本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种可作为桥梁用钢的钢材。
背景技术：
空铁是悬挂在空中轨道上运行的一种轨道车辆，作为一种轻型、中速、中运量的新型公共交通方式，是一体化、多模式、立体公交体系的必要组成部分。
我国地域辽阔，不同地理位置气候条件相差很大，空铁轨道虽然外观涂漆，但其内部却长期暴露在大气中，在潮湿地区或沿海地区容易受到大气腐蚀，故我国的空铁轨道设计，需根据不同的气候环境选择是否使用耐候钢。
非耐候钢材质
对于一些气候条件好、环境湿度不大的地区，暴露在大气中的材料更容易受到腐蚀，可采用非耐候钢材质，耐腐蚀性能较普通的q345b(现有空铁领域广泛采用的轨道材料牌号)相当即可，在此情况下，钢材的使用寿命较普通q345b相当。
短期防锈材质
一般钢材从生产到投入使用的周期较长，时间短则1个月以上，时间长的可达1年以上，加上空铁轨道均在户外施工建设，为防止钢材在下料使用前发生锈蚀，可采用具备短期防锈能力的材质，以不至于在下料使用前就已经锈迹斑斑。具备短期防锈能力的钢材，与材料的化学成分、轧制工艺、组织、氧化皮等综合因素有关，需要做进一步研究。
耐候钢材质
耐候钢，又名耐大气腐蚀钢，现广泛应用在建筑、车辆、集装箱、桥梁等领域，是一类在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金钢。国内外研究表明，耐候钢经过长时间地暴露于大气中，其表面将生成一层致密且附着性良好的氧化产物使钢基体与外界腐蚀性物质隔绝，从而显著提高耐候钢的耐腐蚀性能。耐候钢的使用有三种方式：裸露使用、涂装使用和锈层稳定化处理后使用，其中裸露使用是耐候钢最好的使用方式，其他使用方式都会一定程度地增加成本。一般在无严重大气污染或非特别潮湿的地区裸露使用的耐候钢，初期会经历腐蚀，但经过约3-10年时间后，其锈层逐渐稳定，腐蚀大大减缓，外观巧克力色。
对于一些沿海地区、常年湿度较大地区等苛刻环境，可采用现有的耐候钢材质(q345nqr2、09cupcrni-a)的耐大气腐蚀性能指标，耐腐蚀性能较普通的q345b提高55％以上，在此情况下，单从耐腐蚀角度考虑钢材的使用寿命较普通q345b可提高50％以上。
提出一种力学性能满足空铁用轨道建设、同时具有理想的耐腐蚀性能、抗冲击韧性和经济性的材料，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
针对上述提出的提出一种力学性能满足空铁用轨道建设、同时具有理想的耐腐蚀性能、抗冲击韧性和经济性的材料，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题的问题，本发明提供了一种可作为桥梁用钢的钢材及空铁行走轮支撑板，本钢材各项力学性能好，同时具有理想的抗冲击韧性、耐候性和制造经济性。
本方案的技术手段如下，一种可作为桥梁用钢的钢材，其各组分的重量百分比如下：
c：0.05-0.08％；
si：0.15-0.25％；
mn：1.1-1.2％；
p≤0.02％；
s≤0.01％；
cr：0.4-0.5％；
ni：0.3-0.4％；
cu：0.25-0.35％；
ti：0.005-0.02％；
nb：0.01-0.025％；
其余为fe。
更进一步的技术方案为：
优选的，其各组分的重量百分比如下：c：0.05-0.08％；
si：0.2-0.25％；
mn：1.1-1.15％；
p≤0.02％；
s≤0.01％；
cr：0.45-0.5％；
ni：0.35-0.38％；
cu：0.25-0.3％；
ti：0.01-0.02％；
nb：0.01-0.015％；
其余为fe。
优选的，其各组分的重量百分比如下：
c：0.06％；
si：0.17％；
mn：1.15％；
p≤0.02％；
s≤0.01％；
cr：0.4％；
ni：0.37％；
cu：0.25％；
ti：0.014％；
nb：0.02％
其余为fe。
同时，本案还公开了一种空铁行走轮支撑板，包括行走面板，所述行走面板的材质为为以上任意一项所提供的钢材。
