CN104451449B - 一种不锈钢合金及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种不锈钢合金，由以下质量百分比的合金元素构成：C≤0.08，Mn1.4-1.9，Cr16-18，Ni5.7-6.5，Nb1.0-1.8，Mo0.4-0.7，N？0.06-0.12，P≤0.05，S≤0.03，Fe余量。该不锈钢合金特别适合作为辐条材料，以其加工成的辐条力学性能优异，具有高强韧性和优越的耐腐蚀性，且表面质量和加工性能优良，整体性能明显高于国内外同等规格的不锈钢产品。

Description

一种不锈钢合金及其应用
技术领域
本发明属于无机合金材料领域，具体涉及一种不锈钢合金及其在辐条中的应用。
背景技术
随着对健康生活方式和环保理念的倡导，自行车作为一种绿色代步工具和健身方式越来越受到人们的青睐，随之而来的是人们对自行车的性能也提出了越来越高的要求。在影响自行车性能的各重要部件中，辐条是车辆使用过程中最易出现问题的部件之一，其常见问题有生锈、断裂等。这些问题不仅影响车的美观，而且不利于骑乘的舒适性和安全性。
近年来，辐条材料逐渐由传统的碳钢向不锈钢转变。相比于碳钢件，不锈钢制品在生产工艺环保性、力学强度、耐蚀性、外观等方面有明显优势。目前国内外已有多种牌号的辐条用不锈钢，例如SUS304、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Mo、12Cr18Ni9、06Cr18Mn3Ni8N等，但是，寻找性能更优越的辐条用不锈钢材料仍然是业内的一个研发热点。
发明内容
本发明的目的首先在于提供一种新的不锈钢合金。源于独特的成分设计，该不锈钢合金加工成辐条后，辐条产品具有高强韧性和优越的耐腐蚀性，且加工性能优良，在性能上明显超过国内外现有的同类产品。
为了实现本发明的目的，采用下列技术方案。
一种不锈钢合金，由以下质量百分比的合金元素构成：C≤0.08，Mn 1.4-1.9，Cr 16-18，Ni 5.7-6.5，Nb 1.0-1.8，Mo 0.4-0.7，N 0.06-0.12，P≤0.05，S≤0.03，Fe余量。
作为优选方案，上述不锈钢合金由以下质量百分比的合金元素构成：C 0.04-0.06，Mn 1.6-1.8，Cr 16-18，Ni 6.0-6.4，Nb 1.2-1.6，Mo 0.5-0.6，N 0.06-0.08，P≤0.03，S≤0.03，Fe余量。
本发明的创新之处在于对不锈钢中合金元素的组合进行了改进和优化，将C、Mn、Cr、Ni、Nb、Mo和N作为主要的合金元素，并且通过大量的组配和实验分析，得出了最佳的含量配方。
不锈钢合金中，合金元素的种类与含量对不锈钢性能的影响是一门极其复杂的学科，不锈钢性能是由Fe和合金元素彼此协同配合后的整体体现。不限于任何现有理论，本发明的研究人员发现，通过采用上述组成，本发明的不锈钢合金加工成辐条时，产品的力学性能特别是抗拉强度和弯曲疲劳强度性能优异，明显优于现有不锈钢产品，且具有极佳的耐腐蚀性能。
因此，本发明的另一个目的还在于提供上述不锈钢合金在辐条中的应用。
利用不锈钢合金制作辐条的工艺已经非常成熟，现有技术中已有广泛记载，这对本领域技术人员而言是非常容易获知的。
典型地，上述不锈钢合金在辐条中的应用包括下列工艺步骤：
(1)选用具有上述元素构成的、直径5.5-6.5mm的不锈钢线材；
(2)将不锈钢线材在拉丝机上进行多道次连续拉拔，其中第一道次的减面率控制在24-30％范围内，后续道次的减面率逐次递减，经6-9道次拉拔后，得到半成品，该半成品相对于成品的尺寸预留16-20％的轻拉成品减面率；
(3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1020-1080℃且炉内保持惰性气氛的连续热处理炉中，钢丝在炉内时间1-3分钟，出炉后水冷、干燥；
(4)采用拉丝机对步骤(3)得到的钢丝进行单道次拉拔，减面率为步骤(2)中预留的16-20％，得到辐条用不锈钢丝成品。
利用步骤(4)的辐条用不锈钢丝，配合后处理工艺(如切断、打头、打弯、攻牙成形等)，得到最终的辐条。
在冶金领域，不锈钢线材/盘条的制备工艺已经非常成熟。在元素组成和结构已明确的情况下，不锈钢线材/盘条的制备工艺对冶金领域的技术人员来说属于普通技术知识/常规技术。本发明的贡献主要在于不锈钢合金的元素构成，并不需要特殊的线材制备工艺，仅需采用常规的不锈钢线材制备工艺即可。因而，本说明书中对此不再敷述。
从辐条加工成本考虑，目前市面上的辐条以Φ1.8-3mm为主，因此步骤(1)中选择Φ5.5-6.5mm的不锈钢线材较为适宜。
任选地，在对不锈钢线材进行拉拔之前，可采用皮膜剂(磷化液)对其表面进行预处理，即皮膜处理(磷化处理)，以提高其在后续加工中的润滑性。
在步骤(2)中，拉丝机可以是本领域中常用的那些连续多道次拉丝机，例如直线式拉丝机、滑轮式拉丝机、水箱式拉丝机等。适用的拉丝机对本领域技术人员而言是容易确定的。
步骤(3)中的热处理工艺是确保拉丝质量的关键，对钢丝的力学性能和表面质量有着重要影响。本发明中，在清洗半成品表面并干燥后，对其实施连续光亮热处理。炉温优选为1040-1060℃，惰性气氛可以是氮气或氩气，钢丝在炉内时间优选为1.5-2.2分钟。
