CN110284078A - 一种马氏体不锈钢刀具及热处理方法 - Google Patents

一种马氏体不锈钢刀具及热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：碳：260‑900份；硅：500‑1000份；锰：300‑1000份；磷：10‑40份；硫：1‑15份；铬：13000‑15000份；钒：100‑200份；钼：500‑800份；镍:100‑170份，铁：80000‑120000份。本发明的热处理方法包括4个加热区，其加热温度分别为850℃、950℃、1040℃和1060℃，冷却时使用空冷结合抽空系统进行散热，回火温度和时间为190℃，3小时。本发明提高了金属的耐磨性及耐蚀性，确保刀具使用了一段时间后的锋利度；热处理时每个加热区的线速可以调节，针对不同厚度，不同材质，使用不同的温度和带速来控制淬火、回火与恒温来细化金属晶体，消除材料的内应力，避免不锈钢出现膨胀而产生硬脆和爆边的情况。

Description

一种马氏体不锈钢刀具及热处理方法
技术领域
本发明涉及不锈钢刀具领域，特别涉及一种马氏体不锈钢刀具，尤其是一种马氏体不锈钢刀具及热处理方法。
背景技术
马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片(1Cr13)、蒸汽装备的轴和拉杆(2Cr13)，以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等(4Cr13)。碳含量较高的钢号(4Cr13、9Cr18)则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。
与铁素体不锈钢相似，在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其他性能：1.加入0.07％S或Se改善切削加工性能，例如1Cr13S或4Cr13Se；2.加入约1％Mo及0.1％V，可以增加9Cr18钢的耐磨性及耐蚀性；3.加入约1Mo-1W-0.2V，可以提高1Cr13及2Cr13钢的热强性。马氏体不锈钢与调制钢一样，可以使用淬火、回火及退火处理。其力学性质与调制钢也相似：当硬度升高时，抗拉强度及屈服强度升高，而伸长率、截面收缩率及冲击功则随着降低。因此，马氏体不锈钢应用到刀具制备领域。
但是，现有技术中，由于淬火后都是统一的温度和时间，没有按照不同的温度不同的厚度来控制淬火，没办法保证钢板的硬度，影响刀子的锋利度。此外，产业上大多数使用是排冷，不能瞬间冷却，不能确保不锈钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而影响刀具的切割功能和耐磨性。
发明内容
本发明一方面要解决的技术问题是提供一种马氏体不锈钢刀具，该刀具经过热处理后具备良好的硬度和锋利度。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：260-900份；硅：500-1000份；锰：300-1000份；磷：10-40份；硫：1-15份；铬：13000-15000份；钒：100-200份；钼：500-800份；镍:100-170份，铁：80000-120000份。
优选的，由以下重量份的原料制成：
碳：260-540份；硅：500-560份；锰：300-520份；磷：10-28份；硫：1-10份；铬：13000-14740份；钒：100-140份；钼：500-540份；镍:100-120份，铁：80000-100000份。
更优选的，由以下重量份的原料制成：
碳：540-900份；硅：560-1000份；锰：520-1000份；磷：28-40份；硫：1-2份；铬：14740-15000份；钒：140-200份；钼：540-800份；铁：100000-120000份。
特别优选的，由以下重量份的原料制成：
碳：540份；硅：560份；锰：520份；磷：28份；硫：1份；铬：14740份；钒：140份；钼：540份；铁：100000份。
钼和钒的加入提高刀具的耐磨性及耐蚀性。
本发明另外一方面要解决的问题为提供一种马氏体不锈钢刀具的热处理方法，包括以下步骤：
1)将刀具以平摆放的方式放进热处理设备的输送带；
现有技术中，淬火后都是以一捆刀具的摆放方式进行热处理，热处理使用统一的温度和时间。没有按照不同的温度不同的厚度来控制淬火，没办法保证钢板的硬度。影响刀子的锋利度。此外还会造成受热不均匀，导致整个刀面的硬度不均衡，硬度不达标，影响防锈功能以及切割功能。而本发明将刀具以平摆放的方式放进热处理设备的输送带可以保证刀具受热均匀。
2)通过第一加热区：所述第一加热区的加热温度为850℃；
3)通过第二加热区：所述第二加热区的加热温度为950℃；
4)通过第三加热区：所述第三加热区的加热温度为1040℃；
5)通过第四加热区：所述第四加热区的加热温度为1060℃；
通过不同区域的温度和带速来控制淬火，让马氏体拥有足够的刚性和硬度来提升刀具的切割能力。
6)冷却：使用空冷结合抽空系统进行散热，让1000℃的不锈钢瞬间冷却；
现有技术使用的冷却方式是排冷，不能瞬间冷却，影响钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等材料性能，从而影响刀具的切割功能和耐磨性。而本发明的冷却方式能使刀具迅速冷却，确保大刀具的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等材料性能良好。
