一　高强钢的定义及相关技术内涵

对于建筑钢结构焊接这个工程来说，钢材乃是第一要焊接的对象，为此，相关的所有焊接工艺都得依据钢材的特性来开展，这里说的钢材特性，特别是焊接性方面尤为关键。所以，建筑钢结构焊接工程所选用的钢材，它实乃钢结构焊接工程里的第一质量要素项目。正因如此，“鸟巢”钢结构焊接这般的工程采用了 Q460E-Z35 钢，这引发了我国技术界的高度重视，是这样的情况。

按照我国相关标准规定，建筑钢结构钢材被划分成四个类别，在此情形下，类别呈现出越高的态势，钢材所具备的强度便越高。其中，第一级类是那种以 Q235 作为代表的优质碳素钢，第二类是那种以 Q345 作为代表的高强度低合金钢，第三类是那种以 Q420 作为代表的高强钢，而第四类是那种以 Q460E-Z35 作为代表的高强钢。

这四个类别钢材，又被划分成 A、B、C、D、E 级（Q460E-Z35 除无 A、B 级之外），其中，A级意味着钢材不存在冲击韧性方面的要求，B 级表明钢材具备 20℃冲击韧性的要求，C 级表示钢材拥有 0℃冲击韧性的要求，D 级代表钢材存有-20℃低温冲击韧性的要求，E 级象征钢材有-40℃低温冲击韧性的要求。

针对防止层状撕裂出现，钢材在厚度、方向以及断面收缩率领域存在要求。其中，对层状撕裂具备一般防止要求的钢材是Z15；对层状撕裂拥有较高防止要求的钢材是Z25；对层状撕裂存有很高防止要求的钢材是Z35。

（一）高强钢的定义

有一种钢材它通常被叫做高强度钢，这种钢材的屈服强度下限ReL要大于或等于400MPa，它的抗拉强度Rm处于500到1200MPa这个范围，并且是考虑到焊接性才进行生产制造的；而对于Rm大于或等于1200MPa的钢材，一般情况下会被称作超高强度钢。

这高强度钢，被划分作这样子两类，一类是那轧制完之后，经过了调质处理的，叫做调质钢，另一类呢，是没有经过调质处理的，称作非调质钢。

金属学与热处理将「淬火 + 高温回火」界定为调质处理，然而在焊接工程里，却觉得钢材淬火之后，不管是经过高温回火还是低温回火全都称作「调质」，但凡历经「淬火 + 回火」的钢就被叫做调质钢（QT 钢）。

有很大差异存在于，调质钢与非调质钢在力学性能、焊接性以及接头性能这些方面。非调质钢的Rm小于等于600MPa，然而调质钢的Rm大于等于600MPa。

1.高强钢的强韧性

在热轧以及正火的状况之下，合金元素在那塑性与韧性方面所产生的影响，跟其起到的强化作用呈现出相反的态势，也就是说钢结构公司招工，强化所达成的效果越大，那塑性以及韧性降低的幅度也就越多，当钢铁之中合金元素的含量超出了一定的范围之后，就会出现韧性以大幅度的程度下跌。所以，抗拉强度也就是Rm大于600MPa的高强钢一般而言都需要开展调质处理，我国的高强钢其抗拉强度也就是Rm通常是在600至1200MPa这个区间。为了能够确保良好的综合性能以及焊接性，要求钢里面的含碳量不超过0.22％，实际上是C≤0. 18％。除此之外，去添加上一些合金这类元素，像 Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu 等等如此之类的，添加上这些合金元素主要是为了能够提高钢的淬透性能以及把马氏体拿来回火所具备的稳定性。这些元素是可以将珠光体以及贝氏体的转变给向后推迟的，从而让产生马氏体转变时的临界冷却速率下降下来。因为含碳量是少的，在淬火之后拿来得到低碳马氏体，并且还会发生「自回火」这种现象，脆的程度是小的，具体来讲拥有良好的焊接性。但是，针对于Rm大于800MPa的调质高强钢而言，其焊接热影响区，即HAZ，尤其是HAZ粗晶区很有产生冷裂纹以及韧性下降的趋势。对于焊后不开展热处理的焊件来讲，定然要严格把控焊接区的扩散氢含量，挑选适宜的焊接方法，以及焊接线能量，还有最佳焊接参数。

