CN109972040A - 高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高耐蚀抗菌刀具不锈钢及其制备方法，本发明不锈钢具有高性能，特别是高抗菌、高安全性、超高强度、高耐腐蚀、高耐磨及较好韧性。本发明与现有刀具用不锈钢相比具有高硬度、高耐蚀、良好抗菌性等优点。与现有刀具用钢相比，本发明钢在成分上调整了碳和铬的含量，并且加入了银元素和稀土元素，使材料在拥有耐蚀、抗菌性的同时又具有高硬度和锋利度，可满足消费者的需求，提高了刀具档次。本发明钢具有56.0～60.0HRC的高硬度、高的抗点蚀与盐雾性能。适用于厨房用菜刀、剪刀等刀具用钢，也可应用于公共设施、家用电器、医疗器械用钢。

Description

高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢及制备方法，特别是涉及一种高强韧不锈钢及制备方法，应用于不锈钢新材料技术和耐腐蚀抗菌金属功能材料技术领域。
背景技术
随着经济社会的发展，人们生活水平的提高，不锈钢在人们日常生活中的应用越来越广泛，尤其是在刀具用不锈钢领域。刀具的锋利度是人们最为关注的性能，但随着人们对美好生活的向往以及对生活品质的追求，对厨刀的要求已经不仅仅是它具有很高的锋利度了，还包括耐蚀、抗菌、杀菌等功能。针对目前存在的在某些条件下，马氏体不锈钢刀具在长时间使用后，可能会出现生锈的现象。目前国内常用的菜刀用钢主要是3Cr13、4Cr13，这类钢的硬度较低，会影响到锋利度和耐磨性能。5Cr15、7Cr17等主要用于中高端的刀具，这类刀具用钢由于碳含量的增加，锋利度和耐磨性增加，但耐蚀性降低，另外也不具备抗菌性能。虽然不锈钢中的Cr含量本身就很高，但耐蚀性提升仍然还有空间。
中国专利申请号为201510712473.9的文献，公开了一种耐蚀抗感染马氏体不锈钢，具有如下成分及质量百分比(％)：C：0.15-0.38、N：0.10-0.25、Si：≤1.0、Mn≤1.0、P≤0.03、S≤0.03、Cr：15.0～18.0、Cu：2.5～3.5、Mo：0.50～1.5、Nb：0.05～0.25，余量为Fe和不可避免的杂质元素。该发明中P、S含量范围的上限设计的太高，可能会使钢中产生更多的夹杂物，而过多的夹杂物对耐点蚀性会产生不利的影响。采用Cu元素作为主要的抗感染元素，Cu固溶于基体材料中，经特殊热处理后形成ε-Cu析出相，提高抗菌性，但使用一段时间后，当表面的ε-Cu相枯竭时，抗菌性能就会降低，另外Cu的价格虽然相对便宜，但抗菌性远不如Ag元素。另外，该发明中加入了N、Mo元素以及提高Cr含量来增加耐蚀性，提高了成本。
中国专利申请号为200410047238.6的文献，公开了一种兼具耐蚀性和抗菌性的低镍奥氏体不锈钢，其成分及质量百分比(％)为C：0.03～0.12、Si：0.2～1.0、Mn：7.5～10.5、Cr：14.0～16.0、Ni：1.0～5.0、N：0.04～0.25、Cu：2.0～5.0，余量为Fe和不可避免的杂质元素。该发明中主要还是通过Cr来提高耐蚀性能，没有添加其他的提高耐蚀性的元素，效果可能会有点单一。该发明中通过加入Mn元素来取代Ni，作为稳定奥氏体相的元素，加入量为7.5％～10.5％，可能会使夹杂物增加，损害钢的性能。另外，在该发明中是采用Cu元素来产生抗菌性，虽然相比Ag元素价格要低廉，但长时间使用后，等到表面ε-Cu相枯竭时，抗菌性能就会下降，抗菌性远不如Ag元素。
中国专利申请号为201410733798.0的文献，公开了一种含铜、铈的抗菌不锈钢及制备方法，其成分及质量百分比(％)为：C≤0.08、Si≤1.0、Mn≤2.0、P＜0.045、S＜0.030、Cr：17.5～20.0、Ni：8.0～11.0、Cu：0.5～2.8、Ce：0.01～0.45，余量为Fe和不可避免的杂质元素。该发明通过加入Cu来提高抗菌性，加入Ce来提高抗腐蚀性和抗氧化性，同时可以减少非金属夹杂，使钢的组织更加纯净，还可以提高钢的冲击韧性。该发明在提高耐蚀性方面采用了稀土Ce元素，充分利用了稀土元素的作用，但是在提高抗菌性能上可以选择Ag元素，Ag元素的抗菌性远大于Cu，因此抗菌性不够理想，低碳钢硬度较低，耐磨性不佳，易于磨损。
