鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)系列講座之一課件

鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)系列講座之一鋼橋及結(jié)構(gòu)用鋼2009.111A鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)系列講座之一鋼橋及結(jié)構(gòu)用鋼2009.111A第一部分鋼的分類和鋼板新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2A第一部分鋼的分類和鋼板新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2A1.鋼的分類按不同方式鋼可以有很多種分類3A1.鋼的分類3A1.1按化學(xué)成份分類按是否加入合金元素,可分為碳素鋼和合金鋼:

⑴碳素鋼是指鋼中除為了脫氧而加入硅(Si)、錳（Mn）等合金元素外，不含其它合金元素的鋼。按含碳量高低又可分為低碳鋼C≤0.25%

中碳鋼0.25%≤C≤0.60%

高碳鋼C＞0.60%4A1.1按化學(xué)成份分類4A⑵合金鋼指除Si，Mn等元素外還含有其它合金元素（如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鋁、鈮等和稀有元素，有的還含有某些非金屬元素（如硼、氮等）的鋼。按鋼中所含的主要合金元素不同，可分為錳鋼、硅鋼、硼鋼等5A⑵合金鋼指除Si，Mn等元素外還含有其它合金元素（1.2按冶煉方法分類

按煉鋼爐設(shè)備的不同，可分為轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼、平爐鋼。平爐鋼工藝落后已基本不采用。6A1.2按冶煉方法分類6A1.3按脫氧程度分類（1）沸騰鋼（F）沸騰鋼脫氧不完全，組織不致密，性能差。結(jié)構(gòu)一般不用沸騰鋼。（2）鎮(zhèn)靜鋼（Z）脫氧完全，組織致密，成分較均勻，性能較好。（3）半鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。(新規(guī)范已取消)7A1.3按脫氧程度分類7A1.4按質(zhì)量分類（1）普通鋼S≤0.05%，P≤0.045%（2）優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.035%，P≤0.035%（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.030%，P≤0.030%8A1.4按質(zhì)量分類8A1.5按用途分（1）結(jié)構(gòu)鋼包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼一般S≤0.055%，P≤0.045%

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S、P含量均小于0.040%（2）合金結(jié)構(gòu)鋼在優(yōu)質(zhì)碳素鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一種或多種合金元素，用來(lái)提高鋼的強(qiáng)度、韌性和淬透性。9A1.5按用途分9A（3）工具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼（4）特殊性能鋼如軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼等10A（3）工具鋼包括碳素工具鋼、合金工2.板帶鋼的分類板帶鋼產(chǎn)量在鋼材中所占比例約為45%~65%板帶鋼的寬度B與厚度H比值很大，一般B/H可達(dá)5000以上。11A2.板帶鋼的分類11A

板材----寬厚比和表面積很大的扁平鋼材通常是對(duì)剪切成定尺長(zhǎng)度的產(chǎn)品而言，成卷供應(yīng)的稱為帶鋼或板卷，其中寬度大于600mm稱寬帶鋼，小于600mm稱窄帶鋼。具有一定定尺長(zhǎng)度板材常稱為鋼板12A板材----寬厚比和表面積很大的扁平鋼材12.1按規(guī)格不同分（1）中厚板中板厚度4~20mm厚板厚度20~60mm特厚板厚度60~160mm（2）薄板（包括帶鋼）厚度0.2~4mm

極薄帶材（箔材）厚度0.001~0.2mm13A2.1按規(guī)格不同分13A2.2按生產(chǎn)方法分類（1）熱軋鋼板---鋼坯加熱后進(jìn)行軋制（2）冷軋鋼板---鋼坯不加熱進(jìn)行軋制，一般用于軋制極薄板14A2.2按生產(chǎn)方法分類14A2.3按用途分類橋梁鋼板、結(jié)構(gòu)鋼板、鍋爐鋼板、造船鋼板、汽車鋼板、裝甲鋼板、電工鋼板、彈簧鋼板等15A2.3按用途分類15A2.4按表面特征分類鍍鋅板（熱鍍鋅板、電鍍鋅板）鍍錫板復(fù)合鋼板彩色涂層鋼板16A2.4按表面特征分類16A3.建筑結(jié)構(gòu)用鋼的新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板采用下列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

《碳素結(jié)構(gòu)鋼》《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》17A3.建筑結(jié)構(gòu)用鋼的新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)17A3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼---常用的鋼種國(guó)標(biāo)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700-2006）牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)

Q195----Q215A、BQ235A、B、C、DQ275A、B、C、DQ---屈服強(qiáng)度的“屈”字漢語(yǔ)拼音

235---屈服強(qiáng)度值（MPa）按厚度為16mm定義

18A3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼18A2006標(biāo)準(zhǔn)較1988標(biāo)準(zhǔn)作了如下修改脫氧方法中取消了半鎮(zhèn)靜鋼取消Q255牌號(hào)化學(xué)成份中將碳、錳的含量區(qū)間值修改為上限值，取消各牌號(hào)鋼材的碳、錳的含量下限值，較大幅度提高錳含量上限值。Q195牌號(hào)鋼的P、S含量分別由0.045%和0.050%降低為0.035%和0.040%其它化學(xué)成份，力學(xué)性能均有不同改變和提高19A2006標(biāo)準(zhǔn)較1988標(biāo)準(zhǔn)作了如下修改19A

碳素結(jié)構(gòu)鋼是20年來(lái)首次修訂，應(yīng)用時(shí)注意下列各點(diǎn)：設(shè)計(jì)中選用Q235-A（B）級(jí)鋼時(shí)，應(yīng)選用鎮(zhèn)靜鋼，不應(yīng)選用沸騰鋼。在保證力學(xué)性能情況下，A級(jí)鋼的碳、錳、硅含量不作為交貨條件。故焊接結(jié)構(gòu)不宜于用235-A級(jí)鋼。由于厚度大于60~100mm的Q235級(jí)鋼屈服強(qiáng)度提高了約7%，按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)其強(qiáng)度儲(chǔ)備裕度較大。20A碳素結(jié)構(gòu)鋼是20年來(lái)首次修訂，應(yīng)用時(shí)注意下列各點(diǎn)：2（2）《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T699-1999）一般不用于建筑鋼結(jié)構(gòu)而用于一些工具類等專用用途鋼中。在GB/T699-99中鋼的分類為：按冶金質(zhì)量分為：優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼A

特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼E按使用加工方法分：壓力加工用鋼UP

切削加工用鋼UC

鋼的牌號(hào)多達(dá)31種序號(hào)。21A（2）《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T699-1999）21A3.2《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》（GB/T19879-2005）

該標(biāo)準(zhǔn)為原冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑用鋼板》（YB4104-2000）修訂升級(jí)后的國(guó)標(biāo)，已于2005年頒布執(zhí)行。本標(biāo)準(zhǔn)鋼板簡(jiǎn)稱GJ鋼板，是我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)專用的第一鋼材品種，其綜合性能優(yōu)于《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-1994）生產(chǎn)的鋼材。有Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ等牌號(hào)用于重要的建筑結(jié)構(gòu)中。22A3.2《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》（GB/T19879-2005）223.3《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）

