在碳素结构钢的基础上,添加少量的一种或几种合金元素(合金元素总量＜5%)的结构用钢称为低合金高强度结构钢。合金元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。
1.牌号表示方法
根据国家标准《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591—2018)规定,钢的牌号由代表屈服强度“屈”字的汉语拼音首字母Q、规定的最小上屈服强度数值、交货状态代号、质量等级符号四个部分组成。由B到F,抗冲击韧性,尤其是低温下的冲击韧性逐渐增强,韧性逐级提高,质量等级逐级提高。
注1:交货状态为热轧时,交货状态代号AR 或WAR 可省略;交货状态为正火或正火轧制状态时,交货状态代号均用N 表示。
注2:Q＋规定的最小上屈服强度数值＋交货状态代号,简称为“钢级”。
主要符号及其意义如下:
Q——钢的屈服强度的“屈”字汉语拼音的首字母。
最小上屈服强度数值——355、390、420、460、500、550、620、690,单位为兆帕(MPa)。
交货状态代号——热轧、正火或正火轧制。
质量等级符号——B、C、D、E、F。
当需方要求钢板具有厚度方向性能时,则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向(Z向)性能级别的符号,如Q355NDZ15。
由于低合金高强度结构钢均为镇静钢,故表示钢材牌号是省略了表示脱氧程度的符号Z。例如,Q355NDZ15表示屈服强度为355 MPa、交货状态为正火或正火轧制、厚度为15mm的D 级镇静钢。
拓展内容
热轧:钢材未经任何特殊轧制或热处理的状态。
正火:钢材加热到高于相变点温度以上的一个合适的温度,然后在空气中冷却至低于某相变点温度的热处理工艺。
正火轧制:最终变形是在一定温度范围内的轧制过程中进行,使钢材达到一种正火后的状态,以便即使正火后也可达到规定的力学性能数值的轧制工艺。
低合金钢高强度结构钢可分为热轧钢(Q355、Q390、Q420、Q460)、正火及正火轧制钢(Q355N、Q390N、Q420N、Q460N)及热机械轧制钢(Q355M、Q390M、Q420M、Q460M、Q500M、Q550M、Q620M、Q690M)三类。
2.化学成分与力学性能
(1)化学成分。热轧钢的牌号及化学成分应符合表6-7的规定。正火、正火轧制钢的牌号及化学成分应符合表6-8的规定。
(2)力学性能。热轧钢的拉伸性能和伸长率应分别符合表6-9和表6-10的规定;正火、正火轧制钢的拉伸性能和伸长率应符合表6-11的规定。(www.xing528.com)
3.特性及应用
(1)特性:低合金高强度结构钢中加入了少量的合金元素,可以提高钢材的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐腐蚀性及耐低温性等。尤其近年来研究采用的铌、钒、钛及稀土金属微合金化技术,不仅大大提高了钢材的强度,还明显改善了其物理性能,降低了成本,是一种综合性较为理想的建筑钢材。
(2)应用:低合金高强度结构钢常用Q355和Q390,与碳素结构钢相比,低合金高强度结构钢的强度更高,在相同使用条件下,可节约钢材20%～30%,对减轻结构自重较为有利。其主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋,广泛应用于钢结构和钢筋混凝土结构中,特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨结构及桥梁工程。
【案例引入】 工程概况:某厂的钢结构屋架是用中碳钢焊接而成的,在使用一段时间后出现了屋架坍塌事故,请分析事故原因。
解析:事故原因是钢材品种选用不当。中碳钢的塑性和韧性比低碳钢差;且其焊接性能较差,焊接时钢材局部温度高,形成了热影响区,其塑性及韧性下降较多,较易产生裂纹。建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金高强度结构钢。
表6-7 热轧钢的牌号及化学成分
续表
表6-8 正火、正火轧制钢的牌号及化学成分
表6-9 热轧钢的拉伸性能
表6-10 热轧钢的伸长率
表6-11 正火轧制钢的拉伸性能
续表
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