45号碳素结构钢与Q345低合金结构钢的比较
钢结构设计材料选型
钢结构设计材料选型一、引言钢结构作为一种优秀的结构体系，在现代建筑和工程领域得到了广泛应用。
而钢结构的设计材料选型对于结构的安全性和性能至关重要。
本文旨在探讨钢结构设计中的材料选型问题，以帮助读者更好地理解并应用于实际工程项目中。
二、钢材分类及性能钢材是一种由铁和碳组成的合金材料，广泛应用于各个领域。
根据其化学成分和性能特点，钢材可以分为普通碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢等多种类型。
各种钢材具有不同的强度、延展性、耐腐蚀性等特点，因此在钢结构设计中需要根据具体需求进行选材。
三、材料选型原则1. 结构安全性原则：选用的钢材应具有足够的强度和刚度，能够满足结构的荷载要求，并确保结构在使用寿命内不发生失效。
2. 经济性原则：在满足结构安全性的前提下，尽可能选用成本较低的钢材，以降低工程造价。
3. 可施工性原则：选用的钢材应易于加工和安装，能够满足施工的要求，并提高工期效率。
四、常用钢材及选用建议1. Q235钢：Q235钢是一种普通碳素结构钢，具有较高的强度和耐腐蚀性能，广泛应用于建筑、桥梁等工程领域。
在一般条件下，Q235钢材能够满足大多数工程的应力要求，且成本较低，因此是常用的选材之一。
2. Q345钢：Q345钢是一种高强度低合金结构钢，强度较Q235钢提高了一定程度。
在对结构强度要求较高的工程项目中，可以考虑选用Q345钢材。
3. 不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于要求较高的建筑和工程项目。
不锈钢具有多种类型，如304不锈钢、316不锈钢等，选择时需根据具体的使用环境和耐腐蚀要求进行选型。
五、材料选型的实际案例分析以某建筑项目的钢结构设计为例，根据实际需求进行材料选型。
该建筑项目是一座多层钢结构框架建筑，要求结构强度满足抗震设计要求，且具备较好的经济性。
根据以上需求，可以选择Q345钢作为主要结构材料，具备高强度和较好的经济性，能够满足项目的技术与经济要求。
此外，根据建筑的特殊使用环境和对材料的耐腐蚀性要求，可以在特定部位选用不锈钢作为补充材料，确保结构的耐久性和美观性。
20号 35号 45号 A3钢性能对比
20号、35号、45号、A3钢性能对比【牌号】20【化学成分】C：0.17%～0.23%Si：0.17%～0.37%Mn：0.35%～0.65%Cr≤0.25%Ni≤0.3%Cu≤0.25%【力学性能】试样毛坯尺寸25mm推荐热处理正火910℃抗拉强度σb≥410MPa屈服强度σs≥245MPa断后伸长率δ5≥25%断面收缩率ψ()≥55%钢材交货状态硬度HBS10/3000，未热处理钢≤156【主要特征】强度硬度稍高于15F，15钢，塑性焊接性都好，热轧或正火后韧性好。
【应用举例】制作不太重要的中、小型渗碳、碳氮共渗件、缎压件，如杠杆轴、变速箱变速叉、齿轮，重型机械拉杆，钩环等。
【类型】碳素结构钢，GB/T700-1988【牌号】Q235（旧称A3）【化学成分】C≤0.22%Mn≤1.4%Si≤0.35%S≤0.05%P≤0.045%【力学性能】厚度或直径≤16mm，屈服强度≥235N/mm^2厚度或直径＞16～40mm，屈服强度≥225N/mm^2厚度或直径＞40～60mm，屈服强度≥215N/mm^2厚度或直径＞60～100mm，屈服强度≥215N/mm^2厚度或直径＞100～150mm，屈服强度≥195N/mm^2厚度或直径＞150mm，屈服强度≥185N/mm^2抗拉强度375～500MPa厚度或直径≤40mm，伸长率≥26％厚度或直径＞40～60mm，伸长率≥25％厚度或直径＞60～100mm，伸长率≥24％厚度或直径＞100～150mm，伸长率≥22％厚度或直径＞150mm，伸长率≥21％【主要特征】具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。
【应用举例】广泛用于一般要求的零件和焊接结构。