中国专利申请号为201710971962.5的文献，公开了一种耐腐蚀的双相不锈钢合金材料及其制造工艺。其成分及质量百分比(％)为：C≤0.02、S≤0.005、P≤0.015、1.00≤Si≤1.50、Mn：4.00～9.00、Cr：24.0～29.0、Ni：2.0～4.0、Mo：1.0～2.0、W：0.2～1.0、Cu：0.2～1.0、N：0.4～0.8、B：0.01～0.1、Ba：0.008～0.2、混合稀土：0.005～0.1，余量为Fe和不可避免的杂质元素。该发明采用Mn和N替代Ni，以降低成本，在保证两相比例的同时，不降低力学性能和耐蚀性能，但过高的Mn含量可能会使夹杂物增加，对钢的性能产生不利影响。该发明中加入录入混合稀土镧和铈，同时加入了Ba元素，它们在钢中会起到微合金化的作用，强化晶界、净化晶界，提高耐腐蚀性能和热加工性，但是该发明中设置的混合稀土含量范围(0.005～0.1％)较大，不同的稀土含量对钢的性能影响不同，适当的稀土含量会使夹杂物的尺寸密度保持在一个较低的水平，但稀土含量太高，可能会增大夹杂物尺寸，降低耐点蚀性。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢及其制备方法，在成分设计上添加了银元素，并优化了碳和铬元素的含量，严格控制P、S含量，通过加入稀土元素来提高耐蚀性，使材料在拥有抗菌性的同时具有更高的强韧性、更高耐蚀性和耐磨性，提高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的使用寿命，从而提高刀具用钢的性能，以满足市场需求，本发明刀具用不锈钢抗菌性好，强韧性高，耐磨性优异，硬度高，成本较低，易于生产。
为达到上述目的，本发明创造采用如下发明构思：
本发明是在传统钢种的基础上适当调整了C和Cr的含量，提高了强度和硬度。增加Mn的含量，提高淬透性，形成MnS，降低热脆性，使加工性能得到改善。降低Si的含量，减少夹杂物的形成。加入强抗菌性元素Ag，使刀具钢产生抗菌性。加入稀土元素La或Ce，提高了耐点蚀性和抗盐雾腐蚀性能，同时可以降低Cr等耐蚀元素含量。使该刀具不锈钢在具有高的锋利度和耐磨性的同时，还具有高的耐蚀性和抗菌性，可用于中高端菜刀领域，满足人们对美好生活的日益需求。
具体为：
(1)加入La和Ce元素增加钢材的耐蚀性能，同时优化其他耐蚀合金元素含量；
(2)加入Ag元素使刀具不锈钢具有抗菌性能；
(3)调整C和Cr的含量，保证不降低耐蚀性的前提下提高硬度和耐磨性；
(4)适当增加Mn的含量，提高淬透性，形成MnS，消除热脆性，改性加工性能；降低Si的含量，减少C类硅酸盐夹杂物。
根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：
一种高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢，其特征在于，其组分质量百分比为：
C:0.5～0.7％，Si≤0.40％，S≤0.020％，P≤0.020％，Mn≤0.6％，Mo:0.1～1.0％，Cr:14.5～16.5％，V:0.1～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.01～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质；其中RE是La和Ce中的至少一种稀土元素。
作为本发明优选的技术方案，高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢组分质量百分比为：C:0.59～0.70％，Si≤0.35％，S≤0.001％，P≤0.015％，Mn:0.31～0.6％，Mo:0.49～1.0％，Cr:15.56～16.5％，V:0.21～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.03～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质。
一种本发明高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
a.按照如下质量百分比称量原料：C:0.5～0.7％，Si≤0.30％，S≤0.020％，P≤0.020％，Mn≤0.6％，Mo:0.1～1.0％，Cr:14.5～16.5％，V:0.1～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.01～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质；其中RE是La和Ce中的至少一种稀土元素；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、炉外精炼、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，并至少在冷轧之后退火工艺后继续进行淬火处理和回火处理，最终得到高强韧抗菌刀具用不锈钢板材或棒材成品。