CN102168226A - 一种马氏体抗菌不锈钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米析出相马氏体抗菌不锈钢及其冶炼、锻造、热处理和制造方法，所制得的马氏体抗菌不锈钢基体中均匀弥散分布着纳米级析出的抗菌相ε-Cu，从而使得马氏体不锈钢具有良好的抗菌性能。该马氏体抗菌不锈钢的化学成分如下：C：0.10～1.20重量％，Cr：12.00～26.90重量％，Cu：0.65～4.60重量％，W：0.15～6.00重量％，Ni：≤5.80重量％，Nb：0.01～1.25重量％，V：0.01～1.35重量％，Mn≤1.8重量％，Mo：0.15～4.90重量％，Si≤2.6重量％，余量为Fe及不可避免的杂质。
Description
技术领域
本发明属于金属材料学与医学微生物学的交叉领域，具体涉及马氏体不锈钢以及通过在马氏体不锈钢中加入铜等特定的抗菌合金元素，使马氏体抗菌不锈钢基体中均匀弥散分布着纳米级析出的抗菌相ε-Cu，从而使得马氏体不锈钢具有良好的抗菌性能和机械性能，具体还涉及到马氏体抗菌不锈钢的制造技术、方法。
背景技术
近年来，世界性的细菌感染事件屡有发生，如：1996年，由“O·157”大肠杆菌引起的肠道传染病蔓延日本的44个都府县，感染者超过9000人；20世纪80年代中期至90年代中期暴发流行于欧洲的疯牛病事件；2002年由广东顺德首发，并迅速扩散至东南亚乃至全球，直至2003年中期疫情才被逐渐消灭的SARS事件；自1997年在香港发现人类也会感染禽流感之后，于2003年12月开始，禽流感在东亚多国-主要在越南、韩国、泰国等国严重爆发，并造成越南多名患者丧生。2010年，英国媒体爆出：南亚发现新型超级病菌NDM-1，该超级细菌抗药性极强并有可能向全球蔓延……人类在经历了众多次的病菌、病毒侵扰之后，防菌、抗菌意识日益增强。当前，防菌、抗菌已成为人们的一种生活方式。
不锈钢在经历了近百年发展后，各类不锈钢产品已越来越受到人们的欢迎。因此，不锈钢材料本身具有抗菌功能的抗菌不锈钢应运而生，马氏体抗菌不锈钢可广泛应用于医疗器械、制药设备、食品加工、美容美发、各类刀具等行业。
众所周知，铜元素有很强的杀菌作用。最近几十年，人们发现铜有非常好的医学用途，如：20世纪70年代，中国医学发明家刘同庆、刘同乐研究发现，铜元素具有极强的抗癌功能，并成功研制出相应的抗癌药物“克癌7851”，并在临床上获得成功。后来，墨西哥科学家也发现铜有抗癌功能。相信不久的将来，铜元素将为提高人类健康水平做出更大贡献。
在马氏体不锈钢中通过加入适量的铜等抗菌合金元素，并经过特殊的抗菌处理，可使马氏体抗菌不锈钢基体中均匀弥散分布着颗粒状纳米级析出的抗菌相ε-Cu，从而使得马氏体不锈钢具有良好的抗菌性能。实验结果表明，铜的加入可以使不锈钢晶粒细化。
马氏体抗菌不锈钢的抗菌原理为：均匀弥散分布的纳米级析出的颗粒状抗菌相从金属表面层析出后，与细菌接触，通过与细胞的作用损伤细胞膜，使细菌的蛋白质凝固或损伤其DNA、破坏细菌细胞的正常组织和繁衍的平衡，达到阻止细菌生长繁殖或消灭细菌的目的。
抗菌不锈钢首先由日本于上世纪末提出并发明。在我国，抗菌不锈钢虽然起步较晚，但迄今也已基本掌握其原理和制造技术、方法。当前，奥氏体抗菌不锈钢以及铁素体抗菌不锈钢生产技术已相对成熟。奥氏体抗菌不锈钢以及铁素体抗菌不锈钢均通过在不锈钢的生产过程中添加铜或银等抗菌合金元素，并对其进行抗菌处理，由此达到了抗菌的功效，且正逐渐为人们所接受。如：JPA平8-104952以及JPA平9-170053、JP99800249.6均提出将铜或银直接加入到不锈钢中，经过抗菌处理，最终达到持久、良好的抗菌效果；中国专利公开公报CN1498981公开的含铜铁素体抗菌不锈钢中就通过添加0.4～2.2重量％的铜并使其基体中均匀弥散分布着纳米级析出的抗菌相ε-Cu，从而赋予了铁素体不锈钢良好的抗菌性能。