如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。
参考资料：20#的性能优于A345钢属优质碳素结构钢，出厂时是以不热处理的状态交货，只保证合金成分不保证机械强度，如在定货时提出热处理要求如正火，另当别论。
45#钢与Q345的区别
牌号抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率（％）
Q345 ≥490 ≥325 ≥21
45 ≥590 ≥335 ≥14
钢如果按用途可分为结构钢、工具钢和特殊钢，如果按化学成分可分为碳素钢和合金钢。
碳素结构钢的含碳量一般不超过0.7%。
含碳量低于0.25%的低碳钢，它的强度极限和屈服极限较低，塑性较高，常用作制作螺钉、螺母；含碳量在0.3%~0.5%的中碳钢，其综合力学性能较好，既有较高的强度，又有一定的塑性和韧性，常用作受力较大的螺栓、齿轮、轴等；含碳量在0.55%~0.7%的高碳钢，具有较高的强度和弹性，多用来制作普通的板弹簧，钢丝绳等。
合金钢是指为改善钢的性能而特意加入了合金元素。
如：镍能提高强度而不降低钢的韧性;铬能提高硬度，耐腐蚀性和高碳钢的耐磨性。
合金钢的性能不仅取决于化学成分，而且在更大程度上取决于适当的热处理。
优质合金钢能够满足特殊的使用要求，较碳素结构钢机械性能好，但价格较贵，它们之间最主要的区别就是有无合金元素的加入。
45#钢是含炭量在0.45%的碳素结构钢,又称45碳结钢,属于高碳钢,强度高,但韧性差。
焊接 结构钢 Q235B Q345B
碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢使用最早，成本低 ，性能范围宽 ，用量最大 。 通常按含碳量分为低碳钢(碳含量为0.04％～0.25％) 、中碳钢（碳含量为0.25％～0.6％） 、高碳钢（ 碳含量为0.6％～1.35％） 。按质量分为普通碳素钢 ，其有害杂质磷 、硫含量均小于0.05％ ，包括甲类钢（A类钢，保证力学性能）、乙类钢（B类钢，保证化学成分）和特类钢（C类钢，保证力学性能和化学成分）；优质碳素钢，有害杂质磷、硫含量均小于0.04％；高级优质碳素钢，有害杂质磷、硫含量小于0.03％。按用途又分为碳素结构钢和碳素工具钢，前者主要用于制造各种结构件和机器零件，一般属低碳钢和中碳钢；后者用于制造刀具、量具、模具等，一般属高碳钢。
9. 注意事项
碳素钢淬火时通常采用水冷，但对小尺寸的中碳钢，尤其是直径为8―12mm的45号钢淬火时容易产生裂纹，这是一个较为复杂的问题。目前采取的措施是淬火时试样在水中快速搅动，或者采用油冷，可避免出现裂纹。
合金钢 合金钢
alloy steel
在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
合金钢根据各种元素在钢中形成碳化物的倾向，可分为三类：
①强碳化物形成元素，如钒、钛、铌、锆等。
这类元素只要有足够的碳，在适当的条件下，就形成各自的碳化物;仅在缺碳或高温的条件下,才以原子状态进入固溶体中。
②碳化物形成元素，如锰、铬、钨、钼等。这类元素一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体,如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等,如果含量超过一定限度（除锰以外），又将形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)7C3、(Fe，W)6C等。
钢材牌号及应用
钢材牌号及应用钢材是一种广泛使用的金属材料，有多种不同的牌号，每种牌号都有其特定的化学成分、力学性能和应用领域。
下面我将介绍一些常见的钢材牌号及其应用。
1. Q235钢：Q235钢是一种碳素结构钢，其化学成分含有碳、硅、锰、硫和磷。
它具有一定的强度和塑性，广泛用于制造各种建筑结构、桥梁、机械零部件等。
2. Q345钢：Q345钢是一种高强度低合金结构钢，相比于Q235钢强度更高、塑性更好。
它常用于大型建筑结构、桥梁、运输车辆等领域，在一些较高要求强度的场合也是常用的材料。