优选采用淬火处理时，淬火温度为1000～1100℃；进一步优选淬火温度为1025～1100℃。优选采用回火处理时，回火温度为100～200℃；进一步优选回火温度为110～200℃。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，按照如下质量百分比称量原料：C:0.59～0.70％，Si≤0.35％，S≤0.001％，P≤0.015％，Mn:0.31～0.6％，Mo:0.49～1.0％，Cr:15.56～16.5％，V:0.21～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.03～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质。
上述元素的作用及配比依据如下：
C：C是不锈钢中的主要元素之一，C在钢中的含量和分布在很大程度上决定了钢的组织和性能。C是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大，接近为Ni的30倍。另外，由于C和Cr的亲和力很大，能与Cr形成一系列复杂的碳化物。所以从强度和耐蚀性两个角度来看，C在不锈钢中的作用是相互矛盾的，一方面，增加C的含量会提高强度，但过多的C会与Cr形成碳化物，降低了耐蚀性；另一方面，钢中的C含量降低又会使强度和硬度降低。所以，本发明综合考虑，将C含量确定为0.5％～0.7％。
Cr：Cr是不锈钢中最重要的合金元素，不锈钢中加入Cr后，会提高腐蚀电位，降低点蚀敏感性，从而提高耐蚀性能。Cr是强钝化元素，会提高不锈钢的钝化能力，在氧化性介质中会形成一层钝化膜，从而防止内部进一步被腐蚀。Cr还能提高钢的淬透性，使奥氏体等温转变曲线右移。本发明中为了保证耐蚀性，在考虑稀土对耐蚀性改善前提下，设计的Cr含量为14.5～16.5％。
Mo：Mo可以细化晶粒，产生细晶强化，提高钢的强度。Mo可以提高回火稳定性，在回火过程中减少马氏体的分解，保持硬度。在不锈钢中，Mo又能与C形成高硬度的碳化物，起到强化作用。Mo的加入会使不锈钢的钝化膜更加致密和牢固，提高其在稀盐酸和稀硫酸中的耐腐蚀能力，尤其是抗氯离子侵蚀的能力。但钢中的Mo含量不宜过高，通常不高于1.0％，过高的Mo含量会促进δ铁素体的形成而引起一些不利的影响。综合考虑，本发明中的Mo含量控制在0.1％～1.0％。
Si：在钢中作为脱氧剂加入，Si元素含量增加，会增加硅酸盐类夹杂物，因此本发明中的Si含量控制在不高于0.30％。
Mn：在钢中，Mn一般作为脱氧剂加入，本发明中Mn含量控制在0.6％以下，Mn在钢中可以与S生成MnS，消除了热脆性，明显减少坯材裂纹及提高成材率，改善加工性能。
P：在钢液凝固时会形成微观偏析，然后在奥氏体化温度加热时偏聚在晶界，使钢的脆性显著增大。在钢中我们应该降低P的含量，本发明中P的含量控制在0.020％以下。
S：钢中不可避免的不纯物，会与Fe形成FeS，产生热脆性，S含量越低越好，本发明控制S含量在0.020％以下。
Ag：Ag是刀具不锈钢中一种重要的抗菌元素。大多数的金属离子都具有很强的杀菌能力，就我们人类来说，并不是所有的金属离子都是对人体都是安全的，只有某些金属离子的抗菌性是比较安全的，其中Ag最佳。就安全性依次排列为：Ag>Co≥Ni≥Al≥Zn≥Cu＝Fe>Mn≥Sn≥Ba≥Mg≥Ca。Ag离子可以与一些被微生物用于呼吸的物质结合，形成强烈的结合键，使得这些物质不能被微生物利用，从而使微生物死亡。我们从抗菌性和安全性两个方面综合考虑，添加Ag作为主要抗菌元素，本发明中添加的Ag含量为0.025～0.1％。
RE：本发明中加入的稀土元素是La和Ce，目的是提高刀具不锈钢的耐蚀性能。我国具有十分丰富的稀土资源，稀土La和Ce富集严重。钢中加入稀土之后首先会产生净化钢液的作用，它们会和O、S元素发生反应生成化合物，这些化合物的熔点大多在2000℃左右，它们会在钢液凝固之前就以固态的形式析出，从而使钢中的杂质减少。另外，加入钢中的稀土会产生夹杂物改性的作用，Ce元素可使MnS夹杂转变为Ce2O2S的多相夹杂物，使夹杂物球化、细化，提高了耐点蚀性。本发明中的稀土含量控制在0.01～0.05％。
