上海型材Q355D角钢低合金高强度结构钢在碳素结构钢成分设计的基础上适当加入一种或几种合金元素。钢中碳含量增加，珠光体含量随之增加，强度提高，但冷成型性和焊接性降低。锰溶解于铁素体、渗碳体组织，能提高钢材的强度，细化珠光体组织，改善钢材韧性，但其含量每增加0.1％，韧脆转变温度就降低约5.5℃。为了提高钢材的低温冲击韧性，锰与碳的比例至少达到3:1。磷和硫均对钢材的低温冲击韧性有害，能显著降低其冲击吸收功，因此Q355D角钢、槽钢中的磷、硫含量越低越好。铌是所有细化晶粒元素中有效的元素，在高温奥氏体区，铌的碳氮化物容易溶解，而在低温奥氏体区，铌的碳氮化物又容易析出。在高温条件下，铌元素可以有效地抑制晶粒长大，细化晶粒，提高钢的低温冲击韧性，但铌含量过高反而会降低强化效果。合理的化学成分设计是保证Q355D低合金高强度结构角钢、槽钢产品力学性能的关键因素，设计时要满足用户对产品力学性能、外形及几何尺寸的要求，同时还要兼顾产品生产的低成本要求。GB/T1591－2018《低合金高强度结构钢》标准给出的化学成分范围较大，需要在此基础上重新设计；钢材力学性能也应较国标要求有合适的富余量。综合考虑GB/T1591－2018标准中针对Q355D角钢的技术要求、生产成本及目前生产角钢、槽钢的工艺装备情况，采用C－Mn－Nb成分体系设计，重点确保－20℃低温冲击功满足要求。