工程结构用钢.
工程用钢及其应用
性能 —— 渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。
渗C钢的牌号（摘自GB/T3077-1999）（渗C: 930℃，回火：200 ℃）
淬
透
钢号
性
主 要 化 学 成 分, %
预备处理／
机械性能
C
Mn
Cr，Ni
淬火, ℃ b
s aKU2
MPa MPa J
20Cr 低
0.17~0.24 0.50~0.80 0.70~1.00
工程用钢及其应用
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第二节 工程用钢及其应用
n 概述 n 工程结构用钢 n 机械结构用钢 n 滚动轴承钢 n 工具钢 n 特殊性能钢
On the evening of July 24, 2021
0.55
390
1.00 ~1.70
0.55
420
1.00 ~1.70
0.55
460
On the evening of July 24, 2021
b ，MPa 570 630 650 680 720
5 ，% 23
21~22 19~20 18~19
17
应用
桥梁
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车辆
50 0.47-0.55 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035
375
60 0.57-0.65 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035
400
85 0.62-0.70 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035
土木工程中钢结构的应用
土木工程中钢结构的应用在土木工程领域中，钢结构是一种非常重要的建筑材料，它具有高强度、抗风抗震、耐腐蚀、可塑性强等优势，因此在各种建筑工程中得到了广泛的应用。
本文将重点介绍土木工程中钢结构的应用领域、特点及优势。
一、应用领域1. 桥梁工程桥梁是土木工程中重要的组成部分，而钢结构桥梁因其自重轻、结构稳定、施工方便等特点，成为桥梁工程中的主要选择。
在大型跨海大桥、特殊地质条件下的桥梁等工程中，钢结构桥梁更是不可或缺的重要组成部分。
2. 高层建筑在高层建筑中，钢结构由于其自重轻、结构强度高、施工速度快等特点，随着城市化进程的加速和土地资源的越发稀缺，被越来越多的采用。
许多高层商业综合体、办公楼、酒店等建筑都是采用钢结构作为主要承重结构。
3. 厂房和工业设施在工业领域中，大型厂房和工业设施中，往往需要承受较大的荷载和定期维护的需求，在这种情况下，钢结构能够提供更为稳定、耐用的解决方案，因此得到了广泛的应用。
4. 钢结构建筑钢结构建筑有着自身的特点和优势，如构件制作精度高、安装速度快、可重复使用等，因此在展馆、体育馆、火车站等需要大跨度、大空间的建筑中得到了广泛的应用。
二、特点及优势1. 高强度钢材具有较高的屈服强度和抗拉强度，加之其可塑性好，可以满足复杂结构的设计要求，因此在土木工程中能够提供更为安全可靠的解决方案。
2. 抗风抗震钢结构具有良好的整体稳定性和抗震抗风性能，能够在地震和强风等自然灾害中起到更好的防护作用，为建筑物及其使用者提供更为安全的环境。
3. 质量可控钢结构在制造过程中可以实现工业化生产，控制质量更为容易，且可以减少现场施工时间，减少建筑垃圾的产生，有利于减少对环境的影响。
4. 施工方便由于钢结构制作一般在工厂内完成，只需要在现场进行拼装，因此施工速度更快，同时也可以减少很多现场施工的安全隐患，降低施工成本。
5. 耐腐蚀经过防腐处理的钢结构可以有效抵抗大气、水域等环境中的腐蚀，因此具有较长的使用寿命，减少了维护成本。
钢结构工程材料目录
钢结构工程材料目录一、钢材1、碳素结构钢常用于一般的钢结构工程，如 Q235 钢，具有良好的可焊性和加工性能。
2、低合金高强度结构钢如 Q345 钢、Q390 钢等，具有较高的强度和韧性，适用于承受较大荷载的结构。