步骤(4)中，可采用倒立式拉丝机进行最后的单道次拉拔，所述预留的减面率优选为16-18％。
利用本发明的不锈钢合金加工制成的辐条，表面质量佳，力学性能好，Φ1.8-3mm产品的抗拉强度均在1200MPa以上，接近甚至超过1300Mpa，明显高于同等规格尺寸的不锈钢产品，弯曲疲劳试验结果和耐腐蚀性能优异。本发明的不锈钢合金在辐条制作领域优势明显，适用于自行车和摩托车辐条，特别适用于自行车辐条。
具体实施方式
以下结合实施例以对本发明作进一步详细说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
(1)选用Φ5.5mm的不锈钢线材，其由以下质量百分比的合金元素构成：C 0.04，Mn 1.7，Cr 18，Ni 6.2，Nb 1.4，Mo 0.6，N 0.08，P 0.03，S 0.01，Fe余量；
(2)将上述不锈钢线材在LT-560水箱式拉丝机上进行多道次连续拉拔，其中第一道次的减面率控制在26％，后续道次的减面率逐次递减，经7-8道次连续拉拔后，得到Φ2.2mm的半成品钢丝；
(3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1040℃且炉内保持氮气气氛的连续热处理炉中，钢丝在炉内时间2.0分钟，出炉后水冷、干燥；
(4)采用倒立式拉丝机对步骤(3)得到的钢丝进行单道次拉拔，得到直径为2.0mm的辐条用不锈钢丝。
实施例2
(1)选用Φ6.0mm的不锈钢线材，其由以下质量百分比的合金元素构成：C 0.05，Mn 1.7，Cr 17，Ni 6.3，Nb 1.2，Mo 0.6，N 0.07，P 0.02，S 0.02，Fe余量；
采用磷化液对线材表面进行预处理，然后经水洗、干燥后备用；
(2)将不锈钢线材在LZ600型直进式拉丝机上进行多道次连续拉拔，其中第一道次的减面率控制在30％，后续道次的减面率逐次递减，经6-7道次拉拔后，得到Φ2.18mm的半成品钢丝；
(3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1060℃且炉内保持氮气气氛的连续热处理炉中，钢丝在炉内时间1.8分钟，出炉后水冷、干燥；
(4)采用倒立式拉丝机对步骤(3)得到的钢丝进行单道次拉拔，得到直径为2.0mm的辐条用不锈钢丝。
实施例3
(1)选用Φ6.5mm的不锈钢线材，其由以下质量百分比的合金元素构成：C 0.06，Mn 1.8，Cr 18，Ni 6.4，Nb 1.5，Mo 0.5，N 0.08，P 0.02，S 0.02，Fe余量；
采用磷化液对线材表面进行预处理，然后经水洗、干燥后备用；
(2)将不锈钢线材在LZ600型直进式拉丝机上进行多道次连续拉拔，其中第一道次的减面率控制在30％，后续道次的减面率逐次递减，经6-7道次拉拔后，得到Φ2.52mm的半成品钢丝；
(3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1050℃且炉内保持氮气气氛的连续热处理炉中，钢丝在炉内时间2.2分钟，出炉后水冷、干燥；
(4)采用倒立式拉丝机对步骤(3)得到的钢丝进行单道次拉拔，得到直径为2.3mm的辐条用不锈钢丝。
性能表征
1、力学性能
按照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》和GB/T238-2002《金属材料线材反复弯曲试验方法》对实施例1-3的辐条用不锈钢丝进行表征，得出抗拉强度、断后伸长率和弯曲次数，结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，实施例1-3的辐条用不锈钢丝的抗拉强度很高，接近甚至超过了1300MPa，远高于现有的同类产品。作为对比，申请号为200710023511.5的中国发明专利申请公开了一种辐条用不锈钢丝，其相近规格的不锈钢丝的抗拉强度仅为1150MPa左右(可参见其说明书表1“拉力试验”)。同时，实施例1-3的辐条用不锈钢丝在断后伸长率和弯曲疲劳强度方面也表现出了非常优异的性能。
2、表面质量和显微组织
实施例1-3制得的辐条用不锈钢丝表面光亮，不存在结疤、裂纹、毛刺、麻坑、划伤等有害缺陷。
按照GB/T13298-1991《金属显微组织检验方法》对实施例1-3制得的辐条用不锈钢丝的显微组织进行检验，结果显示是单一的奥氏体组织，未见其它组织存在。
3、耐腐蚀性能
参照GB/T10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》，对实施例1-3制得的辐条用不锈钢丝进行盐雾腐蚀试验，对其耐腐蚀性能进行评价。试验条件如表2中所示。
表2
温度 氯化钠溶液的浓度 pH值 试验周期
36℃ 53g/L 7.0 144小时
检验结果显示，利用本发明的不锈钢合金加工而成的辐条用不锈钢丝表面没有任何锈斑，外观和质量与试验前相比没有明显变化。
通过改进合金元素组成，本发明的不锈钢合金特别适合作为辐条材料，以其加工成的辐条力学性能优异，具有高强韧性和优越的耐腐蚀性，且表面质量和加工性能优良，整体性能明显高于国内外同等规格的不锈钢产品。本发明的不锈钢合金有望在辐条特别是自行车辐条加工领域得到推广和应用。