高强钢容易产生的焊接方面的问题，主要是焊接时出现裂纹以及热影响区处发生脆化，对于那种屈服强度与抗拉强度比值大于等于0.85，抗拉强度大于等于800兆帕的调质钢而言，另外还存在着一个软化的问题。

2.高强钢焊接的主要特点

相较于普通低合金高强钢，高强钢显示具备了许多异于前者的焊接技术特点，这些特点主要涵盖了：

高强钢的屈强比，也就是ReL与Rm的比值，写作（σs/σb），它是建筑钢结构抗振受力构件设计时必须要考虑的重要指标，ReL/Rm不同，并且看是否在0.85那个上下的范围，这会直接对焊接工艺造成影响。

② 高强钢合金微量元素会因焊接热循环而出现损失，这种损失会对焊接接头的综合性能形成影响，对其必须严格予以控制。

③ 高强钢要控制焊接裂纹；

④ 高强钢要控制焊接热影响区的脆化；

⑤ 高强钢要保证焊缝金属的强韧化。

那么，「高强钢焊接前沿技术」有什么技术内涵呢？

科技进步存在三大要素，这三大要素涵盖了「高强钢焊接前沿技术」的全部内涵钢结构公司招工，工艺装备是其中一个要素，人员素质是其中一个要素，开发应用科技成果也是其中一个要素。

首先，存在着现有优秀焊接技术资源的强与强联合，也就是运用最新的、技术最为先进的焊机，选用适合母材强度配比的最佳焊接材料，采用最优秀的焊接工艺，进而提升焊接效率，保障焊接质量，这便是「高强钢焊接前沿技术」 的核心要义。

客观来讲，截至目前，钢结构行业主体所使用的钢材依旧是低合金高强钢，只是这类钢在生产以及使用方面的范围正慢慢缩小，经济发展存在的客观需求，加上冶金技术的快速发展，将会促使钢结构行业用钢逐步朝着高强钢领域迈进。

钢材种类为高强钢的钢结构工程，其大规模采用的序幕，是由GB 50661—2011《钢结构焊接规范》拉开的，该规范于2012年8月1日开始执行。

于GB/T 1591—1994标准里头，设立了Q295、Q345、Q390、Q420、Q460E-Z35这五个牌号；于GB/T 16270—1996《高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带》当中，设立了Q420、Q460E-Z35、Q500、Q550、Q620、Q690这六个牌号。

GB 50661《钢结构焊接规范》所讲的材料表里头，从Ⅲ类钢材起头就已然步入高强钢（高性能钢）的范围了。和普通钢结构相比较而言，高强钢的钢结构具备下面这些优点。

①钢材强度得以提高，这能够让钢板的厚度被减少，构件的断面尺寸会因此缩小，进而使得钢材用量减少，自重得以降低，并且还能够让地震对钢结构所产生的破坏作用被削弱。

② 钢板的厚度出现了减少的情况，这一减少使得焊缝坡口尺寸大面积降低，进而致使工效得到了提高，工程成本得以降低。

③ 有力地支撑我国钢铁生产朝向技术进步迈进，实现减产且高效，于相同能耗或能耗减少的状况下，产出具备高附加值的高端产品。

（二）我国钢结构高强钢研究及发展

倘若知晓高强钢从冶炼起始，历经轧制过程，再到热处理的整个流程，那么对于探究高强钢焊接工艺而言，便具备极大的参考价值。

依据2012年8月1日起施行的GB 50661《钢结构焊接规范》相关内容，我国建筑钢结构焊接工程已开始运用高强钢，并且屈服强度在400MPa以上的钢材也已开始采用，这会带来焊接技术进步，然而也给工程带去一定难度。

在20世纪60年代以前，属于低合金高强度钢的发展阶段，到了20世纪70年代起，人们凭借微合金化以及控制轧制技术作为基础，开发出了微合金钢。微合金钢跟普通碳钢以及普通低合金高强度钢的最为主要的区别在于，微合金元素的存在会明显改变其轧制热形变行为，借助控制微合金钢的轧制以及轧后冷却过程，让微合金元素的作用得以充分发挥，能够使钢材的性能显著提高，进而发展成为新型的高强度、高韧性钢。它是 20 世纪世界钢铁业的重大技术进展之一。