CN104109820A

CN104109820A - 一种新型金属屋面板材料

Info

Publication number: CN104109820A
Application number: CN201410365062.2A
Authority: CN
Inventors: 陆永; 杜文亮; 陈建辉; 周志刚; 赵永杰
Original assignee: Shandong Ya Baite Metal Structure System Co Ltd
Current assignee: Shandong Ya Baite Metal Structure System Co Ltd
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2014-10-22

Abstract

本发明提供了一种新型金属屋面板材料，由以下质量百分比的材料组成：C：0.1-1.0%；Si:0.4-1.5%；Mn:1.0-2.0%；Al:2.5-3.5%；Mg：1.2-4.6%；Ni：2.5-8.0%；Cr：12.5-17.5%；Cu：0.1-0.5%；Ti:0.1-1.0%；Mo：0.1-0.15%；Ba：0.1-0.2%；Nb:0.05-0.1%；V：0.05-0.15%；Sr：0.01-0.05%；Zr:0.1-0.25%；Bi:0.01-0.03%；Sb:0.02-0.04%；其余为Ce、La、Y、Sc、Fe。本发明的金属材料有很好的韧性、耐磨性、抗腐蚀性、可塑性、可焊接性等。

Description

一种新型金属屋面板材料

技术领域

本发明涉及一种金属材料，具体涉及一种新型金属屋面板材料，尤其是一种用于直立锁边金属屋面系统的金属屋面板材料。

背景技术

金属屋面板是钢结构建筑领域常用的主要结构部件，主要用于金属屋面系统上。目前使用的金属屋面板材的种类很多，有锌板、镀铝锌板、铝合金板、铝镁合金板、钛合金板、铜板、不锈钢板等。

金属屋面系统主要包括：立边咬合系统、直立锁边系统、古典式扣盖系统、平锁扣式系统、平面板条系统、压型板系统、单元板块式系统等。

目前直立锁边金属屋面系统广泛用于世界各地著名建筑上，有机场站楼、火车站、工厂、学校、市政建设等。直立锁边金属屋面系统能保证永不汇漏，完全取消螺钉连接，不限制屋面金属板长，成为理想的屋面系统；直立锁边金属屋面材料成型可以在建筑工地现场进行，大大节约了建设成本，提高生产效率，并减少运输损坏的损失；从其灵活性满足各种建筑要求，为建筑提供有力的支持以解决目前各种认为困难的问题。

无论是对金属面板还是对金属屋面系统而言，板材本身的性能、质量都是其中尤为关键的问题。建筑屋面要能够满足适用、坚固、耐久、美观的基本要求，屋面系统功能上到能够达到防水、气密、抗风、温度变形、保温、降噪、防雷、防火、节能环保等性能要求。这其中，对金属材料的选择尤为重要。目前，随着社会经济的发展，人们对建筑物的要求也越来越高，相应的对金属板材的质量要求也越来越高。因此，有必要开发出一种新型的金属屋面板材料以适应社会的不断发展。

发明内容

发明目的：本发明的目的就是提供一种新型的金属屋面板材料。

技术方案：为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种新型金属屋面板材料，所述金属屋面板材料由以下质量百分比的材料组成：

C：0.1-1.0%；C能增加金属材料的冷脆性和时效敏感性，但是如果含量过高，则金属材料的塑性、冲击性降低及焊接性能变差，因此，含量不可太高；

Si:0.4-1.5%；Si可以降低金属材料在熔炼过程中Mn、Cr等元素的烧损，但是如果Si的含量过高又会使材料的脆性转变温度提高，因此Si的含量设定较低；

Mn:1.0-2.0%；Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般在金属材料中不可避免的会带入一些硫杂质，硫对金属材料而言是有害物质，而加入一定量的Mn则能消除或减弱由于硫所引起的金属的热脆性，从而改善金属的热加工性能；同时锰和金属中的Fe、Al、Mg等元素进行作用，可以提高金属材料的韧性、强度、硬度和耐磨性、淬透性，改善金属材料的热加工性能；

