[发明专利]一种用于制备辐条的不锈钢及其应用

说明书

技术领域

本发明属于无机合金材料领域，具体涉及一种用于制备辐条的不锈钢及其应用。

背景技术

辐条是影响辐条式自行车和摩托车使用性能的关键部件之一，使用过程中其最常出现的问题有生锈、断裂等，这些问题不仅影响美观，而且不利于骑乘的舒适性和安全性。辐条材料是辐条性能的决定性因素。近年来，辐条材料由传统的碳钢逐渐向不锈钢转变。相比于碳钢产品，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用于制备辐条的不锈钢材料仍然是业内的一个研发热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的可用于制备辐条的不锈钢，其成分设计使其在加工成辐条后，辐条产品能够具有高强韧性和优越的耐腐蚀性，且加工性能优良，在性能上达到甚至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。

一种用于制备辐条的不锈钢，由以下质量百分比的合金元素构成：C ≤ 0.1，Si ≤ 0.5，Mn 2.0-2.4，Cr 16-18，Ni 6.0-6.8，Nb 1.5-2.5，Mo 0.5-1.5，N 0.08-0.15，P+S ≤ 0.06，Fe 余量。

作为优选方案，上述用于制备辐条的不锈钢由以下质量百分比的合金元素构成：C 0.04-0.08，Si 0.2-0.4，Mn 2.0-2.4，Cr 16-17，Ni 6.0-6.8，Nb 1.8-2.2，Mo 0.8-1.2，N 0.08-0.12，P+S ≤ 0.05，Fe 余量。

本发明的创新之处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，并且通过大量分析确定了最佳含量配方。

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，通过采用上述构成，本发明的不锈钢加工成辐条时，产品的力学性能特别是抗拉强度性能优异，明显优于现有不锈钢产品，且具有极佳的弯曲疲劳强度和耐腐蚀性能。

因此，本发明的另一个目的在于提供上述不锈钢在辐条中的应用。

利用不锈钢材料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。

优选地，上述不锈钢在辐条中的应用可包括下列工艺步骤：

（1）选用Φ5.0-6.5mm且具有上述合金元素构成的不锈钢线材；

（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1-4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。这些后处理工艺都是辐条制造领域的常规技术。

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新元素构成，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。这里，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Φ5.0-6.5mm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。