型材Q355D角鋼低合金高強度結構鋼在碳素結構鋼成分設計的基礎上適當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，細化珠光體組織，改善鋼材韌性，但其含量每增加0.1％，韌脆轉變溫度就降低約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。鈮是所有細化晶粒元素中有效的元素，在高溫奧氏體區，鈮的碳氮化物容易溶解，而在低溫奧氏體區，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。合理的化學成分設計是保證Q355D低合金高強度結構角鋼、槽鋼產品力學性能的關鍵因素，設計時要滿足用戶對產品力學性能、外形及幾何尺寸的要求，同時還要兼顧產品生產的低成本要求。GB/T1591－2018《低合金高強度結構鋼》標準給出的化學成分范圍較大，需要在此基礎上重新設計；鋼材力學性能也應較國標要求有合適的富余量。綜合考慮GB/T1591－2018標準中針對Q355D角鋼的技術要求、生產成本及目前生產角鋼、槽鋼的工藝裝備情況，采用C－Mn－Nb成分體系設計，重點確保－20℃低溫沖擊功滿足要求。