一種輻條用不銹鋼絲及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種輻條用不銹鋼絲，由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)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，F(xiàn)e 余量。該輻條用不銹鋼絲力學(xué)性能優(yōu)異，具有高強(qiáng)韌性和優(yōu)越的耐腐蝕性，且表面質(zhì)量和加工性能優(yōu)良，整體性能明顯高于國(guó)內(nèi)外同等規(guī)格的不銹鋼產(chǎn)品，有望在輻條特別是自行車輻條領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。
【專利說明】一種輻條用不銹鋼絲及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料冶金和金屬制品領(lǐng)域，具體涉及一種輻條用不銹鋼絲及其制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著對(duì)健康生活方式和環(huán)保理念的倡導(dǎo)，自行車作為一種綠色代步工具和健身方 式越來越受到人們的青睞，隨之而來的是人們對(duì)自行車的性能也提出了越來越高的要求。 在影響自行車性能的各重要部件中，輻條是車輛使用過程中最易出現(xiàn)問題的部件之一，其 常見問題有生銹、斷裂等。這些問題不僅影響車的美觀，而且不利于騎乘的舒適性和安全 性。
[0003] 近年來，輻條材料逐漸由傳統(tǒng)的碳鋼向不銹鋼轉(zhuǎn)變。相比于碳鋼件，不銹鋼制品 在生產(chǎn)工藝環(huán)保性、力學(xué)強(qiáng)度、耐蝕性、外觀等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)外已有多種牌號(hào) 的輻條用不銹鋼，例如 SUS304、lCrl8Ni9Ti、lCrl8Ni9Mo、12Crl8Ni9、06Crl8Mn3Ni8N 等，但 是，尋找性能更優(yōu)越的輻條用不銹鋼材料仍然是業(yè)內(nèi)的一個(gè)研發(fā)熱點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種全新的輻條用不銹鋼絲及其制備方法。通過獨(dú)特的成 分設(shè)計(jì)，產(chǎn)品具有高強(qiáng)韌性和優(yōu)越的耐腐蝕性，且加工性能優(yōu)良，在性能上明顯超過國(guó)內(nèi)外 現(xiàn)有的同類產(chǎn)品。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用下列技術(shù)方案。
[0006] -種輻條用不銹鋼絲，由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)成：C彡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 彡 0.05， S彡0? 03, Fe余量。
[0007] 本發(fā)明的輻條用不銹鋼絲具有奧氏體顯微組織結(jié)構(gòu)。
[0008] 作為優(yōu)選方案，上述輻條用不銹鋼絲由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)成：C 0? 04-0. 06, Mn L 6-1. 8, Cr 16-18, Ni 6. 0-6. 4, Nb L 2-1. 6, Mo 0? 5-0. 6, N 0? 06-0. 08， P 彡 0? 03, S 彡 0? 03, Fe 余量。
[0009] 本發(fā)明的創(chuàng)新之處主要在于對(duì)不銹鋼中合金元素的組成做了改進(jìn)和優(yōu)化，將C、 Mn、Cr、Ni、Nb、Mo和N作為主要的合金元素，并且通過大量的組配和實(shí)驗(yàn)分析，得出了最佳 的含量配方。
[0010] 多元素合金鋼中，合金元素的種類與含量對(duì)不銹鋼性能的影響是一門極其復(fù)雜的 學(xué)科，不銹鋼性能是由Fe和合金元素彼此協(xié)同配合后的整體體現(xiàn)。不限于任何現(xiàn)有理論， 本發(fā)明的研究人員發(fā)現(xiàn)，通過采用上述組成，本發(fā)明的輻條用不銹鋼絲的力學(xué)性能特別是 抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度性能優(yōu)異，明顯優(yōu)于現(xiàn)有不銹鋼產(chǎn)品，且具有極佳的耐腐蝕性能。
[0011] 本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于提供上述輻條用不銹鋼絲的制備方法，包括下列步 驟：
[0012] (1)選用直徑5. 5-6. 5mm的不銹鋼線材，其由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)成： C 彡 0? 08, Mn L 4-1. 9, Cr 16-18, Ni 5. 7-6. 5, Nb I. O-L 8, Mo 0? 4-0. 7, N 0? 06-0. 12， P 彡 0? 05, S 彡 0? 03, Fe 余量；
[0013] (2)將不銹鋼線材在拉絲機(jī)上進(jìn)行多道次連續(xù)拉拔，其中第一道次的減面率控制 在24-30%范圍內(nèi)，后續(xù)道次的減面率逐次遞減，經(jīng)6-9道次拉拔后，得到半成品，該半成品 相對(duì)于成品的尺寸預(yù)留16-20%的輕拉成品減面率；
