第二章 工程构件用合金结构钢工程构件用合金结构钢是在普通碳素结构钢的基础上发展起来的，主要用于制造各种大型金属结构（如桥梁、船舶、屋架、锅炉及压力容器等）的钢材一般说来，工程构件的服役特点是不作相对运动，长期承受静载荷作用，有一定的使用温度和环境要求如寒冷的北方，构件在承载的同时，还要长期经受低温的作用；桥梁或船舶则长期经受大气或海水的浸蚀；电站锅炉构件的使用温度则可达到250℃以上因此工程构件用合金结构钢所要求的力学性能是弹性模量大，以保证构件有更好的刚度；有足够的抗塑性变形及抗破断的能力，即σs和σb较高，而δ和ψ较好；缺口敏感性及冷脆倾向性较小等并要求具有一定的耐大气腐蚀及海水腐蚀性能和良好的冷变形性能和焊接性能总之，工程构件用合金结构钢和普通碳素结构钢的基本要求一样，仍然以工艺性能为主，力学性能为辅所以在成分设计上仍应是低碳钢（wC%≤0.25%）大部分构件通常是在热轧空冷（正火）状态下使用，有时也在回火状态下使用加入适量的合金元素提高强度，当合金元素含量较低时，如低合金高强度结构钢和微合金化钢，其基体组织是大量的铁素体和少量的珠光体；当合金元素中含量较多时，其基体组织可变为贝氏体、针状铁素体或马氏体组织。
2.1 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢也称为普通低合金钢（简称普低钢），这类钢是为了适应大型工程结构（如大型桥梁、大型压力容器及大型船舶等）、减轻结构重量、提高使用的可靠性及节约钢材的需要而发展起来的表2-1为我国发展的低合金高强度结构钢的化学成分和机械性能表2-2国外几种低合金高强度结构钢的化学成分和力学性能普通低合金高强度结构钢为了满足其性能要求，这类钢的化学成分有如下特点： （1）低碳，这类钢中碳的质量分数一般小于0.2%，主要是为了获得较好的塑性、韧性、焊接性能在工程构件用钢的发展初期，主要使用含C量约0.3%的热轧钢材，其屈服强度在300~350MPa左右随着含碳量增加，钢的强度增加，塑性降低，使得成型困难，同时使得在焊接过程中，引起严重的变形、开裂，因此低合金高强度结构钢的C含量必须逐步降低此外随着碳含量的增加，钢中珠光体含量相应增加，有大量脆性的片状渗碳体，因而有较高的韧-脆转化温度，如0.3%C的钢材，韧-脆转化温度约在50℃左右，而0.1%C的钢材，韧-脆转化温度则降低到-50℃左右因此低合金高强度结构钢的C含量一般均限制在0.2%以下2）主加合金元素主要是Mn，基本上不加Cr和Ni，是经济性能较好的钢种。
Mn属于复杂立方点阵，其点阵类型和原子尺寸与α-Fe相差较大，因而Mn的固溶强化效果较大合金元素在α-Fe中的固溶强化次序是：Si、Mn较大，Ni次之，W、Mo、V、Cr较小Mn是促使奥氏体长大的元素，但在构件用钢中，由于基体组织为铁素体加少量的珠光体，Mn能降低钢的Ar1温度，降低奥氏体向珠光体转变的温度范围，并减缓其转变速度，因而表现出细化珠光体和铁素体的作用晶粒细化既可以使钢的屈服强度升高，又可使脆表2-1 我国发展的低合金高强度结构钢的化学成分和力学性能 (GB/T1591-1994)牌号质量等级化学成分(w%)屈服点σs,MPa抗拉强度σbMPa伸长率δ5,%冲击功,AkV,(纵向)J180℃弯曲试验d=弯曲直径;a=试样厚度(直径)厚度(直径,边长),mm+20℃0℃-20℃-40℃C≤MnSi≤P≤S≤VNbTiAl≥Cr≤Ni≤≤16＞16~35＞35~50＞50~100不小于钢材厚度(直径),mm不小于≤16＞16~100Q295A0.160.80~1.500.550.0450.0450.02~0.150.015~0.0600.02~0.20295275255235390~57023d=2ad=3aB0.160.80~1.500.550.0400.0400.02~0.150.015~0.0600.02~0.20295275255235390~5702334d=2ad=3aQ345A0.201.00~1.600.550.0150.0150.02~0.150.015~0.0600.02~0.20345325295275470~63021d=2ad=3aB0.201.00~1.600.550.0400.0400.02~0.150.015~0.0600.02~0.20345325295275470~6302134d=2ad=3aC0.201.00~1.600.550.0350.0350.02~0.150.015~0.0600.02~0.200.015345325295275470~6302234d=2ad=3aD0.181.00~1.600.550.0300.0300.02~0.150.015~0.0600.02~0.200.015345325295275470~6302234d=2ad=3aE0.181.00~1.600.550.0250.0250.02~0.150.015~0.0600.02~0.200.015345325295275470~6302227d=2ad=3aQ390A0.201.00~1.600.550.0450.0450.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.300.70390370350330490~65019d=2ad=3aB0.201.00~1.600.550.0400.0400.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.300.70390370350330490~6501934d=2ad=3aC0.201.00~1.600.550.0350.0350.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.300.70390370350330490~6502034d=2ad=3aD0.201.00~1.600.550.0300.0300.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.300.70390370350330490~6502034d=2ad=3aE0.201.00~1.600.550.0250.0250.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.300.70390370350330490~6502027d=2ad=3aQ420A0.201.00~1.700.550.0450.0450.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.400.70420400380360520~68018d=2ad=3aB0.201.00~1.700.550.0400.0400.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.400.70420400380360520~6801834d=2ad=3aC0.201.00~1.700.550.0350.0350.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.400.70420400380360520~6801934d=2ad=3aD0.201.00~1.700.550.0300.0300.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.400.70420400380360520~6801934d=2ad=3aE0.201.00~1.700.550.0250.0250.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.400.70420400380360520~6801927d=2ad=3aQ460C0.201.00~1.700.550.0350.0350.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.700.70460440420400550~7201734d=2ad=3aD0.201.00~1.700.550.0300.0300.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.700.70460440420400550~7201734d=2ad=3aE0.201.00~1.700.550.0250.0250.02~0.200.015~0.0600.02~0.200.0150.700.70460440420400550~7201727d=2ad=3a注：表中的为全铝含量。
如化验酸溶铝时，其含量应不小于0.010%表2-2 国外几种低合金高强度钢的化学成分与力学性能牌号化学成分（%）力学性能备注CSiMnPSCuNiCrMoV其它σsσbδMPaMPa%Cor Ten≤0.120.25~0.750.20~0.500.07~0.15≤0.050.25~0.55≤0.650.30~1.25-->350>490>22正火Vanity≤0.180.15~0.35≤1.30≤0.040≤0.05--->0.02Ti>0.005>350>650>20正火HY80≤0.220.10~0.400.15~0.35≤0.035≤0.04-2.0~2.750.90~1.400.23~0.35-->560>700>。