Claims (4)

1.一种不锈钢合金，由以下质量百分比的合金元素构成：C 0.04-0.06，Mn 1.6-1.8，Cr 16-18，Ni 6.0-6.4，Nb 1.2-1.6，Mo 0.5-0.6，N 0.06-0.08，P ≤ 0.03，S ≤ 0.03，Fe 余量。
2.权利要求1所述的不锈钢合金在辐条中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：辐条是自行车辐条或摩托车辐条。
4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于：辐条直径为1.8-3mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111876681A (zh) * 2020-07-22 2020-11-03 慈溪市赛孚燃具有限公司 一种防腐合金以及由该防腐合金制成的高效冷却保温杯

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3840366A (en) * 1968-06-10 1974-10-08 Hitachi Metals Ltd Precipitation hardening stainless steel
JP2003226943A (ja) * 2002-02-06 2003-08-15 Toshiba Corp 高強度・高耐食鋼、その製造方法及び地熱タービン翼
CN101067187A (zh) * 2007-06-04 2007-11-07 江阴康瑞不锈钢制品有限公司 辐条用不锈钢丝及其制造方法
CN102712984A (zh) * 2010-01-11 2012-10-03 山特维克知识产权股份有限公司 音乐弦

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS508007B1 (zh) * 1970-10-12 1975-04-01
JPS508007A (zh) * 1973-05-25 1975-01-28
JPS589142B2 (ja) * 1975-05-23 1983-02-19 大同特殊鋼株式会社 スポ−ク用ステンレス鋼

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3840366A (en) * 1968-06-10 1974-10-08 Hitachi Metals Ltd Precipitation hardening stainless steel
JP2003226943A (ja) * 2002-02-06 2003-08-15 Toshiba Corp 高強度・高耐食鋼、その製造方法及び地熱タービン翼
CN101067187A (zh) * 2007-06-04 2007-11-07 江阴康瑞不锈钢制品有限公司 辐条用不锈钢丝及其制造方法
CN102712984A (zh) * 2010-01-11 2012-10-03 山特维克知识产权股份有限公司 音乐弦

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1Cr18不锈钢冶炼工艺中的问题讨论;陈兆泰 等;《江苏冶金》;19881231;全文 *

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