[0014] (3)清洗半成品表面并干燥，然后將其通入爐溫為1020-1080°c且爐內(nèi)保持惰性 氣氛的連續(xù)熱處理爐中，鋼絲在爐內(nèi)時(shí)間1-3分鐘，出爐后水冷、干燥；
[0015] (4)采用拉絲機(jī)對(duì)步驟（3)得到的鋼絲進(jìn)行單道次拉拔，減面率為步驟（2)中預(yù)留 的16-20%，得到成品。
[0016] 在冶金領(lǐng)域，不銹鋼線材/盤條的制備工藝已經(jīng)非常成熟。在元素組成和結(jié)構(gòu)已 明確的情況下，不銹鋼線材/盤條的制備工藝對(duì)冶金領(lǐng)域的技術(shù)人員來說屬于普通技術(shù)知 識(shí)/常規(guī)技術(shù)。本發(fā)明的貢獻(xiàn)主要在于不銹鋼的元素構(gòu)成，并不需要特殊的線材制備工藝， 僅需采用常規(guī)的不銹鋼線材制備工藝即可。因而，本說明書中對(duì)此不再敷述。
[0017] 從輻條加工成本考慮，目前市面上的輻條以〇 I. 8-3mm為主，因此選擇 C>5. 5-6. 5mm的不銹鋼線材較為適宜。
[0018] 任選地，在對(duì)不銹鋼線材進(jìn)行拉拔之前，可采用皮膜劑（磷化液）對(duì)其表面進(jìn)行預(yù) 處理，即皮膜處理（磷化處理），以提高其在后續(xù)加工中的潤(rùn)滑性。
[0019] 在步驟（2)中，拉絲機(jī)可以是本領(lǐng)域中常用的那些連續(xù)多道次拉絲機(jī)，例如直線 式拉絲機(jī)、滑輪式拉絲機(jī)、水箱式拉絲機(jī)等。適用的拉絲機(jī)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是容易確 定的。
[0020] 步驟（3)中的熱處理工藝是確保拉絲質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)鋼絲的力學(xué)性能和表面質(zhì)量 有著重要影響。本發(fā)明中，在清洗半成品表面并干燥后，對(duì)其實(shí)施連續(xù)光亮熱處理。爐溫優(yōu) 選為1040-1060°C，惰性氣氛可以是氮?dú)饣驓鍤?，鋼絲在爐內(nèi)時(shí)間優(yōu)選為1. 5-2. 2分鐘。
[0021] 步驟（4)中，可采用倒立式拉絲機(jī)進(jìn)行最后的單道次拉拔，所述預(yù)留的減面率優(yōu) 選為 16-18%。
[0022] 本發(fā)明的輻條用不銹鋼絲表面質(zhì)量佳，力學(xué)性能好，￠1. 8-3_產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度均 在1200MPa以上，接近甚至超過1300Mpa，明顯高于同等規(guī)格尺寸的不銹鋼產(chǎn)品，彎曲疲勞 試驗(yàn)結(jié)果和耐腐蝕性能優(yōu)異。本發(fā)明的輻條用不銹鋼絲綜合性能優(yōu)勢(shì)明顯，適用于自行車 和摩托車，特別適用于自行車。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合實(shí)施例以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)將其理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的限制。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] (1)選用05. 5mm的不銹鋼線材，其由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)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，F(xiàn)e 余量；
[0026] (2)將上述不銹鋼線材在LT-560水箱式拉絲機(jī)上進(jìn)行多道次連續(xù)拉拔，其中第 一道次的減面率控制在26 %，后續(xù)道次的減面率逐次遞減，經(jīng)7-8道次連續(xù)拉拔后，得到 ①2. 2mm的半成品鋼絲；
[0027] (3)清洗半成品表面并干燥，然后將其通入爐溫為1040°C且爐內(nèi)保持氮?dú)鈿夥盏?連續(xù)熱處理爐中，鋼絲在爐內(nèi)時(shí)間2. 0分鐘，出爐后水冷、干燥；
[0028] (4)采用倒立式拉絲機(jī)對(duì)步驟（3)得到的鋼絲進(jìn)行單道次拉拔，得到直徑為2. Omm 的成品。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] (1)選用06. Omm的不銹鋼線材，其由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)成：C 0. 05， Mn L 7, Cr 17, Ni 6. 3, Nb L 2, Mo 0? 6, N 0? 07, P 0? 02, S 0? 02, Fe 余量；
[0031] 采用磷化液對(duì)線材表面進(jìn)行預(yù)處理，然后經(jīng)水洗、干燥后備用；
[0032] (2)將不銹鋼線材在LZ600型直進(jìn)式拉絲機(jī)上進(jìn)行多道次連續(xù)拉拔，其中第一道 次的減面率控制在30%，后續(xù)道次的減面率逐次遞減，經(jīng)6-7道次拉拔后，得到0 2. 18mm的 半成品鋼絲；
[0033] (3)清洗半成品表面并干燥，然后將其通入爐溫為1060°C且爐內(nèi)保持氮?dú)鈿夥盏?連續(xù)熱處理爐中，鋼絲在爐內(nèi)時(shí)間1. 8分鐘，出爐后水冷、干燥；
