本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种耐候钢。
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和经济性的材料，以及进一步优化空铁用轨道梁的结构设计，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，本发明提供了一种耐候钢，本耐候钢各项力学性能好，同时具有理想的耐腐蚀性能和制造经济性。
本方案的技术手段如下，一种耐候钢，其各组分的重量百分比如下：
c：0.05-0.08％；
si：0.35-0.45％；
mn：1.45-1.55％；
p：0.06-0.09％；
s≤0.015％；
cr：≤0.4％；
ni：0.15-0.2％；
cu：0.25-0.3％；
ti：≤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：0.4-0.45％；
mn：1.45-1.55％；
p：0.06-0.09％；
s≤0.015％；
cr：0.35-0.4％；
ni：0.15-0.2％；
cu：0.25-0.3％；
ti：0.01-0.02％；
其余为fe。
优选的，其各组分的重量百分比如下：
c：0.06％；
si：0.4％；
mn：1.48％；
p：0.06-0.09％；
s≤0.015％；
cr：0.35％；
ni：0.17％；
cu：0.26％；
ti：0.015％；
其余为fe。
同时，本案还提供了一种空铁用轨道梁，包括行走面板及导向面板，所述行走面板及导向面板的材质均为以上任意一项所提供的耐候钢。
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；导向面板作为空铁列车导向轮的支撑面板，用于实现对空铁列车在轨道梁宽度方向上进行约束。采用以上方案，可使得所获得的轨道梁各项力学性能好，同时具有理想的耐腐蚀性能、耐候性和制造经济性。
作为以上所述的一种空铁用轨道梁进一步的技术方案：
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、上端与行走轮支撑板下端相接的加强肋，所述连接肋和加强肋的延伸方向均沿着行走轮支撑板的延伸方向；
在竖直方向上，连接肋和加强肋的相对位置相互错开；
所述连接肋和导向面板上均设置有螺栓孔，还包括连接螺栓，所述行走面板与导向面板通过穿设在螺栓孔中的多颗连接螺栓形成螺栓连接关系。
现有技术中，考虑到材料用量和轨道梁重量，在轨道面板设计时，一般采用设置为轨道面板包括为行走轮提供行走面的行走面板以及作为行走面板底部起抗弯加强作用的加强肋。故本方案中，设置为：在竖直方向上，连接肋和加强肋的相对位置相互错开，同时，连接肋和导向面板上均设置有螺栓孔，上述螺栓孔用于穿设连接螺栓，实现行走面板与导向面板形成螺栓连接关系。即行走面板上连接肋作为行走面板与导向面板的连接件，在完成行走面板与导向面板连接后，加强肋与连接肋之间在水平方向上具有间隙，以上间隙用于适应空铁上行走轮与导向轮的相对位置，即保证行走轮位于加强肋正上方且沿着加强肋运动时，导向轮能够与导向面板的内侧接触。
现有技术中，导向面板一般固定于桥架上，行走面板一般仅通过导向面板实现在空间中的位置约束。本方案中，设置为行走面板与导向面板螺栓连接，同时提供了一种具体的行走面板具体形式，采用本方案，在实现行走面板与导向面板连接时，避免了采用传统的焊接连接方式所引入的焊接热破坏轨道梁力学性能和耐腐蚀性能等因素，故本方案具有易于保证轨道梁各项设计性能的特点，同时，在装配时，由于实现可靠螺栓连接的效率高于实现可靠焊接连接的效率，故本方案还具有利于提高轨道梁装配效率的特点；同时，现有技术中，普遍采用的行走轮为刚性轮，针对用于支撑行走轮的行走面，随着空铁的设计时速提高和空铁的设计承载能力增大，行走面板虽然可设计为具有理想的耐磨性能，但实际在使用过程中仍然会发生不可避免的磨损，采用本方案，在进行轨道梁维护时，如进行行走面板更换时，不需要对轨道梁进行如热切割等破坏性作业，故采用本方案提供的轨道梁还具有易于维护且行走面板更换速度快的特点。
