钢结构常用钢材牌号 Q355、Q690 的性能差异及详细解析？

钢结构所采用的钢材型号，诸如Q355和Q690等，其性能上的区别主要表现在力学特性、化学组成、加工特性以及应用领域几个方面。下面将对其具体特点进行深入分析：

一、牌号命名规则与分类基础

“Q355”与“Q690”这两种钢材牌号中的“Q”字取自屈服强度（Qu屈服强度首字母），而“355”和“690”这两个数字则具体指明了钢材的屈服强度标准值（以MPa为单位）。此类钢材归类为低合金高强度结构钢（依据GB/T 1591-2018标准），其强度和综合性能是通过加入合金元素（如锰、钒、铌、钛等）来增强的。

二、针对核心性能的对比分析（以Q355B和Q690D为例），具体包括：力学性能方面的不同，以及化学成分上的差异（提供典型数值）。

元素

Q355B（%）

Q690D（%）

作用与影响

碳（C）

≤0.20

≤0.18

降低碳含量有助于提升焊接性能，然而碳含量过低则会削弱材料的强度；Q690钢通过添加合金元素来增强其强度，从而降低对碳含量的依赖。

锰（Mn）

1.00-1.60

1.00-1.80

增强材料的强度与延展性，Q690钢种含有更高的锰成分，并且与其它合金元素相结合，从而显著提升了其强化性能。

硅（Si）

0.55

0.60

固溶强化元素，提高钢材强度，但过量会降低韧性。

钒（V）

0.02-0.15

0.03-0.20

通过生成碳化物、细化晶粒，以及增强其强度与韧性，Q690钢种中添加的成分比例相应增加，以更好地满足对高强度的需求。

铌（Nb）

0.015-0.060

0.015-0.070

为了抑制晶粒的扩张，提升钢材的焊接性能和延展性，Q690钢中加入了适量的元素，以确保在高强度状态下，能够有效降低脆性破裂的风险。

钛（Ti）

0.02-0.20

0.02-0.20

固定碳与氮的加入，能够降低时效性对材料的敏感性，并增强其韧性；尽管两者的添加量相仿，但在高强度钢的制备过程中，它们的作用尤为显著。

磷（P）/ 硫（S）

≤0.035

≤0.030

杂质元素需严格控制于Q690标准，以减少冷脆和热脆的风险，并确保其在低温条件下的韧性。

3. 工艺性能差异

碳含量较低，合金成分不多，焊接性能优良，通常不需要进行预热，或者只需进行轻微预热，预热温度不超过100摄氏度。

Q690 由于其强度较大、合金成分丰富，焊接过程中容易出现淬硬现象，因此必须对焊接工艺进行严格调控（例如，预热温度应不低于150℃，同时需对层间温度进行控制），以防止冷裂纹的产生。

Q355 塑性、韧性更好，适合冷弯、冲压等成型工艺；

该材料硬度较高，塑性较差，在成型过程中需要使用更大型的设备施加更大的力量，同时还要特别注意避免出现裂纹现象。