现有技术中，行走面板作为空铁列车行走轮的支撑面板，用于实现对空铁列车竖直方向的约束。采用以上方案，可使得所获得的行走面板各项力学性能好，同时具有理想的耐腐蚀性能、耐候性、焊接性能和制造经济性。
作为以上一种空铁行走轮支撑板进一步的技术方案，所述行走面板为多块，且多块行走面板依次串联得到所述空铁行走轮支撑板；
任意两相邻行走面板的串联通过端部相接实现；
任意行走面板上，用于与相邻行走面板相接的端部为连接端，各连接端上均设置有扣合部；
所述扣合部包括沿着连接端长度方向间隔排布的多个突出部，任意两相邻突出部之间为凹槽部，两连接端相接通过各连接端中的突出部嵌入另一个连接端上的凹槽部中实现；
还包括串联板，任意两相邻行走面板的连接位置处均设置有一串联板；
串联板设置在连接位置的下方，串联板的上端均与对应的两块行走面板底部相贴，沿着串联板长度方向的两端中，一端与其中一块行走面板通过连接螺栓实现螺栓连接，串联板的另一端与另一块行走面板通过连接螺栓实现螺栓连接；
串联板上用于穿过连接螺栓的第一螺栓孔为条形孔，且条形孔的长度方向沿着空铁行走轮支撑板的延伸方向，条形孔为贯穿串联板上、下端的通孔；
连接螺栓可沿着第一螺栓孔的长度方向滑动，行走面板上与连接螺栓匹配的螺栓孔为内螺纹孔。
现有技术中，针对轨道梁的结构设计，由于空铁轨道区别于地面敷设钢轨，为了加快轨道梁铺装速度及保证轨道梁各项力学性能，针对采用串联形式形成轨道梁，除了传统的焊接连接外，出现了其他拼接方案：如现有技术中，申请号为201720424974.1的实用新型专利所提供的技术所述。申请号为201720424974.1的实用新型专利所提供的技术中，避免了采用焊接连接实现轨道梁的铺设，但现有技术中轨道梁的具体形式有待于进一步优化。
本方案提供了一种具体的支撑板拼接方案，行走面板即为轨道梁上用于支撑行走轮的板材。本方案中，设置为包括所述扣合部，且两连接端相接通过各连接端中的突出部嵌入另一个连接端上的凹槽部中实现，即其中一块行走面板上的突出部嵌入另一行走面板上的凹槽部中，另一块行走面板上的突出部嵌入其中一行走面板上的凹槽部中。以上技术手段可使得两行走面板相接更为平滑，利于空铁行驶过程中的平稳性。同时，本方案中设置为包括串联板，且串联板上设置有呈条形的第一螺栓孔，连接螺栓可沿着第一螺栓孔滑动，连接螺栓与行走面板上内螺纹孔螺纹连接，这样，在随着季节变化行走面板在轨道梁延伸方向发生长度变化时，可通过行走面板与串联板沿着第一螺栓孔的长度方向发生相对滑动，达到避免支撑板上遗留较大热应力，影响支撑板力学性能和形状、尺寸稳定性的效果。
作为本领域技术人员，由于上述连接螺栓需要约束行走面板与串联板的相对位置，以上具体的螺栓孔形式使得连接螺栓实现方式需要由串联板的底部拧入连接螺栓，如采用一端固定有螺帽、另一端设置有外螺纹的螺栓，此种操作方式适应现有轨道梁一般呈门框状或工字钢状的结构设计。这样，以上具体的结构形式还具有方便实现连接螺栓拆、装的特点。
为避免灰尘、水汽在内螺纹孔中富集而影响连接螺栓与对应螺纹的可拆、装性能，所述内螺纹孔为孔口位置在行走面板底面上的盲孔。
所述行走面板的底面上还设置有呈条形的加强肋，所述加强肋的延伸方向沿着行走面板的延伸方向，所述串联板的上表面还设置有位置与加强肋位置匹配的条形槽，在串联板与加强肋螺栓连接后，所述加强肋嵌入所述条形槽中。现有技术中的轨道梁上亦设置有所述加强肋，在使用时，加强肋位于行走轮行走轨迹的正下方，采用本方案，以上条形槽不仅在串联板上为加强肋提供了容纳空间，同时在装配时，以上条形槽与加强肋的配合可用于串联板与行走面板在行走面板宽度方向上的位置定位，以方便串联板与行走面板的装配。
所述行走面板包括用于支撑空铁行走轮的行走轮支撑板、下端与行走轮支撑板上端相接的连接肋，所述连接肋的延伸方向沿着行走轮支撑板的延伸方向；
所述连接肋上设置有第二螺栓孔，所述第二螺栓孔为条形孔，且第二螺栓孔的长度方向沿着行走轮支撑板的长度方向。本方案特别适用于轨道梁为门框状的形式：由于行走面板需要与导向轮面板固定，且通过导向轮面板实现在空间中的位置定位，采用本方案在行走面板上提供了用于实现行走面板与导向面板连接的第二螺栓孔，以上第二螺栓孔的具体形式使得轨道梁在使用过程中，行走面板与导向面板可在沿着轨道梁延伸方向上发生相对滑动，亦旨在实现避免支撑板上遗留较大热应力，影响支撑板力学性能和形状、尺寸稳定性。
