CN104451426A - 一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：C≤0.09%，Si≤1.35%，P≤0.035%，S≤0.030%，Mn≤1.00%，Cr：16.5-18.5%，Ni：2.00-5.00%，Cu：3.50-5.50%，Nb：0.15-0.45%，余量为Fe。作为弹性体材料使用的本发明，适当的Cr含量与适当的Ni含量，有助于热处理后减少δ-铁素体的形成。该种含量的材料经热处理后有优良的机械性能，硬度可达HRC35～40，强度极限可达135kg/mm2，线膨胀系数达到11.1×10-6m/℃，与现在常用的合金钢40CrNiMoA相当。

Description

一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料
技术领域
本申请涉及传感器技术领域，具体来说涉及称重传感器的弹性体材料技术。
背景技术
称重传感器性能的优劣，决定了衡器的准确度、稳定性和可靠性。
目前，称重传感器的弹性体材料主要分为三类：铝合金（LY12）、合金钢（40CrNiMoA）、不锈钢（0Cr17Ni4Cu4Nb），前两种材料应用最为普遍，加工工艺、热处理工艺、制作工艺已十分成熟。但目前国内不锈钢传感器的研究、生产处于初级阶段，市场需求不大，还没有形成大批量生产不锈钢传感器的市场规模，不锈钢传感器准确度低，达到GB/T7551-1997《称重传感器》国家标准和JJG669-2003《称重传感器》计量检定规程中C3级的比率低，只有部分形式及规格的不锈钢传感器可以做到高准确度等级。其原因是不锈钢传感器制造成本高，国内厂家对不锈钢传感器的制造技术研究不够，没有完全掌握，主要有：
1.不锈钢传感器弹性体材料相关基础性研究不够，对其成分、冶炼工艺、轧制要求、供货状态并非了如指掌。
2.国内对不锈钢材料的热处理工艺未能完全掌握，热处理对传感器性能指标（主要是滞后指标）的影响未能解决。
3.应变计与不锈钢材料的匹配。对于称重传感器的弹性体材料而言，材料成分决定其组织，组织决定材料性能，材料性能决定传感器的性能，因此材料选择及成分的确定是第一步，其次，热处理工艺和应变计的匹配成为关键点。
申请号为201210567320.6，发明名称为传感器外壳的发明，其公开了一种传感器外壳，该传感器外壳包含一壳本体。壳本体具有一顶面及一由该顶面凹陷形成的容室，该压电片设置在该容室内。该传感器外壳主要是由一铝合金制成，该铝合金含有重量比为4.5-6%重量的镁、约0.4%的铁、约0.3%的硅、约0.1%的铜、约0.1%的锌、0.05～0.2%的锰及0.05～0.2%的铬，其余为铝。通过铝合金的使用，以更适合的机械特性提高传感器电能与机械能的转换效率，并能抑制传感器的余震，再以物理表面处理的方法使该传感器外壳外表面的粗糙度增加，易于喷涂漆料，且使用的细微颗粒能重复适用，更能达到环保的功效。
再例如申请号为201180028078.9，发明名称为储氢合金及使用该储氢合金的氢传感器，该发明提供了一种氢传感器，其使用了包含Mg-Ni系合金和Zr-Ti系合金的储氢合金，该氢传感器具备：基板；设置在该基板上、且包含所述Mg-Ni系合金和所述Zr-Ti系合金的氢反应层；以及设置在该氢反应层上、用于促进所述Mg-Ni系合金的氢化的第1催化剂层。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种称重传感器的弹性体材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C≤0.09%，
Si≤1.35%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn≤1.00%，
Cr：16.5-18.5%，
Ni：2.00-5.00%，
Cu：3.50-5.50%，
Nb：0.15-0.45%，
余量为Fe。
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C：0.03%，
Si：0.35%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：0.30%，
Cr：16.5%，
Ni：2.00%，
Cu：3.50%，
Nb：0.15%，
余量为Fe。
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C：0.04%，
Si：0.65%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：0.60%，
Cr：17.0%，
Ni：2.50%，
Cu：4.00%，
Nb：0.25%，
余量为Fe。
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C：0.06%，
Si：0.95%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：0.75%，
Cr：17.5%，
Ni：3.50%，
Cu：5.0%，
Nb：0.35%，
余量为Fe。
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C：0.09%，
Si：1.35%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：1.00%，
Cr：18.5%，
Ni：5.00%，
Cu：5.50%，
Nb：0.45%，
余量为Fe。
本发明采用上述技术方案后，具有如下技术效果：
作为弹性体材料使用的本发明，适当的Cr含量与适当的Ni含量，有助于热处理后减少δ-铁素体的形成。该种含量的材料经热处理后有优良的机械性能，硬度可达HRC35～40，强度极限可达135kg/mm2，线膨胀系数达到11.1×10-6m/℃，与现在常用的合金钢40CrNiMoA相当。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C：0.03%，Si：0.35%，P≤0.035%，S≤0.030%，Mn：0.30%，Cr：16.5%，Ni：2.00%，Cu：3.50%，Nb：0.15%，余量为Fe。
