河北張家口型材Q355D角鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼在碳素結(jié)構(gòu)鋼成分設(shè)計的基礎(chǔ)上適當(dāng)加入一種或幾種合金元素。鋼中碳含量增加，珠光體含量隨之增加，強度提高，但冷成型性和焊接性降低。錳溶解于鐵素體、滲碳體組織，能提高鋼材的強度，細(xì)化珠光體組織，改善鋼材韌性，但其含量每增加0.1％，韌脆轉(zhuǎn)變溫度就降低約5.5℃。為了提高鋼材的低溫沖擊韌性，錳與碳的比例至少達(dá)到3:1。磷和硫均對鋼材的低溫沖擊韌性有害，能顯著降低其沖擊吸收功，因此Q355D角鋼、槽鋼中的磷、硫含量越低越好。鈮是所有細(xì)化晶粒元素中有效的元素，在高溫奧氏體區(qū)，鈮的碳氮化物容易溶解，而在低溫奧氏體區(qū)，鈮的碳氮化物又容易析出。在高溫條件下，鈮元素可以有效地抑制晶粒長大，細(xì)化晶粒，提高鋼的低溫沖擊韌性，但鈮含量過高反而會降低強化效果。合理的化學(xué)成分設(shè)計是保證Q355D低合金高強度結(jié)構(gòu)角鋼、槽鋼產(chǎn)品力學(xué)性能的關(guān)鍵因素，設(shè)計時要滿足用戶對產(chǎn)品力學(xué)性能、外形及幾何尺寸的要求，同時還要兼顧產(chǎn)品生產(chǎn)的低成本要求。GB/T1591－2018《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)給出的化學(xué)成分范圍較大，需要在此基礎(chǔ)上重新設(shè)計；鋼材力學(xué)性能也應(yīng)較國標(biāo)要求有合適的富余量。綜合考慮GB/T1591－2018標(biāo)準(zhǔn)中針對Q355D角鋼的技術(shù)要求、生產(chǎn)成本及目前生產(chǎn)角鋼、槽鋼的工藝裝備情況，采用C－Mn－Nb成分體系設(shè)計，重點確保－20℃低溫沖擊功滿足要求。