如何提高强度，成了摆在科研人员面前的一道关。

    科研人员通过改进工艺，在保证低碳当量的基础上，适当的增加了微合金元素的含量。良好的焊接性能要求钢材碳当量低，而微合金元素的增加在增加钢材强度的同时，也会增加钢材的碳当量。但好在增加的碳当量很少，所以不会影响钢材的可焊性。

    改进工艺后，2005年的3、4月间，科研人员进行了第二次试制。这次试制，强度和其他指标达到了要求，但冲击韧性实验的结果却不能令人满意。

    冲击韧性实验是用一块样品钢板，打开一个小缺口，放置在低温的环境下，用摆锤撞击钢板，看它能够吸收多少能量。做这个实验的目的是试验钢材在低温的环境能够承受多大外力的打击。如果钢材在低温的环境下没有问题，高温就更没问题。这次实验Q460，是在零下40摄氏度的环境下进行的冲击韧性并不理想。

    2005年的5月份，第三次试制实验开始，主攻方向是解决低温冲击韧性的问题。研究人员采取的办法是改进工艺、细化晶粒。

    晶粒是钢材的组织或者成分，晶粒越细，钢材的韧性越好。细化的手段一个是降低轧制温度，另一个是增加压下量。

    降低轧制温度对细化晶粒非常有益。比如，原先晶粒是一个球状，经过轧制，钢板变长，晶粒也会随之相应变长并且表面积增大，在适宜的温度条件下，晶粒表面会再结晶，形成许多新的晶粒，这样就将晶粒细化了。

    而增加压下量可以使晶粒进一步细化。压下量就是将钢坯压薄时压下的尺寸，比如钢坯开始的厚度是100毫米，用机器将它压到80毫米，那压下量就是20毫米。通过增加压下量这个参数，在其他条件不变的情况下，可以使晶粒的表面积更大，这样可以形成更多的结晶，使晶粒更加细化。

    通过改进工艺，终于使Q460达到了“鸟巢”的使用要求。2005年7月，为“鸟巢”准备的Q460开始批量生产，为奥运工程服务。

    现在，“鸟巢”已经完成混凝土施工，开始进行钢结构施工。它使用的几百吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，将为它撑起骄傲的铁骨钢筋。当2008年北京奥运会举办时，“鸟巢”向全世界展示的不仅是宝贵的奥运建筑遗产，还有中国人民的创新成果。

    “鸟巢”的跨度很大，如果使用低强度的钢材，将使钢材的断面增大，在受力比较复杂的情况下，会带来一系列的问题。比如，110毫米厚的高强度钢材，如果换成低强度钢材，厚度至少要达到220毫米，而钢板越厚，焊接越难。而且，钢材在焊接的部位很容易出现问题，尤其是断面增大之后，在焊接过程中容易产生缺陷。

    除了焊接不便，低强度钢材体积和负重大是另外一个不足之处。韦明介绍说，钢材出厂后并不是直接使用到建筑上，而是要焊成方形柱或矩形柱来使用，如果用低强度的钢，需要把柱子焊的很大，大尺寸的钢结构不利于加工制作，如果用高强度钢，柱子就可以焊得很小，重量和占地面积都要小，更加方便加工制作。

    鉴于这些情况，“鸟巢”的建设者们最终选择了高强度的Q460。那么以前只在机械结构上使用过的Q460，能否承担建筑结构的重任？

    韦明说，建筑结构用钢和工程机械用钢不尽相同。建筑结构用钢应该具有几个特点：首先它要具有良好的抗震性；另外还要求具有防止钢材焊接后一层层裂开的性能；还有就是好的抗低温性能，因为钢材在低温情况下会变脆，温度越低、钢材越碎，越容易断裂，具有很好的抗低温性的钢材就不容易发生脆化；因为“鸟巢”的钢结构最后要进行焊接，所以还要求钢材具有良好的可焊性。

    既然Q460增添了这些功能，而且钢材厚度和使用范围都是前所未有的，人们不禁想了解这专为“鸟巢”定制的钢材的研发过程。

    舞钢科技部的李玉谦工程师解释说，Q460是一种低合金高强度钢。Q代表钢材的强度，460代表460兆帕，兆是10的6次方，帕是压强单位帕斯卡。Q460就是钢材受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，也就是当外力泄掉后，钢材只能保持受力的形状而无法回复原形，这个强度要比一般钢材大。

    这次“鸟巢”使用的Q460厚达110毫米，以前在国内从来没有过，生产难度很大。以前我国在工程机械方面使用Q460的比较多，比如制造挖掘机等，而在建筑结构用钢上还没有使用过Q460这个级别的钢材。这是因为，在设计时主要考虑到强度比较低的钢材延伸率高，能像弹簧一样在受到强大外力比如地震时，通过变形吸收地震的能量、防止断裂，更有利于提高抗震性能。

    说起“Q460”钢材，大多数人可能都不了解。但就是这种不为人知的钢材，成为北京奥运会主体育场“鸟巢”钢结构的主要用材。为“鸟巢”量身定做的Q460，在国内从未生产，更没有应用在建筑结构上。我国科研人员经过攻关，终于研制出Q460来。

    2008年奥运会主体育场“鸟巢”结构设计奇特新颖，而这次搭建它钢结构的Q460也有很多独到之处：这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材;而这次使用的钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是100毫米……

    那么，Q460到底是一种怎样的钢材？为什么以前国内建筑没有使用过？在种类繁多的钢材中，“鸟巢”为什么单单选中它作钢结构的材料？它的科研过程又怎样的？带着诸多问题，记者来到为“鸟巢”研发生产Q460的河南舞阳钢铁公司一探究竟

碳素结构钢厚钢板的厚度为>4-200mm，宽度为700-3 800mm，长度为2 000-12 000mm.厚钢带的厚度为>4-25mm，宽度为600-1 900mm。采用的钢牌号主要为Q235，包括其4个质量等级A、B、C、D。
　　碳素结构钢厚钢板、钢带生产量大，广泛用于焊接、铆接、栓接结构，如建筑、桥梁、船舶、管线、车辆和机械 。其中质量等级C、D属于优质碳素结构钢，主要用于对韧性和焊接性能要求较高的钢结构。
　　有关标准 GB/T 3274、GB/T 709。

高强度

超高强度钢是自四十年代以来逐渐发展起来的一个新型钢类。超高强度钢与普通结构钢的强度区分界限，目前尚无统一规定，一般认为抗拉强度在1500MN/m²以上的，可算做超高强度钢。超高强度钢最先是为了满足飞机结构上需要的有高比强度（强度/比重）的材料而进行研究的。为了提高飞行速度，要求飞机结构材料有更高的比强度铝合金的比重比钢小，是钢的三分之一，目前高强度铝合金的强度极限已达到600MN/m²左右，这就要求钢的强度极限必须提高到1800MN/m²以上才能与铝合金相匹配。因此，在一般情况下，只有当强度极限超过1400～1500MN/ m^{2<;/SUP>以上才能在航空上获得广泛的应用。超高强度钢现在已发展成包括范围很广的一个钢类，已大量应用于火箭发动机外壳、飞机的着陆部件、机身骨架和蒙皮、高压容器和常规武器的某些方面，其使用范围在不断扩大。目前，在国际上有代表性的低合金超高强度钢300M，是典型的飞机起落架用钢。此外，为了提高飞机的承载能力和抗冲击耐腐蚀，科学家研究了更高强度更高冲击性能的钢种，满足舰载飞机的要求。航天用途最广的低合金超高强度钢D6AC是典型的固体火箭发动机壳体材料。}