作为串联板的具体实现形式，所述串联板的上端为平面，且沿着串联板的长度方向，由串联板的一端至另一端，串联板的厚度先线性增加再线性减小，串联板的厚度最厚位置位于串联板的中部；
在完成串联板与对应两块行走面板螺栓连接后，串联板的中部位于两块行走面板相接位置的正下方。采用本方案，可使得支撑板上，由行走面板向串联板过渡为形状渐变，这样，可减小行走面板与串联板相接位置处的应力集中程度或避免出现应力集中。优选设置为以上串联板的端部厚度为0。
为实现通过连接螺栓实现避免串联板与行走面板之间相对扭转，串联板与任意行走面板均通过至少两颗连接螺栓螺栓连接。
作为本领域技术人员，以上对行走轮支撑板的具体结构实际上具有如上提出的优势，实际上如上提出的具体的轨道梁结构设计所具有的优势并不依赖于行走轮支撑板的具体材质，故发挥结构优势可不采用如上提出的钢材，在采用现有技术中的其他钢材实施时，亦具有上述提出的结构设计优势。
本发明具有以下有益效果：
本方案提供的钢材下屈服极限可达到350兆帕以上；抗拉强度可达到490兆帕以上；延伸率大于等于20％；20℃时，冲击吸收功大于等于120akv/j；0℃时，冲击吸收功大于等于120akv/j；-20℃时，冲击吸收功大于等于120akv/j；-40℃时，冲击吸收功大于等于90akv/j；同时，本钢材的焊接裂纹敏感性指数值在0.173左右，耐腐蚀指数值在6.4左右。综上，本方案提供的钢材不仅具有理想的力学性能、焊接性能，同时耐腐蚀性能和抗冲击韧性好，特别适合作为户外铺设的桥梁用空铁轨道钢；同时其成分配比使得其原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的80-85％。
以上支撑板技术方案方案，可使得所获得的行走面板各项力学性能好，同时具有理想的耐腐蚀性能、耐候性、焊接性能和制造经济性。
附图说明
图1为本发明所述的一种空铁行走轮支撑板一个具体实施例的局部示意图，该局部示意图反映任意相邻两行走面板之间的装配关系，且该示意图为一个分解图。图中的附图标记分别为：1、行走面板，11、行走轮支撑板，2、连接螺栓，3、第一螺栓孔，4、加强肋，5、连接肋，6、第二螺栓孔，7、串联板，8、扣合部。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。
实施例1：
一种可作为桥梁用钢的钢材，其各组分的重量百分比如下：
c：0.05-0.08％；
si：0.15-0.25％；
mn：1.1-1.2％；
p≤0.02％；
s≤0.01％；
cr：0.4-0.5％；
ni：0.3-0.4％；
cu：0.25-0.35％；
ti：0.005-0.02％；
nb：0.01-0.025％；
其余为fe。本实施例提供的耐候钢成分百分比重量表如下表所示：
对应耐候钢的力学性能数据表如下表所示：
以上百分比重量表中，c、si、mn、nb、p、cr、ni、cu、ti的百分比重量取各自数据范围的中值时，pcm＝0.173、i＝6.4。
以上力学性能数据表中：pcm表示焊接裂纹敏感性指数、i表示耐腐蚀指数、rel表示下屈服极限值、rm表示抗拉指数、a表示延伸率、akv表示冲击吸收功。同时采用本方案制作作为桥梁形式的空铁轨道，可使得对应轨道段轨道钢材原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的80-85％。
作为本领域技术人员，以上其余为铁的表述中，由于现有技术的限制，应当理解为包括铁和其他不可避免的杂质。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：
提供了一种可作为桥梁用钢的钢材，其各组分的重量百分比如下：
c：0.05-0.08％；
si：0.2-0.25％；
mn：1.1-1.15％；
