結構鋼是專門用于承載和結構用途的鋼材，其核心特點是高強度、良好的可成形性和經濟性。根據用途和成分差異，結構鋼可分為碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼、合金結構鋼等，廣泛應用于建筑、機械、橋梁、船舶等領域。
一、定義與分類
定義
結構鋼指符合特定強度和可成形性等級的鋼，其可成形性通過抗拉試驗的斷后伸長率衡量，主要用于承受載荷的工程結構和機器零件。分類
工程結構鋼：如建筑用鋼、橋梁鋼，要求高延展性和耐久性。
機械結構鋼：如調質鋼、滲碳鋼，用于制造軸、連桿等需高強度和耐磨性的零件。
碳素結構鋼：含碳量≤0.25%（低碳鋼）、0.25%～0.6%（中碳鋼）、≥0.6%（高碳鋼），如Q235、35#鋼。
低合金高強度結構鋼：含少量合金元素（總含量≤5%），如Q345、Q390，強度高且焊接性好。
合金結構鋼：含合金元素（如Cr、Mo、Ni），如20CrMo4、35MnB，用于制造齒輪、軸類等關鍵部件。
按化學成分
按用途
二、化學成分與性能
碳素結構鋼
低碳鋼（C≤0.25%）：如Q235，深沖性和焊接性優異，用于汽車車身、鍋爐鋼板。
中碳鋼（0.25%<C<0.6%）：如35#鋼，調質后綜合性能好，用于機械零件。
高碳鋼（C≥0.6%）：如60Mn，用于彈簧、齒輪等需高彈性和耐磨性的部件。
低合金高強度結構鋼
典型牌號：Q345（屈服強度345MPa）、Q460（屈服強度460MPa），通過添加Mn、Si、V等元素提升強度，同時保持良好韌性。
合金結構鋼
20CrMo4：含Cr、Mo，耐高溫高壓，用于齒輪、軸承等。
35MnB：硼元素提高淬透性，用于工程機械耐磨件。
三、熱處理與加工
熱處理工藝
調質處理（淬火+回火）：用于中碳鋼和合金結構鋼，獲得高綜合性能（如40Cr鋼調質后抗拉強度≥835MPa）。
滲碳處理：如20CrMo4鋼滲碳后表面硬度高，心部韌性好，適用于齒輪等。
加工特性
焊接性：碳素結構鋼焊接性好，低合金鋼需控制冷卻速度避免裂紋。
冷彎成型：低碳鋼易冷彎，用于制造H型鋼、槽鋼等建筑型材。
四、優缺點與應用場景
優點
高強度：如Q345鋼屈服強度達345MPa，適合大型結構。
經濟性：成本低于不銹鋼，且可回收利用。
耐久性：通過熱處理和表面處理（如鍍鋅）延長使用壽命。
缺點
耐腐蝕性差：需表面防腐處理（如涂裝、鍍鋅）。
高溫性能弱：超過300℃時強度顯著下降。
應用領域
建筑：H型鋼、工字鋼用于框架結構。
機械：軸類、連桿等關鍵部件。
交通：船舶甲板、汽車底盤。
能源：壓力容器、管道（如Q345D）。
五、標準與牌號
中國標準
GB/T 700-1988：碳素結構鋼標準，涵蓋Q195～Q275。
GB/T 1591-2018：低合金高強度結構鋼標準，如Q355、Q420。
典型牌號
Q235：最常用建筑鋼，屈服強度235MPa。
Q345：橋梁、船舶用鋼，屈服強度345MPa。
35MnB：工程機械耐磨件，屈服強度≥927MPa。
總結
結構鋼是現代工業的基礎材料，其發展與技術創新緊密相關。隨著高強度、耐腐蝕鋼種（如耐候鋼、高強螺栓鋼）的推廣，結構鋼在輕量化、綠色化方向持續突破，支撐著建筑、機械、新能源等領域的高質量發展。