低合金结构钢的成分和性能分析

低合金高强度结构钢新旧牌号对照见表6.2-1。

表6.2.2～表6.2-9及图6.2-1所示为常用低合金钢的化学成分与力学性能。

表6.2-1 低合金高强度结构钢新旧牌号对照表

（续）

表6.2-2 低合金高强度结构钢的化学成分（GB/T 1591—2008）

注：1.型材及棒材w（P）、w（S）可提高0.005%，其中A级钢上限可为0.045%。

2.当细化晶粒元素组合加入时，20w（Nb+V+Ti）≤0.22%，20w（Mo+Cr）≤0.30%。

3.当需要加入细化晶粒元素时，钢中应至少含有Al、Nb、V、Ti中的一种。加入的细化晶粒元素应在质量证明书中注明含量。

4.当采用全铝（Al_t）含量表示时，w（Al_t）应不小于0.020%。

5.钢中氮元素含量应符合表中的规定，如供方保证，可不进行氮含量分析；如果钢中加入Al、Nb、V、Ti等具有固氮作用的合金元素，固氮元素含量应在质量证明书中注明。

6.各牌号的Cr、Ni、Cu作为残余元素时，其质量分数各不大于0.30%，如供方保证，可不作分析；当需要加入时，其含量应符合表中的规定或由供需双方协议规定。

7.为改善钢的性能，可加入RE元素时，其加入量按钢液质量的0.02%～0.20%计算。

8.在保证钢材力学性能符合标准GB/T1591—2008规定的情况下，各牌号A级钢的C、Si、Mn化学成分可不作交货条件。

表6.2-3 低合金高强度结构钢的力学性能（GB/T 1591—2008）

注：1.当屈服不明显时，可测量R_p0.2代替下屈服强度。

2.宽度不小于600mm的扁平材，拉伸试验取横向试样；宽度小于600mm的扁平材、型材及棒材取纵向试样，断后伸长率最小值相应提高1%（绝对值）。

3.对于Q345 C（D、E）钢断后伸长率≥21%。

4.冲击试验取纵向试样。

5.20℃（B）——B级钢在20℃条件下进行冲击试验。

6.厚度不小于6mm或直径不小于12mm的钢材应做冲击试验，冲击试验取纵向试样。冲击试样尺寸取10mm×10mm×55mm的标准试样；当钢材不足以制取标准试样时，应采用10mm×7.5mm×55mm或10mm×5mm×55mm小尺寸试样，冲击吸收能量应分别为不小于表中规定值的75%或50%，优先采用较大尺寸试样。

7.钢材的冲击试验结果按一组3个试样的算术平均值进行计算，允许其中有1个试验值低于规定值，但不应低于规定值的70%，否则，应从同一抽样产品上再取3个试样进行试验，先后6个试样试验结果的算术平均值不得低于规定值，允许有2个试样的试验结果低于规定值，但其中低于规定值70%的试样只允许有一个。

8.当需方要求做弯曲试验时，弯曲试验应符合表中的规定；当供方保证弯曲合格时，可不做弯曲试验。

9.钢板和钢带的断后伸长率允许比表列规定值降低1%（绝对值）。Q345级钢厚度大于35mm钢板的断后伸长率可降低1%（绝对值）。边长或直径大于50～100mm的方圆钢，其断后伸长率可比表列规定值降低1%。

图6.2-1 Q420钢的高温拉伸和系列温度冲击试验结果

a）高温拉伸试验 b）系列温度冲击试验

表6.2-4 管线钢的化学成分和力学性能示例(www.xing528.com)

（续）

表6.2-5 热轧及正火低合金结构钢的用途和特性

①（ ）内为旧牌号。

表6.2-6 低合金耐候结构钢的化学成分（GB/T 4172—2008）

表6.2-7 高耐候结构钢的化学成分（GB/T 4171—2008）

注：为了改善钢的性能，可添加一种或一种以上的微量合金元素：（Nb）=0.015%～0.060%，（V）=0.02%～0.12%，w（Ti）=0.02%～0.10%；也可添加w（Mo）≤0.030%，w（Zr）≤0.015%。

表6.2-8 低合金耐候结构钢的力学性能（GB/T 4171—2008）

注：母材为热轧状态。

①当屈服现象不明显时，可以用R_p0.2。

δ—钢材厚度（mm）。

表6.2-9 高耐候结构钢的力学性能（GB/T 4171—2008）

注：母材为热轧状态。

①当屈服不明显时，可以用R_p0.2。

δ—钢材厚度（mm）。

图6.2-2所示为不同晶粒度与屈服强度的关系，Hall-Petch关系式是细晶强化的理论依据，即，

R_eL=σ0+Kd^-1/2

式中 σ₀——铁素体晶格摩擦力；

K——常数；

d——晶粒直径，此时晶粒直径是广义的，对铁素体是晶粒直径，对贝氏体和板条马氏体则是板条尺寸。

图6.2-3所示为低合金结构钢的强化方式。

图6.2-2 不同晶粒度与屈服强度的关系