本发明的一个目的在于提供一种马氏体抗菌不锈钢。
本发明的另一个目的在于提供这种马氏体抗菌不锈钢材料的冶炼、锻造、热处理等制造技术、方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米析出相马氏体抗菌不锈钢。该马氏体抗菌不锈钢基体中均匀弥散分布着纳米级析出的抗菌相ε-Cu，从而使得马氏体不锈钢具有抗菌性能以及具有良好的机械性能。
本发明一种马氏体抗菌不锈钢，其特征在于：
该不锈钢的化学组织成分为(以重量百分比计)：C：0.10～1.20重量％，Cr：12.00～26.90重量％，Cu：0.65～4.60重量％，W：0.15～6.00重量％，Ni：≤5.80重量％，Nb：0.01～1.25重量％，V：0.01～1.90重量％，Mo：0.15～4.90重量％，Mn≤1.8重量％，Si≤2.6重量％，余量为Fe及不可避免的杂质如P(磷)和S(硫)等。
为了提高马氏体抗菌不锈钢的综合性能，在一个优选实施的方案中，所述马氏体抗菌不锈钢还含有选自下列元素中的一种或几种：Ti≤0.8重量％，Zr≤0.8重量％，Sn≤0.8重量％，Co：≤1.25重量％。
为了提高马氏体抗菌不锈钢的时效强化作用、回火稳定性和增强二次硬化效应，增强耐蚀性，所述马氏体抗菌不锈钢还含有选自下列元素中的一种或几种：Al＜3.45重量％，N＜0.15重量％。
下面对本发明的马氏体抗菌不锈钢主要的化学组织成分做详细叙述。
C：在马氏体抗菌不锈钢中，碳是一种重要元素，它既是奥氏体形成元素，形成奥氏体的能力为镍的30倍。为了使钢具有不锈钢“不锈”的要求，所需的铬含量需≥12重量％。但对于铁-铬合金而言，这样的铬含量已使γ相区封闭，使马氏体不锈钢成为单一的铁素体组织，而不能通过热处理产生马氏体相变。为了产生马氏体相变，碳含量一般在0.1重量％～1.2重量％间变动。
当C含量控制在0.45～0.96重量％时，可达到增加合金强度的目的，同时仍具有较好的可加工性；合金中当碳含量低于0.10重量％时，往往得不到合金材料的强度；当合金中碳含量高于1.20重量％时，不但会降低耐蚀性，同时会大大增加加工、制造难度甚至不易加工。因此在一般情况下，C含量往往优选于0.45～0.96重量％间。
Cr：铬是铁素体形成元素，足够量的铬可使马氏体抗菌不锈钢变成单一的铁素体不锈钢。马氏体抗菌不锈钢中铬与碳的交互作用使其在高温时具有稳定的γ相区或γ+α相区。为了使马氏体抗菌不锈钢在淬火时产生马氏体相变，铬和碳之间存在着一个相互依存关系，碳使γ相区扩大，而碳的溶解极限随铬量的提高而减少。如在含碳0.6重量％的铁-铬-碳合金中，铬含量直达18重量％，在高温仍为纯奥氏体；当Cr含量高于18重量％的铬，钢中将由铁素体和奥氏体两相组织构成；当Cr含量高于27重量％的马氏体抗菌不锈钢将成为单一铁素体组织。
但马氏体抗菌不锈钢要求铬含量必须≥12重量％，只有达到以及超过12重量％，才能成为不锈钢。当铬含量＜12重量％时，就不能称其为不锈钢；在马氏体抗菌不锈钢中，当铬含量达到甚至超过30重量％时，其马氏体抗菌不锈钢已成为单一铁素体组织，而不成为马氏体不锈钢，同时也无法通过热处理产生马氏体相变。虽然在马氏体抗菌不锈钢中可以通过添加Ni使得γ圈向高铬方向移动，但当铬达到30重量％时，马氏体不锈钢仍成了单一铁素体组织。因为在马氏体铬镍抗菌不锈钢中，当Ni的含量超过4.3重量％时，已不再对γ圈产生影响。这时，其铬的含量仍＜30重量％。
Ni：为了改善马氏体抗菌不锈钢的综合性能，将镍加入马氏体铬抗菌不锈钢中形成马氏体铬镍抗菌不锈钢。镍是γ相形成元素，扩大奥氏体稳定区。镍对铁-铬合金γ相区的影响为：随钢中镍含量的增加，γ圈会向高铬方向移动，这意味着马氏体抗菌不锈钢中的铬可以提高而不至于形成单一的铁素体组织。但当Ni达到一定数值时，就不再对铬产生影响。
