《钢结构设计原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第2章 结构钢

第2章结构钢 21工程用结构钢 22机器零件用结构钢概述 23调质钢 24弹簧钢 25滚动轴承钢 2.6渗碳钢及氮化用钢 27低碳马氏体型结构钢 28超高强度钢

第2章 结构钢 2.1 工程用结构钢 2.2 机器零件用结构钢概述 2.3 调质钢 2.4 弹簧钢 2.5 滚动轴承钢 2.6 渗碳钢及氮化用钢 2.7 低碳马氏体型结构钢 2.8 超高强度钢

21工程用结构钢 工程用结构钢(构件钢):用于制作各种大型金 属结构所用的钢材。 21.1构件用钢的工作特点及性能要求 工作特点: 构件之间不作相对运动,承受长期的静载荷,如 桥梁、支座; 有一定的使用温度要求,如锅炉的使用温度达 250°C以上; 通常在野外或海水中使用,如海中钻探石油用的 钢架,有腐蚀的环境,要求耐蚀

2.1 工程用结构钢 工程用结构钢（构件钢）：用于制作各种大型金 属结构所用的钢材。 2.1.1 构件用钢的工作特点及性能要求 工作特点： ◼ 构件之间不作相对运动，承受长期的静载荷，如 桥梁、支座； ◼ 有一定的使用温度要求，如锅炉的使用温度达 250℃以上； ◼ 通常在野外或海水中使用，如海中钻探石油用的 钢架，有腐蚀的环境，要求耐蚀

性能要求: 工艺性能:良好的冷变形性能和可焊性。 使用性能:力学性能和耐腐蚀性能。 力学性能:大的弹性模量,以保证刚度,在长期静载 荷下结构稳定,不易产生弹性变形;足够的强度和塑性 以免破坏和塑性变形;低的缺口敏感性和冷脆倾向性。 耐腐蚀性能:耐大气腐蚀和海水腐蚀,以保证构件在 大气或海水中能长期稳定工作。 但总的说来,构件用钢以工艺性能为主,力学性能为 辅。所以成分上应为低碳钢。 使用状态:通常在热轧空冷(正火)状态下供货,或 者在正火回火状态下使用。 使用时的组织:大量F+少量P

性能要求： 工艺性能： 良好的冷变形性能和可焊性。 使用性能：力学性能和耐腐蚀性能。 力学性能：大的弹性模量，以保证刚度，在长期静载 荷下结构稳定，不易产生弹性变形；足够的强度和塑性， 以免破坏和塑性变形；低的缺口敏感性和冷脆倾向性。 耐腐蚀性能：耐大气腐蚀和海水腐蚀，以保证构件在 大气或海水中能长期稳定工作。 但总的说来，构件用钢以工艺性能为主，力学性能为 辅。所以成分上应为低碳钢。 使用状态：通常在热轧空冷（正火）状态下供货，或 者在正火回火状态下使用。 使用时的组织：大量F+少量P

分类(按成分分为) ∫普通碳素结构钢 低合金高强度结构钢

分类（按成分分为 ） 普通碳素结构钢 低合金高强度结构钢

21.2普通碳素结构钢 用途:大量用于建筑和工程用构件,少量用于制造普通 机器零件,占钢总产量的70~80% 特点:冶炼简单,价格低廉,焊接性和冷成型性优良, 能满足一般构件的要求。 普通碳素结构钢主要保证机械性能,故其牌号体现其机 械性能。 GB700-2006规定了其牌号、化学成分和机械性能。 牌号:Q+屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号 例:Q235AF

2.1.2 普通碳素结构钢 用途：大量用于建筑和工程用构件，少量用于制造普通 机器零件，占钢总产量的70～80%。 特点：冶炼简单，价格低廉，焊接性和冷成型性优良， 能满足一般构件的要求。 普通碳素结构钢主要保证机械性能，故其牌号体现其机 械性能。 GB700—2006规定了其牌号、化学成分和机械性能。 牌号：Q+屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号 例：Q235-A·F

表21碳素结构钢的牌号、等级和化学成分(GB/T700-2006 牌号統数字管厚度(或直径氧方法化学成分(质量分数)%,不大于 /mm Mn 0195U11952 F、Z0.120.300500.0350.040 U12152A 0.050 0215 F、Z0.150.351.200.045 U12155B 0.045 U12352A 0.22 0.050 F、Z 0.045 U12355B 0.20 0.045 Q235 0.351.40 U12358C Z 0.0400040 17 U12359D 0.035 U12752A F、Z0.24 0.0450.050 <40 0.21 Q2sU12755B Z 40 0220.351.500.0450.045 U12758C Z 0.0400.040 0.20 U12759D TZ 00350035 表中为镇静钢、特殊镇静钢牌号的统一数字,沸腾钢牌号的统一数字代号如下 Q195F-U11950;Q215AF-U12150,Q215BF-U12153;Q235AF-U12350,Q235BF U12353;Q275AF-U12750

