CN108588383B - 一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要属于热处理工艺领域，具体涉及一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物方法。所述方法将刀具刃部加热到奥氏体化温度以上保温一段时间后出炉，对刀具刃部施加多道次的辊锻，随后进行再结晶退火和二次淬火，有效细化了刀具刃部一次碳化物和晶粒。

Description

一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法

技术领域

本发明主要属于热处理工艺领域，具体涉及一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物方法。

背景技术

目前，国内高品质刀具市场几乎被德国、日本、瑞士等刀剪强国垄断，这主要是由于国产刀具在锋利性能和使用寿命方面跟国外刀具还有较大差距。刀具的锋利度主要取决于钢材的硬度和刃口的几何形状。刀具的使用寿命主要取决于刀刃的强韧性、耐磨性。

高品质刀具一般通过提高碳和合金元素含量来增加刀刃的硬度和耐磨性，实现刀具的极致锋利度，但是，随着碳和合金元素含量的提高，钢液凝固过程中极易析出一次碳化物，析出的一次碳化物会消耗大量的碳和合金元素，不仅降低了钢材的强度，而且使刀刃脆性显著增加。

目前，在高品质刀具用钢中一次碳化物控制方面，国内外并没有相关技术报道。现有技术中对高品质刀具用钢中一次碳化物控制方面，提出的调控措施包括电渣重熔、热轧、高温扩散退火等工艺的改进，有效减小了一次碳化物总量并降低了一次碳化物尺寸。但是，成品刀具中仍然存在少量的一次碳化物。如果一次碳化物存在于刀刃部分，极易造成刀具的崩刃，降低刀具的使用寿命。

在刀剪制备领域，没有利用辊锻工艺细化刀刃晶粒和一次碳化物的报道。传统制刀工艺中，刀具淬火后直接磨到指定厚度后开刃。此种磨制工艺无法进一步控制刀刃晶粒尺寸和一次碳化物，对刀刃强韧性无任何作用，而且磨制过程费时费力，磨损余料利用率低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法。本发明目的是通过细晶强化的方式同时提高钢材强度和韧性，提高刀具锋利度；通过细化一次碳化物，降低了刀具崩刃风险，提高刀具使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法，将刀具刃部加热到奥氏体化温度以上保温一段时间后出炉，对刀具刃部施加多道次的辊锻，随后进行再结晶退火和二次淬火，以细化刀具刃部晶粒和一次碳化物。

进一步地，所述不锈钢刀具的刀坯采用高碳马氏体不锈钢加工而成。进一步地，所述方法具体为：

将刀具刃部加热到1000℃-1075℃，保温5-10分钟后出炉辊锻，使刀刃厚度减小到1.0-1.5mm，随后空冷至室温；

将辊锻后的刀具进行再结晶退火，退火温度为750-800℃，保温2-3小时；退火后的刀刃部分进行二次淬火后空冷，完成对刀具刃部晶粒和一次碳化物的细化。

在该方法中，通过辊锻在将刀刃部分锻造到指定厚度的前提下，有效打碎刀刃微观组织中平均面积在(3-8μm²)之间的一次碳化物以及能够有效打碎晶粒产生新晶粒，降低了刀具崩刃风险，并且辊锻过程产生了大量位错处形核；本发明中辊锻的作用机理主要为：物理打碎一次碳化物和晶粒，并有利于在后续的辊锻热处理过程中实现晶粒再结晶，从而细化晶粒。

正是由于前面多道次的辊锻处理，产生了大量的位错、破碎的晶粒、破碎的一次碳化物，这样在退火过程中，晶粒在位错、破碎一次碳化物和晶粒基础上发生再结晶，实现细化晶粒的效果。进一步减小了刀刃处晶粒尺寸，获得马氏体基体上分布有细小弥散碳化物的微观组织。