由于镍扩大铁-铬合金的γ区相和α+γ相区，可使低碳的铁-铬合金具有淬火能力，或由于碳的存在可使低碳(＜0.15重量％C)马氏体不锈钢的铬含量向更高的水平推移，提高了钢的耐蚀性。在马氏体铬镍抗菌不锈钢中镍含量不能过高，否则由于镍扩大γ相区和降低Ms温度的双重作用，将使钢成为单相奥氏体不锈钢而丧失淬火能力。
镍的另一重要作用是降低钢中的δ铁素体含量，这在所有合金元素中效果最好。
Cu：铜是奥氏体形成元素。在马氏体抗菌不锈钢中，铜首先是作为抗菌基本元素加入到马氏体不锈钢之中。当Cu＜0.65重量％时，马氏体不锈钢的抗菌效果很差，甚至丧失了抗菌效果；Cu＜1.00重量％时，抗菌效果仍不理想；当Cu＞5.90重量％时，马氏体抗菌不锈钢的热加工性变得较为困难，同时马氏体抗菌不锈钢的机械加工性能以及耐蚀性降低，马氏体抗菌不锈钢的成本也会因此而变得相对较高。
W：钨的熔点高，比重大，是贵金属的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，这对本发明的马氏体抗菌不锈钢非常有利。
W对组织的影响：缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为33重量％及3.2重量％，W是强碳化物及氮化物形成元素，碳化钨硬而耐磨；
W对马氏体不锈钢性能的影响：钨有二次硬化作用，赋予红硬性，以及增加耐磨性。W对马氏体抗菌不锈钢淬透性、回火稳定性、机械性能及热强性的影响均与钼相似，但按重量含量的百分数比较，其作用较钼为弱。
马氏体抗菌不锈钢的应用较广。在马氏体抗菌不锈钢的使用过程中，尤其是用于刃具产品时，往往要求马氏体抗菌不锈钢既具有很好的硬度、锋利度，同时还要求其具有良好的韧性，更需要有较好的耐磨性能。因此，本发明在实施的方案中，所述马氏体抗菌不锈钢还选用了W：0.15～6.00重量％。W的加入极大地提高了马氏体抗菌不锈钢的耐磨性能并提高了马氏体抗菌不锈钢的淬透性。
Mo：钼是铁素体形成元素，促进α相形成能力相当于铬。在马氏体抗菌不锈钢中，钼除改善马氏体抗菌不锈钢的耐蚀性外，主要是提高马氏体抗菌不锈钢的强度和硬度以及增强二次硬化效应。
例如，A种马氏体不锈钢，其化学成分为：0.72重量％C，15.7重量％Cr；B种马氏体不锈钢，其化学成分为：0.55重量％C，13.5重量％Cr，0.5重量％Mo。依据铬和碳对淬火马氏体不锈钢硬度影响的相互制约关系，如果B种马氏体不锈钢不含钼，则A种马氏体不锈钢和B种马氏体不锈钢的硬度值应该十分接近。但由于B种马氏体不锈钢中含有0.5重量％Mo，使B种马氏体不锈钢的硬度增加，这在低温淬火时尤为明显，这种作用对马氏体抗菌不锈钢刀具十分有益。
在马氏体抗菌不锈钢中，钼的加入可增加回火稳定性和强化二次硬化效应，同时可增加马氏体抗菌不锈钢的硬度，而韧性却并不因硬度提高而降低。
在马氏体抗菌不锈钢中，如果Mo含量太低，则很难起到应有的效果；过高的钼含量不但会大大增加马氏体抗菌不锈钢的成本，而且将促进δ铁素体的形成而引起不利的影响。
V：钒是马氏体抗菌不锈钢的优良脱氧剂。在马氏体抗菌不锈钢中加0.5重量％的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
钒对组织的影响为：缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁中无限固溶，在γ铁中的最大溶解度约为1.35重量％。钒是强碳化物及氮化物形成元素。