任意一组相互配合以形成所述螺栓连接关系的两个螺栓孔中，至少有一个螺栓孔为条形孔，且所述条形孔的长度方向沿着行走轮支撑板的长度方向。作为本领域技术人员，在实现以上螺栓连接的过程中，针对任意一颗连接螺栓，均需要两个螺栓孔：其中一个螺栓孔设置在连接肋上，另一螺栓孔设置在导向面板上，针对为条形孔的螺栓孔，可设置为单个螺栓孔同时容纳多颗连接螺栓，亦可设置为一个螺栓孔仅容纳亦可连接螺栓。采用本方案，由于连接螺栓在使用过程中受剪即可满足结构连接要求，故在实现螺栓预紧时，保证行走面板与导向面板的相对位置即可，不需要安装为连接螺栓高强度受拉，即不需要通过连接螺栓实现导向面板与连接肋之间的强烈挤压，这样，限定为条形孔的长度方向沿着行走轮支撑板的长度方向，在本轨道梁安装环境四季温差变化较大时，以上螺栓孔的形式可使得在沿着行走轮支撑板的长度方向上，在轨道梁热变形下导向面板与连接肋之间可相互运动，以上相互运动可减小或消除轨道梁上因为热胀冷缩所带来的应力，利于优化轨道梁的受力。
作为连接螺栓的具体实现方式，所述连接螺栓包括一端设置有端头的螺栓部分和螺纹连接于螺栓部分上的螺帽，所述螺帽位于连接肋远离导向面板的一侧。现有技术中，一般通过两块行走面板对空铁列车进行支撑：其中一块行走面板提供空铁列车左侧的行走面，另一块行走面板提供空铁列车右侧的行走面，轨道面板亦采用两块，分别用于对空铁列车左、右侧的导向轮进行约束。同时，两行走面板一般具有用于挂件穿过的空隙。采用以上方案，相当于各连接螺栓完成安装后，与螺栓部分螺纹连接的螺帽位于轨道梁所围成门型空间的内侧，这样，通过所述门型空间，可实现对连接螺栓上的螺纹进行防护以保证连接螺栓能够长期具备可拆卸性。
在行走面板为空铁列车提供支撑时，由于行走面板上与行走轮的接触点位于行走面板与导向面板连接点的侧面，这样，行走面板相当于为一根悬臂梁，作为一种在节约材料情况下，可减小使用过程中行走面板变形量，以保证轨道梁使用过程中尺寸稳定性的技术方案，还包括多块第一加强板，所述第一加强板呈直角三角板状，第一加强板的其中一条直角边与行走轮支撑板的底面相接，且第一加强板位于连接肋的正下方，所述的其中一条直角边端部的锐角与加强肋相交，另一条直角边位于连接肋远离加强肋的一侧；
多块第一加强板沿着行走轮支撑板的长度方向依次排布。本方案中，以上第一加强板实际上为行走轮支撑板抗弯加强部件。第一加强板的具体连接方式可有效减小行走轮支撑板上连接肋与行走轮支撑板连接位置处的应力。
作为一种可减小连接肋上连接肋与行走轮支撑板连接位置处应力的技术方案，还包括多块第二加强板，所述第二加强板呈直角三角板状，第二加强板的其中一条直角边与连接肋远离加强肋的一侧相接，第二加强板的另一条直角边与行走轮支撑板的上表面相接；
多块第二加强板沿着行走轮支撑板的长度方向依次排布。
如上所述，包括第一加强板和第二加强板的技术方案中，实际上整个行走面板主要包括行走轮支撑板、加强肋、连接肋、第一加强板、第二加强板这些部件，为保证行走面板的力学性能、保证行走面板的制造精度和制造效率，设置为：所述行走面板为通过铸造所得的一体式结构。即实际上行走面板亦可采用多块板件焊接拼接的结构设计，但焊接拼接会带来后续热处理或性能不可靠性，同时较长的焊缝亦影响行走面板制备效率。
作为本领域技术人员，以上对轨道梁的具体结构限定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亦可不采用如上提出的耐候钢，而采用现有技术中的其他钢材实施得到轨道梁，同时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。
