專利名稱：輻條用不銹鋼絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輻條用不銹鋼絲及其制造方法，主要用作自行車、摩托車輻條。屬金屬制品技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高，自行車和摩托車已成為人們最基本的代步工具。但是，自行車、摩托車擁有者最頭痛之一是輻條銹蝕、斷絲等問題。究其原因是輻條所用鋼絲為冷拉碳素結(jié)構(gòu)40號或45號。雖然輻條表面鍍薄薄一層鉻金屬，用一段時間就會剝落掉，原來的金屬就要遭受到腐蝕，為了解決這一難題，2000年以來開始采用304牌號不銹鋼絲制造自行車輻條。眾所周知，304牌號中含Ni量達10％。據(jù)統(tǒng)計，全世界的鎳產(chǎn)量中約有60％用于生產(chǎn)不銹鋼，鎳是比較稀缺且價格昂貴的金屬，屬于戰(zhàn)略物質(zhì)，往往不銹鋼的成本和售價也常隨鎳價的漲跌而波動，近二年來鎳價暴漲，幾乎翻一翻，不銹鋼價格也隨著不斷攀升，為此，近年來國內(nèi)外冶金專家不斷地開發(fā)出一系列奧氏體不銹鋼新牌號，以部分取代價格昂貴的金屬Ni。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種在保證鋼中鉻含量穩(wěn)定的前題下，能降低Ni的用量，使鋼的綜合性能指標達到使用要求的輻條用不銹鋼絲及其制造方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種輻條用不銹鋼絲，它主要是由以下重量百分比的合金元素組成C≤0.06、Mn 2.00-3.50、Cr 17.00-18.00、Ni7.00-8.00、N 0.07-0.14、Si≤1.00、P≤0.035、S≤0.030、余量Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明各合金元素設(shè)計的理論依據(jù)合金元素系是人們?yōu)榱双@得所需要的組織和各種性能向不銹鋼中加入的具有一定含量范圍的元素。本發(fā)明主要元素的確定是C、Mn、Cr、Ni、N等，其余合金元素為通常使用的含量范圍。
1、鎳當(dāng)量首先確定形成奧氏體的元素C、N、Ni、Mn。
鎳當(dāng)量＝％Ni+30×％(C+N)+0.5×％Mn。
各元素前的數(shù)字為該元素形成奧氏體化能力相當(dāng)于鎳形成奧氏體能力的倍數(shù)。
1)Ni含量的確定從鎳當(dāng)量公式中可見，鎳是奧氏體不銹鋼中重要元素，它是形成奧氏體的首選元素，因為鎳對不銹鋼的貢獻是多方面的，除了能形成穩(wěn)定奧氏體外，由于不銹鋼中鉻與鎳共存，鎳可促進不銹鋼鈍化膜穩(wěn)定性，可顯著強化不銹鋼塑、韌性，可降低不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，具有抗低溫性和抗磁性及提高冷成型性和焊接性等特征。如果，降低1％Ni含量，再相應(yīng)添加其他合金元素，這就是本發(fā)明設(shè)計的基本理念。
2)C含量的確定從鎳當(dāng)量公式中可見，C與N是形成奧氏體能力最強的兩個元素，是Ni的30倍；但是在奧氏體不銹鋼中一般不采用C作為形成奧氏體的元素，因為，隨著鋼中碳量的增加，雖然可以提高強度，但是鋼的塑、韌性、耐蝕性、冷成型性、焊接性要顯著降低，一般認為其弊遠遠大于利。因此，C含量要盡量降低，一般為≤0.08％，本發(fā)明碳含量確定為≤0.06％。