进一步地，所述辊锻的条件为：辊锻温度为600-750℃，辊锻的道次为5-7次。

进一步地，所述二次淬火条件为：将刀刃加热到1000-1075℃，保温5-10分钟后空冷。

进一步地，经过细化处理，刀具刃部晶粒的平均粒径小于3.5μm；且刀具刃部面积介于3-8μm²之间的一次碳化物被打碎。

本发明的有益技术效果：

1)本发明所述方法有效细化了刀刃部分晶粒尺寸，进而能够提高刀具强度和韧性，以及提高刀具锋利度；

2)本发明所述方法细化了刀刃区域一次碳化物，降低了刀具崩刃风险，提高了刀具使用寿命；

3)本发明所述方法相比于通过传统磨制工艺将刀刃减薄到指定厚度，辊锻工艺提高了工作效率，减轻了工匠劳动负担；

4)传统工艺刀刃减薄后的钢材碎屑需要用磁铁回收，而本发明所述方法利用辊锻工艺获得的刀刃减薄后余料可直接剪切回收，回收快捷且回收率高。

附图说明

图1为本发明实施例中细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法工艺图；

图2为本发明实施例中辊锻热处理工艺对一次碳化物(平均面积在3-8μm²之间)总面积和平均数量统计图；

图3(a)为本发明实施例中所述辊锻热处理前一次碳化物图；

图3(b)为本发明实施例中所述辊锻热处理后一次碳化物图；

图4(a)为本发明实施例中所述辊锻热处理前刀刃晶粒尺寸示意图；

图4(b)为本发明实施例中所述辊锻热处理后刀刃晶粒尺寸示意图；

图5为本发明实施例中所述辊锻热处理并二次淬火后刀刃最终微观组织。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1所示，本实施例提供一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法，所述方法通过将刀具刃部加热到奥氏体化温度以上保温一段时间后出炉，对刀具刃部施加多道次的辊锻，随后进行再结晶退火和二次淬火，有效细化刀具刃部一次碳化物和晶粒，降低了刀具崩刃风险，同时提高刀刃强韧性和锋利度。

所述方法包括：

S1:将刀刃加热到1000-1075℃保温5-10分钟后出炉辊锻，辊锻温度为600-750℃左右，经过5-7道次辊锻，使刀刃厚度降低到1.0-1.5mm，随后空冷至室温。

S2：将辊锻后的刀具进行再结晶退火，退火温度为750-800℃，保温2-3小时；退火后的刀刃部分进行二次淬火。二次淬火工艺为：将刀刃重新加热到1000-1075℃保温5-10分钟后空冷。

图2为辊锻热处理工艺对一次碳化物(平均直径在3-8μm²之间)总面积和平均数量统计图；可见，辊锻工艺使尺寸介于3-8μm²的一次碳化物总面积和总数量减少。图3(a)和图3(b)为辊锻前后碳化物变化示意图。可见，辊锻前，微观组织中明显存在聚集状的平均面积介于3-8μm²的一次碳化物，而辊锻后，微观组织中几乎看不到面积大于3μm²的一次碳化物。证明辊锻工艺能够有效打碎尺寸介于3-8μm²的一次碳化物。

图4(a)和图4(b)为辊锻工艺对刀刃晶粒尺寸的影响效果图，表1为辊锻工艺对刀刃晶粒尺寸的数据统计，可以看出，辊锻处理后，刀刃晶粒尺寸明显细化。

表1辊锻工艺对刀刃晶粒尺寸的统计

图5为经过本实施例所述细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法处理后刀刃最终微观组织。可见刀刃最终微观组织：马氏体基体上分布有细小弥散的二次碳化物，几乎无面积大于3μm²的一次碳化物。

实施例2

将经过电渣重熔、热轧、球化退火、冷轧、退火后的8Cr13MoV马氏体不锈钢加工成刀坯后，具体的辊锻热处理工艺如下：

(1)将刀坯刃部加热到1050℃保温5分钟，出炉空冷到650℃后对刀刃部分进行5道次辊锻，使刃部厚度由2.5mm减薄至1.3mm，随后空冷至室温。

(2)将辊锻后的刀坯升温至780℃，保温2小时，进行再结晶退火。随后，将刀刃部分重新加热到1050℃保温5分钟空冷，进行二次淬火。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法，其特征在于，将刀具刃部加热到奥氏体化温度以上保温一段时间后出炉，对刀具刃部施加多道次的辊锻，随后进行再结晶退火和二次淬火，以细化刀具刃部晶粒和一次碳化物；

所述方法具体为：

将刀具刃部加热到1000℃-1075℃，保温5-10分钟后出炉辊锻，使刀刃厚度减小到1.0-1.5mm，随后空冷至室温；

将辊锻后的刀具进行再结晶退火，退火温度为750-800℃，保温2-3小时；退火后的刀刃部分进行二次淬火后空冷，完成对刀具刃部晶粒和一次碳化物的细化；

所述辊锻的条件为：辊锻温度为600-750℃，辊锻的道次为5-7次，

其中，所述不锈钢刀具的刀坯采用高碳马氏体不锈钢加工而成。

2.根据权利要求1所述一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法，其特征在于，所述二次淬火条件为：将刀刃加热到1000-1075℃，保温5-10分钟后空冷。

3.根据权利要求1-2任一项所述一种细化不锈钢刀具刃部晶粒及一次碳化物的方法，其特征在于，经过细化处理，刀具刃部晶粒的平均粒径小于3.5μm；且刀具刃部面积介于3-8μm²之间的一次碳化物被打碎。

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