p≤0.02％；
s≤0.01％；
cr：0.45-0.5％；
ni：0.35-0.38％；
cu：0.25-0.3％；
ti：0.01-0.02％；
nb：0.01-0.015％；
其余为fe。
本实施例提供的耐候钢成分百分比重量表如下表所示：
对应耐候钢的力学性能数据表如下表所示：
对应耐候钢的力学性能数据表如下表所示：
以上百分比重量表中，c、si、mn、nb、p、cr、ni、cu、ti的百分比重量取各自数据范围的中值时，pcm＝0.182、i＝6.5。
以上力学性能数据表中：pcm表示焊接裂纹敏感性指数、i表示耐腐蚀指数、rel表示下屈服极限值、rm表示抗拉指数、a表示延伸率、akv表示冲击吸收功。同时采用本方案制作作为桥梁形式的空铁轨道，可使得对应轨道段的轨道钢材原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的83-85％。
实施例3：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：
提供了一种可作为桥梁用钢的钢材，其各组分的重量百分比如下：
c：0.06％；
si：0.17％；
mn：1.15％；
p≤0.02％；
s≤0.01％；
cr：0.4％；
ni：0.37％；
cu：0.25％；
ti：0.014％；
nb：0.02％
其余为fe。
本实施例提供的耐候钢成分百分比重量表如下表所示：
对应耐候钢的力学性能数据表如下表所示：
以上力学性能数据表中：rel表示下屈服极限值、rm表示抗拉指数、a表示延伸率、akv表示冲击吸收功。同时采用本方案制作空铁轨道，可使得轨道钢材原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的81-83％。
实施例4：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上，提供了一种空铁行走轮支撑板，如图1所示，包括行走面板1，所述行走面板1的材质为为以上任意一个实施例所提供的钢材。
现有技术中，行走面板1作为空铁列车行走轮的支撑面板，用于实现对空铁列车竖直方向的约束。采用以上方案，可使得所获得的行走面板1各项力学性能好，同时具有理想的耐腐蚀性能、耐候性、焊接性能和制造经济性。
实施例5：
本实施例在实施例4的基础上对所述一种空铁行走轮支撑板作进一步限定，如图1所示，作为以上一种空铁行走轮支撑板进一步的技术方案，所述行走面板1为多块，且多块行走面板1依次串联得到所述空铁行走轮支撑板；
任意两相邻行走面板1的串联通过端部相接实现；
任意行走面板1上，用于与相邻行走面板1相接的端部为连接端，各连接端上均设置有扣合部8；
所述扣合部8包括沿着连接端长度方向间隔排布的多个突出部，任意两相邻突出部之间为凹槽部，两连接端相接通过各连接端中的突出部嵌入另一个连接端上的凹槽部中实现；
还包括串联板7，任意两相邻行走面板1的连接位置处均设置有一串联板7；
串联板7设置在连接位置的下方，串联板7的上端均与对应的两块行走面板1底部相贴，沿着串联板7长度方向的两端中，一端与其中一块行走面板1通过连接螺栓2实现螺栓连接，串联板7的另一端与另一块行走面板1通过连接螺栓2实现螺栓连接；
串联板7上用于穿过连接螺栓2的第一螺栓孔3为条形孔，且条形孔的长度方向沿着空铁行走轮支撑板的延伸方向，条形孔为贯穿串联板7上、下端的通孔；
连接螺栓2可沿着第一螺栓孔3的长度方向滑动，行走面板1上与连接螺栓2匹配的螺栓孔为内螺纹孔。
现有技术中，针对轨道梁的结构设计，由于空铁轨道区别于地面敷设钢轨，为了加快轨道梁铺装速度及保证轨道梁各项力学性能，针对采用串联形式形成轨道梁，除了传统的焊接连接外，出现了其他拼接方案：如现有技术中，申请号为201720424974.1的实用新型专利所提供的技术所述。申请号为201720424974.1的实用新型专利所提供的技术中，避免了采用焊接连接实现轨道梁的铺设，但现有技术中轨道梁的具体形式有待于进一步优化。