二、焊接材料1、焊条根据钢材的种类和焊接要求选择不同型号的焊条，如 E43 系列焊条用于 Q235 钢的焊接，E50 系列焊条用于 Q345 钢的焊接。
2、焊丝包括实心焊丝和药芯焊丝，常用于气体保护焊和埋弧焊。
3、焊剂与焊丝配合使用，如常见的 HJ431 焊剂。
三、连接材料1、高强度螺栓分为大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓，其性能等级有 88 级和 109 级。
2、普通螺栓一般采用 C 级螺栓，常用于次要连接部位。
3、铆钉在一些特定的钢结构连接中仍有应用。
四、围护材料1、彩钢板具有色彩鲜艳、耐腐蚀、重量轻等优点，常用于钢结构建筑的屋面和墙面。
2、夹芯板由两层彩钢板中间夹芯保温材料组成，如岩棉、聚苯乙烯等，具有良好的保温隔热性能。
五、防腐涂料1、底漆如富锌底漆，能提供良好的防锈保护。
2、中间漆增加涂层的厚度和防腐性能。
3、面漆具有美观和保护的作用，可根据需要选择不同的颜色和光泽度。
六、防火涂料1、膨胀型防火涂料遇火时膨胀形成隔热层，延缓钢结构的升温。
2、非膨胀型防火涂料通过自身的低导热性能起到防火作用。
七、其他材料1、支撑材料如各类钢支撑、系杆等，用于增强钢结构的稳定性。
2、隅撑设置在钢梁和钢柱之间，增加结构的侧向稳定性。
在钢结构工程中，对材料的质量控制至关重要。
每一批次的钢材、焊接材料、连接材料等都应进行严格的检验和验收，确保其符合相关标准和设计要求。
同时，在材料的储存、运输和使用过程中，也要采取相应的防护措施，避免材料受损或变质。
例如，钢材在储存时应避免受潮、生锈，焊接材料应存放在干燥通风的环境中，防腐涂料和防火涂料在使用前应检查其保质期和质量状况。
总之，钢结构工程材料的选择和管理是确保工程质量和安全的基础。
船舶及海洋工程用结构钢
《0.030 ≤0.025
≥ 0.015 ≥
DH36 DH40 EH32 EH36 EH40 FH32 FH36 FH40
0.18
0.50
〜 1.6
0.025
0.35
0.200.40源自〜 0.05〜 0.10
0.02
0.08
0.015
≤ 0.16
≤ 0.020
≤0.020
≤ 0.80
≤ 0.009
三、牌号和化学成分
一般强度级、高强度级钢材的牌号和化学成分
牌号 化学成分（质量分数） C Si ≤ A ≤ B D E AH32 AH36 AH40 DH32 ≤ 0.18 ≤ 0.18 ≤ ≤ 0.50 ≤ 0.21 ≤ 0.35 0.50 Mn ≥ 0.50 ≥ 0.80 ≥ 0.60 ≥ 0.70 0.90 〜 1.60 0.90 ≤ 0.030 ≤ 0.025 ≤ 0.030 ≤ ≤0.030 ≤0.025 ≤ 0.35 ≤ ≤ 0.20 ≤ ≤ 0.40 ≤ 0.02 〜 0.05 0.02 0.05 〜 0.10 0.05 ≤ 0.02 ≤ ≤ 0.08 ≤ 一 — ≤ 0.035 ≤0.035 ≤ 0.35 ≤ 0.30 ≤ 0.30 — — — — — ≥ 0.015 — P S Cu Cr Ni Nb V Ti Mo N Als
船舶及海洋工程用结构钢的分类及牌号
牌 号 A, B，D, E AH32, DH32, EH32, FH32, AH36, DH36, EH36, FH36 AH40, DH40, EH40, FH40 AH420, DH420, EH420, FH420, AH460, DH460, EH460, FH460 AH500, DH500, EH500, FH500, AH550, DH550, EH550, FH550 AH620, DH620, EH620, FH620, AH690, DH690, EH690, FH690 Z25, Z35 超高强度船舶及海洋工程用结 构钢 Z 向钢 构钢 高强度船舶及海洋工程用结构 钢 用 途 一般强度船舶及海洋工程用结
工程结构钢
2024/2/8
强度 MPa 600 400
200
双相钢 普通钢
10 20 30 40 应变 / % 双相钢和普通钢应力应变曲线的比较
2024/2/8
冲压型双相钢主要是板材，广泛用于各种
容器和汽车冲压件。
应