钒对马氏体抗菌不锈钢性能的影响为：缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁中无限固溶，在γ铁中的最大溶解度约为1.35重量％。是强碳化物及氮化物，可提高马氏体抗菌不锈钢的使用寿命。钒通过细小碳化物颗粒的弥散分布可以提高马氏体抗菌不锈钢的蠕变和持久强度。钒、碳的含量(重量计)比大于5.7时，可防止或减轻介质对不锈耐酸钢的晶间腐蚀，并大大提高马氏体抗菌不锈钢抗高温、高压、氢腐蚀的能力，能细化晶粒，减缓合金元素的转移速度，但对马氏体抗菌不锈钢的高温氧化性不利。
Co：钴是一种奥氏体形成元素，其作用类似镍。在马氏体抗菌不锈钢中，钴的加入尽管提高了回火稳定性，但对二次硬化没有明显影响。对12重量％Cr的马氏体抗菌不锈钢的研究结果表明，钴增加了马氏体本身的硬度，主要是固溶强化的效果，而二次硬化效果不明显。
N：氮的影响类似于碳，但对于耐蚀性不产生有害的影响；相反，在某些条件下氮可提高耐蚀性。氮对马氏体铬镍抗菌不锈钢的强化效果高于碳，而且成本也低。
Al：铝是铁素体形成元素，促进铁素体形成能力约为铬的2.5～3.0倍。铝在马氏体抗菌不锈钢中主要是起时效强化效应，并提高回火稳定性和增强二次硬化效应。
Ti：钛对马氏体铬镍抗菌不锈钢的影响类似于铝，在马氏体时效不锈钢中常常使用。适量的钛具有显著的时效强化作用，但过高的钛将降低马氏体抗菌不锈钢的冲击韧性和塑性。此外，钛是马氏体抗菌不锈钢中的强脱氧剂。它能使马氏体抗菌不锈钢的内部组织致密，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能。
Nb：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金的马氏体抗菌不锈钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。
Zr：锆在马氏体抗菌不锈钢中的作用与铌、钛、钒相似。少量的锆有脱气、净化和细化晶粒的作用，对马氏体抗菌不锈钢的低温韧性有利，并可消除时效现象，改善马氏体抗菌不锈钢的冲压性能。
本发明另一方面还提供了马氏体抗菌不锈钢的冶炼技术和方法：
本发明提供了马氏体抗菌不锈钢的冶炼方法，由于本发明采用铜作为抗菌元素，而铜的熔点又较低。铜的熔点为1083.4±0.2℃，因此铜在冶炼过程中易挥发。在马氏体抗菌不锈钢的冶炼过程中，首先应将除铜以外的原料在冶炼炉内将其熔化，待这些原料熔化后再加铜并快速升温到1680℃以内，浇注铸锭。铸锭不得有粘砂、气孔、夹砂、夹渣等缺陷。铸锭浇注完成后，需对铸锭进行退火处理。
本发明还提供了马氏体抗菌不锈钢的锻造方法。马氏体抗菌不锈钢经冶炼并经过退火后，应对铸锭进行锻造，通过锻造使铸锭的组织状态由铸态转变成锻态。因为通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能必然优于同样材料的铸件。具体的锻造方法为：首先应将铸锭缓慢、充分加热，加热时升温速度不得超过20℃/s；铸锭的加热温度不得超过1350℃；始锻温度须≤1300℃，终锻温度须≥850℃。
马氏体抗菌不锈钢经锻造后，应对锻件进行球化处理，球化处理方法为：将锻件加热至960℃以内优选750～950℃并保温，保温时间＜36小时，优选保温时间为12～24小时。
如最终需要的是马氏体抗菌不锈钢板，则马氏体抗菌不锈钢经锻造并退火后，再安排热轧、冷轧和退火。
本发明还提供了马氏体抗菌不锈钢的热处理方法。热处理是马氏体抗菌不锈钢制造过程中一个很非常重要的生产环节，它直接影响到马氏体抗菌不锈钢的机械性能和抗菌性能。其热处理方法为：首先应对马氏体抗菌不锈钢进行淬火处理，淬火处理后，对马氏体抗菌不锈钢进行深冷处理。深冷处理完成后，再对马氏体抗菌不锈钢进行回火处理，淬火温度为1000～1100℃，深冷处理温度为-45℃～-196℃，回火温度为160～650℃。
