收缩率Z来衡量。A和Z数值越大，表 明钢材塑性越好。
伸长率A等于试件拉断后原标距的塑性变形（即伸长值）与原标距
的比值，以百分数表示，即
18
2.3.1 化学成分的影响
钢的化学成分直接影响钢的颗粒组织和结晶构造，并与钢材力学性能有密切关系。
钢的基本元素是铁（Fe）和少量的碳（C）。碳 素结构钢中纯铁约占99%，其余是碳和硅（Si）、锰 （Mn）等有利元素以及在冶炼过程不易除尽的有害 杂质元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等。 在低合金高强度结构钢中，除上述元素外，还含有 改善钢的某些性能的合金元素，主要有钒（V）、钛 （Ti）、铌（Nb）和铝（Al），以及铬（Cr）、镍 （Ni）、钼（Mo）、稀土（RE）等。其总含量一般 低于3%。在钢中碳和其他元素的含量尽管不大，但 对钢的力学性能却有着决定性的影响。
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下午3时32分 18
2.2 低合金高强度结构钢 的合金化
• Me对焊接性和耐大气腐蚀性的影响 C
C↑→ 焊缝处硬化与脆化倾向↑，焊接裂 纹↑。提高淬透性的Me种类及其数量也应适 当控制，如Cr、Mn、Mo、Ni等。
产生 原因
下午3时32分
思考题： 退火后的低C钢板一般在 深冲前，先进行一次少量变 形的平整加工，然后再进行 深冲，为什么? 答：克服时效现象，不出现 上下屈服点，深冲时板面平 整度提高。
下午3时32分
21
2.3 铁素体-珠光体钢
• 碳素结构钢
– Q+最低屈服强度值(MPa)；+质量等级符号(A、 B、C、D) +脱氧方法符号 – 如Q235AF、Q235BZ – （质量等级为对S、P的控制） – 一般以热轧空冷状态供应 – 还有冷轧成品供货，如冷轧薄板、冷拉钢丝、 冷拔钢管
下午3时32分
按工况要求选材和选择热处理。
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• 不合金化的铁素体-珠光体钢的屈服强度高 低主要和含碳量有关，或者说和珠光体含 量有关。 • 结合相图分析。
下午3时32分
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2.3 铁素体-珠光体钢
• 低合金高强度结构钢（屈服强度提高25%～100%）
– 都是镇静钢或特殊镇静钢，其牌号中没有表示 脱氧方法的符号。如Q345C
具体 指标
下午3时32分
35
下午3时32分
36
• 项目组在现代连续轧制条件下，在高速轧 制发展过程中注意到了形变和相变的耦合， 形成了形变诱导铁素体相变（DIFT）理论 与控制技术和薄板坯连铸连轧流程生产超 细晶钢的控制技术。
9
C
Si
下午3时32分
2.2 低合金高强度结构钢 的合金化
• Me对HSLA力学性能影响
Mn
固溶强化作用大，1%Mn，σs↑33MPa。 约有3/4量溶入F中，弱的细晶作用，↓TK。 同样量多时可大为降低塑韧性. 所以Mn控制在<1.8%。
形成稳定细小的K等，粒子2~10nm， 既细晶又沉淀强化，↑σs，↑δ、AK， 综合效果↓TK。改善焊接性。 作用顺序:Ti＞Nb＞Al＞V。
Cu P
下午3时32分
↑耐大气腐蚀性最有效的元素。一般含量: 0.025~0.25% Cu ，0.05~0.15％ P 。 ↑P，冷脆 和时效倾向增加。→用Al脱氧→ 细晶粒钢。 复合加入适量元素，则↑钢耐蚀性效果更佳。 如090CuPCrNi-A、 09CuP、09CuPCrNi-B
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时效 现象
10
Nb/V Ti/Al
下午3时32分
2.2 低合金高强度结构钢 的合金化
• Me对HSLA力学性能影响
Re
脱氧去硫吸氢作用，改善塑韧性，↓TK
所以，低合金高强度钢的基本成分应考虑低碳， 稍高的锰含量，并适当用硅强化。
下午3时32分
11
钢的韧－脆转折温度与碳含量的关系
观看冲击试验视频
下午3时32分 12
下午3时32分
7
2.1 工程结构钢基本要求
服役 条件
工程结构件长期受静载；互相无相对运动 受大气（海水）的侵蚀；有些构件受疲劳冲击； 一般在-50~100℃范围内使用； 如：桥梁、船舶等受到风力或海浪冲击. 焊接是构成金属结构的常用方法；一般都要 经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺
1、足够的强度与韧度（特别是低温韧度）； 2、良好的焊接性和成型工艺性； 3、良好的耐腐蚀性； 4、低的成本。
– 屈服点从300～650MPa分为六级，也可采用
两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）
和化学元素符号，按顺序表示，如16Mn。
*说明：通常情况下，屈服强度值小300MPa时为碳素 结构钢，大于300MPa时为低合金高强度钢。
下午3时32分 31
问题：低合金高强度结构钢比碳素结构钢 屈服强度提高25%～100%的原因是什么？ 答：成分不同。锰料多。这是以合金化为目 的添加元素。当然还有硅以及Ti，Nb，V， Al的作用。
下午3时32分 4
低合金高强度钢
• 这是一类可焊接的低碳工程结构用钢。其含碳量通常 小于0.25%，比普通碳素结构钢有较高的屈服强度 ，较好 的冷热加工成型性，良好的焊接性，较低的冷脆倾向、缺 口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。 其合金元素含量较低，一般在2.5%以下，在热轧状态或 经简单的热处理（非调质状态）后使用。 高强度是针对低碳结构钢而言，实际上其含碳量低， 合金元素含量低所以其强度不能和后面要介绍的钢相比较。
沸腾钢—F；镇静钢—Z；
半镇静钢—b；
下午3时32分
特殊镇静钢—TZ
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• 质量等级分A、B、C、D、E，依次以A级质量较差，E级 质量最高。质量等级为对S、P的控制。 • 工程中分别为： • Q235A级，是不作冲击韧性试验要求；