3)N元素的確定氮是在不銹鋼中應(yīng)用的唯一一種氣態(tài)含量元素，N在不銹鋼中廣泛應(yīng)用是近十多年來不銹鋼材料領(lǐng)域最重大的進展之一。過去，人們一直把N視為鋼中有害元素，盡量降低。一是害怕鋼表面出現(xiàn)氣泡問題；二是如何在冶煉不銹鋼時N的加入方法。冶金專家，通過鋼水吸氮的動力學(xué)及N在鋼中作用機理研究發(fā)現(xiàn)，清楚N在鋼中的溶解度數(shù)據(jù)，合金化可以通過氮鐵合金及向鋼水中吹氮來提高鋼水中含N量，同時，N又是取之不盡，價格低廉，添加方便，有益作用顯著，副作用少的合金元素。
N不但是形成奧氏體的有利元素，同時，N通過固溶強化等可顯著提高奧氏體不銹鋼強度，在Cr-Ni奧氏體不銹鋼中加入0.1％N，可使鋼的強度提高60～100MPa；只要控N適宜時，并不降低鋼的塑、韌性；研究表明，有時氮在不銹鋼中的耐點蝕、耐縫隙腐蝕的能力約為鉻的16～30倍。本發(fā)明中N含量確定為0.07～0.014％。
4)Cr含量的確定
Cr對鋼的不銹性和耐點蝕是有絕對性影響的，隨著不銹鋼中鉻量的增加，不僅在氧化性酸介質(zhì)耐蝕增加，而且，對不銹鋼在氯化物溶液中耐應(yīng)力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕等能力都有提高，所以Cr元素在不銹鋼中是不可缺少的重要元素，一般不能少于13％，本發(fā)明比標準304牌號Cr含量上限降低1％，下限Cr含量17.00％不變是合適的。
5)Mn含量的確定從Ni當(dāng)量公式可以看出，Mn是較弱的奧氏體形成元素，它是不銹鋼中一種脫氧劑，一般Mn含量為1％～2％，研究表明，隨著鋼中Mn量增加，可顯著提高N在鋼中的溶解度，氮化錳鐵合金復(fù)合加入常常用來代替鋼中昂貴、稀缺的Ni、從組織上為獲得奧氏體而代Ni是可行的，2％Mn可以代替1％Ni；但是，Mn是降低耐點蝕指數(shù)的元素，因此，鋼中Mn含量不宜過高，所以本發(fā)明中Mn含量確定為2％～3.5％是適宜的。
本發(fā)明輻條用不銹鋼絲的制造方法，所述方法的工藝步驟如下步驟一、皮膜處理、烘干采用皮膜劑對Φ5.5mm線材表面進行皮膜處理，然后在烘干爐烘干，爐溫100-150℃，時間0.5-1.0小時；步驟二、粗拉、收線皮膜處理后的線材在拉絲機上連續(xù)多道次拉拔，第一道采用30％-35％減面率，以后逐次遞減減面率，共進行6-7道次拉拔后，收線，成品前鋼絲預(yù)留22-24％輕拉成品減面率規(guī)格尺寸；步驟三、清洗劑表面清洗、連續(xù)爐光亮退火采用連續(xù)光亮熱處理爐，工字輪放線后首先采用清冼劑清洗，然后水洗、吹干進入管式爐，爐溫1100℃±10℃，線速度20-30M/分，管內(nèi)通入氨分解后75％H2、25％N2混合氣體保護，水冷，水洗，烘干；步驟四、油拉采用單道次倒立式拉絲機油拉，減面率22-24％，拉拔到成品規(guī)格。
制造工藝過程的控制1、Cr、Ni量對冷加工硬化系數(shù)K值影響當(dāng)Cr含量一定時，隨著Ni含量的降低，Mn含量的增加，同時添加N元素后，冷加工硬化系數(shù)K值增大，鋼絲在拉拔時比較困難，例如當(dāng)Cr含量17％，Ni含量10％時，K＝12.5；當(dāng)Ni含量8％時，K＝14.5；當(dāng)Ni含量6.5％，K＝16.5。由于K值的增大，第一道次拉拔減面率應(yīng)加大，本發(fā)明第一道次拉拔減面率30％-35％，以后逐次遞減減面率，其他道次減面率按遞減分配，經(jīng)過6-7道次拉拔，總減面率達到84-86％。然后經(jīng)過氨分解氣體保護下連續(xù)爐光亮退火，光亮退火溫度1100℃±10℃，最終成品再經(jīng)過一道次油拉拉拔減面率為22-24％。