本发明旨在保证锋利度的前提下，增强刀具用马氏体不锈钢的耐蚀性和抗菌性。由于不锈钢中的Cr含量本身就很高，所以本发明通过添加稀土元素La和Ce来提高刀具用钢的耐蚀性。我国的稀土资源十分丰富，其中重稀土、中稀土元素大多作为战略资源被用于特种行业，大量的轻稀土，如镧(La)、铈(Ce)严重过剩，稀土元素具有净化钢液，夹杂物改性以及微合金化的作用。刀具不锈钢中加入稀土元素后，会使夹杂物球化、细化，密度降低，提高耐点蚀性能。本发明中还添加了Ag，以此增加抗菌性能。Ag元素的抗菌性优于Cu元素，且不需要经过特殊热处理就能确保其抗菌性，其材料始终保持优良的抗菌性。本发明中还通过加入稀土元素来提高耐蚀性，成本降低。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.与现有5Cr15和9Cr18相比，具有耐蚀性、抗菌性优良以及高硬度、高耐磨等特点，本发明高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢在保证锋利度、硬度的同时具有良好的耐蚀性和抗菌性，可满足用户的需求，提高了刀具的档次；本发明高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢具有56～60HRC的高硬度，满足了刀具对锋利度的要求；本发明高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢具有高的点蚀电位和低的腐蚀速率，点蚀电位达到0.136V，腐蚀速率低至1.23217E-07g/mm2·h，满足了耐蚀性的要求；
2.本发明高强韧抗菌刀具用不锈钢严格控制杂质元素的含量，与成分准确性，在冷轧之后设有退火工序，以保证后续加工；通过添加稀土元素La和Ce来提高刀具用钢的耐蚀性，并有效控制合金成本，采用电渣重熔过程使元素偏析减轻，同时减少一次碳化物的析出，大幅度提高了材料性能；
3.本发明高强韧抗菌刀具用不锈钢相比于传统的抗菌不锈钢，由于不含Ni元素，较为安全，适合应用于餐刀等技术厨具制造和使用，并且综合考虑了Ag和稀土元素的合理添加的成本，使合金成本较低，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例一高强韧抗菌刀具用不锈钢生产工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢，其化学成分如表1所示。
在本实施例中，参见图1，本实施例高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢制备方法，包括如下步骤：
a.按照制备的具有表1成分的目标不锈钢组分质量百分比称量原料：
C:0.59％，Si:0.35％，S:0.001％，P:0.015％，Mn:0.31％，Mo:0.49％，Cr:15.56％，V:0.21％，Ag:0.025％，Ce：0.03，其余部分为铁和不可避免的杂质；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、LF工艺的炉外精炼、VD真空除气、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，并在冷轧之后的退火工艺后继续进行1025～1100℃的淬火处理和110～200℃回火处理，最终得到高强韧抗菌刀具用不锈钢板材成品，作为刀片样品。本实施例在LF工艺的炉外精炼和电渣重熔之间增加设置VD真空除气，能有效去除气体夹杂，提高不锈钢的纯净度，同时通过添加稀土元素进一步净化钢液，稀土元素具有净化钢液，夹杂物改性以及微合金化的作用。在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，减少材料内部缺陷和应力集中，以保证后续加工的质量。在不锈钢中加入稀土元素Ce之后，首先会产生净化钢液的作用，它们会和O、S元素发生反应生成化合物，其化合物的熔点高于2000℃，它们会在钢液凝固之前就以固态的形式析出，从而使钢中的杂质减少。另外，加入钢中的稀土Ce会产生夹杂物改性的作用，Ce元素可使MnS夹杂转变为Ce2O2S的多相夹杂物，使夹杂物球化、细化，提高了耐点蚀性。
对比例一：
在本对比例中，一种5Cr15MoV不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
a.按照制备的具有表1成分的目标不5Cr15MoV不锈钢组分质量百分比称量原料：
