主要钢种的技术要求和化学成分、力学性能

（1）碳素结构钢

碳素结构钢的技术要求，化学成分符合表8.1，力学性能符合表8.2，冷弯试验符合表8.3的要求。

按国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700—2006）的规定，碳素结构钢的牌号表示方法由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。代表屈服强度的字母以“屈”字汉语拼音首位字母“Q”代表；质量等级分为A、B、C、D；脱氧方法符号分为：F为沸腾钢，b为半镇静钢，Z为镇静钢，TZ为特殊镇静钢。在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”符号可以省略。

例如，Q235-BZ，表示这种碳素结构钢的屈服强度不低于235 MPa（当钢材厚度或直径不大于16 mm时）；质量等级为B级，即含碳量不大于0.20%，含锰量不大于1.40%，含硅量不大于0.35%，有害元素硫和磷应控制在0.045%以下；断后伸长率应达到26%以上，在20℃时的V型冲击（纵向）吸收功应达到27 J以上；脱氧程度为镇静钢。

表8.1　碳素结构钢的化学成分

续表

表8.2　碳素结构钢的力学性能

注：①Q195的屈服强度值仅供参考，不作交货条件。
②厚度大于100 mm的钢材，抗拉强度下限允许降低20 N/mm2。宽带钢（包括剪切钢板）抗拉强度上限不作交货条件。
③厚度小于25 mm的Q235级钢材，如供方能保证冲击吸收功值合格，经需方同意，可不作检验。

表8.3　碳素结构钢的冷弯性能

注：①B为试样宽度，a为试样厚度（或直径）；
②钢材厚度（或直径）大于100 mm时，弯曲试验由双方协商确定。

土木工程中主要使用Q235碳素结构钢。由于Q235号钢材的强度较高，塑性、韧性和加工性能好，时效敏感性小，可轧制成钢筋、型钢、钢板和钢管等。

Q235-A级钢材适用于承受静载的结构。Q235-C、D级钢材可用于重要焊接、冲击、振动和在较低温度条件下工作的结构。

Q195、Q215号钢材的强度低，塑性、韧性和冷加工性能好，可制作钢钉、铆钉和铁丝等。Q275号钢材的强度高，塑性、韧性和可焊性差，可用于螺栓、工具等。

（2）优质碳素结构钢

按国家标准《优质碳素结构钢》（GB/T 699—2015）的规定，根据含锰量不同可分为普通含锰量（含Mn0.8%，共17个钢号）和较高含锰量（含Mn 0.7%~1.2%，共11个钢号）两组。(www.xing528.com)

优质碳素结构钢的钢号用两位数字表示，它表示平均含碳量的万分数。含锰较高时，在钢号后加注“Mn”。在优质碳素钢中，只有三个钢号属沸腾钢，应在钢号后加注“F”，其余均为镇静钢。例如：45Mn即表示含碳量为0.42%~0.50%，含锰量0.70%~1.00%的优质碳素结构钢。

优质碳素结构钢用平炉、氧气转炉或电弧炉冶炼，脱氧程度大部分为镇静状态，质量较稳定。在生产过程中对硫、磷等有害杂质控制较严（S≤0.035%，P≤0.035%），其性能主要取决于含碳量，含碳量高则强度高，但塑性和韧性下降。

在土木工程中，优质碳素结构钢主要用于重要结构的钢铸件及高强螺栓，常用30~45号钢。在预应力钢筋混凝土中用于制作锚具，常用45号钢。用于碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线，常用65~80号钢。优质碳素结构钢一般经热处理后再供使用，也称为“热处理钢”。

（3）低合金高强度结构钢

在碳素结构钢中加入总量小于5%的合金元素即得低合金高强结构钢。主要合金元素有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素等。

按国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591—2018）的规定。

低合金高强结构钢的牌号的表示方法：屈服点的汉语拼音字母Q，规定的最小上屈服强度数值MPa，交货状态代号质量等级B、C、D、E、F五级。

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；热机械轧制时，交货状态代号用M表示，也称TMCP（热机械控制过程）。

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”。

示例：Q355ND。其中，Q：钢的屈服强度的“屈”字汉语拼音的首字母；355：规定的最小上屈服强度数值，单位为兆帕（MPa）；N：交货状态为正火或正火轧制；D：质量等级为D级。

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：Q355NDZ25。

低合金高强结构钢的化学成分及力学性能应符合相关标准的规定。

由于合金元素的作用，低合金高强结构钢不但具有较高的强度，而且也具有较好的塑性、韧性和可焊性，硬度高、耐磨性好，是土木工程中较为理想的钢材。

低合金高强结构钢与碳素结构钢相比：它的强度高，可以减轻自重，节约钢材，综合性能好（如抗冲击性强、耐低温和腐蚀），有利于延长使用年限。塑性韧性和可焊性好，有利于加工和施工。

低合金高强结构钢主要用于轧制型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢筋混凝土结构和钢结构中，特别是重型、大跨度、大柱网结构、高层结构和桥梁等。

高性能建筑用钢（GJ系列钢）。相比于同级别低合金高强度结构钢，GJ系列钢材中硫、磷等有害元素含量得到限制，微合金元素含量得到控制，屈服强度变化范围小，塑性性能较好，主要用于有抗震要求的高层建筑结构。

优质钢丝绳。由经过多次冷拔的高强度钢丝制成，主要用于索结构。

耐候耐火钢。耐候钢是指在钢中加入少量的铜、铬、镍、钼、铌、钛、锆、钒等合金元素，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能。耐火钢是在钢中加入少量贵金属钼、铬和铌等以提高钢材耐高温性能。