3. 45钢：45钢是一种碳素结构钢，含碳量较高。
它具有较高的强度和良好的淬火性能，适用于制造一些要求较高强度、较大厚度和较高硬度的零部件，如螺栓、轴承等。
4. 20CrMo钢：20CrMo钢是一种低合金高强度钢，含有铬、锰、钼等元素。
它具有高强度、高硬度和良好的耐热性，广泛用于制造汽车、机械、船舶和石油钻采设备等。
5. 304不锈钢：304不锈钢是一种常用的不锈钢材料，含有18%的铬和8%的镍。
它具有优良的耐腐蚀性和耐高温性，适用于制造化工设备、压力容器、食品加工设备等。
6. 316不锈钢：316不锈钢是一种高镍、高钼的不锈钢材料，具有优异的耐腐蚀性能。
它主要用于制造化工设备、海洋设备、医疗器械等对耐腐蚀性要求较高的场合。
7. 65Mn弹簧钢：65Mn弹簧钢是一种碳素弹簧钢，其含有适量的碳和锰。
它具有硬度高、弹性好的特点，广泛用于制造弹簧、刀片、锯条等。
8. 40Cr合金结构钢：40Cr合金结构钢含有一定的铬、锰等元素，具有高强度和良好的韧性。
它主要用于制造大型机械设备的齿轮、轴承等。
9. 42CrMo合金结构钢：42CrMo合金结构钢具有较高的含碳量和适量的铬和钼。
它具有较高的强度和硬度，并且具有较好的韧性，在制造重型机械设备、锻件和高压气缸等领域广泛应用。
以上是一些常见的钢材牌号及其应用，不同的钢材牌号适用于不同的场合和要求。
10号、20号、35号、45号、Q345系列钢材、A3钢性能对比
10号、20号、35号、45号、Q345系列钢材、A3钢性能对⽐10、号20号、35号、45号、A3钢性能对⽐10号钢牌号：10钢●10号钢管化学成份：碳C ：~"硅Si：～锰Mn：～硫S ：≤磷P ：≤铬Cr：≤镍Ni：≤铜Cu：≤●10号钢管⼒学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥410(42) ；屈服强度σs (MPa)：≥245(25)伸长率δ5 (％)：≥25断⾯收缩率ψ(％)：≥5，硬度：未热处理,≤156HB，试样尺⼨：试样尺⼨25mm●10号钢管热处理规范及⾦相组织：热处理规范：正⽕,910℃,空冷。
⾦相组织：铁素体+珠光体。
●10号钢管交货状态：以不热处理或热处理（退⽕、正⽕或⾼温回⽕）状态交货。
要求热处理状态交货的应在合同中注明，未注明者按不热处理交货。
李光涛优质碳素结构钢（GB/T699-1999）10号钢管中除含有碳（C）元素和为脱氧⽽含有⼀定量硅（Si）（⼀般不超过%）、锰（Mn）（⼀般不超过%，较⾼可到%）合⾦元素外，不含其他合⾦元素（残余元素除外）。
此类钢必须同时保证化学成分和⼒学性能。
其硫（S）、磷（P）杂质元素含量⼀般控制在%以下。
若控制在%以下者叫⾼级优质钢，其牌号后⾯应加“A”，例如20A；若P控制在%以下、S控制在%以下时，称特级优质钢，其牌号后⾯应加“E”以⽰区别。
对于由原料带⼊钢中的其他残余合⾦元素，如铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）等的含量⼀般控制在Cr≤%、Ni≤%、Cu≤%。
有的牌号锰（Mn）含量达到%，称为锰钢。
10号钢管重量计算公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*=kg/⽶(每⽶的重量)20号钢【牌号】20【化学成分】C：%～%Si：%～%Mn：%～%Cr≤%Ni≤%Cu≤%【⼒学性能】试样⽑坯尺⼨25mm推荐热处理正⽕910℃抗拉强度σb≥410MPa屈服强度σs≥245MPa断后伸长率δ5≥25%断⾯收缩率ψ()≥55%钢材交货状态硬度HBS10/3000，未热处理钢≤156【主要特征】强度硬度稍⾼于15F，15钢，塑性焊接性都好，热轧或正⽕后韧性好。
45号碳素结构钢与Q345低合金结构钢的比较