C:0.48％，Mn:0.41％，Si:0.50％，Cr:15.1％，S:0.008％，P:0.025％，Mo:0.60％，V:0.10％，其余原料部分为Fe和不可避免的杂质；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、LF工艺的炉外精炼、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在冷轧之后设置退火工序，并在退火工艺后继续进行1025～1100℃的淬火处理和110～200℃回火处理，最终得到5Cr15MoV不锈钢样品，作为对比样一。
对比例二：
在本对比例中，一种9Cr18MoV不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
a.按照制备的具有表1成分的目标不9Cr18MoV不锈钢组分质量百分比称量原料：
C:0.95％，Mn:0.52％，Si:0.35％，Cr:16.9％，S:0.006％，P:0.027％，Mo:0.46％，V:0.08％，其余原料部分为Fe和不可避免的杂质；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、LF工艺的炉外精炼、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在冷轧之后设置退火工序，并在退火工艺后继续进行1025～1100℃的淬火处理和110～200℃回火处理，最终得到9Cr18MoV不锈钢样品，作为对比样二。
试验测试分析：
根据上述实施例一、对比例一、对比例二采用的化学成分范围，采用电炉冶炼实施例一不锈钢板材与对比例钢5Cr15MoV、9Cr18MoV进行对比，其化学成分如表1所示。钢材退火后，加工成试样，经1025～1100℃的淬、110～200℃的回火处理，其室温力学性能见表2～表3；实施例一刀片样品与对比样一、对比样二的耐腐蚀见表4。
相较于对比例5Cr15MoV，实施例一不锈钢具有更高的硬度和耐腐蚀性能。
经过1025～1100℃的不同温度淬火，实施例一不锈钢具有比对比钢5Cr15MoV有更高的硬度，如表2所示。
在1050℃淬火，再经110～200℃不同温度回火后，实施例一不锈钢比对比钢5Cr15MoV有更高的硬度，如表3所示。
在经浓度为3.5％NaCl溶液电化学实验和浓度为5％NaCl溶液的盐雾试验后，实施例一不锈钢具有比对比钢(9Cr18MoV)和对比钢(5Cr15MoV)更高的耐腐蚀性能，如表4所示。
表1.实施例一不锈钢与对比例的5Cr15MoV、9Cr18MoV的化学成分对比表(重量％)
表2.实施例一不锈钢与对比例5Cr15MoV、9Cr18MoV经不同温度淬火的硬度值对比表
表2说明：淬火试样在空气炉中进行不同温度加热，保温35min，油淬。
表3.实施例一不锈钢与对比例试样在1050℃淬火不同温度回火的硬度值对比表
表3说明：(1)淬火试样在空气炉中加热，保温35min，油淬。(2)不同温度回火1次，保温1h。
表4.实施例一不锈钢与对比例5Cr15MoV、9Cr18MoV耐腐蚀性能对比表
表4说明：电化学实验采用国标GB/T 17899-1999，3.5％ NaCl溶液，测试温度25℃。参比电极：饱和甘汞电极，辅助电极：铂电极。电位扫猫速度：0.33mV/s。
盐雾试验采用国标GB/T 10125-2012，5％ NaCl溶液，进行中性盐雾试验，温度25℃，观察盐雾试验24h后的腐蚀速率及48h后的腐蚀面积。
从表1-4可知，实施例一不锈钢采用淬火处理时，淬火温度为1025～1100℃，具有高硬度，达到58HRC以上，明显优于5Cr15MoV，并且实施例一不锈钢以中碳钢的含碳量具有的硬度水平接近9Cr18MoV作为高碳钢的硬度水平，并且实施例一不锈钢具有更好的韧性。当采用回火处理时，回火温度为110～200℃时，硬度仍然保持很高水平。因此，本发明实施例一不锈钢是高性能高碳抗菌刀具用不锈钢，本发明与现有刀具用钢相比具有抗菌性能，超高强度及较好韧性的优点。与现有刀具相比，本发明实施例一不锈钢在成分上添加了银元素，并优化了碳和铬元素的含量，严格控制[P]，[S]含量，使材料在拥有抗菌性的同时具有更高的强韧性，从而提高刀具用钢的性能以满足市场需求。本实施例高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢在保证锋利度、硬度的同时具有良好的耐蚀性和抗菌性，可满足用户的需求，提高了刀具的档次；本实施例高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢具有56～60HRC的高硬度，满足了刀具对锋利度的要求；本实施例高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢具有高的点蚀电位和低的腐蚀速率，点蚀电位达到0.136V，腐蚀速率低至1.23217E-07g/mm2·h，满足了耐蚀性的要求。