钢的种类和钢材规格

钢的种类和钢材规格

1．钢的种类

按冶炼方法，可分为转炉钢和平炉钢。转炉钢主要采用氧气顶吹转炉钢。平炉钢质量好，但冶炼时间长，成本高。氧气转炉钢质量与平炉钢相当但成本较低。

按脱氧方法，可分为沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）和特殊镇静钢（TZ），镇静钢和特殊镇静钢的代号可以省去。镇静钢脱氧充分，沸腾钢脱氧较差，半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间。一般采用镇静钢。

按化学成分，钢可分为碳素钢和合金钢。在建筑工程中采用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢和优质碳素结构钢。

（1）碳素结构钢按质量等级分为A、B、C、D四级，A级钢只保证抗拉强度、屈服点、伸长率，必要时尚可附加冷弯试验的要求，化学成分碳、锰可以不作为交货条件。B、C、D钢保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性（分别为+20℃，0℃，-20℃）等力学性能，化学成分碳、硫、磷的极限含量。

钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法符号四个部分按顺序组成。根据钢材厚度（直径）＜l6mm时的屈服点数值，分为Q195、Q2 l5、Q235、Q255、Q275，钢结构一般仅用Q235，钢的牌号根据需要可为Q235－A；Q235－B；Q235－C；Q235－D等。冶炼方法一般由供方自行决定，设计者不再另行提出，如需方有特殊要求时可在合同中加以注明。

（2）低合金高强度结构钢采用与碳素结构钢相同的牌号表示方法，仍然根据钢材厚度（直径）＜l6mm时的屈服点大小，分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。钢的质量等级有A、B、C、D、E五个等级，E级要求－40℃的冲击韧性。低合金高强度结构钢一般为镇静钢，钢的牌号中不注明脱氧方法。冶炼方法也由供方自行选择。

A级钢应进行冷弯试验，其他质量级别钢，如供方能保证弯曲试验结果符合规定要求，可不作检验。

（3）优质碳素结构钢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，如用于高强度螺栓的45号优质碳素结构钢需经热处理，强度较高，对塑性和韧性又无显著影响。

2．钢材的选择

（1）选用原则

选择钢材时考虑的因素有：

1）结构的重要性重型工业建筑结构、大跨度结构、高层或超高层的民用建筑结构或构筑物等重要结构，应考虑选用质量好的钢材，对一般工业与民用建筑结构，可按工作性质分别选用普通质量的钢材。

2）荷载情况直接承受动力荷载的结构和强烈地震区的结构，应选用综合性能好的钢材；一般承受静力荷载的结构则可选用价格较低的Q235钢。

3）连接方法焊接过程会产生焊接变形、焊接应力以及其他焊接缺陷，存在导致结构产生裂缝或脆性断裂的危险。因此，焊接结构对材质的要求应严格一些。

4）结构所处的温度和环境钢材处于低温时容易冷脆，因此在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。此外，露天结构的钢材容易产生时效，有害介质作用的钢材容易腐蚀、疲劳和断裂，也应加以区别地选择不同材质。

5）钢材厚度薄钢材辊轧次数多，轧制的压缩比大，厚度大的钢材压缩比小，所以厚度大的钢材不但强度较小，而且塑性、冲击韧性和焊接性能也较差。因此，厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。

（2）钢材的规格

钢结构采用的型材有热轧成型的钢板和型钢以及冷弯（或冷压）成型的薄壁型钢。

热轧钢板有厚钢板（4.5～60mm）、薄钢板（0.35～4mm）和扁钢（厚度为4～60m m，宽度为30～200mm）。

热轧型钢有角钢、工字钢、槽钢和钢管（图2.15）。

角钢分等边和不等边两种。

工字钢有普通工字钢、轻型工字钢和H型钢。普通工字钢和轻型工字钢用号数表示，号数即为其截面高度的厘米数。20号以上的工字钢，同一号数有三种腹板厚度分别为a、b、c 三类，a 类腹板较薄。轻型工字钢的腹板和翼缘均较普通工字钢薄。H 型钢与普通工字钢相比，其翼缘内外两侧平行，便于与其他构件相连。各种H 型钢均可剖分为T 型钢。