45号碳素结构钢与Q345低合金结构钢的比较45号碳素结构钢与Q345低合金结构钢的比较一、45号钢●标准：GB13237-91 TQ/ANSC-1RZ06003●主要特性：高强度中碳调质钢，具有一定的塑性和韧性，较高的强度，切削性能良好，采用调质处理可获得很好的综合力学性能，淬透性较差，水淬易产生裂纹，中小型零件调质后可得到较好的韧性及较高的强度，大型零件（截面尺寸超过80mm）以采用正火处理为宜，但45钢的焊接性能较低，虽可焊接，但焊前应将焊件进行预热，且焊后应进行退火处理，以消除焊接应力。
●用途举例：适用于制造较高强度的运动零件，如空压机、泵的活塞、蒸汽透平机的叶轮，重型及通用机械中的轧制轴、连杆、蜗杆、齿条、出论、销子等，通常在调质或正火状态下使用，可代替渗碳钢，用以制造表面耐磨的零件，此时，须经高频或火焰表面淬火，如曲轴、凸轮、机床主轴、活塞销、传动轴等，还可用于制造农机中等负荷的轴、脱粒滚筒、凹板钉齿、链轮、齿轮以及钳工工具等。
●生产品种：扁钢、热轧厚钢板、热轧宽钢带、热轧和冷轧薄钢板和钢带。
●化学成分：％ C（≤0.42~0.50）、 Si（≤0.17~0.37）Mn（≤0.50~0.80）P（≤0.035） S（≤0.035） Cr（≤0.25）Ni（≤0.30） Cu（≤0.25）●主要性能拉力强度Mpa=600 屈服点Mpa=355伸长率δ5（%）=16二、Q345●执行标准：GB/T1591 GB/T3274●是一种低合金结构钢的材质。
Q代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345左右。
并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小；与旧标准1591-88牌号对照12MnV、16Mn 16MnRE、18Nb、14MnNb。
●主要特性：Q345--综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40℃以下寒冷地区的各种结构。
A3、Q235、45_钢的区别
A3、Q235、45#钢的区别转载分享该日志评论举报它们都是碳素结构钢的牌号A3是老标准里的钢号，现行标准（GB221-79）里已经没有这个牌号了。
现行标准里，A3包含在Q235里了。
Q235代表这种钢的屈服强度为235MPa，Q345里的345同样Q235又可细分为好几类，其中有：A-保证力学性能，B-保证力学性能和冷弯性能，C-保证化学成分……老标准里，A，B，C的意思估计和新标准里差不多（我估计是这样的），1，2，3…………则是用来表示强度的。
1代表屈服强度为195MPa，2代表屈服强度为215MPa，3代表屈服强度为235MPa，…………所以A3就相当于新牌号里的Q235A因为A3这个牌号毕竟曾经使用过，所以到现在还有不少人习惯于使用它，就象现在还有人习惯于使用“斤、两”这些单位一样。
它属于是甲类钢，这类钢生产厂家出厂时只保证机械性能而不保证化学成份，所以杂质成份如S、P可能多一点，其含碳量在0.2%左右，大致相当于20号钢，与新标准中Q235相当。
它的成分是：C（0.14-0.22％），Mn（0.3-0.65％），Si含量≯0.3％，S含量≯0.05％，P含量≯0.045％铁和钢是不同的,由含碳量多少来划分.45#钢是优质碳素结构钢45#含碳量0.45％45#弹性模量取E=210 GPa 抗拉强度取600Mpa 屈服强度取355Mpa 这些在机械设计手册里面有查.45#和A3(Q235)都是钢的范畴,45#钢是优质碳素结构钢,A3钢是普通碳素结构钢;普通碳素结构钢按性能和化学成分不同分为Q235A、Q235B、Q235C三种；优质碳素结构钢按含碳量多少分为10#、20#、35#等等许多种A3属于低碳钢，45#算中碳钢。
还有合金钢、不锈钢、耐热钢，以用途分又有结构钢，轴承钢、高速钢、模具钢等45#钢和Q235的区别45＃钢45＃钢是含炭量在0.45%的碳素结构钢,泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。
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45号碳素结构钢与Q345低合金结构钢的比较
一、45号钢
●标准：GB13237-91 TQ/ANSC-1RZ06003