從2009年10月1日開(kāi)始實(shí)施，與1994標(biāo)準(zhǔn)相比主要變化如下：擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)適用范圍；增加了Q500、Q550、Q620、Q690強(qiáng)度級(jí)別，取消了Q295級(jí)別；加嚴(yán)了對(duì)S、P等有害元素控制；增加了鋼材碳當(dāng)量及裂紋敏感系數(shù)的計(jì)算公式及規(guī)定；23A3.3《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）2修改了鋼材的交貨狀態(tài)，取消了調(diào)質(zhì)鋼的規(guī)定修改了鋼材力學(xué)性能值及厚度組距的規(guī)定，明確屈服強(qiáng)度為下屈服強(qiáng)度；提高了沖擊吸收能量值增加了各牌號(hào)鋼的厚度方向性能要求。24A修改了鋼材的交貨狀態(tài)，取消了調(diào)質(zhì)鋼的規(guī)定24A

牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)

Q345A、B、C、D、EQ390A、B、C、D、EQ420A、B、C、D、EQ460C、D、EQ500C、D、EQ550C、D、EQ620C、D、EQ690C、D、E25A牌號(hào)3.4《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T714-2008）從2009年10月1日開(kāi)始實(shí)施，與2000年標(biāo)準(zhǔn)相比變化如下：增加了Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q鋼級(jí)；修改了鋼化學(xué)成份規(guī)定，加嚴(yán)了對(duì)S、P有害元素的控制；修改了碳當(dāng)量計(jì)算公式；增加了裂紋敏感系數(shù)的規(guī)定；增加了爐外精煉的要求；26A3.4《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T714-2008）26A修改了鋼材的交貨狀態(tài)；修改了鋼材厚度效應(yīng)規(guī)定；提高了沖擊吸收能量值，取消了時(shí)效沖擊的規(guī)定；增加了各牌號(hào)鋼厚度方向性能要求；修改了檢驗(yàn)規(guī)則；27A修改了鋼材的交貨狀態(tài)；27A

牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)

Q235qC、D、EQ345qC、D、EQ370qC、D、EQ420qD、EQ460qD、EQ500qD、EQ550qD、EQ620qD、EQ690qD、E

注：q為“橋”字漢語(yǔ)拼音，表示橋梁用鋼。28A牌號(hào)3.5GB/T1591-2008和GB/T714-2008的比較（1）化學(xué)成份比較

CQ460以前“714”比“1591”低0.02%，Q460后一樣

SiQ420以前“714”比“1591”高0.05%，Q420后低0.05%Mn兩規(guī)范相近“714”在Q620以前設(shè)下限1%P“714”比“1591”低0.05%S“714”比“1591”低0.05~0.10Nb、V、N“714”比“1591”較低Ti“714”比“1591”低較多Mo“714”比“1591”較高29A3.5GB/T1591-2008和GB/T714-（2）可焊接指標(biāo)的比較碳當(dāng)量（CEV）熱軋、控軋交貨：按牌號(hào)，厚度“714”比“1591”低0.01~0.04%

正火軋制，正火加回火交貨；按牌號(hào)，厚度，714比1591低0.04~0.08%

熱機(jī)械軋制（TMCP）或TMCP加回火狀態(tài)交貨；兩規(guī)范大體相當(dāng)焊接裂紋敏感指數(shù)（Pcm）

TMCP或TMCP加回火狀態(tài)交貨（C≤0.12%）兩規(guī)范大體相當(dāng)30A（2）可焊接指標(biāo)的比較30A（3）鋼的拉伸性能（δ=16~100mm）

“714”“1591”Rel(下屈服強(qiáng)度)Mpa各級(jí)鋼下降10~4040~60Rm（MPa）高出Rm155~120變動(dòng)范圍160-190MPaA（%）兩規(guī)范相當(dāng)31A（3）鋼的拉伸性能（δ=16~100mm）31A?注：上屈服強(qiáng)度（ReH）和下屈服強(qiáng)度（ReL）的圖解32A?注：上屈服強(qiáng)度（ReH）和下屈服強(qiáng)度（ReL）的圖解32A（4）V型沖擊試驗(yàn)溫度和沖擊吸收能量δ=12~150mm，0°C，-20°C，-40°C“714”“1591”Q345~Q46047J34JQ500~Q69047JC、D、E級(jí)分別為

55J、47J、31J33A（4）V型沖擊試驗(yàn)溫度和沖擊吸收能量33A3.6選用鋼材級(jí)別及質(zhì)量等級(jí)的基本原則橋梁中的主體結(jié)構(gòu)選用《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》。要求低溫沖擊高的橋梁采用質(zhì)量等級(jí)高的橋梁鋼。要求較好焊接性能的焊接結(jié)構(gòu)選用CEV或Pcm較低的鋼材。交貨狀態(tài)應(yīng)與鋼的牌號(hào)，質(zhì)量等級(jí)相適應(yīng)外，還應(yīng)與結(jié)構(gòu)焊接，制作工藝相適應(yīng)。臨時(shí)結(jié)構(gòu)及橋梁中的輔助結(jié)構(gòu)選用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，并選用與制作相應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)，一般在A、B、C級(jí)中選用。34A3.6選用鋼材級(jí)別及質(zhì)量等級(jí)的基本原則34A第二部分碳鋼的基礎(chǔ)知識(shí)35A第二部分碳鋼的基礎(chǔ)知識(shí)35A1.金屬與合金構(gòu)造的基本概念36A1.金屬與合金構(gòu)造的基本概念36A

非晶體和晶體一切物質(zhì)都是由原子組成的，固態(tài)物質(zhì)按其構(gòu)造不同分非晶體與晶體。原子作不規(guī)則排列稱非晶體，如玻璃，塑料等。原子作有規(guī)則排列稱為晶體，金屬都是晶體。37A非晶體和晶體37A1.1晶粒和晶界

在金屬的金相組織中可見(jiàn)金屬是由許多小塊所組成，把這些小塊稱為晶粒，晶粒與晶粒的交界稱為晶界。金屬晶粒愈細(xì)其強(qiáng)度、塑韌性愈高。38A1.1晶粒和晶界38A1.2合金按照構(gòu)造不同可分為：固溶體二種或二種以上的元素在固態(tài)時(shí)能相互溶解的稱固溶體，如碳溶解于鐵中。化合物二種或二種以上的元素按一定比例化合而成一種新的化合物。如鐵與碳的化合物Fe3C。機(jī)械混合物二種或二種以上的組元，在固態(tài)時(shí)既不溶解又不化合，形成緊密地混合物。如20號(hào)鋼就是由75%的鐵素體和25%珠光體組成39A1.2合金按照構(gòu)造不同可分為：39A1.3鐵碳合金狀態(tài)圖

碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，鐵碳合金圖是鐵碳合金在緩慢加熱和冷卻時(shí)組織性能的轉(zhuǎn)變規(guī)律。也是研究鐵碳合金及加工的理論基礎(chǔ)和重要工具。這里介紹碳鋼（碳的含量小于2.11%）的狀態(tài)圖。40A1.3鐵碳合金狀態(tài)圖40A（1）鐵碳合金狀態(tài)圖41A（1）鐵碳合金狀態(tài)圖41A（2）鐵碳合金狀態(tài)圖各區(qū)域的組織AC線為液相線。各種成份的合金溫度高于AC線全部為液體，冷卻到AC線開(kāi)始結(jié)晶析出奧氏體。AE線為固態(tài)線。溫度降到AE線時(shí)，組織中的液體全部結(jié)晶為奧氏體。AESG區(qū)域內(nèi)的組織為奧氏體GS線又稱A3線，含碳量＜0.8%，GS線以上全部為奧氏體PSK線又稱A1線，是一條溫度為723℃水平線，這個(gè)溫度是奧氏體和珠光體相互轉(zhuǎn)化的溫度42A（2）鐵碳合金狀態(tài)圖各區(qū)域的組織42A1.4碳鋼組織的基本組成物鐵素體碳溶解于α鐵中形成的固溶體。常用α表示。其組織性能與純鐵相近，具有較低強(qiáng)度和硬度，良好的塑韌性。奧氏體碳溶解于r鐵中形成的固溶體。它的強(qiáng)度、硬度低，具有極好的塑性，溫度愈高，強(qiáng)度及硬度愈低，塑性愈好。43A1.4碳鋼組織的基本組成物43A滲碳體鐵和碳形成的化合物Fe3C。鋼中碳含量愈高，F(xiàn)e3C數(shù)量愈多，其性能硬而脆。珠光體鐵素體和滲碳體組成的緊密機(jī)械混合物。它隨碳含量增加而增加，強(qiáng)度和硬度增加，塑韌性降低。44A滲碳體鐵和碳形成的化合物Fe3C。鋼中碳含量愈高，F(xiàn)e1.5碳鋼的室溫組織亞共析鋼鋼的含碳量小于0.8%共析鋼鋼的含碳量等于0.8%過(guò)共析鋼鋼的含碳量大于0.8%45A1.5碳鋼的室溫組織45A2.鋼的熱處理

鋼熱處理目的在于改變或改善鋼的性能，它是通過(guò)鋼在熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。中厚板生產(chǎn)中常用的熱處理作業(yè)有退火、正火、淬火與回火。46A2.鋼的熱處理46A2.1退火

將剛加熱到A3或A1溫度以上20～30℃，保溫一定時(shí)間后，緩慢冷卻到室溫的過(guò)程。目的是降低鋼的硬度，便于加工。細(xì)化晶粒和消除內(nèi)應(yīng)力，為以后熱處理作準(zhǔn)備。47A2.1退火47A2.2正火

將鋼加熱到A3或Acm以上30～50℃，經(jīng)保溫使鋼完全奧氏體化，然后再流通空氣中冷卻。正火的珠光體比退火更細(xì)，硬度和強(qiáng)度略高于退火。常用正火代替退火。正火也稱?；?8A2.2正火48A2.3淬火

將鋼加熱到A3或A1線以上30～50℃，經(jīng)過(guò)保溫后投入水或油中使其迅速冷卻的過(guò)程。目的是提高鋼的硬度，在極快冷卻速度下，淬火后的鋼可得到高硬度的馬氏體。對(duì)含碳量很低的鋼進(jìn)行淬火其硬度提高是有限的。49A2.3淬火49A2.4回火—淬火加回火

鋼淬火后提高了硬度和強(qiáng)度，但同時(shí)帶來(lái)了沖擊韌性的降低，凡是淬火后的鋼都必須回火。把淬火后的鋼重新加熱到A1線（723℃）以下，保溫一段時(shí)間后再冷卻的方法稱回火?；鼗饻囟扔邥r(shí)，鋼的強(qiáng)度和硬度下降愈多，而塑韌性提高愈多。按回火加熱溫度不同，可分為三種回火。50A2.4回火—淬火加回火50A

（1）低溫回火回火溫度在150～200℃左右，使其脆性降低，沖擊韌性提高，硬度降低較少，用于高硬度，高耐磨用鋼（2）中溫回火回火溫度在300～450℃左右，鋼的硬度下降，韌性提高，常用于彈簧類用鋼（3）高溫回火回火溫度在500～650℃左右，淬火鋼內(nèi)應(yīng)力大部分消除，強(qiáng)度、硬度降低，塑、韌性提高，具有最好的綜合性能。鋼材在淬火后進(jìn)行高溫回火又稱調(diào)質(zhì)處理。51A（1）低溫回火回火溫度在150～200℃左右，3.碳鋼中的化學(xué)元素及其對(duì)性能影響（1）常存元素由于煉鋼原料含有或在冶煉過(guò)程中為脫氧目的而加的，是不可避免的。（2）偶存元素某一爐鋼中意外含有的一些元素（如廢鋼中摻雜不同的合金鋼）不是經(jīng)常有的。（3）合金元素為了某一目的而添加的元素。52A3.碳鋼中的化學(xué)元素及其對(duì)性能影響52A碳（C）含碳量對(duì)鋼性能影響最大，含碳量增高，鋼的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和韌性下降，使可焊性變壞。硅（Si）最基本的脫氧劑。硅溶解于鐵素體，能使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但降低塑、韌性，不希望硅含量太高。錳（Mn）錳能脫氧，形成MnS而降低S對(duì)鋼的有害作用，減少脆性。錳在控軋中是十分重要元素，能細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，增加韌性，但含量太高易形成貝氏體，對(duì)韌性不利。53A碳（C）含碳量對(duì)鋼性能影響最大，含碳量增高，鋼的強(qiáng)度、硫（S）S在鋼中形成MnS后，在低溫軋制時(shí)，易沿晶粒開(kāi)裂，鋼的各向異性加大，對(duì)塑、韌性不利，含量愈低愈好。磷（P）能溶于鐵素體中，而使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，沖擊韌性降低，低溫時(shí)尤甚。這種有害元素愈少愈好。54A硫（S）S在鋼中形成MnS后，在低溫軋制時(shí)，易沿晶粒開(kāi)裂鉬（Mo）加入Mo是為了進(jìn)一步提高強(qiáng)度鎳（Ni）、鉻（Cr）、銅（Cu）它們可提高鋼的強(qiáng)度，Ni在0.5%以下可改善鋼韌性鋁（Al）終脫氧劑。鋼中存在可溶鋁時(shí)，對(duì)性能是有利的，形成AlN可細(xì)化晶粒，固定N可提高鋼的韌性。55A鉬（Mo）加入Mo是為了進(jìn)一步提高強(qiáng)度55A鈮（Nb）、釩（V）、鈦（Ti）等微合金化元素的作用在控制軋制工藝中，加入Nb、V、Ti元素在鋼中形成碳、氮或碳氮化合物，起到抑制晶粒長(zhǎng)大及彌散強(qiáng)化作用，得到強(qiáng)度和韌性同時(shí)提高。56A鈮（Nb）、釩（V）、鈦（Ti）等微合金化元素的作用56A第三部分