槽钢有普通槽钢和轻型槽钢两种，也以其截面高度的厘米数编号。

钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。

薄壁型钢是用薄钢板（一般采用Q235或Q345钢）经模压或弯曲而制成，其壁厚一般为1.5～5mm。有防锈涂层的彩色压型钢板，所用钢板厚度为0.4～1.6mm，用作轻型屋面及墙面等构件。

钢的主要类别有：

1. 低碳钢- 又称软钢, 含碳量从0.10％至0.30%低碳钢易於接受各种加工如锻造, 焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。

2. 中碳钢- 含碳量从0.30% 至0.60%, 用以制造重压锻件, 车轴, 钢轨等。

3. 高碳钢- 常称工具钢, 含碳量从0.60%至1.70%, 可以淬硬和回火。锤, 撬棍等由含碳量0.75%的钢制造; 切削工具如钻头, 丝攻, 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。

4. 合金钢- 钢中加入其它金属如铬, 镍, 钨, 钒等, 使具有若干新的特性。由於各种合金元素的掺入, 合金钢可具有防, 防腐蚀, 耐热, 耐磨, 防震和抗疲乏等不同特性。

5. 高速钢- 含有各种成份和份量, 如钨, 铬, 钒, 钴和钼等。高速钢制成的切削工具, 可用高的速度求切削硬材料, 并能承担强力的切削。高速钢切削工具在高的速度中仍能使刃口保持锋利, 其他钢材则可能变钝。

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炼钢过程及性质比较：

热处理(Heat Treatment) - 是利用加热和冷却以改变金属物理性质的方法。热处理能改善钢的显微结构, 使达到所需的物理要求。韧性, 硬度和耐磨性是通过热处理而获得的特性中的几种。要获得这些特性, 需使用热处理中的淬硬<又称淬火>, 回火, 退火<又称朡化>和表面淬硬等操作。

淬硬(Hardening, 又称淬火) - 是将金属均匀地加热至适当温度, 然後迅速浸入水或油中急冷, 或在空气中或冷冻区中冷却, 使金属获得所需要的硬度。

回火- 钢件淬硬後会变脆, 同时由淬火急冷而引致的应力, 可使钢件受到轻击而断裂。要消除脆性, 可用回火处理法。回火就是将钢件重新加热至适当的温度或颜色, 然後予以急冷。回火虽然使钢的硬度略为减少, 但可增加钢的韧性而降低其脆性。

退火- 退火是消除钢件的内在应力和勒化钢件的方法。退火法是将钢件加热至高於临界温度, 然後放入乾灰, 石灰, 石棉或封闭在炉内, 令它慢慢冷却。

硬度(Hardness) - 是材料抵抗外物刺入的一种能力。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦, 由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验器来试验极为准确, 是现代试验硬度常用的方法。最常用的试验法有洛氏硬度试验洛氏硬度试验机利用钻石冲入金属的深度来测定金属的硬度, 冲入深度愈大,硬度愈小。钻石冲入金属的深度, 可从指针指出正确的数字, 该数字称为洛氏硬度数。

锻造- 是用锤击使金属成为一定形状<成型> 的方法, 当钢件加热达到锻造温度时, 可以从事锻造, 弯屈, 抽拉, 成型等操作。大多数钢材加热至鲜明樱红色时都很易锻造。

脆性- 表示金属容易破裂的性质, 铸铁的脆性大, 甚至跌落地上亦会破裂。脆性与硬度有密切关系, 硬度高的材料通常脆性亦大。

延性- (又称柔软性) 是金属受外力永久变形而不碎裂的性质, 延性的金属可抽拉成细线。

弹性- 是金属受外力变形, 当外力消除之後又恢复其原有形状的一种性质。弹簧钢是极富弹性的一种材料。