●主要特性：高强度中碳调质钢，具有一定的塑性和韧性，较高的强度，切削性能良好，采用调质处理可获得很好的综合力学性能，淬透性较差，水淬易产生裂纹，中小型零件调质后可得到较好的韧性及较高的强度，大型零件（截面尺寸超过80mm）以采用正火处理为宜，但45钢的焊接性能较低，虽可焊接，但焊前应将焊件进行预热，且焊后应进行退火处理，以消除焊接应力。
●用途举例：适用于制造较高强度的运动零件，如空压机、泵的活塞、蒸汽透平机的叶轮，重型及通用机械中的轧制轴、连杆、蜗杆、齿条、出论、销子等，通常在调质或正火状态下使用，可代替渗碳钢，用以制造表面耐磨的零件，此时，须经高频或火焰表面淬火，如曲轴、凸轮、机床主轴、活塞销、传动轴等，还可用于制造农机中等负荷的轴、脱粒滚筒、凹板钉齿、链轮、齿轮以及钳工工具等。
●生产品种：扁钢、热轧厚钢板、热轧宽钢带、热轧和冷轧薄钢板和钢带。
●化学成分：％ C（≤0.42~0.50）、 Si（≤0.17~0.37）
Mn（≤0.50~0.80）P（≤0.035） S（≤0.035） Cr（≤0.25）
Ni（≤0.30） Cu（≤0.25）
●主要性能
拉力强度Mpa=600 屈服点Mpa=355
伸长率δ5（%）=16
二、Q345
●执行标准：GB/T1591 GB/T3274
●是一种低合金结构钢的材质。
Q代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345左右。
并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小；与旧标准1591-88牌号对照12MnV、16Mn 16MnRE、18Nb、14MnNb。
●主要特性：Q345--综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40℃以下寒冷地区的各种结构。
●
Q345化学成分及力学性能
Q345力学性能
三、Q235
●钢碳素结构钢－普板，Q代表的是这种材质的屈服，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235左右。
并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。
Q235A，Q235B，Q235C，Q235D。
这是等级的区分，所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已！
A，B，C，D，所不同的，指的是它们性能中冲击温度的不同。
分别为：Q235A级，是不做冲击；Q235B级，是20度常温冲击；Q235C级，是0度冲击；Q235D级，是-20度冲击。
在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。
元素含量：A、B、C、D硫含量依次递减；A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少
Q235各个级别的化学成份：
Q235分A、B、C、D四级(GB700-88)
Q235A级含C0.14~0.22% Mn0.30~0.65 Si≤0.30
S≤0.050 P≤0.045
Q235B级含C0.12~0.20% Mn0.30~0.670 Si≤0.30
S≤0.045 P≤0.045
Q235C级含C≤0.18% Mn0.35~0.80 Si≤0.30 S≤0.040 P≤0.040
Q235D级含C≤0.17% Mn0.35~0.80 Si≤0.35 S≤0.040 P≤0.035
●Q235的机械性能：
在板材里，是最普通的材质，属普板系列。
过去的一种叫法为：
A3。
●执行标准：外部标准为：GB709，内部标准为：GB3274-88
●Q235--金属结构件，心部强度要求不高的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓螺母、套筒、轴及焊接件
●化学成分：
●力学性能：
抗拉强度σb（MPA）=375～500
屈服强度σs（MPA）=225～245
延伸率δ5（%）=25。