結(jié)構(gòu)用鋼新國(guó)標(biāo)的解讀GB/T1591-2008及GB/T714-20082008-12-06發(fā)布

2009-10-01實(shí)施57A第三部分

結(jié)構(gòu)用鋼新國(guó)標(biāo)的解讀1.可焊性的指標(biāo)1.1碳當(dāng)量（CEV）由熔煉分析成分按下式計(jì)算

CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

把鋼中合金元素的含量按其對(duì)淬硬性影響和作用換算成碳的相當(dāng)含量?？勺鳛樵u(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。國(guó)外有許多不同公式表達(dá)。58A1.可焊性的指標(biāo)58A1.2裂紋敏感性指數(shù)（Pcm）由熔煉分析成分按下式計(jì)算：

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cv/20+Mo/15+V/10+5B

表示金屬材料在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的敏感程度（采用日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)提出的公式）59A1.2裂紋敏感性指數(shù)（Pcm）由熔煉分析成分按下式計(jì)算：2.鋼的冶煉方法

《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定“鋼由轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉，必要時(shí)加爐外精煉”。60A2.鋼的冶煉方法60A2.1煉鋼工藝流程示意圖61A2.1煉鋼工藝流程示意圖61A2.2煉鋼的基本任務(wù)四脫（脫碳、脫氧、脫磷、脫硫）二去（去氣、去夾雜）二調(diào)整（調(diào)整成分和溫度）62A2.2煉鋼的基本任務(wù)62A2.3轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及示意圖（1）氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是國(guó)內(nèi)最主要的煉鋼方法。主要工藝：裝料——吹煉——脫氧出鋼——濺渣護(hù)爐——倒渣。

裝料吹氧出鋼倒渣63A2.3轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及示意圖（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)示意圖（頂吹）64A（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)示意圖（頂吹）64A2.4電爐煉鋼（1）電爐煉鋼是靠電極與金屬料之間放電產(chǎn)生電弧，使電能在弧光中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熔化金屬和爐渣的煉鋼方法。優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，可達(dá)65%

溫度高，可達(dá)3000℃

溫度易調(diào)控爐內(nèi)可脫S、P和O

設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少65A2.4電爐煉鋼65A（2）電弧爐結(jié)構(gòu)電弧爐體由金屬構(gòu)件和耐火材料筑成的爐襯組成。66A（2）電弧爐結(jié)構(gòu)66A

2.5爐外精煉（二次冶金）初煉是將爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)行熔化，脫磷、脫碳，去除雜質(zhì)和脫氧合金化，獲得初煉鋼水。精煉是將初煉的鋼水在真空，隋性氣體或還原性氣氛的容器內(nèi)進(jìn)一步脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和成份的微調(diào)等。67A2.5爐外精煉（二次冶金）67A鋼水爐外精煉的優(yōu)點(diǎn)：縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率改善鋼的質(zhì)量，擴(kuò)大品種調(diào)節(jié)煉—澆節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)多爐連澆降低生產(chǎn)成本68A鋼水爐外精煉的優(yōu)點(diǎn)：68A3.交貨狀態(tài)3.1《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的內(nèi)容：“1591”規(guī)定：熱軋、控軋、正火、正火軋制或正火加回火、熱機(jī)械軋制（TMCP）或熱機(jī)械軋制加回火狀態(tài)?！?14”規(guī)定：Q345q~Q460q熱軋、控軋、正火、正火軋制、熱機(jī)械軋制（TMCP）

Q460q~Q690q淬火+回火，TMCP、TMCP+回火。69A3.交貨狀態(tài)69A3.2軋鋼生產(chǎn)的原料及其比較

鋼錠初軋坯連鑄坯成材率低較低最高所需設(shè)備不需特別設(shè)備需要初軋廠需要連鑄設(shè)備表面質(zhì)量缺陷多良好良好內(nèi)部質(zhì)量頭底部有鋼錠大，頭底部缺缺陷，偏軋后便于陷所占比析嚴(yán)重除去缺陷例小，偏析少70A3.2軋鋼生產(chǎn)的原料及其比較70A

3.3連續(xù)鑄鋼—連鑄坯

鋼液經(jīng)過(guò)連續(xù)鑄鋼機(jī)（連鑄機(jī)）直接生產(chǎn)鋼坯的方法，使用這種方法生產(chǎn)來(lái)的鋼坯稱連鑄坯。其工藝流程如圖所示。71A3.3連續(xù)鑄鋼—連鑄坯71A3.4中厚板生產(chǎn)主要工藝流程板坯加熱——除鱗——(粗軋)——精軋——熱矯直——（快速冷卻）——切頭、切尾、取試樣、切定尺——標(biāo)志。這些工藝是由軋機(jī)、矯直機(jī)、定尺剪，快速冷卻等裝備來(lái)完成的。72A3.4中厚板生產(chǎn)主要工藝流程72A3.5交貨狀態(tài)(1)熱軋—普通軋制中厚板都需要將鋼坯加熱后進(jìn)行軋制,稱熱軋,普通熱軋軋制溫度較高。73A3.5交貨狀態(tài)73A（2）控軋--控制軋制(CR)ControlRolling

通過(guò)使所有熱軋條件(加熱溫度，各軋制道次的溫度、壓下量)的最佳化，人為地使奧氏體狀態(tài)相變成微細(xì)的鐵素體組織的控制調(diào)整技術(shù)（奧氏體調(diào)整）控軋操作比通常熱軋制在溫度低的范圍進(jìn)行。74A（2）控軋--控制軋制(CR)ControlRo（3）熱機(jī)械軋制（TMCP）Thermo--MechanicalControlProcess在控制軋制之后，在奧氏體向鐵素體相變的溫度區(qū)域進(jìn)行快速冷卻，使相變組織更加細(xì)化,以此獲得更高的強(qiáng)度。高度的控制軋制，或組合了控制軋制和控制冷卻的軋制方法稱TMCP。它是當(dāng)今高性能鋼材主要生產(chǎn)手段，是提高鋼材的強(qiáng)度、韌性和焊接性的一種控制工藝技術(shù)。75A（3）熱機(jī)械軋制（TMCP）Thermo--Mechanic

各種軋制程序的模式示意圖76A各種軋制程序的模式示意（4）正火

將鋼加熱到A3以上30-50度使鋼完全奧氏體化，將鋼在正火爐中加熱保溫后，工件出爐冷卻。正火的珠光體比退火后細(xì)，硬度和強(qiáng)度也略高于退火。77A（4）正火77A（5）正火軋制

在控制軋制的基礎(chǔ)上，按正火工藝進(jìn)行軋制，欲得到正火鋼的性能。它比爐內(nèi)正火鋼的均勻性較差。這是參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)新提的一種軋鋼工藝。78A（5）正火軋制78A

（6）淬火加回火

淬火和回火通常聯(lián)在一起進(jìn)行，目的是穩(wěn)定淬火后的組織和尺寸，降低和消除淬火應(yīng)力。淬火后再進(jìn)行高溫回火稱調(diào)質(zhì)處理，得到回火索氏體組織。調(diào)質(zhì)處理后，既有足夠高的強(qiáng)度，并有良好的塑、韌性。這是強(qiáng)化鋼材重要的熱處理方法。79A（6）淬火加回火79A（7）正火+回火，TMCP+回火