• Q235B级，是作常温（20℃）冲击韧性试验；
• Q235C级，是作0℃冲击韧性试验； • Q235D级，是作-20℃冲击韧性试验； • Q235E级，是作-40℃冲击韧性试验。 • 冲击韧性试验采用夏比V形缺口试件。冲击韧性指标为 Akv。对上述B、C、D级钢在其各自不同温度要求下，都 要求达到Akv≥27J。
工程结构钢的强化
固溶强化——C, Mn, Si 细晶强化—— Ti,Nb,V; 沉淀强化—— V, Ti, Nb 珠光体含量—— C 如何选择还要看工艺性能。不是一味 强调强化。 文章：为“鸟巢”量身定做的Q460
下午3时32分 13
鸟巢
下午3时32分
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为“鸟巢”量身定做的Q460
下午3时32分
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2.3 铁素体-珠光体钢
F-P类型是工程结构钢中最主要的一类钢。有 Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。根 据质量要求分为A、B、C、D四个等级。A、B级 为普通质量级；C级为优质级；D级和E级为特殊 质量级，有低温冲击韧性要求。 组织： 10~25％片层状P+ 75~90％多边形F。
低碳工程构件经加工或高温冷却后， 在室温或较低温度下放置一段时间， 钢的性能会发生明显变化的现象。 （淬火时效和机械时效） C、N等间隙原子偏聚或内吸附于 位错等晶体缺陷处。提高硬度、降低 塑性和韧度。如：某钢板刚变形时， AK120J，十天后降为35J；焊接钢板 在三个月后由92J降为33J。
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思路：
• • • • • 1、在低碳范围内提高碳含量，以提高强度。 2、添加合金元素提高强度。 3、热处理改变组织提高强度。 4、形变热处理细化组织提高强度。 5、在提高强度时一定要注意焊接性能和韧 脆转变温度。
下午3时32分
3
工程结构钢
• 工程结构钢是指专门用来制造工程结构件的一大 类钢种。在钢总产量中，工程结构钢占90％左右。 工程结构钢包括碳素钢和低合金高强度钢。 • 低合金高强度钢是指在碳含量低于0.25%的普通碳 素钢的基础上，通过添加一种或多种少量合金元 素（低于3%），使钢的强度明显高于碳素钢的一 类工程结构用钢，统称低合金高强度钢。 • 按用途可分为结构钢、耐腐蚀钢、低温用钢、耐 磨钢、钢筋钢、钢轨钢、桥梁钢、船体钢、容器 钢及其他专业用钢等
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生产 工艺
技术 要求
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2.2 低合金高强度结构钢 的合金化
• Me对HSLA力学性能影响
↑固溶强化效果和珠光体含量，低成本。 ↑C，↓塑、韧性，↓焊接性、冷成型。 如0.1%C，TK为-50℃，0.3%C，TK为50℃ 一般均应限制在0.2%以下 最常用且较经济的元素。强化F较显著， 1%Si，σs↑85MPa，↑TK，量多时可大为 降低塑韧性，所以Si控制在<1.1%
• Q460是一种低合金高强度钢。Q300为界。 • 钢材在要求强度大的同时，用低合金冶炼也 很重要，这主要是考虑钢材的可焊性。高合 金的钢材虽然强度大，但可焊性差 。
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• 为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460，从 2004年9月开始，舞钢的科研人员开始了长 达半年多的攻关之路，前后3次试制方获成 功。 • 2004年9月，第一次试制开始进行。首次试 制的结果是除了强度不尽如人意外，其他 各项指标全都合格。 • 在保证低碳当量的基础上，适当的增加了 微合金元素的含量。
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低碳铁素体/珠光体钢超细晶强韧化与控制技术 ——2004年度国家科学技术进步一等奖 主要 特点
超细晶粒、高洁净度、高均匀性。 生产节约能源和资源，不用或少用Me，改善 环境，↓成本，具有更高的经济效益。 如何形成微米级的超细晶是该项目的核心 技术和难点。 采用形变诱导F相变，可把F晶粒细化到 2-5μm（碳钢）和1～2μm（微合金钢）。 碳钢的σs由200MPa提高到350～400MPa； 低合金钢由350～400MPa提高到600～ 700MPa。
2008年奥运会主体育场“鸟巢”结构 设计奇特新颖，而这次搭建它钢结构的 Q460也有很多独到之处：这是国内在建筑 结构上首次使用Q460规格的钢材；而这次 使用的钢板厚度达到110毫米，是以前绝无 仅有的。
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• 在种类繁多的钢材中，“鸟巢”为什么单单 选中它作钢结构的材料？它的科研过程又是 怎样的？带着诸多问题，记者来到为“鸟巢” 研发生产Q460的河南舞阳钢铁公司一探究 竟。
最新研究成果：如F晶粒尺寸细化到μ级，则 F-P类低合金高强度钢的强度也可达到800MPa 下午3时32分
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钢种及用途
1 6 Mn 345MPa 产量最多，用量最广。屈服强度
15MnTi,16MnNb,15MnV，15MnVN 屈服强度： >390MPa，利用低合金与微合金相 结合。在建筑，石油，化工，铁道，桥梁，造船， 机车，锅炉等应用广泛。 问题：16MnNb和16Mn屈服强度有差别的原因。 答：微合金元素的碳化物和氮化物的析出强化。