Al:2.5-3.5%；Al可以减轻金属材料的重量，并增加硬度和强度；

Mg：1.2-4.6%；Mg可以与金属中的Al、Si等元素作用，使得金属的抗拉伸能力增强；

Ni：2.5-8.0%；Ni可以提高金属材料的可塑性、抗氧化性、不锈性、可焊接性及韧性，使金属的热稳定性大大增强；

Cr：12.5-17.5%；Cr是金属材料中非常重要的一种元素，可以提高金属材料的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、韧性、抗氧化性，抗硫化性；

Cu：0.1-0.5%；Cu是一种重要的合金元素，对金属材料有很好的固溶强化效果；同时Cu 可以增强金属材料的韧性，提高金属的抗大气腐蚀性，同时还可以降低成型加工时的有效压力，并且比较廉价； Ti:0.1-1.0%；Ti可以起到细化金属材料的铸造组织和焊缝组织的作用；

Mo：0.1-0.15%；Mo能提高金属的淬透性和热强性、耐腐蚀性，增加对变形、开裂和磨损等的抗力，可以有效地消除（或降低）金属应力，提高塑性；

Ba：0.1-0.2%；Ba属于碱土金属元素，是一种性质较为活泼的元素，加入到金属材料中可以起到脱氧、脱磷的作用，降低氧、磷等有害物质对金属的损害；

Nb:0.05-0.1%；Nb 能细化晶粒和降低金属的过热敏感性及回火脆性，提高强度，还可以提高金属材料的耐腐蚀能力，改善焊接性能；

V：0.05-0.15%；V一种优良的脱氧剂，在金属材料的熔铸过程中起细化晶粒作用，细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用，还可以提高金属材料的强度和韧性，并且可以和金属中的C元素形成碳化物，进而在高温高压下可以提高金属的抗氢腐蚀能力；

Sr：0.01-0.05%；Sr是一种表面活性元素，能改变金属间化合物相的行为，因此用Sr元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量，提高材料力学性能，改善金属制品表面粗糙度；

Zr:0.1-0.25% ；Zr可以起到细化金属材料中的再结晶组织和细化金属材料的铸造组织的作用；

Bi:0.01-0.03%；Bi元素是低熔点金属，能改善金属的切削性能，Bi在凝固过程中膨胀，对补缩有利；

Sb:0.02-0.04%；Sb可以改善金属制备过程中的热压与冷压工艺性能，还可以防止因为杂质中带入的Na元素而导致的钠脆问题；

Ce ：0.05-0.2%；

La ：0.05-0.15%；

Y ：0.05-0.25%；

Sc：0.05-0.15%；Ce、La、Y、Sc等稀土元素，本发明中尽管没有加入S、P，但是原材料中也会带入S、P，这两种元素属于有害物质，而稀土金属由于其高活泼性，能够脱去金属液中的S、P等有害物质，起到净化金属液的作用，控制硫化物及其他化合物形态，起到变质、细化晶粒和强化作用，同时还可以显著的提高金属材料的韧性、耐磨性、抗腐蚀性，并且还能改善金属材料的焊接能力和低温性能，因此需要中加入了适量的稀土元素；

其余为Fe。

金属材料中，因为P会使金属冷脆，降低冲击韧性，S会使金属轧制时产生热脆断裂，降低金属的延展性和耐蚀性，这两种元素属于金属的有害元素，因此，一般而言，最好不添加S、P元素。