作为优选，为利于轨道梁力学性能的可靠性，优选设置为沿着轨道梁的延伸方向，依次排布多个连接螺栓设置点，同时多块第二加强板沿着行走轮支撑板的长度方向依次排布旨在避免本轨道梁上局部应力集中，针对以上设置条形第二加强板的实现方案，在螺栓孔为条形孔时，设置为导向面板上的第二加强板与其上条形孔的位置相互错开，这样，首先可以避免第二加强板影响连接螺栓的拆装、设置螺栓孔等，其次还可避免第二加强板影响连接螺栓与导向面板相对运动。优选设置为导向面板上条形孔和第二加强板均为多个，任意两相邻条形孔之间均具有第二加强板。
本发明具有以下有益效果：
本方案提供的耐候钢下屈服极限可达到350兆帕以上；抗拉强度可达到480兆帕以上；延伸率大于等于24％；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90akv/j；-40℃时，冲击吸收功大于等于60akv/j；同时，本耐候钢的焊接裂纹敏感性指数值在0.188左右，耐腐蚀指数值在7.1左右；本方案提供的耐候钢不仅具有理想的力学性能、焊接性能以及耐腐蚀性能，同时其成分配比使得其原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的75-87％。
以上提供的轨道梁方案中，可使得所获得的轨道梁各项力学性能好，同时具有理想的耐腐蚀性能、耐候性和制造经济性。
附图说明
图1是本发明提供的一种空铁用轨道梁一个具体实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的一种空铁用轨道梁一个具体实施例中，行走面板的立体结构示意图；
图3是本发明提供的一种空铁用轨道梁一个具体实施例中，行走面板的侧视图。
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、导向面板，4、加强肋，5、连接肋，6、螺栓孔，7、第一加强板，8、第二加强板。
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：
一种耐候钢，其各组分的重量百分比如下：
c：0.05-0.08％；
si：0.35-0.45％；
mn：1.45-1.55％；
p：0.06-0.09％；
s≤0.015％；
cr：≤0.4％；
ni：0.15-0.2％；
cu：0.25-0.3％；
ti：≤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、p、cr、ni、cu、ti的百分比重量取各自数据范围的中值时，pcm＝0.188、i＝7.1。
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空铁轨道的箱梁，可使得箱梁钢材原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的75-87％。
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：
提供了一种耐候钢，其各组分的重量百分比如下：
c：0.05-0.08％；
si：0.4-0.45％；
mn：1.45-1.55％；
p：0.06-0.09％；
s≤0.015％；
cr：0.35-0.4％；
ni：0.15-0.2％；
cu：0.25-0.3％；
ti：0.01-0.02％；
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：
以上百分比重量表中，c、si、mn、p、cr、ni、cu、ti的百分比重量取各自数据范围的中值时，pcm＝0.189、i＝7.2。
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空铁轨道的箱梁，可使得箱梁钢材原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的78-83％。
实施例3：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：
提供了一种耐候钢，其各组分的重量百分比如下：
c：0.06％；
si：0.4％；
mn：1.48％；