表2.1 碳素结构钢的牌号、等级和化学成分(GB/T 700—2006) 牌号 统一数字 代号* 等 级 厚度(或直径) /mm 脱氧方法 化学成分（质量分数）/%，不大于 C Si Mn P S Q195 U11952 — － F、Z 0.12 0.30 0.50 0.035 0.040 Q215 U12152 A － F、Z 0.15 0.35 1.20 0.045 0.050 U12155 B 0.045 Q235 U12352 A － F、Z 0.22 0. 35 1.40 0.045 0.050 U12355 B 0.20 0.045 U12358 C Z 0.17 0.040 0.040 U12359 D TZ 0.035 Q275 U12752 A － F、Z 0.24 0. 35 1.50 0.045 0.050 U12755 B ≤40 Z 0.21 0.045 0.045 ＞40 0.22 U12758 C － Z 0.20 0.040 0.040 U12759 D TZ 0.035 0.035 *表中为镇静钢、特殊镇静钢牌号的统一数字，沸腾钢牌号的统一数字代号如下： Q195F－U11950；Q215AF－U12150，Q215BF－U12153；Q235AF－U12350，Q235BF－ U12353；Q275AF－U12750

表22碳素结构钢的力学性能指标(GB/T700206 屈服强度R/(Nmm2),不小 伸长率/%不小于 冲击试验ⅴ型缺 于 抗拉强 牌号 等 厚度(或直径)mm 度 厚度(或直径ymm 级|>16>40>60>100150Rn 温冲击吸收功 >40>60 (N/mm2)≤40~ >100|150度(纵向)J <16~ ∽150~200/℃不小于 4060100150200 60100 Q195-195185 315 430 3----- 335~ Q215215205195185175165 3130292726 450 20 27 Q235235225215215195185370~ 5002524232221/+20 27 20 B +20 Q275275265255245225215410-5402221201817 27 D 20

表2.2 碳素结构钢的力学性能指标(GB/T 700-2006) 牌号 等 级 屈服强度ReH/(N/mm2 )， 不小 于 抗拉强 度 Rm/ (N/mm2 ) 伸长率/%不小于 冲击试验(V型缺 口) 厚度(或直径)/mm 厚度(或直径)/mm 温 度 /℃ 冲击吸收功 (纵向)/J 不小于 ≤16 >16 ～ 40 >40 ～ 60 >60 ～ 100 >100 ～ 150 >150 ～ 200 ≤40 >40 ～ 60 >60 ～ 100 >100 ～150 >150 ～200 Q195 - 195 185 — — — — 315～ 430 33 — — — — — — Q215 A 215 205 195 185 175 165 335～ 450 31 30 29 27 26 — — B +20 27 Q235 A 235 225 215 215 195 185 370～ 500 25 24 23 22 21 — — B +20 C 0 27 D -20 Q275 A 275 265 255 245 225 215 410-540 22 21 20 18 17 — — B +20 C 0 27 D -20

表23碳素结构钢新旧牌号对照及用途 GB700—88 GB700-79 用途 Q195不分等级、化学成分和机械性能1号钢 (抗拉强度、伸长率和冷弯)均须 Q195的化学成分与本标准1 保证,但轧制薄板和盘条之类产 号钢的乙类钢B1同,机械性 对强度要求不高的普 品,机械性能的保证项目,根据产 能(抗拉强度伸长率和冷弯)通零件如铆钉、垫圈开 品特点和使用要求,可在有关标 与甲类钢A1同(A1的冷弯试口销、垫块,炉撑等,因塑 准中另行规定 验是附加保证条件),1号钢没性好,可用于冲压零件或 有特类钢 焊接件 Q215A级 A2 B级(做常温冲击试验,V型缺口)c2 Q235A级(不做冲击试验) A3(附加保证常温冲击试验U型对强度要求一般的普 B级(做常温冲击试验,V型缺 缺口) 通零件,如螺钉、螺母、螺 C3(附加保证常温或-20℃c冲击栓、心轴拉杆等用作建 C级 试验,U型缺口) 筑结构、桥梁销钉等钢 D级/(作为重要焊接结构用) 材;C、D级作为重要焊接 结构的材料 Q255A级 A4 B级(做常温冲击试验,V型缺 口) C4d附加保证冲击试验U型缺口)对强度要求较高的普通 零件,如转轴、楔键、吊 Q275不分等级,化学成分和机械性能 钩、摇杆、齿轮等 均须保 C5

表2-3 碳素结构钢新旧牌号对照及用途

品种:热轧钢板、钢带、钢管、槽钢、角钢、扁钢、 圆钢、钢轨、钢筋、钢丝等。 可用于桥梁、建筑物等构件,也可用于受力较小的机 械零件。 Q195和Q215:具有优良的塑性和焊接性能,通常加 工成型材用作桥梁、钢结构或者铁丝、冷冲压件等。 Q235:有一定强度和良好的塑性、韧性,可用作垫圈、 圆销、拉杆等。 Q275:强度较高,可用作轧辊、刹车带、铁路钢轨高 强度接头螺栓、螺母等。 使用状态:热轧状态,一般不经热处理强化。 但对某些重要零件也可以进行正火、调质、渗碳等处 理,以提高其使用性能

品种：热轧钢板、钢带、钢管、槽钢、角钢、扁钢、 圆钢、钢轨、钢筋、钢丝等。 可用于桥梁、建筑物等构件，也可用于受力较小的机 械零件。 Q195和Q215：具有优良的塑性和焊接性能，通常加 工成型材用作桥梁、钢结构或者铁丝、冷冲压件等。 Q235：有一定强度和良好的塑性、韧性，可用作垫圈、 圆销、拉杆等。 Q275：强度较高，可用作轧辊、刹车带、铁路钢轨高 强度接头螺栓、螺母等。 使用状态：热轧状态，一般不经热处理强化。 但对某些重要零件也可以进行正火、调质、渗碳等处 理，以提高其使用性能

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