這是《標(biāo)準(zhǔn)》新增的兩種熱處理工藝?；鼗鹉康氖谦@得所需的綜合性能，不同的回火溫度可以獲得不同的組織。80A（7）正火+回火，TMCP+回火80A3.6各種交貨狀的選擇原則

（1）現(xiàn)代鋼廠為使鋼中具有必要的性能，一般都采用控軋，控軋可代替熱軋，Q235,Q345強(qiáng)度級(jí)別較低，選用熱軋和控軋交貨。（2）Q370級(jí)別以上的鋼有多種交貨狀態(tài)。TMCP工藝鋼的焊接能更好。但板形稍差，對(duì)軋鋼生產(chǎn)要求較嚴(yán)。81A3.6各種交貨狀的選擇原則81A

正火軋制工藝控制較嚴(yán)，組織的均勻性較差。正火在爐內(nèi)處理。組織均勻、性能穩(wěn)定。用戶根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要程度、鋼廠的技術(shù)能力、價(jià)格等方面合理選擇。（3）更高強(qiáng)度級(jí)別的鋼，多選用掌握TMCP技術(shù)的廠家訂貨，同時(shí)可選用淬火+回火熱處理供貨。（4）臨時(shí)結(jié)構(gòu)用鋼一般按強(qiáng)度級(jí)別選用熱軋和控軋交貨。（5）鄭重選用Z向鋼。82A正火軋制工藝控制較嚴(yán)，組織的均勻性較差。正火4．要求厚度方向Z向性能的鋼板。

(1)對(duì)重要的焊接構(gòu)件，當(dāng)接頭拘束度很大時(shí)，要求厚度方向有良好抗層狀撕裂性能可選用“Z向鋼”。采用厚度方向、拉力實(shí)驗(yàn)的斷面收縮率表來(lái)評(píng)定，分Z15、Z25、Z35三個(gè)級(jí)別。執(zhí)行《厚度方向性能鋼板》（GB5313—85）標(biāo)準(zhǔn)訂貨時(shí)用QxxxZxx牌號(hào)。83A4．要求厚度方向Z向性能的鋼板。83A（2）“Z向鋼”技術(shù)要求含硫量（熔煉成份）不大于(%)Z15≤0.01Z25≤0.007Z35≤0.005斷面收縮率φZ(yǔ)（%）

φZ(yǔ)（三個(gè)試樣平均值）不小于單度樣值

Z151510Z252515Z353525交貨的鋼板必須明確雙方協(xié)商方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲波探傷。84A（2）“Z向鋼”技術(shù)要求84A5.鋼板探傷交貨

鋼板在冶煉過(guò)程中，殘存著各種非金屬夾雜物、成份偏析、中心偏析等缺陷，破壞了鋼基的連續(xù)性，在加工或在使用中引起剝離、分層，嚴(yán)重影響使用和危及結(jié)構(gòu)安全。因此鋼橋中對(duì)一定厚度以上的鋼板、重要結(jié)構(gòu)部位，處在高拘束的焊接處，應(yīng)提出探傷交貨的要求。執(zhí)行《中厚板超聲波檢驗(yàn)方法》（GB/T2970-91標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)鋼板質(zhì)量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)，鋼橋一般按Ⅱ級(jí)交貨。85A5.鋼板探傷交貨85A結(jié)論新頒的兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)反映了我國(guó)冶金技術(shù)的最新成果，吸收了國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，鋼的各項(xiàng)性能要求有了大幅度的提高，為鋼橋和鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)步提供了材料支持。設(shè)計(jì)者或定貨人在確定定貨技術(shù)條件時(shí)，應(yīng)正確和合理的選用。86A結(jié)論新頒的兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)反映了我國(guó)冶金技術(shù)的最新成果，吸謝謝87A謝謝87A鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)系列講座之一鋼橋及結(jié)構(gòu)用鋼2009.1188A鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)系列講座之一鋼橋及結(jié)構(gòu)用鋼2009.111A第一部分鋼的分類和鋼板新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)89A第一部分鋼的分類和鋼板新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2A1.鋼的分類按不同方式鋼可以有很多種分類90A1.鋼的分類3A1.1按化學(xué)成份分類按是否加入合金元素,可分為碳素鋼和合金鋼:

⑴碳素鋼是指鋼中除為了脫氧而加入硅(Si)、錳（Mn）等合金元素外，不含其它合金元素的鋼。按含碳量高低又可分為低碳鋼C≤0.25%

中碳鋼0.25%≤C≤0.60%

高碳鋼C＞0.60%91A1.1按化學(xué)成份分類4A⑵合金鋼指除Si，Mn等元素外還含有其它合金元素（如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鋁、鈮等和稀有元素，有的還含有某些非金屬元素（如硼、氮等）的鋼。按鋼中所含的主要合金元素不同，可分為錳鋼、硅鋼、硼鋼等92A⑵合金鋼指除Si，Mn等元素外還含有其它合金元素（1.2按冶煉方法分類

按煉鋼爐設(shè)備的不同，可分為轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼、平爐鋼。平爐鋼工藝落后已基本不采用。93A1.2按冶煉方法分類6A1.3按脫氧程度分類（1）沸騰鋼（F）沸騰鋼脫氧不完全，組織不致密，性能差。結(jié)構(gòu)一般不用沸騰鋼。（2）鎮(zhèn)靜鋼（Z）脫氧完全，組織致密，成分較均勻，性能較好。（3）半鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。(新規(guī)范已取消)94A1.3按脫氧程度分類7A1.4按質(zhì)量分類（1）普通鋼S≤0.05%，P≤0.045%（2）優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.035%，P≤0.035%（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.030%，P≤0.030%95A1.4按質(zhì)量分類8A1.5按用途分（1）結(jié)構(gòu)鋼包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼一般S≤0.055%，P≤0.045%

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S、P含量均小于0.040%（2）合金結(jié)構(gòu)鋼在優(yōu)質(zhì)碳素鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一種或多種合金元素，用來(lái)提高鋼的強(qiáng)度、韌性和淬透性。96A1.5按用途分9A（3）工具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼（4）特殊性能鋼如軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼等97A（3）工具鋼包括碳素工具鋼、合金工2.板帶鋼的分類板帶鋼產(chǎn)量在鋼材中所占比例約為45%~65%板帶鋼的寬度B與厚度H比值很大，一般B/H可達(dá)5000以上。98A2.板帶鋼的分類11A

板材----寬厚比和表面積很大的扁平鋼材通常是對(duì)剪切成定尺長(zhǎng)度的產(chǎn)品而言，成卷供應(yīng)的稱為帶鋼或板卷，其中寬度大于600mm稱寬帶鋼，小于600mm稱窄帶鋼。具有一定定尺長(zhǎng)度板材常稱為鋼板99A板材----寬厚比和表面積很大的扁平鋼材12.1按規(guī)格不同分（1）中厚板中板厚度4~20mm厚板厚度20~60mm特厚板厚度60~160mm（2）薄板（包括帶鋼）厚度0.2~4mm