优选的，所述金属屋面板材料由以下质量百分比的材料组成：

C：0.2-0.6%；Si:0.5-1.2%；Mn:1.2-2.0%；Al:2.5-3.5%；Mg：1.5-4.0%； Ni：4.5-6.5%；Cr：13.0-16.0%；Cu：0.1-0.5%；Ti:0.2-0.8%；Mo：0.1-0.15%；Ba：0.1-0.2%；Nb:0.05-0.1%；V：0.05-0.15%；Sr：0.01-0.05%；Zr:0.1-0.25% ；Bi:0.01-0.03%；Sb:0.02-0.04%；Ce ：0.08-0.15%；La ：0.08-0.15%；Y ：0.1-0.2%；Sc：0.08-0.15%；其余为Fe。

一种新型金属屋面板材料的制备方法，该制备方法为：

按所述配方进行配料，配好的物料投入中频炉中在1000-1100℃下进行搅拌并加热熔融，所有的物料混合熔融完全后，然后在1400-1500℃下进行浇注，浇注完全后，然后对产品进行冷却，当温度冷却至850-900℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在350-400℃进行回火处理。在熔融和浇注是温度不可以太高，如果温度过高，里面添加的一些稀土元素等辅助元素会挥发而不能发挥其应有的作用，从而减低金属材料的整体性能。

有益效果：采用上述技术方案的本发明具有以下优点：

本发明的金属屋面板材料以Fe为主，同时加入了其他的能够提高其性能的金属元素如Mn、Mg、Cr、Al、Ni等，并且加入了适量的稀土元素，这样本发明的金属材料相较于其他金属材料而言整体的性能更加均衡优越，有很好的韧性、耐磨性、抗腐蚀性、可塑性、可焊接性，同时硬度及强度也很好，本发明的金属材料其性能优越，可以广泛的应用在一些大型建筑的屋面板上。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明进行详细说明，但同时说明本发明的保护范围并不局限于本实施例的具体范围，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种新型金属屋面板材料，由以下质量百分比的材料组成：

C：0.2%；Si:0.6%；Mn:1.2%；Al:2.5%；Mg：1.8%； Ni：6.5%；Cr：13.5%；Cu：0.15%；Ti:0.25%；Mo：0.1%；Ba：0.1%；Nb:0.08%；V：0.08%；Sr：0.02%；Zr:0.1% ；Bi:0.01%；Sb:0.02%；Ce ：0.08%；La ：0.08%；Y ：0.15%；Sc：0.08%；其余为Fe。

一种新型金属屋面板材料的制备方法，该制备方法为：按所述配方进行配料，配好的物料投入中频炉中在1000℃下进行搅拌并加热熔融，所有的物料混合熔融完全后，然后在1400℃下进行浇注，浇注完全后，然后对产品进行冷却，当温度冷却至850℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在350℃进行回火处理。

实施例2：

一种新型金属屋面板材料，由以下质量百分比的材料组成：

C：0.3%；Si:0.8%；Mn:1.5%；Al:2.8%；Mg：2.5%； Ni：6.0%；Cr：14.0%；Cu：0.3%；Ti:0.4%；Mo：0.12%；Ba：0.15%；Nb:0.05%；V：0.05%；Sr：0.05%；Zr:0.15% ；Bi:0.02%；Sb:0.03%；Ce ：0.1%；La ：0.1%；Y ：0.11%；Sc：0.1%；其余为Fe。

一种新型金属屋面板材料的制备方法，该制备方法为：按所述配方进行配料，配好的物料投入中频炉中在1050℃下进行搅拌并加热熔融，所有的物料混合熔融完全后，然后在1450℃下进行浇注，浇注完全后，然后对产品进行冷却，当温度冷却至870℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在380℃进行回火处理。

实施例3：

一种新型金属屋面板材料，由以下质量百分比的材料组成：

C：0.4%；Si:1.0%；Mn:1.8%；Al:3.1%；Mg：3.4%； Ni：5.0%；Cr：15.0%；Cu：0.4%；Ti:0.5%；Mo：0.13%；Ba：0.1%；Nb: 0.1%；V：0.1%；Sr：0.01%；Zr:0.2% ；Bi:0.03%；Sb: 0.04%；Ce ：0.15%；La ：0.15%；Y ：0.2%；Sc： 0.15%；其余为Fe。