本实施例在5Cr15钢的基础上适当调整C及合金元素Cr的含量，提高强硬度。降低Si含量，减少夹杂；增加Mn含量，提高淬透性，形成MnS，消除热脆性，改善加工性能。加入强抗菌元素Ag，产生抗菌性；添加稀土元素，净化钢液，调控夹杂分布，提高了耐点蚀性。使该不锈钢在拥有高强韧性，优异耐磨性的同时，具有抗菌性，可以用作刀具用钢，具有良好的使用性和市场前景。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种高强韧抗菌刀具用不锈钢，其化学成分如表7所示。
在本实施例中，本实施例高强韧抗菌刀具用不锈钢制备方法，包括如下步骤：
a.按照制备的具有表5成分的目标不锈钢组分质量百分比称量原料：
C:0.70％，Si:0.40％，S:0.001％，P:0.015％，Mn:0.6％，Mo:1.0％，Cr:16.5％，V:0.5％，Ag:0.1％，Ce：0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、LF工艺的炉外精炼、VD真空除气、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，并在冷轧之后的退火工艺后继续进行1025～1100℃的淬火处理和110～200℃回火处理，最终得到高强韧抗菌刀具用不锈钢板材成品，作为刀片样品。本实施例在LF工艺的炉外精炼和电渣重熔之间增加设置VD真空除气，能有效去除气体夹杂，提高不锈钢的纯净度，同时通过添加稀土元素进一步净化钢液，稀土元素具有净化钢液，夹杂物改性以及微合金化的作用。在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，减少材料内部缺陷和应力集中，以保证后续加工的质量。在不锈钢中加入稀土元素Ce之后，首先会产生净化钢液的作用，它们会和O、S元素发生反应生成化合物，其化合物的熔点高于2000℃，它们会在钢液凝固之前就以固态的形式析出，从而使钢中的杂质减少。另外，加入钢中的稀土Ce会产生夹杂物改性的作用，Ce元素可使MnS夹杂转变为Ce2O2S的多相夹杂物，使夹杂物球化、细化，提高了耐点蚀性。本实施例不锈钢具有高硬度，达到60.4HRC；本实施例不锈钢具有高的点蚀电位和低的腐蚀速率，点蚀电位达到0.124V，腐蚀速率低至1.31236E-07g/mm2·h。本实施例刀具用不锈钢抗菌性好，强韧性高，耐磨性优异，硬度高，成本较低，易于生产。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种高强韧抗菌刀具用不锈钢，其化学成分如表7所示。
在本实施例中，本实施例高强韧抗菌刀具用不锈钢制备方法，包括如下步骤：
a.按照制备的具有表5成分的目标不锈钢组分质量百分比称量原料：
C:0.50％，Si:0.30％，S:0.020％，P:0.020％，Mn:0.6％，Mo:0.1％，Cr:14.5％，V:0.1％，Ag:0.1％，La：0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、LF工艺的炉外精炼、VD真空除气、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，并在冷轧之后的退火工艺后继续进行1025～1100℃的淬火处理和110～200℃回火处理，最终得到高强韧抗菌刀具用不锈钢板材成品，作为刀片样品。本实施例在LF工艺的炉外精炼和电渣重熔之间增加设置VD真空除气，能有效去除气体夹杂，提高不锈钢的纯净度，同时通过添加稀土元素进一步净化钢液，稀土元素具有净化钢液，夹杂物改性以及微合金化的作用。在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，减少材料内部缺陷和应力集中，以保证后续加工的质量。在不锈钢中加入稀土元素La之后，首先会产生净化钢液的作用，它们会和O、S元素发生反应生成化合物，其化合物的熔点高于2000℃，它们会在钢液凝固之前就以固态的形式析出，从而使钢中的杂质减少，提高了耐点蚀性。本实施例不锈钢具有高硬度，达到59.2HRC；本实施例不锈钢具有高的点蚀电位和低的腐蚀速率，点蚀电位达到0.157V，腐蚀速率低至1.2176E-07g/mm2·h。本实施例刀具用不锈钢抗菌性好，强韧性高，耐磨性优异，硬度高，成本较低，易于生产。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种高强韧抗菌刀具用不锈钢，其化学成分如表7所示。
