2015版《公路钢结构桥梁设计规范》桥梁用结构钢的疑问

《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）里面钢材质量要求主要还是参考了GB/T 700和GB/T 1591，没有提GB/T 714，不理解规范基于什么考虑，目前车行桥都用桥钢吧。

个人认为GB/T 700和GB/T 1591和GB/T 714基本是一致的，基本就是牌号不一样而已

用Q345和Q345q的供货条件来比较一下，两本规范中对部分元素含量规定不同
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! T9 f9 S, ^7 f$ u. ?红字部分是对两本规范的比较。

一、钢中常存元素对钢性能的影响  
/ H/ O9 a3 }& v钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、  
9 L! n) E6 v6 n; T2 j+ p磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但  
对钢材性能有很大影响：  
+ r/ i# y' i' S0 w1、碳（C）  
碳是钢中的主要元素，当钢中含碳量在 0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度  
3 z$ ^' p% C+ s, j和硬度提高，而延伸率下降，塑性、韧性降低；但当含碳量在 1.0%以上时，随着含碳量的  
6 B& b5 a4 f+ W& c3 t1 w% D$ C增加，抗拉强度提高减缓，以致于随含 C 量增加而降低。随着含碳量的增加，钢材的焊接  
6 |2 @$ _' U8 a! S性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），碳钢的耐腐蚀性降低，焊接性能和  
; n( ]8 q  M& T冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。  

5 J' e# ]( j# k: X( `$ k两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。
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2、锰（Mn）  
锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素，锰在碳钢中的含量一般  
为0.25-0.80%，在具有较高含Mn 量的碳钢中，Mn 含量可以达到1.2%。锰具有很强的脱氧  
) M* m5 G. N' W/ o2 K0 {去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，也可以和 S 结合形成 MnS，从而在相当  
大程度上消除S 的有害影响，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。  
( [! E: J$ P: y9 t钢中的 Mn，除一部分形成夹杂物（硫化锰及锰的氧化物），其余部分溶于铁素体和渗碳体  
中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。  
Mn 对碳钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性，在Mn 含量  
# I% _* u6 F& N不高时，可稍提高或不降低钢的面缩率和冲击韧性，在碳钢的 Mn 含量范围内，每增加  
0.1%Mn，大约使热轧钢材的抗拉强度增加 7.8-12.7 兆牛/米 2，使屈服点提高 7.8-9.8 兆牛/  
: h6 ~0 [  `% j  z: S* |米2，伸长率减小0.4%。  

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两本规范中Q345 含锰的上限值相同，低合金钢规范未设下限。

3、硅（Si）  
( F; N+ l) Q7 [4 ?' D硅是一种脱氧剂，脱氧作用比Mn 还强，在钢中的含量≤0.50%。Si 能增大钢液的流动  
性，碳钢中每增加0.1%的Si，可使热轧钢材的抗拉强度提高约7.8-8.8 兆牛/米2，屈服点提  
, K6 n2 L1 T, ~; u7 N/ H& [5 E$ p高约3.9-4.9 兆牛/米2，伸长率下降约0.5%，面缩率和冲击韧性下降不明显，但是Si 含量超  
. x5 a% X, o/ h; a9 k过0.8-1.0%时，则引起面缩率下降，特别是冲击韧性显著降低。Si 以硅酸存在于钢中，对钢  
, P  _  C  U' T1 g* H2 H+ E  v丝拉拔是有害的。  

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桥钢的含硅上限值较大
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4、硫（S）  
1 u+ A  |$ Z( {/ i; k% g一般来说，硫是有害元素，它主要来自生铁原料、炼钢时加入的矿石和燃料产物中的  
6 V" q! W" L' V9 Z9 P+ i; F4 V$ qSO2，炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。  
0 Y* p4 u$ E* v  W: r硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂，即产生热脆，造成热脆的原因是由于硫的严重  
$ e2 n+ G2 i+ h; O6 J偏析。通过加入Mn 来避免钢中形成FeS，以防止热脆，Mn 比Fe 对S 有较在的亲和力，所  
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。  
+ S8 `: Q. r, U! V4 Y! Y硫通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响，增加钢中的含 S 量，使硫化物的  
含量增高，钢的范性和韧性将降低，同时钢材力学性能的方向性增大，钢的热加工性能变坏。  
硫对钢的焊接性能有不良影响，容易导致焊缝热裂，在焊接过程中，S 易于氧化生成  
) X/ }) E  e. {/ ^& }2 aSO2，造成焊缝中产生气孔和疏松。  
# E/ k: H/ `8 n. _硫能提高钢材的切削加工性，这是 S 的有益作用，所以在制造要求表面粗糙度较细而  
1 k2 o  D" F7 z/ c: I& W  强度要求不十分严格的零件时，可采用含S 高的易切削钢。  

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$ _8 |# r2 G4 w: S% T; f% f桥钢的含硫量较小

