一种辐条用不锈钢丝及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种辐条用不锈钢丝，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。该辐条用不锈钢丝力学性能优异，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，有望在辐条特别是自行车辐条领域得到推广和应用。
【专利说明】一种辐条用不锈钢丝及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料冶金和金属制品领域，具体涉及一种辐条用不锈钢丝及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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、lCrl8Ni9Ti、lCrl8Ni9Mo、12Crl8Ni9、06Crl8Mn3Ni8N 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】
[0004] 本发明的目的在于提供一种全新的辐条用不锈钢丝及其制备方法。通过独特的成 分设计，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。
[0005] 为了实现本发明的目的，采用下列技术方案。
[0006] -种辐条用不锈钢丝，由以下质量百分比的合金元素构成：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] 本发明的辐条用不锈钢丝具有奥氏体显微组织结构。
[0008] 作为优选方案，上述辐条用不锈钢丝由以下质量百分比的合金元素构成：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] 本发明的创新之处主要在于对不锈钢中合金元素的组成做了改进和优化，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。
[0010] 多元素合金钢中，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，本发明的辐条用不锈钢丝的力学性能特别是 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。
[0011] 本发明的另一个目的还在于提供上述辐条用不锈钢丝的制备方法，包括下列步 骤：
[0012] (1)选用直径5. 5-6. 5mm的不锈钢线材，其由以下质量百分比的合金元素构成： 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)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；
[0014] (3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1020-1080°c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；
[0015] (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%，得到成品。
[0016] 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。
[0017] 从辐条加工成本考虑，目前市面上的辐条以〇 I. 8-3mm为主，因此选择 C>5. 5-6. 5mm的不锈钢线材较为适宜。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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°C，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。
[0021] 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%。
[0022] 本发明的辐条用不锈钢丝表面质量佳，力学性能好，￠1. 8-3_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。本发明的辐条用不锈钢丝综合性能优势明显，适用于自行车 和摩托车，特别适用于自行车。
【具体实施方式】
[0023] 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。
[0024] 实施例1
[0025] (1)选用05. 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；
[0026] (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 ①2. 2mm的半成品钢丝；
[0027] (3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1040°C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；
[0028] (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. Omm 的成品。
[0029] 实施例2
[0030] (1)选用06. Omm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 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] 采用磷化液对线材表面进行预处理，然后经水洗、干燥后备用；
[0032] (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0 2. 18mm的 半成品钢丝；
[0033] (3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1060°C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；
[0034] (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. Omm 的成品。
[0035] 实施例3
[0036] (1)选用06. 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 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] 采用磷化液对线材表面进行预处理，然后经水洗、干燥后备用；
[0038] (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O 2. 52_的 半成品钢丝；
[0039] (3)清洗半成品表面并干燥，然后将其通入炉温为1050°C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；
[0040] (4)采用倒立式拉丝机对步骤⑶得到的钢丝进行单道次拉拔，得到直径为2. 3mm 的成品。
[0041] 性能表征
[0042] 1、力学性能
[0043] 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。
[0044] 表 1
[0045]
【权利要求】
1. 一种辐条用不锈钢丝，由以下质量百分比的合金元素构成：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. 根据权利要求1所述的辐条用不锈钢丝，其特征在于，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 彡 0.03, S 彡 0.03, Fe 余量。
3. 根据权利要求1-2所述的辐条用不锈钢丝，其特征在于：辐条用不锈钢丝具有奥氏 体显微组织结构。
4. 一种辐条用不锈钢丝的制备方法，包括下列步骤： (1) 选用直径5. 5-6. 5_的不锈钢线材，其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 彡 0? 05, S 彡 0? 03, Fe 余量； (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°C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%，得到成品。
5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：作为成品的辐条用不锈钢丝的直径 为 1. 8_3mm。
6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在对不锈钢线材进行拉拔之前，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)。
7. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（3)中，炉温为1040-1060°C，惰 性气氛是氮气或氩气，钢丝在炉内时间为1. 5-2. 2分钟。
8. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2)和（4)中预留的减面率为 16-18%。
【文档编号】C21D9/56GK104451448SQ201510007754
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2015年1月7日 优先权日:2015年1月7日
【发明者】王国宝 申请人:江苏华久辐条制造有限公司