一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料及热处理方法

摘要

本发明涉及一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料及热处理方法，该材料的各成分及其质量百分数为：C:0.36％，Si≤0.17％，P≤0.004％，S<0.001％，Cr:14.3％，Mn:0.5％，Mo:0.6％，Ni:0.26％，Cu:0.06％，Hf:0.05％，Na:0.05％，V:0.04％，余量为Fe。该热处理步骤为：清洗；固溶处理；淬火处理；回火处理；最终淬火处理。本发明的不锈钢弹性体材料在热处理后，具有回火马氏体组织特征，即内有板条状马氏体，在马氏体内部和晶界处分布有大量颗粒状Cr23C6析出物，还有少量的残余奥氏体(<5％)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器，具体涉及一种扭矩传感器的弹性体材料及热处理方法。

背景技术

扭矩传感器是一种能将扭转力矩信号转换成电信号的测试仪器，主要用来测量各种扭矩、转速及功率。其应用领域广泛，大到船舶、飞机、钻井和发电设备，小到钟表游丝和家用电器等。扭矩传感器按照其测量原理可分为四类：应变型、声表面波型、磁弹性型和转角型

1.不锈钢弹性体材料相关基础研究较少，其成分、冶炼工艺、加工工艺、供货状态均未知。

2.国内对不锈钢弹性体材料的热处理工艺研究不足，热处理工艺对传感器性能指标的影响未知。

3.缺乏应变片材料及其粘贴工艺与不锈钢弹性体材料的匹配研究，该匹配性与扭矩传感器的综合特性如零漂、温漂、滞后等相关。

专利公告号为CN104451422A的中国发明专利文件公开了一种称重传感器的不锈钢弹性体材料，各成分及其质量百分比为：C≤0.09％，Si≤1.35％，P≤0.035％，S≤0.03％，Mn≤1.0％，Cr:15.0-17.0％，Ni:4.50-8.0％，Cu:3.50-5.50％，Nb：0.15-0.45％，余量为Fe。不锈钢经热处理后有优良的机械性能，硬度可达HRC 42～47，强度极限可达135kg/mm

以上公开的不锈钢弹性体材料及热处理方法只适用于称重传感器。因此，需要研制一种适用于扭矩传感器的不锈钢弹性体材料及热处理方法。

发明内容

本发明是针对国内目前扭矩传感器用弹性体材料的匮乏，提出一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料及热处理方法，可用于弹性体材料的大批量生产，促进我国高准确度大扭矩传感器的研发，解决国内扭矩量传基础设备长期依赖进口的“卡脖子”问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料，各成分及其质量百分数如下：

C:0.36％，Si≤0.17％，P≤0.004％，S<0.001％，Cr:14.3％，Mn:0.5％，Mo:0.6％，Ni:0.26％，Cu:0.06％，Hf:0.05％，Na:0.05％，V:0.04％，余量为Fe。

一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料的热处理方法，包括以下步骤：

清洗；1050℃±10℃固溶处理0.5～1小时；淬火处理；450～500℃回火处理1小时；最终淬火处理。

进一步，所述淬火处理的冷却介质为水冷、油冷或强制惰性气体冷却。

进一步，所述最终淬火处理的终止温度为室温，冷却介质为水冷。

进一步，经热处理后，所述不锈钢材料显微组织为回火马氏体组织与Cr

进一步，经热处理后，所述不锈钢弹性体材料的洛氏硬度为：HRB 81.9±0.4，HRC51.8±0.2，冲击功为6.56±1.15J，屈服强度为1170MPa，强度极限为1800MPa，伸长率为9.8％～14.4％。

本发明的有益效果是：

本发明的不锈钢弹性体材料在热处理后，具有回火马氏体组织特征，即内有板条状马氏体，在马氏体内部和晶界处分布有大量颗粒状Cr

附图说明

图1为本发明的不锈钢弹性体材料的背散射电子衍射(EBSD)照片；

图2为本发明的不锈钢弹性体材料的透射电子衍射(TEM)照片。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料，各成分及其质量百分数如下：

C:0.36％，Si≤0.17％，P≤0.004％，S<0.001％，Cr:14.3％，Mn:0.5％，Mo:0.6％，Ni:0.26％，Cu:0.06％，Hf:0.05％，Na:0.05％，V:0.04％，余量为Fe。

本发明所述扭矩传感器用不锈钢弹性体材料的热处理流程为：清洗→固溶处理→淬火处理→回火处理(时效)→淬火处理(水冷)。固溶处理的温度为1050℃±10℃，时间为0.5～1小时；淬火处理的冷却介质为水冷、油冷或强制惰性气体冷却；回火处理温度为450～500℃，时间为1小时；最终淬火处理的终止温度为室温，冷却介质为水冷。

如图1，2所示，经处理后，本发明所述不锈钢材料显微组织为回火马氏体组织与Cr

经处理后，本发明所述不锈钢弹性体材料的洛氏硬度为：HRB 81.9±0.4，HRC51.8±0.2，冲击功为6.56±1.15J，屈服强度为1170MPa，强度极限为1800MPa，伸长率为9.8％～14.4％。