本發(fā)明涉及一種榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶，屬于合金鋼材料。

背景技術(shù)：

1、榫卯結(jié)構(gòu)(鋼結(jié)構(gòu))是由鋼材料連接組成的結(jié)構(gòu)，榫卯結(jié)構(gòu)的主體框架由鋼帶、型鋼等鋼材料制成的多根橫梁、立柱、桁架等構(gòu)件搭接組成。這種榫卯結(jié)構(gòu)因其施工便捷、強(qiáng)度高等因素，大量的應(yīng)用于建筑、橋梁、貨架、場館等領(lǐng)域，尤其是在建筑工程中發(fā)揮著日益重要的作用。但將鋼材料應(yīng)用在這些榫卯結(jié)構(gòu)中還需考慮到鋼結(jié)構(gòu)以及在榫卯結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)對機(jī)械強(qiáng)度的需求，現(xiàn)有的普通鋼結(jié)構(gòu)的材料來說機(jī)械強(qiáng)度不夠容易出現(xiàn)變形移動等問題，從而對榫卯結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的鋼材料的機(jī)械強(qiáng)度性能會提出更高的要求，尤其是對鋼材料的抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率等指標(biāo)的控制，主要是由于一般的鋼材料在抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率指標(biāo)上存在相反的性能表現(xiàn)，這就需考慮如何實(shí)現(xiàn)兩者兼具的性能也是目前用于榫卯結(jié)構(gòu)中的鋼材料應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)性能要求，常規(guī)的鋼材料很難做到兩者兼具的性能指標(biāo)要求。如現(xiàn)有文獻(xiàn)中公開的鋼材料鋼帶，其鋼帶的化學(xué)成分重量百分比含量為：c：≤0.5％；si：≤0.5％；mn：0.30％～0.5％；p：0.07％～0.15％；s：≤0.035％；cr：0.30％～1.2％；ni：0.10～0.5％；cu：0.25％～0.40％，余量為fe。對于上述類型的鋼帶中p、s含量較高，過高s含量的存在容易導(dǎo)致合金中形成mns等夾雜物，造成組織中局部區(qū)域的mns富集，割裂了基體的連續(xù)性，導(dǎo)致鋼材料脆性變大，使其塑性下降；同樣，p含量過高也會使合金中夾雜非金屬化合物，導(dǎo)致鋼帶的脆性增加，從而使其塑性下降從而使斷后伸長率性能下降，且也不易于操作加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶，解決的問題是如何實(shí)現(xiàn)鋼帶兼具高抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率的性能。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的，一種榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶，該鋼帶采用包括以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分制成：

3、c：≤0.2％；s?i：≤0.60％；mn：≤2.0％；p：≤0.025％；s：≤0.015％；cr：0.30％～1.25％；ni：0.12％～0.65％；cu：0.16％～0.55％，余量為fe。