马氏体抗菌不锈钢热处理时，其在淬火炉内的保温时间、深冷处理时间、回火保温时间均≤4小时。马氏体抗菌不锈钢经热处理后，其硬度为：回火马氏体：46～62HRC。
本发明还提供了一种马氏体抗菌不锈钢的制造方法，包括如下步骤：首先，应依据马氏体抗菌不锈钢的用途来选择并确定具体组织的合金成分，并将其置于冶炼炉内进行冶炼。在冶炼炉内，先将除铜以外的原料熔化，再加铜并快速升温至1680℃以内，浇铸铸锭，浇铸完成后对其进行退火处理；经冶炼、退火后对铸锭进行锻造。锻造前，首先应将铸锭充分加热，然后再锻造。加热时升温速度不得超过20℃/s，加热温度≤1350℃，始锻温度≤1300℃，终锻温度≥850℃。马氏体抗菌不锈钢经锻造后，进行球化处理。马氏体抗菌不锈钢在热处理时，应先对马氏体抗菌不锈钢进行淬火处理，然后再进行深冷处理和回火处理。淬火温度为1000～1100℃，深冷处理温度为-45℃～-196℃，回火温度为160～650℃。马氏体抗菌不锈钢热处理时，马氏体抗菌不锈钢在淬火炉内保温时间、深冷处理时间、回火保温时间均≤4小时。马氏体抗菌不锈钢经热处理后，其硬度为：回火马氏体：46～62HRC。
具体实施方式
实施例1
将化学组织成分为：C：0.36重量％，Cr：12.10重量％，Cu：1.57重量％，Ni：2.48重量％，Mn：0.69重量％，Si：0.67重量％，Mo：0.63重量％，P：0.013重量％，S：0.011重量％，V：0.01重量％，W：0.17重量％，Ti：0.35重量％，Zr：0.26重量％，Co：0.07重量％，Nb：0.35重量％，余量为Fe。首先，将除铜以外的原料置于冶炼炉内熔化、冶炼，然后再加铜并快速升温至1680℃以内，浇铸铸锭，浇铸完成后对其进行退火处理；经冶炼、退火后对铸锭进行锻造。锻造前，首先应将铸锭充分加热，然后再锻造。加热时升温速度确定为20℃/s以内，加热温度≤1350℃，始锻温度≤1300℃，终锻温度≥850℃。马氏体抗菌不锈钢经锻造后，进行球化处理。马氏体抗菌不锈钢在热处理时，应先对马氏体抗菌不锈钢进行淬火处理，然后再进行深冷处理和回火处理。淬火温度为1050℃，深冷处理温度为≤-196℃，回火温度为≤650℃。马氏体抗菌不锈钢热处理时，马氏体抗菌不锈钢在淬火炉内保温时间、深冷处理时间、回火保温时间均为≤4小时，然后将经冷轧后的不锈钢板切成50×50×2.0mm的马氏体不锈钢性能测试用样板。
以3Cr13Mo作为对照材料，本例所制造的马氏体抗菌不锈钢与对比材料3Cr13Mo的化学成分分析结果见表一。
表一：(马氏体抗菌不锈钢的主要化学成分与对比材料的化学成分分析表)
抗菌性能测试
1、抗菌性能测试经上海市工业微生物研究所(CNAS L1483MA2010090430Q)检测，检测方法如下：采用标准：JIS Z 2801-2000；选用菌株：大肠杆菌(ATCC8739)，金黄色葡萄球菌(AS1.89)。检测结果见表二。
表二：(本实施例马氏体抗菌不锈钢抗菌性能检测结果)
3Cr13Mo马氏体不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率＝0(没有抗菌效果)
6、抗菌持久性试验
将马氏体抗菌不锈钢表面采用平面磨床磨去0.5mm(模拟长期使用后的磨损)，然后把经磨削后的马氏体抗菌不锈钢用带水抹布裹严并放置于环境温度为35℃～38℃的厨房内(厨房为细菌繁殖最盛的地方，而35℃～38℃的环境温度又为细菌繁殖最快时期)，放置时间为一周，然后取出马氏体抗菌不锈钢并将其干燥放置30min，再对马氏体抗菌不锈钢进行抗菌性能测试。其测试方法如下：
采用覆膜法，实验细菌仍采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，实验程序如下：
1)、将经乙醇清洗后的实验试样(马氏体抗菌不锈钢)与对比试样(3Cr13Mo)在121±1℃的温度下高温灭菌20分钟；