極薄帶材（箔材）厚度0.001~0.2mm100A2.1按規(guī)格不同分13A2.2按生產(chǎn)方法分類（1）熱軋鋼板---鋼坯加熱后進(jìn)行軋制（2）冷軋鋼板---鋼坯不加熱進(jìn)行軋制，一般用于軋制極薄板101A2.2按生產(chǎn)方法分類14A2.3按用途分類橋梁鋼板、結(jié)構(gòu)鋼板、鍋爐鋼板、造船鋼板、汽車鋼板、裝甲鋼板、電工鋼板、彈簧鋼板等102A2.3按用途分類15A2.4按表面特征分類鍍鋅板（熱鍍鋅板、電鍍鋅板）鍍錫板復(fù)合鋼板彩色涂層鋼板103A2.4按表面特征分類16A3.建筑結(jié)構(gòu)用鋼的新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板采用下列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

《碳素結(jié)構(gòu)鋼》《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》104A3.建筑結(jié)構(gòu)用鋼的新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)17A3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼---常用的鋼種國(guó)標(biāo)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700-2006）牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)

Q195----Q215A、BQ235A、B、C、DQ275A、B、C、DQ---屈服強(qiáng)度的“屈”字漢語(yǔ)拼音

235---屈服強(qiáng)度值（MPa）按厚度為16mm定義

105A3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼18A2006標(biāo)準(zhǔn)較1988標(biāo)準(zhǔn)作了如下修改脫氧方法中取消了半鎮(zhèn)靜鋼取消Q255牌號(hào)化學(xué)成份中將碳、錳的含量區(qū)間值修改為上限值，取消各牌號(hào)鋼材的碳、錳的含量下限值，較大幅度提高錳含量上限值。Q195牌號(hào)鋼的P、S含量分別由0.045%和0.050%降低為0.035%和0.040%其它化學(xué)成份，力學(xué)性能均有不同改變和提高106A2006標(biāo)準(zhǔn)較1988標(biāo)準(zhǔn)作了如下修改19A

碳素結(jié)構(gòu)鋼是20年來(lái)首次修訂，應(yīng)用時(shí)注意下列各點(diǎn)：設(shè)計(jì)中選用Q235-A（B）級(jí)鋼時(shí)，應(yīng)選用鎮(zhèn)靜鋼，不應(yīng)選用沸騰鋼。在保證力學(xué)性能情況下，A級(jí)鋼的碳、錳、硅含量不作為交貨條件。故焊接結(jié)構(gòu)不宜于用235-A級(jí)鋼。由于厚度大于60~100mm的Q235級(jí)鋼屈服強(qiáng)度提高了約7%，按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)其強(qiáng)度儲(chǔ)備裕度較大。107A碳素結(jié)構(gòu)鋼是20年來(lái)首次修訂，應(yīng)用時(shí)注意下列各點(diǎn)：2（2）《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T699-1999）一般不用于建筑鋼結(jié)構(gòu)而用于一些工具類等專用用途鋼中。在GB/T699-99中鋼的分類為：按冶金質(zhì)量分為：優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼A

特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼E按使用加工方法分：壓力加工用鋼UP

切削加工用鋼UC

鋼的牌號(hào)多達(dá)31種序號(hào)。108A（2）《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T699-1999）21A3.2《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》（GB/T19879-2005）

該標(biāo)準(zhǔn)為原冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑用鋼板》（YB4104-2000）修訂升級(jí)后的國(guó)標(biāo)，已于2005年頒布執(zhí)行。本標(biāo)準(zhǔn)鋼板簡(jiǎn)稱GJ鋼板，是我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)專用的第一鋼材品種，其綜合性能優(yōu)于《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-1994）生產(chǎn)的鋼材。有Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ等牌號(hào)用于重要的建筑結(jié)構(gòu)中。109A3.2《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》（GB/T19879-2005）223.3《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）

從2009年10月1日開(kāi)始實(shí)施，與1994標(biāo)準(zhǔn)相比主要變化如下：擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)適用范圍；增加了Q500、Q550、Q620、Q690強(qiáng)度級(jí)別，取消了Q295級(jí)別；加嚴(yán)了對(duì)S、P等有害元素控制；增加了鋼材碳當(dāng)量及裂紋敏感系數(shù)的計(jì)算公式及規(guī)定；110A3.3《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）2修改了鋼材的交貨狀態(tài)，取消了調(diào)質(zhì)鋼的規(guī)定修改了鋼材力學(xué)性能值及厚度組距的規(guī)定，明確屈服強(qiáng)度為下屈服強(qiáng)度；提高了沖擊吸收能量值增加了各牌號(hào)鋼的厚度方向性能要求。111A修改了鋼材的交貨狀態(tài)，取消了調(diào)質(zhì)鋼的規(guī)定24A

牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)

Q345A、B、C、D、EQ390A、B、C、D、EQ420A、B、C、D、EQ460C、D、EQ500C、D、EQ550C、D、EQ620C、D、EQ690C、D、E112A牌號(hào)3.4《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T714-2008）從2009年10月1日開(kāi)始實(shí)施，與2000年標(biāo)準(zhǔn)相比變化如下：增加了Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q鋼級(jí)；修改了鋼化學(xué)成份規(guī)定，加嚴(yán)了對(duì)S、P有害元素的控制；修改了碳當(dāng)量計(jì)算公式；增加了裂紋敏感系數(shù)的規(guī)定；增加了爐外精煉的要求；113A3.4《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T714-2008）26A修改了鋼材的交貨狀態(tài)；修改了鋼材厚度效應(yīng)規(guī)定；提高了沖擊吸收能量值，取消了時(shí)效沖擊的規(guī)定；增加了各牌號(hào)鋼厚度方向性能要求；修改了檢驗(yàn)規(guī)則；114A修改了鋼材的交貨狀態(tài)；27A

牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)

Q235qC、D、EQ345qC、D、EQ370qC、D、EQ420qD、EQ460qD、EQ500qD、EQ550qD、EQ620qD、EQ690qD、E

注：q為“橋”字漢語(yǔ)拼音，表示橋梁用鋼。115A牌號(hào)3.5GB/T1591-2008和GB/T714-2008的比較（1）化學(xué)成份比較

CQ460以前“714”比“1591”低0.02%，Q460后一樣

SiQ420以前“714”比“1591”高0.05%，Q420后低0.05%Mn兩規(guī)范相近“714”在Q620以前設(shè)下限1%P“714”比“1591”低0.05%S“714”比“1591”低0.05~0.10Nb、V、N“714”比“1591”較低Ti“714”比“1591”低較多Mo“714”比“1591”較高116A3.5GB/T1591-2008和GB/T714-（2）可焊接指標(biāo)的比較碳當(dāng)量（CEV）熱軋、控軋交貨：按牌號(hào)，厚度“714”比“1591”低0.01~0.04%