這樣工藝過程控制有以下四個創(chuàng)新點1、隨著硬化系數(shù)K值增大，第一道次拉拔減面率由一般25-30％加大到30-35％，是工藝控制第一個創(chuàng)新點；2、光亮退火溫度由一般1050℃提高到1100℃±10℃，促使碳、氮的化合物充分溶解，以利于后面的加工，是工藝控制的第二個創(chuàng)新點；3、最后一道次成品油拉拉拔采用較大減面率，一般減面率為15％以下，這里采用22-24％減面率，從而使成品鋼絲抗拉強度達到1300MPa左右，是工藝控制的第三個創(chuàng)新點；4、成品鋼絲采用倒立式拉絲機，同時采用潤滑劑為油性的，從而使成品鋼絲達到光亮美觀，得到用戶的青睞，這是工藝控制的第四個創(chuàng)新點。
本發(fā)明在保證鋼中鉻含量穩(wěn)定的前題下(即保證鋼耐腐蝕)，采用降Ni，提Mn加N的方法，同時，在制造鋼絲過程，通過增加總減面率和加大最終成品鋼絲拉拔減面率等手段，這樣一來鋼的綜合性能指標完全達到用戶使用要求，同時鋼的成本也得到降低。
綜上所述，本發(fā)明不但節(jié)約貴重金屬Ni，而且加入Mn、N成分后，力學(xué)性能、抗拉強度比304牌號有一定的提升，同時也完全滿足用戶技術(shù)條件要求。


圖1為本發(fā)明輻條用不銹鋼絲的制造工藝流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明為一種輻條用不銹鋼絲，它主要是由以下重量百分比的合金元素組成C≤0.06、Mn 2.00-3.50、Cr 17.00-18.00、Ni 7.00-8.00、N 0.07-0.14、Si≤1.00、P≤0.035、S≤0.030、余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。其制造方法如下步驟一、皮膜處理、烘干采用皮膜劑對Φ5.5mm線材表面進行皮膜處理，然后在烘干爐烘干，爐溫100-150℃，時間0.5-1.0小時。
步驟二、粗拉、收線皮膜處理后的線材在560/6滑輪式拉絲機上連續(xù)拉拔，第一道采用30％減面率，由ф5.5mm拉到ф4.6mm，以后逐次遞減減面率，共進行6-7道次拉拔后，收線，成品前鋼絲直徑為2.05或2.2mm，成品前鋼絲預(yù)留22-24％輕拉成品減面率規(guī)格尺寸。
步驟三、清洗劑表面清洗、連續(xù)爐光亮退火(氨分解氣體保護)、水冷、水洗、烘干采用20-24頭7M連續(xù)光亮熱處理爐，工字輪放線后首先采用清冼劑清洗，然后水洗、吹干進入7M管式爐，爐溫1050-1100℃，線速度20-30M/分，管內(nèi)通入氨分解后75％H2、25％N2混合氣體保護，水冷、水洗、烘干，氣體露點一般為-60℃，從而得到的鋼絲表面是光亮的。
步驟四、油拉采用單道次倒立式拉絲機油拉，減面率22-24％，拉拔到成品規(guī)格。成品鋼絲直徑為1.8或2.0mm。
步驟五、性能檢測、稱重、包裝、入庫。
所得產(chǎn)品的各項性能指標如下1、按照GB/T4240-93標準中規(guī)定，鋼絲直徑d＝1-3mmlCr18Ni9抗拉強度780-1130MPa，日本標準JISG4309-1999軟質(zhì)2號(相當(dāng)國內(nèi)輕拉狀態(tài))，鋼絲直徑d＝1.60-5.00mm，SUS304-W2，抗拉強度為780-1130MPa，本發(fā)明鋼絲直徑＝1.00-3.00mm，抗拉強度為1050-1300MPa。表1、2、3為本發(fā)明不銹鋼絲的工藝性能表。
表1拉力試驗 從表1可以看出，本發(fā)明鋼絲塑性指標還是比較好的，尤其是斷面收縮率比較高。同時，與304鋼絲比較力學(xué)性能指標基本相當(dāng)。
表2彎曲、扭轉(zhuǎn)、纏繞試驗 2、顯微組織及晶粒度顯微組織及晶粒度取一個試樣，d＝1.98mm，顯微組織按GB/T13298-91方法標準測試，晶粒度按GB/T6394-2002方法標準檢驗。
檢驗結(jié)果顯微組織放大500倍，均為單一奧氏體組織，沒見其他組織。
晶粒度評級為8.5級，屬細晶粒。
