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文档简介

智能建造工程专业教学资源库钢结构设计1.5.1化学成分的影响

主讲人：王丽钢是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%时则为铸铁。制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢及低合金结构钢。其中纯铁约占99%，碳及杂质元素约占1%，低合金结构钢中，除上述元素外还加入合金元素，后者总量通常不超过3%。钢材的化学成分钢结构设计碳1锰2

硅3钒、铌、钛4铝、铬、镍5

硫6磷7氧、氮81.碳随着碳含量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度提高，而塑性和冲击韧性尤其是低温冲击韧性下降，冷弯性能、可焊性和抗锈蚀性能等也明显恶化。钢结构用钢的碳含量一般不超过0.22%，对于焊接结构，为了有良好的可焊性，以不超过0.2%为好。2.锰锰是有益元素，当锰含量不太多时可有效提高钢材的屈服点和抗拉强度，降低硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材的热加工性能和冷脆倾向，且对钢材的塑性和冲击韧性无明显降低。锰有脱氧作用，是弱脱氧剂。但是锰可使钢材的可焊性降低，故含量含量有限制。碳素结构钢中锰含量一般为0.3%-0.8%；在低合金钢中锰是合金元素，含量为1.0%-1.7%。3.硅硅是有益元素。它作为强脱氧剂而加入普通碳素钢中，以制成质量较优的镇静钢。适量的硅可提高钢的强度，而对塑性、冲击韧性、可焊性及冷弯性能无明显不良影响。硅的含量在碳素镇静钢中为0.12%-0.3%，低合金钢中为0.2%-0.55%，过量时则会恶化可焊性及抗锈蚀性。4.钒、铌、钛钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都含有这三种元素，既可提高钢材强度，又保持良好的塑性、韧性。5.铝、铬、镍铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少钢中的有害氧化物，而且能细化晶粒。低合金钢的C、D及E级都规定铝含量不低于0.015%，以保证必要的低温韧性。铬和镍是提高钢材强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。6.硫硫是有害元素，属于杂质，能生成易于熔化的硫化铁，当热加工及焊接使温度达800-1000ºC时，可能出现裂纹，称为热脆。硫还能降低钢的冲击韧性，影响疲劳性能与抗锈蚀性能。因此，对硫的含量必须严格控制，一般应不超过0.045%-0.050%。7.磷磷既是有害元素也是能利用的合金元素。磷是碳素钢中的杂质，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆。磷还能降低钢的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，因此钢材中磷含量也要严格控制，一般应不超过0.035-0.045%。但磷能提高钢的强度和抗锈蚀能力。8.氧、氮氧和氮也属于有害杂质。氧能使钢热脆，其作

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