非冲压双相钢有棒材、线材、钢筋薄壁无
用
缝钢管等产品。钢材经热轧后控制冷却，得
到F加M双相钢组织，然后经冷拨、冷墩等工
2024/2/8
先进钢铁材料技术的进展
钢铁研究总院先进钢铁材料技术国家工程研究中心 董瀚
摘要：钢铁材料是不断发展的先进材料，它依然是 本世纪的主要结构材料。先进钢铁材料具有环境友 好、性能优良、资源节约、成本低廉的特征。本文 从钢铁材料理论进展出发，评述微合金化钢、超细 晶粒钢、氮合金化不锈钢、高质量特殊钢、钢材组 织性能预报和材料信息化技术等重要的先进钢铁材 料技术进展。
2.6 低碳贝氏体和马氏体钢
低碳马氏体
≤0.16%C，加入Mo、Nb、V、B及控制Mn或Cr与之 配合→ 淬火回火处理组织为低碳回火马氏体。
BHS-1钢的成分为0.10C-1.80Mn-0.45Mo-0.05Nb。 锻轧后空冷或直接淬火并自回火。达到合金调质钢调质 后的性能水平。
制造汽车的轮臂托架、操纵杆、车轴、转向联动节和 拉杆等，也可用于冷墩、冷拨及制作高强度紧固件。
C
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。
↑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
Cu 和时效倾向增加。→用Al脱氧→ 细晶粒钢。
P
复合加入适量元素，则↑钢耐蚀性效果更佳。
工程结构钢的基本要求
工程结构钢的基本要求
工程结构钢的基本要求包括以下几个方面：
1. 材料强度要求：工程结构钢的强度需要符合设计要求，能够承受设计荷载和应力。
2. 材料质量要求：钢结构所用钢材的质量需要符合国家标准和行业标准，需要进行材料检测和认证，确保材料的质量符合要求。
3. 材料防腐蚀要求：钢结构所用钢材需要进行防腐蚀处理，以防止钢材在长期使用过程中出现腐蚀、老化等现象。
防腐蚀处理可以采用热浸镀锌、喷涂等方式。
4. 施工要求：在安装过程中，应遵循一定的施工规范，如摩擦型高强螺栓的穿孔不得强行敲打、气割扩孔、破坏喷砂摩擦面。
全熔透对接焊缝必须开坡口，焊缝必须进行100%超声波检验，不合格的部位必须剔除重焊。
5. 使用环境适应性：根据工程环境条件（如高温、低温、腐蚀等），工程结构钢应具备相应的耐久性和稳定性。
6. 经济性：在满足以上要求的同时，工程结构钢的成本也应控制在合理范围内，以达到经济性的要求。
以上是工程结构钢的一些基本要求，具体的要求可能会根据实际工程情况有所调整。
钢结构在建设工程中的应用
钢结构在建设工程中的应用在现代建设工程领域，钢结构因其优越的性能和广泛的应用领域而备受关注。
本文将探讨钢结构在建设工程中的应用情况，并从不同角度分析其优势和挑战。
一、钢结构在建筑领域的应用1. 高层建筑钢结构在高层建筑中得到了广泛应用。
相比于传统的混凝土结构，钢结构具有较小的自重和灵活的分布载荷传递能力，可以有效减轻地基负荷并提高建筑物的抗震性能。
此外，钢结构施工速度快，且可以实现组装化施工，大大缩短了建筑周期。
2. 桥梁和交通设施钢结构在桥梁和交通设施的建设中占据重要地位。
钢结构桥梁具有较大的跨度、较轻的自重和良好的抗震性能，可以适应各种复杂的地理环境。
同时，钢结构可以工厂化生产，减少现场施工难度和时间，提高了工程质量和安全性。
3. 工业厂房和设备支撑结构工业厂房和设备支撑结构对强度和稳定性要求较高，而钢结构正好满足了这些要求。
钢结构具有较高的抗压和抗拉能力，可以有效承受设备的重量和振动载荷，并且不易受到腐蚀和老化的影响，延长了使用寿命。
二、钢结构应用的优势1. 强度和稳定性钢结构具有较高的强度和稳定性，可以承受较大的荷载，并且在地震等自然灾害中表现出优异的性能。
这使得钢结构在建筑高度和跨度相对较大的项目中具有独特优势。
2. 施工速度钢结构的构件可以在工厂预制，然后运至工地进行现场组装，大大提高了施工速度。
相比之下，传统的混凝土结构需要等待混凝土的凝固和强度达到要求，施工周期较长。
3. 环保可持续钢结构的生产过程中能源消耗较低且没有废水排放，与木材结构相比，也减少了对森林资源的开采压力。
同时，钢结构在回收利用方面具有独特优势，可以实现高比例的材料循环利用，降低了建筑废弃物对环境的影响。