在本实施例中，本实施例高强韧抗菌刀具用不锈钢制备方法，包括如下步骤：
a.按照制备的具有表5成分的目标不锈钢组分质量百分比称量原料：
C:0.50％，Si:0.30％，S:0.020％，P:0.020％，Mn:0.6％，Mo:0.1％，Cr:14.5％，V:0.1％，Ag:0.1％，La：0.01，其余部分为铁和不可避免的杂质；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、LF工艺的炉外精炼、VD真空除气、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，并在冷轧之后的退火工艺后继续进行1025～1100℃的淬火处理和110～200℃回火处理，最终得到高强韧抗菌刀具用不锈钢板材成品，作为刀片样品。本实施例在LF工艺的炉外精炼和电渣重熔之间增加设置VD真空除气，能有效去除气体夹杂，提高不锈钢的纯净度，同时通过添加稀土元素进一步净化钢液，稀土元素具有净化钢液，夹杂物改性以及微合金化的作用。在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，减少材料内部缺陷和应力集中，以保证后续加工的质量。在不锈钢中加入稀土元素La之后，首先会产生净化钢液的作用，它们会和O、S元素发生反应生成化合物，其化合物的熔点高于2000℃，它们会在钢液凝固之前就以固态的形式析出，从而使钢中的杂质减少，提高了耐点蚀性。本实施例不锈钢具有高硬度，达到59.3HRC；本实施例不锈钢具有高的点蚀电位和低的腐蚀速率，点蚀电位达到0.117V，腐蚀速率低至1.3857E-07g/mm2·h。本实施例刀具用不锈钢抗菌性好，强韧性高，耐磨性优异，硬度高，成本较低，易于生产。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种高强韧抗菌刀具用不锈钢，其化学成分如表7所示。
在本实施例中，本实施例高强韧抗菌刀具用不锈钢制备方法，包括如下步骤：
a.按照制备的具有表5成分的目标不锈钢组分质量百分比称量原料：
C:0.50％，Si:0.30％，S:0.020％，P:0.020％，Mn:0.6％，Mo:0.1％，Cr:14.5％，V:0.1％，Ag:0.1％，Ce：0.02，La：0.01，其余部分为铁和不可避免的杂质；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、LF工艺的炉外精炼、VD真空除气、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，并在冷轧之后的退火工艺后继续进行1025～1100℃的淬火处理和110～200℃回火处理，最终得到高强韧抗菌刀具用不锈钢板材成品，作为刀片样品。本实施例在LF工艺的炉外精炼和电渣重熔之间增加设置VD真空除气，能有效去除气体夹杂，提高不锈钢的纯净度，同时通过添加稀土元素进一步净化钢液，稀土元素具有净化钢液，夹杂物改性以及微合金化的作用。在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，减少材料内部缺陷和应力集中，以保证后续加工的质量。在不锈钢中加入稀土元素La之后，首先会产生净化钢液的作用，它们会和O、S元素发生反应生成化合物，其化合物的熔点高于2000℃，它们会在钢液凝固之前就以固态的形式析出，从而使钢中的杂质减少，提高了耐点蚀性。本实施例不锈钢具有高硬度，达到59.1HRC；本实施例不锈钢具有高的点蚀电位和低的腐蚀速率，点蚀电位达到0.133V，腐蚀速率低至1.2295E-07g/mm2·h。本实施例刀具用不锈钢抗菌性好，强韧性高，耐磨性优异，硬度高，成本较低，易于生产。
表5.实施例二～实施例五不锈钢的化学成分表(重量％)