一种新型金属屋面板材料的制备方法，该制备方法为：按所述配方进行配料，配好的物料投入中频炉中在1100℃下进行搅拌并加热熔融，所有的物料混合熔融完全后，然后在1500℃下进行浇注，浇注完全后，然后对产品进行冷却，当温度冷却至900℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在400℃进行回火处理。

实施例4：

一种新型金属屋面板材料，由以下质量百分比的材料组成：

C：0.5%；Si: 1.2%；Mn: 2.0%；Al: 3.5%；Mg：4.0%； Ni：4.5%；Cr： 16.0%；Cu：0.5%；Ti: 0.8%；Mo：0.15%；Ba：0.2%；Nb:0.08%；V：0.15%；Sr：0.03%；Zr: 0.25% ；Bi:0.02%；Sb:0.03%；Ce ：0.1%；La ：0.15%；Y ：0.2%；Sc：0.08%；其余为Fe。

一种新型金属屋面板材料的制备方法，该制备方法为：按所述配方进行配料，配好的物料投入中频炉中在1100℃下进行搅拌并加热熔融，所有的物料混合熔融完全后，然后在1460℃下进行浇注，浇注完全后，然后对产品进行冷却，当温度冷却至880℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在390℃进行回火处理。

实施例5：

一种新型金属屋面板材料，由以下质量百分比的材料组成：

C：0.6%；Si:0.5%；Mn:1.2%；Al:3.1%；Mg：3.6%； Ni：4.8%；Cr：15.6%；Cu：0.35%；Ti:0.55%；Mo：0.1%；Ba：0.15%；Nb:0.08%；V：0.12%；Sr：0.04%；Zr:0.18% ；Bi:0.02%；Sb:0.03%；Ce ：0.12%；La ：0.13%；Y ：0.15%；Sc：0.12%；其余为Fe。

一种新型金属屋面板材料的制备方法，该制备方法为：按所述配方进行配料，配好的物料投入中频炉中在1060℃下进行搅拌并加热熔融，所有的物料混合熔融完全后，然后在1480℃下进行浇注，浇注完全后，然后对产品进行进行冷却，当温度冷却至890℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在360℃进行回火处理。

按照上述实施例制备出的金属屋面板材料具有很好的韧性、耐磨性、抗腐蚀性、可塑性、可焊接性、硬度、强度等，整体性能比较均衡、优良，可以广泛的应用在一些大型建筑的屋面板上，可以满足现代化社会对金属材料的高质量要求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种新型金属屋面板材料，其特征在于：所述金属屋面板材料由以下质量百分比的材料组成：

C：0.1-1.0%；Si:0.4-1.5%；Mn:1.0-2.0%；Al:2.5-3.5%；Mg：1.2-4.6%； Ni：2.5-8.0%；Cr：12.5-17.5%；Cu：0.1-0.5%；Ti:0.1-1.0%；Mo：0.1-0.15%；Ba：0.1-0.2%；Nb:0.05-0.1%；V：0.05-0.15%；Sr：0.01-0.05%；Zr:0.1-0.25% ；Bi:0.01-0.03%；Sb:0.02-0.04%；Ce ：0.05-0.2%；La ：0.05-0.15%；Y ：0.05-0.25%；Sc：0.05-0.15%；其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的新型金属屋面板材料，其特征在于：所述金属屋面板材料由以下质量百分比的材料组成：

3.一种如权利要求1所述的新型金属屋面板材料的制备方法，其特征在于：该制备方法为：按所述配方进行配料，配好的物料投入中频炉中在1000-1100℃下进行搅拌并加热熔融，所有的物料混合熔融完全后，然后在1400-1500℃下进行浇注，浇注完全后，然后对产品进行冷却，当温度冷却至850-900℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在350-400℃进行回火处理。