[0034] (4)采用倒立式拉絲機(jī)對(duì)步驟（3)得到的鋼絲進(jìn)行單道次拉拔，得到直徑為2. Omm 的成品。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] (1)選用06. 5mm的不銹鋼線材，其由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)成：C 0. 06， Mn L 8, Cr 18, Ni 6. 4, Nb L 5, Mo 0? 5, N 0? 08, P 0? 02, S 0? 02, Fe 余量；
[0037] 采用磷化液對(duì)線材表面進(jìn)行預(yù)處理，然后經(jīng)水洗、干燥后備用；
[0038] (2)將不銹鋼線材在LZ600型直進(jìn)式拉絲機(jī)上進(jìn)行多道次連續(xù)拉拔，其中第一道 次的減面率控制在30%，后續(xù)道次的減面率逐次遞減，經(jīng)6-7道次拉拔后，得到O 2. 52_的 半成品鋼絲；
[0039] (3)清洗半成品表面并干燥，然后將其通入爐溫為1050°C且爐內(nèi)保持氮?dú)鈿夥盏?連續(xù)熱處理爐中，鋼絲在爐內(nèi)時(shí)間2. 2分鐘，出爐后水冷、干燥；
[0040] (4)采用倒立式拉絲機(jī)對(duì)步驟⑶得到的鋼絲進(jìn)行單道次拉拔，得到直徑為2. 3mm 的成品。
[0041] 性能表征
[0042] 1、力學(xué)性能
[0043] 按照GB/T228. 1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》和GB/ T238-2002《金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法》對(duì)實(shí)施例1-3的輻條用不銹鋼絲進(jìn)行表征， 得出抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率和彎曲次數(shù)，結(jié)果如表1所示。
[0044] 表 1
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種輻條用不銹鋼絲，由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)成：C彡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 彡 0? 05, S 彡 0? 03, Fe 余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻條用不銹鋼絲，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的合金元 素構(gòu)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 彡 0.03, S 彡 0.03, Fe 余量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的輻條用不銹鋼絲，其特征在于：輻條用不銹鋼絲具有奧氏 體顯微組織結(jié)構(gòu)。
4. 一種輻條用不銹鋼絲的制備方法，包括下列步驟： (1) 選用直徑5. 5-6. 5_的不銹鋼線材，其由以下質(zhì)量百分比的合金元素構(gòu)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 彡 0? 05, S 彡 0? 03, Fe 余量； (2) 將不銹鋼線材在拉絲機(jī)上進(jìn)行多道次連續(xù)拉拔，其中第一道次的減面率控制在 24-30%范圍內(nèi)，后續(xù)道次的減面率逐次遞減，經(jīng)6-9道次拉拔后，得到半成品，該半成品相 對(duì)于成品的尺寸預(yù)留16-20%的輕拉成品減面率； (3) 清洗半成品表面并干燥，然后將其通入爐溫為1020-1080°C且爐內(nèi)保持惰性氣氛的 連續(xù)熱處理爐中，鋼絲在爐內(nèi)時(shí)間1-3分鐘，出爐后水冷、干燥； (4) 采用拉絲機(jī)對(duì)步驟（3)得到的鋼絲進(jìn)行單道次拉拔，減面率為步驟（2)中預(yù)留的 16-20%，得到成品。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：作為成品的輻條用不銹鋼絲的直徑 為 1. 8_3mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：在對(duì)不銹鋼線材進(jìn)行拉拔之前，采用 皮膜劑(磷化液）對(duì)其表面進(jìn)行預(yù)處理，即皮膜處理(磷化處理)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，爐溫為1040-1060°C，惰 性氣氛是氮?dú)饣驓鍤?，鋼絲在爐內(nèi)時(shí)間為1. 5-2. 2分鐘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)和（4)中預(yù)留的減面率為 16-18%。
【文檔編號(hào)】C21D9/56GK104451448SQ201510007754
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2015年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月7日
【發(fā)明者】王國(guó)寶 申請(qǐng)人:江蘇華久輻條制造有限公司