3、鹽霧腐蝕試驗鹽霧腐蝕是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕，是人工模擬鹽霧環(huán)境條件來考核金屬材料耐腐蝕性能的一種加速腐蝕試驗方法，其鹽霧環(huán)境的氯化物的鹽濃度，即氯化鈉的含量是一般天然環(huán)境Nacl含量高幾倍或幾十倍，使腐蝕速度大大提高，對金屬材料進行鹽霧試驗，得出結(jié)果的時間也大大縮短，如在天然暴露環(huán)境下某樣品進行試驗，其腐蝕可能要1年時間，而在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下試驗，只要24小時即可得到相似的結(jié)果。
鹽霧腐蝕試驗條件如下Nacl濃度溫度PH 時間50.1g/L 35℃6.9948小時試驗樣品為康瑞304M2d1.97mm、1.96mm與韓國KOS 304H 0.6mm、日本精線304H 1.41mm作對比試驗。
檢驗結(jié)果判定所有試樣表面均無銹斑且無失重。
結(jié)論選用本發(fā)明試制輻條用不銹鋼絲是比較理想的，與常用的304牌號比較節(jié)Ni1％，節(jié)Cr1％，增加了Mn2％，同時添加了N元素，從鹽霧腐蝕試驗證明耐腐蝕性能沒有降低，與304牌號對比耐鹽霧腐蝕性能基本相同，而綜合力學(xué)性能還有提高。從而說明本發(fā)明鋼種設(shè)計是正確的。
權(quán)利要求
1.一種輻條用不銹鋼絲，它主要是由以下重量百分比的合金元素組成C≤0.06、Mn 2.00/3.50、Cr 17.00/18.00、Ni 7.00-8.00、N 0.07-0.14、Si≤1.00、P≤0.035、S≤0.030、余量Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2.一種如權(quán)利要求1所述輻條用不銹鋼絲的制造方法，其特征在于所述方法的工藝步驟如下步驟一、皮膜處理、烘干采用皮膜劑對Φ5.5mm線材表面進行皮膜處理，然后在烘干爐烘干，爐溫100-150℃，時間0.5-1.0小時；步驟二、粗拉、收線皮膜處理后的線材在拉絲機上連續(xù)多道次拉拔，第一道采用30％-35％減面率，以后逐次遞減減面率，共進行6-7道次拉拔后，收線，成品前鋼絲預(yù)留22-24％輕拉成品減面率規(guī)格尺寸；步驟三、清洗劑表面清洗、連續(xù)爐光亮退火、水冷、水洗、烘干采用連續(xù)光亮熱處理爐，工字輪放線后首先采用清冼劑清洗，然后水洗、吹干進入管式爐，爐溫1100℃±10℃，線速度20-30M/分，管內(nèi)通入氨分解后75％H2、25％N2混合氣體保護，水冷，水洗，烘干；步驟四、油拉采用單道次倒立式拉絲機油拉，減面率22-24％，拉拔到成品規(guī)格。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輻條用不銹鋼絲，其成分配比為C≤0.06、Mn2.00－3.50、Cr 17.00－18.00、Ni 7.00－8.00、N 0.07－0.14、Si≤1.00、P≤0.035、S≤0.030、余量Fe以及不可避免的雜質(zhì)。所述方法的工藝為對Φ5.5mm線材表面進行皮膜處理，烘干，連續(xù)多道次拉拔，第一道采用30％－35％減面率，以后逐次遞減減面率，共進行6－7道次拉拔后，收線，采用連續(xù)光亮熱處理爐，工字輪放線后首先采用清冼劑清洗，然后水洗、吹干進入管式爐，爐溫1100℃±10℃，線速度20－30M/分，管內(nèi)通入氨分解后75％H
文檔編號B60B1/00GK101067187SQ20071002351
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者朱衛(wèi) 申請人:江陰康瑞不銹鋼制品有限公司