本发明上述实施例高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢所涉及钢种的化学成分(重量％)如下所示：C:0.5～0.7％，Si≤0.40％，S≤0.020％，P≤0.020％，Mn≤0.6％，Mo:0.1～1.0％，Cr:14.5～16.5％，V:0.1～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.01～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质；其中RE是La和Ce中的至少一种稀土元素。本发明上述实施例不锈钢与现有刀具用钢相比具有耐蚀性、抗菌性优良以及高硬度、高耐磨等特点。与现有刀具钢相比，本发明上述实施例不锈钢在成分上添加了银元素，并优化了碳和铬元素的含量，严格控制[P]，[S]含量，使材料在拥有抗菌性的同时具有更高的强韧性，从而提高刀具用钢的性能以满足市场需求。本发明上述实施例高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢具有高性能、高抗菌、高安全性和耐磨性，使用寿命长，适用于厨房用菜刀、剪刀等刀具用钢，也可广泛应用于公共设施、家用电器、医疗器械用钢。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢，其特征在于，其组分质量百分比为：
C:0.5～0.7％，Si≤0.40％，S≤0.020％，P≤0.020％，Mn≤0.6％，Mo:0.1～1.0％，Cr:14.5～16.5％，V:0.1～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.01～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质；其中RE是La和Ce中的至少一种稀土元素。
2.根据权利要求1所述高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢，其特征在于，其组分质量百分比为：C:0.59～0.70％，Si≤0.35％，S≤0.001％，P≤0.015％，Mn:0.31～0.6％，Mo:0.49～1.0％，Cr:15.56～16.5％，V:0.21～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.03～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质。
3.一种权利要求1所述高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.按照如下质量百分比称量原料：C:0.5～0.7％，Si≤0.30％，S≤0.020％，P≤0.020％，Mn≤0.6％，Mo:0.1～1.0％，Cr:14.5～16.5％，V:0.1～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.01～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质；其中RE是La和Ce中的至少一种稀土元素；
b.将在所述步骤a中取用的原料经电炉熔炼、炉外精炼、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧一系列工艺，得到所需厚度的不锈钢板材；在锻造、热轧、冷轧之后分别设置退火工序，并至少在冷轧之后退火工艺后继续进行淬火处理和回火处理，最终得到高强韧抗菌刀具用不锈钢板材或棒材成品。
4.根据权利要求3所述高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，按照如下质量百分比称量原料：C:0.59～0.70％，Si≤0.35％，S≤0.001％，P≤0.015％，Mn:0.31～0.6％，Mo:0.49～1.0％，Cr:15.56～16.5％，V:0.21～0.5％，Ag:0.025～0.1％，RE：0.03～0.05，其余部分为铁和不可避免的杂质。
5.根据权利要求3所述高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，采用淬火处理时，淬火温度为1000～1100℃。
6.根据权利要求5所述高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，采用淬火处理时，淬火温度为1025～1100℃。
7.根据权利要求3所述高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，采用回火处理时，回火温度为100～200℃。
8.根据权利要求7所述高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，采用回火处理时，回火温度为110～200℃。
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