4、本專用鋼帶成分中c元素主要是起強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的作用，有助于增加鋼帶的強(qiáng)度性能，但是對于c元素的用量不僅會影響到鋼材料的強(qiáng)度性能，更重要的是，還會影響鋼帶的塑性和韌性，若加入的含量過高，則會使鋼材的塑性和韌性的性能下降，從而最終影響到材料的斷后伸長率，無法保證鋼材的斷后伸長率達(dá)到所需的指標(biāo)要求，因而通過將c的用量控制在0.2％以內(nèi)，能夠同時起到強(qiáng)化和斷后伸長率的性能；si元素是為了起到脫氧的作用，有利于避免因鋼材料中氧含量過程形成非金屬氧化物等雜質(zhì)而影響鋼帶的最終斷后伸長率；mn元素是重要的增強(qiáng)韌性的元素和起到固溶化的性能，有利于提高鋼帶的強(qiáng)度和韌性，相比于一般的鋼帶，本發(fā)明通過對mn元素的添加進(jìn)行提升，通過使mn的用量控制在上限2.0％以內(nèi)，控制在相對較高的含量，能夠使鋼材兼具高強(qiáng)度性能和高韌性的性能，同時也是為了避免用量較高導(dǎo)致的淬透性，影響鋼帶的可焊性，但是，當(dāng)通過提高mn元素的用量提升強(qiáng)度性能時，對應(yīng)鋼帶的脆性變高而影響韌性導(dǎo)致斷后伸長率下降，本發(fā)明在研究的過程中發(fā)現(xiàn)，在提高mn元素的上限含量之后，通過控制si元素以及鋼帶中的s和p元素并使它們控制在更低的范圍內(nèi)，鋼材料的原料中殘余量，這里通過精準(zhǔn)的控制其摻入量，能夠有效的保證鋼帶具有較高的抗拉強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度的同時兼具高斷后伸長率的效果，另外，還通過將鋼帶中各成分之間的協(xié)同作用，能夠最大化的發(fā)揮c、mn等元素的固溶強(qiáng)化作用和增強(qiáng)韌性的功能，且mn能夠更有效的減弱或消除因少量s引起的熱脆性，改善加工性能，同時配合對s、p等元素的控制起到協(xié)同作用，使有效的實(shí)現(xiàn)兼具高抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率的效果，且可焊接性好，又能保證耐候鋼帶本身的耐大氣腐蝕的耐候效果。本發(fā)明的榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶能夠用于建筑工程領(lǐng)域中鋼結(jié)構(gòu)的榫卯結(jié)構(gòu)(用于橫梁、立柱等)的專用鋼，還可以根據(jù)榫卯結(jié)構(gòu)的鋼材料的應(yīng)用需求將鋼帶進(jìn)一步的制成鋼板、鋼管等具體需求產(chǎn)品。

5、進(jìn)一步的說，為了解決鋼帶強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度)提升后材料變脆的問題，使更好的保證鋼帶的斷后伸長率在20％以上，本發(fā)明通過更精準(zhǔn)的嚴(yán)格控制，采用低p含量和低s含量的體系，能夠有利于促進(jìn)鋼帶的各向異性，避免體系中硫化物(如mns)或非金屬氧化物持的夾雜而影響韌性，有效的實(shí)現(xiàn)斷后伸長率達(dá)到20％以上的指標(biāo)要求，又能夠使力學(xué)性能也有效的提高，抗拉強(qiáng)度性能達(dá)到≥550mpa以上，下屈服強(qiáng)度達(dá)到450mpa以上，但同時使體系中含有少量的p和s元素有利于兼具保證耐候性，且使添加的cr、cu元素及ni之間共同作用保證鋼材的耐候性能，調(diào)整三者cu-cr-ni的含量，也能夠有效的保證鋼帶的耐腐蝕性。具體來說，通過在鋼帶的成分加添加cr元素，并控制在上述的含量范圍內(nèi)，能保證強(qiáng)度性能和韌性，又能夠有效的保證鋼帶的耐候性，且通過添加的ni和cu元素起到固溶和沉淀強(qiáng)化作用，還能有效的避免因mn的含量上限較高時可能影響鋼帶的耐候性的因素；另外cu和p元素的存在能夠使鋼帶具有較優(yōu)的耐候性能，從而保證改善鋼帶韌性的性能的同時兼具耐候性，使實(shí)現(xiàn)高斷后伸長率的效果。

6、在上述榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶中，作為優(yōu)選，所述鋼帶采用包括以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分制成：

7、c：0.13％～0.15％；si：0.45％～0.56％；mn：1.55％～1.85％；p：≤0.015％；s：≤0.015％；cr：0.30％～1.25％；ni：0.12％～0.65％；cu：0.16％～0.55％，余量為鐵。通過使mn元素控制在較高的含量范圍，同時，使s?i元素控制在0.45％～0.56％的范圍，能夠起到有效脫氧的特性，更好的降低鋼材料中的含氧量，避免硅含量過高影響材料的韌性，且通過同步調(diào)整mn、si和s及p的含量，能更有效的避免形成硫化物雜質(zhì)以及非金屬氧化物，從而保證鋼帶中組織的連續(xù)性，避免因硫化夾雜物或非金屬氧化物的影響造成鋼帶組織的分層斷裂，能夠使鋼帶的機(jī)械強(qiáng)度性能得到更好的保證，使抗拉強(qiáng)度提升到650mpa以上，下屈服強(qiáng)度達(dá)到550mpa以上，且通過使si的添加量相對高一點(diǎn)為了使其能夠起到脫氧的效果，更好的避免其它非金屬雜質(zhì)的產(chǎn)生，從而使能夠更有效的兼具高韌性的性能，達(dá)到高斷后伸長率的性能，總體上使斷后伸長率達(dá)到22％以上。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述mn的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.62％～1.80％。

