二、影響鋼材性能的主要因素

　　鋼的種類極多，依照用途不同而有不同的性能。用以建造鋼結構的稱為結構鋼，它必須同時具有較高的強度、塑性和韌性，還必須具有良好的加工性能，對焊接結構還應保證其可焊性(即在一定的焊接工藝條件下焊接后，焊縫金屬和近焊縫區的鋼材不產生裂紋，施焊后焊縫的力學性能不低于焊接母材的力學性能)。強度高，可減小結構的截面積而節省鋼材。塑性、韌性好可保證結構的安全，減少結構產生脆斷的危險性。結構鋼主要有兩類，一是碳素結構鋼中的低碳鋼，另一是低合金高強度結構鋼(合金成分低于 5 寫時稱為低合金鋼)。兩類鋼的現行國家標準分別是 《 碳素結構鋼 》 ( GB / T700)和 《 低合金高強度’鋼結構》 ( GB / T 1591 )。

　　影響鋼材性能的因素較多，主要是鋼的化學成分的影響和生產過程不同的影響。

　　1 .化學成分的影響

　　(1)碳素鋼主要是鐵和碳的合金。鋼因含碳量不同而區分為低碳鋼( C < 0 . 25 % )、中碳鋼( C = 0 . 25 %~0.60 % )和高碳鋼( C =0 . 60 %~1 . 7 % )。碳的含量愈高，鋼的強度也愈高，但其塑性、韌性和可焊性卻顯著降低，因而用作建造鋼結構材料的只能是低碳鋼，要求 C ≤0 . 22 %。對焊接結構，為了使其有良好的可焊性，通常須限制 C ≤0 . 20 %。用于鋼結構時，我國鋼結構設計規范推薦采用國家標準《 碳素結構鋼 》 中的 Q235 鋼(字母 Q 為屈服點的屈字漢語拼音的第一個字母， Q 后面的數字表示屈服點 N / mm2 ) ，此鋼的平均含碳量小于等于 0 . 18 % ，屈服點fy=235N / mm2 時，符合同時具有較大的強度、塑性和韌性的要求，可焊性也良好。

　　(2)為了得到較 Q235 鋼更高的強度，可在低碳鋼的基礎上冶煉時加入為提高鋼材強度的合金元素如錳、釩等，得到低合金鋼。加入適量的合金成分后，可提高強度又不損害塑性與韌性。這與碳素鋼依靠增加碳的含量而提高強度完全不同。我國鋼結構設計規范中推薦采用的低合金鋼是國家標準中的 Q345 鋼、 Q390鋼和 Q420鋼三種。

　　(3)鋼中除鐵與碳及有意加入的合金元素之外，尚含有少量的其他元素如錳、硅、硫及磷等，此外，也還可能存在鋼冶煉過程中不易除盡的氧、氮和氫等。

　　錳對鋼是有益元素，是鋼液的弱脫氧劑。含適量的錳，可提高鋼的強度同時不影響鋼的塑性和沖擊韌性。在碳素鋼中其適宜的含量約在 0 . 3 %~0 . 8 %之間。在低合金鋼中，錳作為合金成分，其含量為 1 . 2 %~1 . 6 %。硅對鋼也是一種有益元素，是鋼液的強脫氧劑。鋼中含適量的硅，可提高鋼的強度而不影響其塑性、韌性和可焊性。在低碳鋼中其含量應為 Si ≤0 . 30 寫，在低合金鋼中應為 Si = 0 . 20 %~0 . 55 %。

　　硫和磷都是鋼中的有害雜質。含硫量增大，會降低鋼的塑性、沖擊韌性、疲勞強度和抗銹性等;當對鋼材進行軋制等熱加工或電焊時，會使鋼內形成微小裂紋，稱為“熱脆”。磷的存在雖可提高鋼的強度和抗銹性，但會降低鋼的塑性、沖擊韌性、冷彎性能和可焊性等。特別是磷能使鋼材在低溫時變脆，稱為“冷脆”。因此，規范中規定承重結構的鋼材應具有硫和磷含量的合格保證。

　　氧、氮和氫也都是有害雜質。氧與硫一樣會使鋼熱脆，氮則與磷相似會使鋼冷脆，氫能使鋼產生裂紋。

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