正火軋制，正火加回火交貨；按牌號(hào)，厚度，714比1591低0.04~0.08%

熱機(jī)械軋制（TMCP）或TMCP加回火狀態(tài)交貨；兩規(guī)范大體相當(dāng)焊接裂紋敏感指數(shù)（Pcm）

TMCP或TMCP加回火狀態(tài)交貨（C≤0.12%）兩規(guī)范大體相當(dāng)117A（2）可焊接指標(biāo)的比較30A（3）鋼的拉伸性能（δ=16~100mm）

“714”“1591”Rel(下屈服強(qiáng)度)Mpa各級(jí)鋼下降10~4040~60Rm（MPa）高出Rm155~120變動(dòng)范圍160-190MPaA（%）兩規(guī)范相當(dāng)118A（3）鋼的拉伸性能（δ=16~100mm）31A?注：上屈服強(qiáng)度（ReH）和下屈服強(qiáng)度（ReL）的圖解119A?注：上屈服強(qiáng)度（ReH）和下屈服強(qiáng)度（ReL）的圖解32A（4）V型沖擊試驗(yàn)溫度和沖擊吸收能量δ=12~150mm，0°C，-20°C，-40°C“714”“1591”Q345~Q46047J34JQ500~Q69047JC、D、E級(jí)分別為

55J、47J、31J120A（4）V型沖擊試驗(yàn)溫度和沖擊吸收能量33A3.6選用鋼材級(jí)別及質(zhì)量等級(jí)的基本原則橋梁中的主體結(jié)構(gòu)選用《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》。要求低溫沖擊高的橋梁采用質(zhì)量等級(jí)高的橋梁鋼。要求較好焊接性能的焊接結(jié)構(gòu)選用CEV或Pcm較低的鋼材。交貨狀態(tài)應(yīng)與鋼的牌號(hào)，質(zhì)量等級(jí)相適應(yīng)外，還應(yīng)與結(jié)構(gòu)焊接，制作工藝相適應(yīng)。臨時(shí)結(jié)構(gòu)及橋梁中的輔助結(jié)構(gòu)選用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，并選用與制作相應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)，一般在A、B、C級(jí)中選用。121A3.6選用鋼材級(jí)別及質(zhì)量等級(jí)的基本原則34A第二部分碳鋼的基礎(chǔ)知識(shí)122A第二部分碳鋼的基礎(chǔ)知識(shí)35A1.金屬與合金構(gòu)造的基本概念123A1.金屬與合金構(gòu)造的基本概念36A

非晶體和晶體一切物質(zhì)都是由原子組成的，固態(tài)物質(zhì)按其構(gòu)造不同分非晶體與晶體。原子作不規(guī)則排列稱非晶體，如玻璃，塑料等。原子作有規(guī)則排列稱為晶體，金屬都是晶體。124A非晶體和晶體37A1.1晶粒和晶界

在金屬的金相組織中可見(jiàn)金屬是由許多小塊所組成，把這些小塊稱為晶粒，晶粒與晶粒的交界稱為晶界。金屬晶粒愈細(xì)其強(qiáng)度、塑韌性愈高。125A1.1晶粒和晶界38A1.2合金按照構(gòu)造不同可分為：固溶體二種或二種以上的元素在固態(tài)時(shí)能相互溶解的稱固溶體，如碳溶解于鐵中?；衔锒N或二種以上的元素按一定比例化合而成一種新的化合物。如鐵與碳的化合物Fe3C。機(jī)械混合物二種或二種以上的組元，在固態(tài)時(shí)既不溶解又不化合，形成緊密地混合物。如20號(hào)鋼就是由75%的鐵素體和25%珠光體組成126A1.2合金按照構(gòu)造不同可分為：39A1.3鐵碳合金狀態(tài)圖

碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，鐵碳合金圖是鐵碳合金在緩慢加熱和冷卻時(shí)組織性能的轉(zhuǎn)變規(guī)律。也是研究鐵碳合金及加工的理論基礎(chǔ)和重要工具。這里介紹碳鋼（碳的含量小于2.11%）的狀態(tài)圖。127A1.3鐵碳合金狀態(tài)圖40A（1）鐵碳合金狀態(tài)圖128A（1）鐵碳合金狀態(tài)圖41A（2）鐵碳合金狀態(tài)圖各區(qū)域的組織AC線為液相線。各種成份的合金溫度高于AC線全部為液體，冷卻到AC線開(kāi)始結(jié)晶析出奧氏體。AE線為固態(tài)線。溫度降到AE線時(shí)，組織中的液體全部結(jié)晶為奧氏體。AESG區(qū)域內(nèi)的組織為奧氏體GS線又稱A3線，含碳量＜0.8%，GS線以上全部為奧氏體PSK線又稱A1線，是一條溫度為723℃水平線，這個(gè)溫度是奧氏體和珠光體相互轉(zhuǎn)化的溫度129A（2）鐵碳合金狀態(tài)圖各區(qū)域的組織42A1.4碳鋼組織的基本組成物鐵素體碳溶解于α鐵中形成的固溶體。常用α表示。其組織性能與純鐵相近，具有較低強(qiáng)度和硬度，良好的塑韌性。奧氏體碳溶解于r鐵中形成的固溶體。它的強(qiáng)度、硬度低，具有極好的塑性，溫度愈高，強(qiáng)度及硬度愈低，塑性愈好。130A1.4碳鋼組織的基本組成物43A滲碳體鐵和碳形成的化合物Fe3C。鋼中碳含量愈高，F(xiàn)e3C數(shù)量愈多，其性能硬而脆。珠光體鐵素體和滲碳體組成的緊密機(jī)械混合物。它隨碳含量增加而增加，強(qiáng)度和硬度增加，塑韌性降低。131A滲碳體鐵和碳形成的化合物Fe3C。鋼中碳含量愈高，F(xiàn)e1.5碳鋼的室溫組織亞共析鋼鋼的含碳量小于0.8%共析鋼鋼的含碳量等于0.8%過(guò)共析鋼鋼的含碳量大于0.8%132A1.5碳鋼的室溫組織45A2.鋼的熱處理

鋼熱處理目的在于改變或改善鋼的性能，它是通過(guò)鋼在熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。中厚板生產(chǎn)中常用的熱處理作業(yè)有退火、正火、淬火與回火。133A2.鋼的熱處理46A2.1退火

將剛加熱到A3或A1溫度以上20～30℃，保溫一定時(shí)間后，緩慢冷卻到室溫的過(guò)程。目的是降低鋼的硬度，便于加工。細(xì)化晶粒和消除內(nèi)應(yīng)力，為以后熱處理作準(zhǔn)備。134A2.1退火47A2.2正火

將鋼加熱到A3或Acm以上30～50℃，經(jīng)保溫使鋼完全奧氏體化，然后再流通空氣中冷卻。正火的珠光體比退火更細(xì)，硬度和強(qiáng)度略高于退火。常用正火代替退火。正火也稱常化。135A2.2正火48A2.3淬火