2)、将接种后的菌种用PBS液(0.03mol/l，PH＝7.2，无水磷酸氢二钠2.83g，磷酸二氢钾1.36g，蒸馏水100ml)稀释成标准的浓度为105的菌液，并将0.5ml菌液均匀地滴到马氏体抗菌不锈钢样品和对照样品(3Cr13Mo)表面，分别用无菌塑料薄膜覆盖；
3)、将表面涂有菌液的马氏体抗菌不锈钢样品和对照不锈钢样品放入到温度为35℃、湿度为90％的培养箱内作用24h。
4)、用平板法(琼脂培养法)在35℃的培养箱内放置24h及48h。最后从塑料平皿计算细菌个数，最后计算抗菌率。
5)、每个菌种和样品均重复做三次，取其平均值。
本例马氏体抗菌不锈钢的抗菌试验结果见表二，其中抗菌率的计算公式为：
式中对照不锈钢生菌数是对照不锈钢进行细菌培养实验后的活菌数，而抗菌不锈钢生菌数是指抗菌不锈钢进行细菌培养实验后的活菌数。
经检测马氏体抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率＞99.9％
3Cr13Mo马氏体不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率＝0(没有抗菌效果)。
实施例2
将化学组织成分为：C：0.71重量％，Cr：23.1重量％，Cu：3.97重量％，Ni：3.76重量％，Mn：0.69重量％，Si：0.67重量％，Mo：0.71重量％，P：0.015重量％，S：0.016重量％，V：1.29重量％，W：1.87重量％，Ti：0.35重量％，Co：0.07重量％，Sn：0.3重量％，Al：1.15重量％，Nb：0.75重量％，余量为Fe。
如同实施例一，首先对该马氏体不锈钢进行熔炼、锻造、热轧、冷轧、退火等，然后将经冷轧后的不锈钢板切成50×50×2.0mm的马氏体不锈钢性能测试用样板。
对本实施例的对马氏体不锈钢测试样板做抗菌处理：首先将测试样板放入加热炉内并升温至1060℃，然后保温4小时以内并将其冷却至室温，以确保Cu能充分地溶解于马氏体不锈钢基体中；然后把测试样板置于加热炉内，升温至580℃以内并保温，保温时间确保在4小时以内，保温结束后将马氏体抗菌不锈钢空冷直至到室温。
以7Cr17作为对照材料，本例所制造的马氏体抗菌不锈钢与对比材料7Cr17的化学成分分析结果见表三。
表三：(马氏体抗菌不锈钢的主要化学成分与对比材料的化学成分分析表)
抗菌性能测试
抗菌性能测试方法同实施例一。经检测后发现，其抗菌性能与实施例一的抗菌性能一致。其测试结果为：
本例马氏体抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率＝99.9％
7Cr17马氏体不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率＝0(没有抗菌效果)。
力学性能
对本实施例的马氏体抗菌不锈钢以及7Cr17马氏体不锈钢的力学性能反复进行测试，其力学性能分析表见表四。
表四：本实施例马氏体抗菌不锈钢与7Cr17马氏体不锈钢力学性能比较表
实施例3
将化学组织成分为：C：0.96重量％，Cr：15.10重量％，Cu：3.67重量％，Ni：3.68重量％，Mn：0.69重量％，Si：0.67重量％，Mo：4.59重量％，P：0.015重量％，S：0.012重量％，N：0.09重量％，V：0.12重量％，Nb：0.95重量％，W：3.65重量％，余量为Fe。
如同实施例一，首先对该马氏体抗菌不锈钢进行熔炼、锻造、热轧、冷轧、退火等，然后将马氏体抗菌不锈钢做成检测用样板，之后再对马氏体不锈钢测试样板做抗菌处理。
以9Cr18MoV作为对照材料，本例所制造的马氏体抗菌不锈钢与对比材料9Cr18MoV的化学成分分析结果见表五。