三、钢结构应用的挑战1. 高成本钢材价格较高，钢结构与传统混凝土结构相比较，成本较高。
此外，钢结构需要较高的技术要求和施工难度，进一步增加了项目的总体成本。
2. 防腐蚀和维护钢结构容易受到腐蚀的影响，特别是在海洋环境和潮湿气候条件下。
建筑用钢结构工程施工方案
本工程为某住宅楼钢结构施工项目，建筑面积为15000平方米，结构形式为框架-剪力墙结构，建筑高度为28米，地上6层，地下1层。
本工程采用Q235B钢材，主要构件包括梁、柱、楼板、屋面板等。
二、施工准备1. 施工组织（1）项目经理部设立钢结构施工小组，负责整个项目的施工管理工作。
（2）根据施工图纸，编制详细的施工组织设计，明确施工顺序、施工方法、施工进度、质量保证措施等。
（3）组织施工人员进行技术交底，确保施工人员熟悉施工图纸、施工规范及施工技术要求。
2. 材料准备（1）钢材：选用Q235B钢材，确保材料质量符合国家标准。
（2）焊接材料：选用E50-1型电焊条，确保焊接质量。
（3）螺栓、锚栓等连接件：选用符合设计要求的螺栓、锚栓等连接件。
3. 施工设备（1）焊接设备：电弧焊机、气体保护焊机等。
（2）切割设备：等离子切割机、数控切割机等。
（3）吊装设备：汽车吊、塔吊等。
（4）检测设备：钢尺、水准仪、超声波探伤仪等。
三、施工方法1. 钢结构制作（1）钢材下料：根据设计图纸，采用数控切割机进行切割，确保切割精度。
（2）钢材拼接：将切割好的钢材按照设计要求进行拼接，确保拼接质量。
（3）焊接：采用电弧焊机进行焊接，确保焊接质量。
2. 钢结构安装（1）基础处理：对基础进行处理，确保基础表面平整、清洁。
（2）柱安装：将柱子吊装至基础，调整垂直度，固定牢固。
（3）梁安装：将梁吊装至柱子上，调整水平度，固定牢固。
（4）楼板安装：将楼板吊装至梁上，调整水平度，固定牢固。
（5）屋面板安装：将屋面板吊装至梁上，调整水平度，固定牢固。
3. 钢结构防腐（1）钢材表面处理：采用喷砂除锈，确保钢材表面清洁、干燥。
（2）涂装：采用高性能防腐涂料，按照设计要求进行涂装。
四、质量控制措施1. 材料质量控制：严格控制钢材、焊接材料、螺栓、锚栓等连接件的质量。
2. 施工过程质量控制：严格按照施工规范进行施工，确保施工质量。
3. 焊接质量控制：采用双面焊接，确保焊接质量。
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常用碳素冷锻用钢丝： ML10~ML45。钢 中的其它成分：WSi≤0.20%， WCr≤0.20%，S、P0.035%。 碳素冷锻用钢丝，牌号前面用“铆螺” 的拼音ML表示。其成分与优质碳素结构 钢相比，碳含量相同。但对Mn、Si、Cr、 S、P的含量控制较严。
3、热处理：热轧空冷后使用
4、使用状态下组织：F+P
5、用途：
南京长江大桥 Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、
桥梁、车辆等大型钢结构。
Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中
等压力的压力容器。
压力容器
Q460钢含Mo、B，正火组织为B，强度
高，用于石化中温高压容器。
（二）低合金耐候钢
另外还有一类低合金高强度结构钢，正在不断发展中。如： （1）微合金化钢 加入钛、钒、铌、氮等微量合金元素， 细化晶粒，实现沉淀硬化。屈服点可达540MPa以上。 （2）贝氏体钢 热轧状态下获得450-900MPa的屈服点。 （3）双相钢 铁素体+马氏体，高的强度和冷成形性。
（三） 其他低合金专业用钢 某些专业特定工作条件，国家对低合金结 构钢的成分及工艺进行了调整和补充，发展了 门类众多、专业范围较广，使用工业部门较多 的低合金工程结构钢类。 许多钢号已纳入国家标准。例如：各种压 力容器、低温压力容器、锅炉、船舶、桥梁、 汽车、自行车、农机、矿山、石油天然气管线、 铁道、建筑用钢筋等低合金工程结构钢均有标 准。 可根据构件或零件的工作条件和使用性能、 工艺要求来选择合适的低合金结构。
四、工程用铸造碳钢