將鋼加熱到A3或A1線以上30～50℃，經(jīng)過(guò)保溫后投入水或油中使其迅速冷卻的過(guò)程。目的是提高鋼的硬度，在極快冷卻速度下，淬火后的鋼可得到高硬度的馬氏體。對(duì)含碳量很低的鋼進(jìn)行淬火其硬度提高是有限的。136A2.3淬火49A2.4回火—淬火加回火

鋼淬火后提高了硬度和強(qiáng)度，但同時(shí)帶來(lái)了沖擊韌性的降低，凡是淬火后的鋼都必須回火。把淬火后的鋼重新加熱到A1線（723℃）以下，保溫一段時(shí)間后再冷卻的方法稱回火。回火溫度愈高時(shí)，鋼的強(qiáng)度和硬度下降愈多，而塑韌性提高愈多。按回火加熱溫度不同，可分為三種回火。137A2.4回火—淬火加回火50A

（1）低溫回火回火溫度在150～200℃左右，使其脆性降低，沖擊韌性提高，硬度降低較少，用于高硬度，高耐磨用鋼（2）中溫回火回火溫度在300～450℃左右，鋼的硬度下降，韌性提高，常用于彈簧類用鋼（3）高溫回火回火溫度在500～650℃左右，淬火鋼內(nèi)應(yīng)力大部分消除，強(qiáng)度、硬度降低，塑、韌性提高，具有最好的綜合性能。鋼材在淬火后進(jìn)行高溫回火又稱調(diào)質(zhì)處理。138A（1）低溫回火回火溫度在150～200℃左右，3.碳鋼中的化學(xué)元素及其對(duì)性能影響（1）常存元素由于煉鋼原料含有或在冶煉過(guò)程中為脫氧目的而加的，是不可避免的。（2）偶存元素某一爐鋼中意外含有的一些元素（如廢鋼中摻雜不同的合金鋼）不是經(jīng)常有的。（3）合金元素為了某一目的而添加的元素。139A3.碳鋼中的化學(xué)元素及其對(duì)性能影響52A碳（C）含碳量對(duì)鋼性能影響最大，含碳量增高，鋼的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和韌性下降，使可焊性變壞。硅（Si）最基本的脫氧劑。硅溶解于鐵素體，能使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但降低塑、韌性，不希望硅含量太高。錳（Mn）錳能脫氧，形成MnS而降低S對(duì)鋼的有害作用，減少脆性。錳在控軋中是十分重要元素，能細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，增加韌性，但含量太高易形成貝氏體，對(duì)韌性不利。140A碳（C）含碳量對(duì)鋼性能影響最大，含碳量增高，鋼的強(qiáng)度、硫（S）S在鋼中形成MnS后，在低溫軋制時(shí)，易沿晶粒開(kāi)裂，鋼的各向異性加大，對(duì)塑、韌性不利，含量愈低愈好。磷（P）能溶于鐵素體中，而使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，沖擊韌性降低，低溫時(shí)尤甚。這種有害元素愈少愈好。141A硫（S）S在鋼中形成MnS后，在低溫軋制時(shí)，易沿晶粒開(kāi)裂鉬（Mo）加入Mo是為了進(jìn)一步提高強(qiáng)度鎳（Ni）、鉻（Cr）、銅（Cu）它們可提高鋼的強(qiáng)度，Ni在0.5%以下可改善鋼韌性鋁（Al）終脫氧劑。鋼中存在可溶鋁時(shí)，對(duì)性能是有利的，形成AlN可細(xì)化晶粒，固定N可提高鋼的韌性。142A鉬（Mo）加入Mo是為了進(jìn)一步提高強(qiáng)度55A鈮（Nb）、釩（V）、鈦（Ti）等微合金化元素的作用在控制軋制工藝中，加入Nb、V、Ti元素在鋼中形成碳、氮或碳氮化合物，起到抑制晶粒長(zhǎng)大及彌散強(qiáng)化作用，得到強(qiáng)度和韌性同時(shí)提高。143A鈮（Nb）、釩（V）、鈦（Ti）等微合金化元素的作用56A第三部分

結(jié)構(gòu)用鋼新國(guó)標(biāo)的解讀GB/T1591-2008及GB/T714-20082008-12-06發(fā)布

2009-10-01實(shí)施144A第三部分

結(jié)構(gòu)用鋼新國(guó)標(biāo)的解讀1.可焊性的指標(biāo)1.1碳當(dāng)量（CEV）由熔煉分析成分按下式計(jì)算

CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

把鋼中合金元素的含量按其對(duì)淬硬性影響和作用換算成碳的相當(dāng)含量?？勺鳛樵u(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。國(guó)外有許多不同公式表達(dá)。145A1.可焊性的指標(biāo)58A1.2裂紋敏感性指數(shù)（Pcm）由熔煉分析成分按下式計(jì)算：

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cv/20+Mo/15+V/10+5B

表示金屬材料在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的敏感程度（采用日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)提出的公式）146A1.2裂紋敏感性指數(shù)（Pcm）由熔煉分析成分按下式計(jì)算：2.鋼的冶煉方法

《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定“鋼由轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉，必要時(shí)加爐外精煉”。147A2.鋼的冶煉方法60A2.1煉鋼工藝流程示意圖148A2.1煉鋼工藝流程示意圖61A2.2煉鋼的基本任務(wù)四脫（脫碳、脫氧、脫磷、脫硫）二去（去氣、去夾雜）二調(diào)整（調(diào)整成分和溫度）149A2.2煉鋼的基本任務(wù)62A2.3轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及示意圖（1）氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是國(guó)內(nèi)最主要的煉鋼方法。主要工藝：裝料——吹煉——脫氧出鋼——濺渣護(hù)爐——倒渣。

裝料吹氧出鋼倒渣150A2.3轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及示意圖（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)示意圖（頂吹）151A（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)示意圖（頂吹）64A2.4電爐煉鋼（1）電爐煉鋼是靠電極與金屬料之間放電產(chǎn)生電弧，使電能在弧光中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熔化金屬和爐渣的煉鋼方法。優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，可達(dá)65%

溫度高，可達(dá)3000℃

溫度易調(diào)控爐內(nèi)可脫S、P和O

設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少152A2.4電爐煉鋼65A（2）電弧爐結(jié)構(gòu)電弧爐體由金屬構(gòu)件和耐火材料筑成的爐襯組成。153A（2）電弧爐結(jié)構(gòu)66A

2.5爐外精煉（二次冶金）初煉是將爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)行熔化，脫磷、脫碳，去除雜質(zhì)和脫氧合金化，獲得初煉鋼水。精煉是將初煉的鋼水在真空，隋性氣體或還原性氣氛的容器內(nèi)進(jìn)一步脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和成份的微調(diào)等。154A2.5爐外精煉（二次冶金）67A鋼水爐外精煉的優(yōu)點(diǎn)：縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率改善鋼的質(zhì)量，擴(kuò)大品種調(diào)節(jié)煉—澆節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)多爐連澆降低生產(chǎn)成本155A鋼水爐外精煉的優(yōu)點(diǎn)：68A3.交貨狀態(tài)3.1《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的內(nèi)容：“1591”規(guī)定：熱軋、控軋、正火、正火軋制或正