[发明专利]管

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的薄壁管。

背景技术

现今，为低重量而设计的管应用被大量应用在体育、援救和安全设备以及各种手工工具的领域内。在实际使用中，这些管被设计出来为了低重量、坚硬和牢固。它们也应当能够抗疲劳、抗腐蚀和抗凹陷。

用于这些类型应用的轻重量的管主要以具有高比的刚性(弹性模量/密度)和高比的强度(抗拉强度/密度)比率的材料制造。常见的材料的例子是钛和铝合金以及叠层纤维，例如，玻璃和/或碳纤维。薄壁管在网球球拍中应用的例子公开在例如US 3,975,017、US 5,220,719和US 2004/102,262中；它们全部都使用了铝合金。

因为上述材料的密度相对较低，所以需要将管制成具有相对较厚的管壁，从而用在轻重量应用中的每一种材料都受其个体性能(如密度、机械强度和韧性)的限制。

然而，传统上使用的材料并不能对这些应用的所有需求提供令人满意的解决方案，而且对于通常应用的材料来说，需要有可替代的解决方案。

因此，本发明的目的是提供一种具有足够的机械性能同时具有低重量的管，且所述管可用在腐蚀环境中。

发明内容

既定目的通过最初所限定的并具有权利要求1特征部分的特征的薄壁管来实现。

管的尺寸被仔细地选择，使得提供高机械稳定性和强度，同时使重量保持在最小。

与铝和钛合金相比，使用上述的可析出硬化的不锈钢合金作为轻重量管应用中的材料的益处特别还有较低的重量、较高的刚性和相当大改善的疲劳性能。

根据本发明的薄壁管可具有任何常规横截面几何形状，例如大致的圆形、椭圆形、正方形、矩形、八边形和花生形。

在本文中，薄壁被认为达到3mm。

附图说明

图1展示了通常用于体育用品中的铝合金、钛合金以及用在本发明中的可析出硬化的不锈钢的比刚性，即弹性模量/密度。

图2展示了通常用于体育用品中的铝合金、钛合金以及用在本发明中的可析出硬化的不锈钢的比强度，即抗拉强度/密度。

图3展示了通常用于体育用品中的铝合金、钛合金以及用在本发明中的可析出硬化的不锈钢的抗拉强度/弹性模量。

图4a-e展示了根据本发明的管的若干不同横截面。

图5展示了根据本发明的薄壁管在网球球拍中的应用。

图6展示了根据本发明的薄壁管在家具中的应用。

具体实施方式

根据本发明，薄壁管包括具有以重量-％计的以下成分的可析出硬化的不锈钢合金：

C        最多0.07

Si            最多1.5

Mn            0.2-5

S             最多0.4

Cr            10-15

Ni            7-14

Mo+0.5W       1-8

Cu            1-3

Ti            最多2.5

Al            0.1-1.5

N             最多0.1

余量的Fe和通常出现的杂质。

为了充分理解成分对可析出硬化的不锈钢合金性能的影响，有必要分别地论述所有元素。所有元素含量都按重量百分比计。

碳是在许多方面影响钢的影响力强的元素。高碳含量将影响变形硬化，使得冷变形时强度将是较高的，并因此减少了钢的韧性。然而，从腐蚀观点来看，高碳含量可能是不利的，这是因为随着碳含量的增加，碳化铬析出的风险也增加了。因此，应保持较低的碳含量，最多0.07％，优选最多为0.05％，以及更优选最多为0.025％。

硅是铁素体形成元素且在更高含量时还会减少钢的热加工性能。Si的含量应限制到最大1.5％，更优选最多为1.0％。

锰是奥氏体形成元素，其以与镍相类似的方式使钢不易在冷变形中向马氏体转变。根据本发明，钢中锰的最小含量按重量是0.2％。因为钢必须具有相当大的马氏体含量以便析出硬化，所以锰含量必须为最多5％，优选最多为3％，且更优选为2.5％。