p：0.06-0.09％；
s≤0.015％；
cr：0.35％；
ni：0.17％；
cu：0.26％；
ti：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：
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的箱梁，可使得箱梁钢材原料成本仅为现有耐候钢q345nqr2的79-81％。
实施例4：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上作进一步限定，如图1至图3所示：本实施例公开了一种空铁用轨道梁，包括行走面板1及导向面板3，所述行走面板1及导向面板3的材质均为以上任意一个实施例所提供的耐候钢。
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；导向面板3作为空铁列车导向轮的支撑面板，用于实现对空铁列车在轨道梁宽度方向上进行约束。采用以上方案，可使得所获得的轨道梁各项力学性能好，同时具有理想的耐腐蚀性能、耐候性和制造经济性。
实施例5：
本实施例在实施例4的基础上作进一步限定，如图1至图3所示：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、上端与行走轮支撑板11下端相接的加强了4，所述连接肋5和加强了4的延伸方向均沿着行走轮支撑板11的延伸方向；
在竖直方向上，连接肋5和加强了4的相对位置相互错开；
所述连接肋5和导向面板3上均设置有螺栓孔6，还包括连接螺栓2，所述行走面板1与导向面板3通过穿设在螺栓孔6中的多颗连接螺栓2形成螺栓连接关系。
现有技术中，考虑到材料用量和轨道梁重量，在轨道面板设计时，一般采用设置为轨道面板包括为行走轮提供行走面的行走面板1以及作为行走面板1底部起抗弯加强作用的加强了4。故本方案中，设置为：在竖直方向上，连接肋5和加强了4的相对位置相互错开，同时，连接肋5和导向面板3上均设置有螺栓孔6，上述螺栓孔6用于穿设连接螺栓2，实现行走面板1与导向面板3形成螺栓连接关系。即行走面板1上连接肋5作为行走面板1与导向面板3的连接件，在完成行走面板1与导向面板3连接后，加强了4与连接肋5之间在水平方向上具有间隙，以上间隙用于适应空铁上行走轮与导向轮的相对位置，即保证行走轮位于加强了4正上方且沿着加强了4运动时，导向轮能够与导向面板3的内侧接触。
现有技术中，导向面板3一般固定于桥架上，行走面板1一般仅通过导向面板3实现在空间中的位置约束。本方案中，设置为行走面板1与导向面板3螺栓连接，同时提供了一种具体的行走面板1具体形式，采用本方案，在实现行走面板1与导向面板3连接时，避免了采用传统的焊接连接方式所引入的焊接热破坏轨道梁力学性能和耐腐蚀性能等因素，故本方案具有易于保证轨道梁各项设计性能的特点，同时，在装配时，由于实现可靠螺栓连接的效率高于实现可靠焊接连接的效率，故本方案还具有利于提高轨道梁装配效率的特点；同时，现有技术中，普遍采用的行走轮为刚性轮，针对用于支撑行走轮的行走面，随着空铁的设计时速提高和空铁的设计承载能力增大，行走面板1虽然可设计为具有理想的耐磨性能，但实际在使用过程中仍然会发生不可避免的磨损，采用本方案，在进行轨道梁维护时，如进行行走面板1更换时，不需要对轨道梁进行如热切割等破坏性作业，故采用本方案提供的轨道梁还具有易于维护且行走面板1更换速度快的特点。
任意一组相互配合以形成所述螺栓连接关系的两个螺栓孔6中，至少有一个螺栓孔6为条形孔，且所述条形孔的长度方向沿着行走轮支撑板11的长度方向。作为本领域技术人员，在实现以上螺栓连接的过程中，针对任意一颗连接螺栓2，均需要两个螺栓孔6：其中一个螺栓孔6设置在连接肋5上，另一螺栓孔6设置在导向面板3上，针对为条形孔的螺栓孔6，可设置为单个螺栓孔6同时容纳多颗连接螺栓2，亦可设置为一个螺栓孔6仅容纳亦可连接螺栓2。采用本方案，由于连接螺栓2在使用过程中受剪即可满足结构连接要求，故在实现螺栓预紧时，保证行走面板1与导向面板3的相对位置即可，不需要安装为连接螺栓2高强度受拉，即不需要通过连接螺栓2实现导向面板3与连接肋5之间的强烈挤压，这样，限定为条形孔的长度方向沿着行走轮支撑板11的长度方向，在本轨道梁安装环境四季温差变化较大时，以上螺栓孔6的形式可使得在沿着行走轮支撑板11的长度方向上，在轨道梁热变形下导向面板3与连接肋5之间可相互运动，以上相互运动可减小或消除轨道梁上因为热胀冷缩所带来的应力，利于优化轨道梁的受力。