表五：(马氏体抗菌不锈钢的主要化学成分与对比材料的化学成分分析表)
抗菌性能测试
抗菌性能测试方法同实施例一。经检测后发现，其抗菌性能与实施例一的抗菌性能一致。其测试结果为：
本例马氏体抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率＝99.9％
9Cr18MoV马氏体不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率＝0(没有抗菌效果)。
实施例四
将主要化学组织成分为：0.72重量％C，15.7重量％Cr的马氏体不锈钢确定为A种钢；将主要化学组织成分为：0.55重量％C，13.5重量％Cr，0.5重量％Mo的马氏体不锈钢确定为B种钢；将主要化学组织成分为：1.13重量％C，12.5重量％Cr，1.8重量％Mo，0.99重量％Co，1.36重量％W的马氏体不锈钢确定为C种钢。本发明分别实施了A种钢和B种钢以及C种钢并进行对比。
经A种钢和B种钢的对比发现，如果B种马氏体不锈钢不含钼，则A种马氏体不锈钢和B种马氏体不锈钢的硬度值应该十分接近。但由于B种马氏体不锈钢中含有0.5重量％Mo，使B种马氏体不锈钢的硬度增加，这在低温淬火时尤为明显，这种作用对不锈钢刀具十分有益。由于C种马氏体不锈钢中含有1.36重量％W以及0.99％重量Co，使得C种钢的耐磨性能得到较大的提高，A种钢和B种钢以及C种钢的对比分析表见表六。
表六：A种钢和B种钢的对比分析表
实施例五
将主要化学组织成分为：0.92重量％C，15.7重量％Cr的马氏体不锈钢确定为A种钢；将主要化学组织成分为：0.95重量％C，21.5重量％Cr，2.89重量％Ni，0.5重量％Mo的马氏体不锈钢确定为B种钢；将主要化学组织成分为：1.18重量％C，25.5重量％Cr，4.35重量％Mo，0.99重量％Co，5.26重量％W的马氏体不锈钢确定为C种钢。本发明分别实施了A种钢和B种钢以及C种钢，并将其做成厨师用的司工刀，就厨刀的锋利性能、耐磨性能等进行对比。其对比结果见表七：
表七：A种钢、B种钢和C种钢的分析对比表
注：1、由于专业厨师用司工刀切割食物比较频繁，所以一把好的司工刀往往让厨师们爱不释手；
2、关于厨刀的锋利性能，当司工刀开始变钝的时，厨师们就会采用磨刀棒或油石甚至砂轮对司工刀进行磨削，以恢复其锋利度；
3、关于厨刀的耐磨性能，当司工刀的刃口出现一条白线时，就表明司工刀已经磨损，需要通过磨削才能恢复其锋利度。
实施例六
将主要化学组织成分为：0.32重量％C，15.7重量％Cr的马氏体不锈钢确定为A种钢；将主要化学组织成分为：0.35重量％C，30.00重量％Cr，0.56重量％Ni的钢确定为B种钢。本发明分别实施了A种钢和B种钢，并将其做成厨师用的司工刀，就厨刀的硬度、锋利性能等进行对比。其对比结果见表八：
A种钢和B种钢的分析对比表
| 不锈钢 | 硬度 | 锋利度 |
| A种钢 | √ | √ |
| B种钢 | × | × |
注：“√”代表有；“×”代表没有。
B种钢之所以没有了硬度和锋利度，是因为在B种钢的化学组织成分中，其Cr的重量百分比高达30.00，这就导致了B种钢成为单一铁素体组织，而不成为马氏体不锈钢，同时也无法通过热处理产生马氏体相变。
Claims (11)
1.一种纳米析出相马氏体抗菌不锈钢，所制得的马氏体抗菌不锈钢基体中均匀弥散分布着纳米级析出的抗菌相ε-Cu，从而使得马氏体不锈钢具有良好的抗菌性能，其特征在于：