本方案提供了一种具体的支撑板拼接方案，行走面板1即为轨道梁上用于支撑行走轮的板材。本方案中，设置为包括所述扣合部8，且两连接端相接通过各连接端中的突出部嵌入另一个连接端上的凹槽部中实现，即其中一块行走面板1上的突出部嵌入另一行走面板1上的凹槽部中，另一块行走面板1上的突出部嵌入其中一行走面板1上的凹槽部中。以上技术手段可使得两行走面板1相接更为平滑，利于空铁行驶过程中的平稳性。同时，本方案中设置为包括串联板7，且串联板7上设置有呈条形的第一螺栓孔3，连接螺栓2可沿着第一螺栓孔3滑动，连接螺栓2与行走面板1上内螺纹孔螺纹连接，这样，在随着季节变化行走面板1在轨道梁延伸方向发生长度变化时，可通过行走面板1与串联板7沿着第一螺栓孔3的长度方向发生相对滑动，达到避免支撑板上遗留较大热应力，影响支撑板力学性能和形状、尺寸稳定性的效果。
作为本领域技术人员，由于上述连接螺栓2需要约束行走面板1与串联板7的相对位置，以上具体的螺栓孔形式使得连接螺栓2实现方式需要由串联板7的底部拧入连接螺栓2，如采用一端固定有螺帽、另一端设置有外螺纹的螺栓，此种操作方式适应现有轨道梁一般呈门框状或工字钢状的结构设计。这样，以上具体的结构形式还具有方便实现连接螺栓2拆、装的特点。
为避免灰尘、水汽在内螺纹孔中富集而影响连接螺栓2与对应螺纹的可拆、装性能，所述内螺纹孔为孔口位置在行走面板1底面上的盲孔。
所述行走面板1的底面上还设置有呈条形的加强肋4，所述加强肋4的延伸方向沿着行走面板1的延伸方向，所述串联板7的上表面还设置有位置与加强肋4位置匹配的条形槽，在串联板7与加强肋4螺栓连接后，所述加强肋4嵌入所述条形槽中。现有技术中的轨道梁上亦设置有所述加强肋4，在使用时，加强肋4位于行走轮行走轨迹的正下方，采用本方案，以上条形槽不仅在串联板7上为加强肋4提供了容纳空间，同时在装配时，以上条形槽与加强肋4的配合可用于串联板7与行走面板1在行走面板1宽度方向上的位置定位，以方便串联板7与行走面板1的装配。作为本领域技术人员，所述行走面板1与串联板的正压力影响支撑板上最后因为热胀冷缩所产生的应力大小，故连接螺栓2在拧紧过程中不宜设置为过紧，然而本支撑板在工作过程中受交变应力，故作为一种防松措施，本实施例中在连接螺栓2上套设弹性垫圈。
所述行走面板1包括用于支撑空铁行走轮的行走轮支撑板11、下端与行走轮支撑板11上端相接的连接肋5，所述连接肋5的延伸方向沿着行走轮支撑板11的延伸方向；
所述连接肋5上设置有第二螺栓孔6，所述第二螺栓孔6为条形孔，且第二螺栓孔6的长度方向沿着行走轮支撑板11的长度方向。本方案特别适用于轨道梁为门框状的形式：由于行走面板1需要与导向轮面板固定，且通过导向轮面板实现在空间中的位置定位，采用本方案在行走面板1上提供了用于实现行走面板1与导向面板连接的第二螺栓孔6，以上第二螺栓孔6的具体形式使得轨道梁在使用过程中，行走面板1与导向面板可在沿着轨道梁延伸方向上发生相对滑动，亦旨在实现避免支撑板上遗留较大热应力，影响支撑板力学性能和形状、尺寸稳定性。
作为串联板7的具体实现形式，所述串联板7的上端为平面，且沿着串联板7的长度方向，由串联板7的一端至另一端，串联板7的厚度先线性增加再线性减小，串联板7的厚度最厚位置位于串联板7的中部；
在完成串联板7与对应两块行走面板1螺栓连接后，串联板7的中部位于两块行走面板1相接位置的正下方。采用本方案，可使得支撑板上，由行走面板1向串联板7过渡为形状渐变，这样，可减小行走面板1与串联板7相接位置处的应力集中程度或避免出现应力集中。优选设置为以上串联板7的端部厚度为0。
为实现通过连接螺栓2实现避免串联板7与行走面板1之间相对扭转，串联板7与任意行走面板1均通过至少两颗连接螺栓2螺栓连接。
作为本领域技术人员，以上对行走轮支撑板11的具体结构实际上具有如上提出的优势，实际上如上提出的具体的轨道梁结构设计所具有的优势并不依赖于行走轮支撑板11的具体材质，故发挥结构优势可不采用如上提出的钢材，在采用现有技术中的其他钢材实施时，亦具有上述提出的结构设计优势。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在对应发明的保护范围内。