5、磷（P）  
  c; @9 w5 S/ t& X1 S) V一般说来，P 是有害杂质元素，它来自于矿石和生铁等炼钢原料，炼钢时难以除尽。随  
& z/ W4 J, ~3 q% x7 y# P着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。特别是温度  
愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性，P 的有害影响主要在此。P 能提  
高切削性能和抗蚀性，故在易切削钢中可适当增加P 含量。  
磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在低合金钢中可  
配合其他元素作为合金元素使用。  

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桥钢的含磷量较小

6、氧（O）  
氧是钢中的有害元素。氧在钢中的溶解度很小，在钢中，氧几乎全部以氧化物的形式存  
在，至于形成什么样的氧化物是由所加入的脱氧元素的种类和数量而定，钢种各种氧化物的  
; j/ o; F: I4 w总量随着钢中含氧量增加而增加，含氧量对钢力学性能的影响夹杂对力学性能的影响实质上  
( e  {1 Z5 Z" [$ a: r8 P# ~$ @也就是氧化物夹杂对力学性能的影响，总的来说，随钢中含氧量增加，钢材的强度有所提高，  
4 g; o- {/ K6 [& m) b/ g3 m! D但钢的范性、韧性降低，氧化物夹杂使钢的耐腐蚀性、耐磨性降低，可焊性变差，使冷冲压  
0 I: a" M) o9 L6 d0 y* F; Q性、锻造加工性及切削加工性变坏。氧的存在会造成钢材的热脆性。  

; b: n9 y+ E' B# ]两者均未示氧含量
* i5 R( Q6 N: m% ?

7、氮（N）  
4 L# z0 m- E' \钢中的N 来自于炉料，也来自于炉气中。氮对钢材性能的影响与碳、磷相似。  
  F) X% i; [6 Y7 [6 S, ^N 引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能产生影响。由于N 的时效作用，  
钢的硬度、强度升高，范性和韧性降低，可焊性变差，冷脆性加剧对于普通低合金钢来说，  
, m5 r" O; j  t时效现象是有害的，因而 N 是有害元素。氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利  
影响，改善钢材性能，可作为低合金钢的合金元素使用。向钢中加入足够数量的 Al，使之  
除与O 结合外，还有有相当数量的 Al 溶解在固溶体中，通过热轧后的缓冷或 700-800℃保  
温，能与N 结合形成AlN，减弱或完全消除在较低温度发生的时效现象。

7 R  Z" c6 B* l* D( j) |
两者含氮量相同
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8、铝（Al）  
; T$ ]+ p% O& ]是作为脱氧剂加入钢中。碳钢中 Al 的含量一般小于 0.10%，加入钢中的 Al 部分与 O  
( t0 G( D' G  v. E形成Al2O3 或含有的各种夹杂物，部分溶于固态铁中随加热或冷却条件的不同，形成AlN，  
可阻止奥氏体晶粒的长大。  

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两者含铝量一致

9、钛（Ti）  
- ?" M1 x: i/ {1 e+ Q钛是强脱氧剂。钛能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性。钛是常用的微  
( M2 y1 q( P% ?6 b' i6 E% ^量合金元素。  

# d  h+ u4 U1 S- }2 C) u4 S合金钢规范中含钛量较大

10、钒（V）  
钒是弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但有时也会增  
加焊接淬硬倾向，钒也是常用的微量合金元素。  

合金钢规范中含钒量较大
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11、其它杂质元素  
常见的有Ni、Cr、Cu 等，由废钢和矿石带入，一般控制在0.3%以下。Cu 对抗腐蚀有  
良好作用，Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。  

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7 F! s0 Z$ A9 A/ L; V桥用钢规范中含 铬 铜较大，两者含镍一致

其他方面比较：

2 u4 V$ Z  h, ^; G' z        两本规范中对碳当量的要求，桥用钢更加要求更高一些，但合金钢规范中对适用的范围规定的更广
热机械加工或热机械轧制加回火状态交货的钢材碳含量不大于0.12%时，可采用焊接裂纹敏感性指数Pcm代替碳当量评估钢材的可焊性。
% f1 z: J9 P% k1 n2 Q, k就这个指数而言，两本规范的要求基本一致。Q345和Q345q的pcm≤0.20%
& O- W+ ^# F5 G
) {: H; @: a, F+ U7 @" Q       钢材的拉伸性能方面，合金钢规范规定的更为详细，厚度分类划分了九档，桥钢规范仅划分了两档。
夏比V型冲击试验方面，试件及试验方法一致。桥用钢中冲击吸收能量的下限值更高一些，Q345q要求不小于47，而合金钢按照不同厚度分类，薄的不小于34，稍微厚一点的不小于27，没有桥规中严格。



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附上两本规范：
GBT 714-2008 桥梁用结构钢.pdf (469.05 KB, 下载次数: 28)

2016-1-29 16:47 上传

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8 B. v( z4 O9 ] GBT 1591-2008 低合金高强度结构钢.pdf (714.14 KB, 下载次数: 31)

2016-1-29 16:47 上传

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