实施例2
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C：0.04%，Si：0.65%，P≤0.035%，S≤0.030%，Mn：0.60%，Cr：17.0%，Ni：2.50%，Cu：4.00%，Nb：0.25%，余量为Fe。
实施例3
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为：
C：0.06%，Si：0.95%，P≤0.035%，S≤0.030%，Mn：0.75%，Cr：17.5%，Ni：3.50%，Cu：5.0%，Nb：0.35%，余量为Fe。
实施例4
一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，各成分及其质量百分比为： 
C：0.09%，Si：1.35%，P≤0.035%，S≤0.030%，Mn：1.00%，Cr：18.5%，Ni：5.00%，Cu：5.50%，Nb：0.45%，余量为Fe。
以上所述各成分的作用：
碳：碳是保证钢获得高强度、高硬度的有效强化元素之一，它可以显著提高钢的强度和硬度，防止淬火组织中出现铁素体。加入量过多，基体脆性增大、塑性下降。
硅：可增加碳在奥氏体中的活度，在贝氏体铁素体生长过程中，多余的碳会排向界面一侧的邻近奥氏体中，由于硅阻碍渗碳体析出，造成周围奥氏体富碳，使贝氏体铁素体片条间或片条内的富碳残留奥氏体稳定化，形成无碳化物贝氏体。硅含量较低时，由于硅抑制碳化物析出的作用较弱，促进贝氏体转变的作用也不强烈，在等温转变过程中，首先在奥氏体晶界析出贝氏体，而未转变的奥氏体在随后的冷却过程中转变为马氏体，其显微组织由贝氏体铁素体、马氏体和少量残余奥氏体组成，具有高的强度、硬度，而冲击韧性和断裂韧性较低；当硅含量较高时，组织中出现了大量的未转变奥氏体组织，导致材料的硬度下降。综合考虑，选择硅含量为Si≤1.35%。
锰：主要是为了提高钢的淬透性，加入量过多，将会粗化钢的组织，增大热裂倾向，综合考虑，将其含量控制在小于1.00%。
硫：在钢中加入≤0.030%的硫，可以改善切削加工性。 
铬：能显著提高强度、硬度和耐磨性，还能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。 
镍：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。
铜：能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量太高，塑性显著降低。故铜的优选含量控制在3.50-5.50%。
以上实施例形成的弹性体材料，经过实验得到如下实验数据：
  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
强度极限/ kg/mm2 128 130 135 138
线膨胀系数/m/℃ 11.0×10-6 11.1×10-6 11.2×10-6 11.3×10-6
硬度/HRC 30 35 37 40
经热处理后，本发明所述材料硬度达到HRC35-40，显微组织为均匀分布的马氏体时效组织及强化相，有呈链状分布的δ-铁素体，平均含量达8%～10%左右。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“和/或” 的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，其特征在于，各成分及其质量百分比为：
C≤0.09%，
Si≤1.35%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn≤1.00%，
Cr：16.5-18.5%，
Ni：2.00-5.00%，
Cu：3.50-5.50%，
Nb：0.15-0.45%，
余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，其特征在于，各成分及其质量百分比为：
C：0.03%，
Si：0.35%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：0.30%，
Cr：16.5%，
Ni：2.00%，
Cu：3.50%，
Nb：0.15%，
余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，其特征在于，各成分及其质量百分比为：
C：0.04%，
Si：0.65%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：0.60%，
Cr：17.0%，
Ni：2.50%，
Cu：4.00%，
Nb：0.25%，
余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，其特征在于，各成分及其质量百分比为：
C：0.06%，
Si：0.95%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：0.75%，
Cr：17.5%，
Ni：3.50%，
Cu：5.0%，
Nb：0.35%，
余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种用于制作称重传感器弹性体的不锈钢材料，其特征在于，各成分及其质量百分比为：
C：0.09%，
Si：1.35%，
P≤0.035%，
S≤0.030%，
Mn：1.00%，
Cr：18.5%，
Ni：5.00%，
Cu：5.50%，
Nb：0.45%，
余量为Fe。
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