8、在上述榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶中，作為優(yōu)選，所述(c+mn+si)：(si+p+s)的質(zhì)量比為2.48：0.562～0.564。相當(dāng)于1：0.226～0.228，通過對上述成分之間的用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，能夠使體系的各成分之間達(dá)到更優(yōu)的協(xié)同作用，有效的保證鋼帶兼具強(qiáng)度性能和斷后伸長率的效果，兩者均具有明顯的性能保障，抗拉強(qiáng)度達(dá)到700mpa以上，下屈服強(qiáng)度達(dá)到640mpa以上，斷后伸長率達(dá)到28％以上。

9、在上述榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶中，作為優(yōu)選，所述鋼帶的成分中還包括以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分：

10、b：0.08％～0.12％；in：0.04％～0.06％；bi：0.01％～0.02％；ta：0.01％～0.02％。通過上述b(硼)、in(銦)、bi(鉍)和ta(鉭)元素的添加，能夠更好的提升鋼帶的韌性，尤其是in和ta的添加能更好的使鋼帶具有優(yōu)異的韌性，能夠使斷后伸長率具有更優(yōu)異的表現(xiàn)，且還能夠使鋼帶在抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度性能方面也具有優(yōu)異的表現(xiàn)。更進(jìn)一步的優(yōu)選，所述(mn+cu)：(in+ta)的質(zhì)量比為1.72～1.78：0.06。通過更精準(zhǔn)的控制體系中上述元素之間的比例關(guān)系，能夠更好的實(shí)現(xiàn)協(xié)同作用，使鋼帶具有更優(yōu)異的韌性性能，達(dá)到斷后伸長率高的效果，且又能保證具有高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的性能，斷后伸長率達(dá)到30％以上，抗拉強(qiáng)度達(dá)到700mpa以上，下屈服強(qiáng)度達(dá)到620mpa以上。

11、在上述榫卯結(jié)構(gòu)的專用鋼帶中，作為優(yōu)選，所述鋼帶的成分中還包括nb、v和ti，且(nb+v+ti)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和≤0.22％。提高強(qiáng)度韌性，使鋼帶具有同時兼具抗拉強(qiáng)度性能和斷后伸長率高的機(jī)械強(qiáng)度性能。具體來說，通過添加nb元素能夠促進(jìn)鋼帶組織晶粒細(xì)化，提高強(qiáng)度的同時增強(qiáng)韌性，但nb元素過多會促進(jìn)鐵素體δ相或其他脆性的演化，反而會降低鋼帶的基體的韌性，因此，最好使nb的含量控制在0.012％～0.015％。ti的添加能夠抑制軋制過程中奧氏體晶粒長大，細(xì)化晶粒，但是添加過多時易形成大顆粒，易去細(xì)化晶粒的功能，所以最好使其ti的含量控制在0.03％～0.04％,v元素的加入也能夠提升鋼帶的整體延展性能，增加韌性。

12、綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

13、1.通過使mn的用量控制在上限2.0％以內(nèi)，使錳的含量相對提高，能夠使鋼材兼具高強(qiáng)度性能和高韌性的性能；同時，通過控制鋼帶中的s和p元素并使它們控制在更低的范圍內(nèi)，能夠有效的保證鋼帶具有較高的抗拉強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度的同時兼具高斷后伸長率的效果。

14、2.本發(fā)明鋼帶兼具高抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率的性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到650mpa以上，下屈服強(qiáng)度達(dá)到550mpa以上，斷后伸長率達(dá)到20％以上。

15、3.能夠使鋼帶的成分中(c+mn+si)：(si+p+s)的質(zhì)量比為2.55：0.562～0.564。有效的保證鋼帶兼具強(qiáng)度性能和斷后伸長率的效果，抗拉強(qiáng)度達(dá)到700mpa以上，下屈服強(qiáng)度達(dá)到630mpa以上，斷后伸長率達(dá)到28％以上。