作为连接螺栓2的具体实现方式，所述连接螺栓2包括一端设置有端头的螺栓部分和螺纹连接于螺栓部分上的螺帽，所述螺帽位于连接肋5远离导向面板3的一侧。现有技术中，一般通过两块行走面板1对空铁列车进行支撑：其中一块行走面板1提供空铁列车左侧的行走面，另一块行走面板1提供空铁列车右侧的行走面，轨道面板亦采用两块，分别用于对空铁列车左、右侧的导向轮进行约束。同时，两行走面板1一般具有用于挂件穿过的空隙。采用以上方案，相当于各连接螺栓2完成安装后，与螺栓部分螺纹连接的螺帽位于轨道梁所围成门型空间的内侧，这样，通过所述门型空间，可实现对连接螺栓2上的螺纹进行防护以保证连接螺栓2能够长期具备可拆卸性。
在行走面板1为空铁列车提供支撑时，由于行走面板1上与行走轮的接触点位于行走面板1与导向面板3连接点的侧面，这样，行走面板1相当于为一根悬臂梁，作为一种在节约材料情况下，可减小使用过程中行走面板1变形量，以保证轨道梁使用过程中尺寸稳定性的技术方案，还包括多块第一加强板7，所述第一加强板7呈直角三角板状，第一加强板7的其中一条直角边与行走轮支撑板11的底面相接，且第一加强板7位于连接肋5的正下方，所述的其中一条直角边端部的锐角与加强了4相交，另一条直角边位于连接肋5远离加强了4的一侧；
多块第一加强板7沿着行走轮支撑板11的长度方向依次排布。本方案中，以上第一加强板7实际上为行走轮支撑板11抗弯加强部件。第一加强板7的具体连接方式可有效减小行走轮支撑板11上连接肋5与行走轮支撑板11连接位置处的应力。
作为一种可减小连接肋5上连接肋5与行走轮支撑板11连接位置处应力的技术方案，还包括多块第二加强板8，所述第二加强板8呈直角三角板状，第二加强板8的其中一条直角边与连接肋5远离加强了4的一侧相接，第二加强板8的另一条直角边与行走轮支撑板11的上表面相接；
多块第二加强板8沿着行走轮支撑板11的长度方向依次排布。
如上所述，包括第一加强板7和第二加强板8的技术方案中，实际上整个行走面板1主要包括行走轮支撑板11、加强了4、连接肋5、第一加强板7、第二加强板8这些部件，为保证行走面板1的力学性能、保证行走面板1的制造精度和制造效率，设置为：所述行走面板1为通过铸造所得的一体式结构。即实际上行走面板1亦可采用多块板件焊接拼接的结构设计，但焊接拼接会带来后续热处理或性能不可靠性，同时较长的焊缝亦影响行走面板1制备效率。
作为本领域技术人员，以上对轨道梁的具体结构限定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亦可不采用如上提出的耐候钢，而采用现有技术中的其他钢材实施得到轨道梁，同时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。
作为优选，为利于轨道梁力学性能的可靠性，优选设置为沿着轨道梁的延伸方向，依次排布多个连接螺栓2设置点，同时多块第二加强板8沿着行走轮支撑板11的长度方向依次排布旨在避免本轨道梁上局部应力集中，针对以上设置条形第二加强板8的实现方案，在螺栓孔6为条形孔时，设置为导向面板3上的第二加强板8与其上条形孔的位置相互错开，这样，首先可以避免第二加强板8影响连接螺栓2的拆装、设置螺栓孔6等，其次还可避免第二加强板8影响连接螺栓2与导向面板3相对运动。优选设置为导向面板3上条形孔和第二加强板8均为多个，任意两相邻条形孔之间均具有第二加强板8。
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。