该马氏体抗菌不锈钢的化学成分如下：C：0.10～1.20重量％，Cr：12.00～26.90重量％，Cu：0.65～4.60重量％，W：0.15～6.00重量％，Ni：≤5.80重量％，Nb：0.01～1.25重量％，V：0.01～1.35重量％，Mn≤1.8重量％，Mo：0.15～4.90重量％，Si≤2.6重量％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，还含有选自下列元素中的一种或几种：Co≤1.25重量％，Ti≤0.8重量％，Zr≤0.8重量％，Sn≤0.8重量％。
3.根据权利要求1所述的马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，还含有选自下列元素中的一种或几种：Al＜3.45重量％，N＜0.15重量％。
4.按照权利要求1所述马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，所述马氏体抗菌不锈钢中Cr的含量为：14.7～23.8重量％。
5.按照权利要求1所述马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，所述马氏体抗菌不锈钢中C的含量为：0.45～0.96重量％。
6.按照权利要求1所述马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，所述马氏体抗菌不锈钢中Ni的含量为：2.18～3.8重量％。
7.按照权利要求1所述马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，所述马氏体抗菌不锈钢中W的含量为：0.3～4.0重量％。
8.一种权利要求1-7任一项所述马氏体抗菌不锈钢的冶炼方法，其特征在于：在冶炼炉内，首先将除铜以外的原料熔化，这些原料熔化后再加铜并快速升温到1680℃以内，浇注铸锭，铸锭浇注完成后，对铸锭进行退火处理。
9.一种权利要求1-7任一项所述马氏体抗菌不锈钢的锻造方法，其特征在于，马氏体抗菌不锈钢经冶炼和退火后，对铸锭进行锻造，通过锻造使铸锭的组织状态由铸态转变成锻态，具体方法为：首先应将铸锭充分加热，加热时温度升高不得超过20℃/s；加热温度≤1350℃；始锻温度≤1300℃，终锻温度≥850℃；经锻造后，对锻件进行球化处理，球化处理方法为：将锻件加热，加热温度为750～950℃，并保温，保温时间为：12～24小时。
10.一种权利要求1-7任一项所述马氏体抗菌不锈钢的热处理方法，其特征在于：首先，对马氏体抗菌不锈钢进行淬火处理；淬火处理后，对马氏体抗菌不锈钢进行深冷处理；深冷处理完成后，再对马氏体抗菌不锈钢进行回火处理；淬火温度为1000～1100℃，深冷处理温度为-45℃～-196℃，回火温度为160～650℃；在热处理时，马氏体抗菌不锈钢在淬火炉内保温时间、深冷处理时间、回火保温时间均≤4小时。
11.一种权利要求1-7任一项所述马氏体抗菌不锈钢的制造方法，其特征在于包括如下步骤：1)首先，在冶炼炉内，先将除铜以外的原料熔化，再加铜并快速升温至1680℃以内，浇铸铸锭，浇铸完成后对其进行退火处理；2)经冶炼、退火后对铸锭进行锻造，锻造前，首先应将铸锭充分加热，然后再锻造，加热时升温速度不得超过20℃/s，加热温度≤1350℃，始锻温度≤1300℃，终锻温度≥850℃；经锻造后，对锻件进行球化处理，球化处理方法为：将锻件加热，加热温度为750～950℃，并保温，保温时间为：12～24小时；3)对马氏体抗菌不锈钢进行热处理：对马氏体抗菌不锈钢进行淬火处理；淬火处理后，对马氏体抗菌不锈钢进行深冷处理；深冷处理完成后，再对马氏体抗菌不锈钢进行回火处理；淬火温度为1000～1100℃，深冷处理温度为-45℃～-196℃，回火温度为160～650℃；在热处理时，马氏体抗菌不锈钢在淬火炉内保温时间、深冷处理时间、回火保温时间均≤4小时。
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