用锻造方法难以生产的、力学性能要求较高，而使用铸 铁难以达到性能要求的复杂形状零件常用铸造碳钢来制造。
牌号：ZG200-400、 ZG230-450、 ZG270-500、 ZG310-570、 ZG340-640。
第三节 机械结构用钢
一、概述 机械结构：指适用于制造机器和机械零件或构 件的钢类。属于优质的、特殊质量的结构钢。 一般要热处理后使用。包括调质结构钢、表面 硬化钢、弹簧钢、冷塑成形钢等，即包括机械 结构用的非合金钢和合金钢二大类。它们多以 钢棒、钢管、钢板、钢带、钢丝等规格供货。
冷塑性成形钢：指在冷塑性变形条件下，能够获得 符合要求的形状、尺寸以及较高力学性能原材料、毛坯 件和零件的专用钢种。高塑性和较小变形抗力。非合金 冷塑性成形和低合金冷塑性成形钢二大类。 1. 非合金冷塑性成形用钢 （1）非合金冷冲压用钢 冷冲压生产工艺在汽车、 拖拉机、航空、电器、仪表等行业中占有极其重要地位。 利用冲压设备和模具对薄板材料进行冷冲压，可获得形 状复杂、尺寸精度高、生产率高的冷冲压件。冲压所用 的原材料必须具有高塑性的薄板。专用于冷塑成形的非 合金钢对成分、显微组织与性能有特殊要求。
二、优质碳素结构钢 优质碳素结构钢是在碳含量WC＝0.05%～ 0.90%、锰含量WMn＝0.25%～1.2%的铁碳合金。 除了65Mn、70Mn、70～85钢是特殊质量外，其余 为优质的。主要用于机械结构零件与构件，称机 械结构非合金钢类。进行热处理后才能使用。优 质碳素结构钢主要成分、牌号、性能及用途，见 表4-5所列。 优质碳素结构钢，按主要工艺特点不同也可 分为：非合金表面硬化钢，非合金调质钢，非合 金弹簧钢，非合金行业用钢，非合金冷塑成型钢， 非合金冷镦钢等。
第二节 工程结构用钢
一、概述 结构钢包括工程结构钢和机械结构钢。 对结构钢的性能要求主要在两个方面： 使用性能以强韧性为主。
工艺性能以可焊性、淬透性为主。 合金结构钢除少量为中高合金钢外，
其余都是低合金钢。
它们通常以钢棒、钢管、钢板、钢带、 钢丝、型钢等不同规格供货。
（2）非合金冷锻用钢 可承受冷锻成形用的非 合金结构钢。用冷锻工艺方法生产零件时，它所 承受压缩比较高。因此，要求冷锻钢具有很高的 塑性、高的表面质量(如钢的表面不允许有肉眼 可见的皱纹、折叠、刻痕、裂纹等缺陷)以及冷 锻钢内部不允许有严重地夹杂物、夹层、疏松、 缩孔和显著的偏析。这些表面和内部缺陷都将导 致在冷锻时开裂。钢的显微组织也对冷锻性有影 响，如粒状的珠光体较好。当碳含量Wc＞0.26% 时，应进行球化退火用于改善钢的塑性。
冷冲压所用薄钢板(δ≤4mm)，多采用冷轧碳 素薄钢板。依据冷冲时的变形程度，可分为普 通拉伸(P)、深拉伸(S)、最深拉伸(Z)。使用 的钢号05F~20F、08B、08~50。 要求的b与δ符合冷塑性变形要求。 希望δ愈高，s愈低，变形能力好，故s／ b0.65时具有良好的冲压性能，当板厚≤2mm， 还要求做杯突实验。冷冲压对显微组织如晶粒 度，游离渗碳体、带状组织有一定要求。钢中 成分：C、S、P等元素也会影响冲压性能。
低合金耐候钢是在碳素结构钢的基础上加入 少量的铜、铬、镍、钼、磷等合金元素，使其在 钢的表面形成一层连续致密的保护膜，可耐大气 腐蚀的低合金钢称耐候钢。 我国的低合金耐候钢有二类： 1） 高耐候性结构钢 如09CuPCrNi—B（C ＜0.12%），主要用于车辆、建筑、塔架及其他 耐候性要求高的工程结构件。 2） 焊接结构用耐候钢 如12MnCuCr(C： 0.08～0.15%），用于桥梁、建筑及有耐候要求 焊接结构件。
二、碳素结构钢
1、成分：<0.4%C，P、S 量较多。
2、性能：可焊性、塑性好。 3、热处理：热轧空冷态下使用。 4、使用状态下组织：F+P 5、用途：常以热轧型材使 用，约占钢材总量的70%。
用于建筑结构
三、低合金结构钢
（一）低合金高强度结构钢 1、性能要求: ⑴ 高强度及足够韧性。 ⑵ 良好的焊接性能、耐蚀性及低的冷脆转变温度。 2、成分特点：低碳(≤0.2%C)、主加Mn ① Mn: 强化铁素体, 增加珠光体的量, 降低脆转温度。 ② V、Ti、Nb: 起细化晶粒和弥散强化作用。 ③Cu、P可提高耐蚀性，RE可提高韧性、疲劳极限。