7)回火处理：所述回火温度和回火时间为190℃，3小时。
优选的，所述热处理设备的输送带带速为17.5-18/s/m；所述回火时间为3小时；所述回火的恒温时间为1小时，带速可因应不同的马氏体不锈钢进行调整，回火与恒温可以细化金属晶体，消除材料的内应力。
采用上述技术方案，由于钼和钒的加入，提高了金属的耐磨性及耐蚀性，确保刀具使用了一段时间后的硬度和锋利度。再者，使用空冷结合抽空系统进行散热，让1000℃的不锈钢瞬间冷却，增加硬性和耐磨性。另外，热处理时将加热区域分为4个，每个加热区的线速可以调节，针对不同厚度，不同材质，使用不同的温度和带速来控制淬火，使得不同的不锈钢的刚性和硬度得以提高。此外，带速可以因应不同的马氏体不锈钢而调整，使钢材微观上的晶体结构到达良好的力学性能，加上回火与恒温的工艺条件，可以细化钢材晶体，并消除钢材的内应力，避免不锈钢出现膨胀而产生硬脆和爆边的情况。
附图说明
图1为本发明中热处理的流程图；
图2为经过本发明中热处理后刀具的金相图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：260份；硅：500份；锰：300份；磷：10份；硫：1份；铬：13000份；钒：100份；钼：500份；镍:100份，铁：80000份。
一种马氏体不锈钢刀具的热处理方法，包括以下步骤：
1)将刀具以平摆放的方式放进热处理设备的输送带，刀具之间不重叠；
2)通过第一加热区：所述第一加热区的加热温度为850℃；
3)通过第二加热区：所述第二加热区的加热温度为950℃；
4)通过第三加热区：所述第三加热区的加热温度为1040℃；
5)通过第四加热区：所述第四加热区的加热温度为1060℃；
通过不同区域的温度和带速来控制淬火，让马氏体拥有足够的刚性和硬度来提升刀具的切割能力。
6)冷却：使用空冷结合抽空系统进行散热，让1000℃的不锈钢瞬间冷却；
7)回火处理：所述回火温度和回火时间为190℃，3小时，恒温时间为1小时，制得的马氏体不锈钢刀具具有如图2所示微观结构。
实施例2
如图1所示，本发明提供一种马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：540份；硅：560份；锰：520份；磷：28份；硫：1份；铬：14740份；钒：140份；钼：540份；铁：100000份。
本实施例的马氏体不锈钢刀具的热处理方法如实施例所示。
实施例3
如图1所示，本发明提供一种马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：900份；硅：1000份；锰：1000份；磷：40份；硫：2份；铬：15000份；钒：200份；钼：800份；铁：120000份。本实施例的马氏体不锈钢刀具的热处理方法如实施例所示。
实施例1-3的马氏体不锈钢刀具的锋利度测试结果如表一所示：
表一：马氏体不锈钢刀具的锋利度测试
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
德国1.4116钢材比对 基本达到 达到 达到
ICP 110mm以上 110mm以上 110mm以上
TCC 550mm以上 550mm以上 550mm以上
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：260-900份；硅：500-1000份；锰：300-1000份；磷：10-40份；硫：1-15份；铬：13000-15000份；钒：100-200份；钼：500-800份；镍:100-170份，铁：80000-120000份。
2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：260-540份；硅：500-560份；锰：300-520份；磷：10-28份；硫：1-10份；铬：13000-14740份；钒：100-140份；钼：500-540份；镍:100-120份，铁：80000-100000份。
3.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：540-900份；硅：560-1000份；锰：520-1000份；磷：28-40份；硫：1-2份；铬：14740-15000份；钒：140-200份；钼：540-800份；铁：100000-120000份。
4.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢刀具，其特征在于：由以下重量份的原料制成：
碳：540份；硅：560份；锰：520份；磷：28份；硫：1份；铬：14740份；钒：140份；钼：540份；铁：100000份。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的马氏体不锈钢刀具的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将刀具以平摆放的方式放进热处理设备的输送带；
2)通过第一加热区：所述第一加热区的加热温度为850℃；
3)通过第二加热区：所述第二加热区的加热温度为950℃；
4)通过第三加热区：所述第三加热区的加热温度为1040℃；
5)通过第四加热区：所述第四加热区的加热温度为1060℃；
6)冷却：使用空冷结合抽空系统进行散热，空冷加抽空系统散热；
7)回火处理：所述回火温度和回火时间为190℃，3小时。
6.根据权利要求5所述的马氏体不锈钢刀具的热处理方法，其特征在于：所述热处理设备的输送带带速为17.5-18/s/m；所述回火时间为3小时；所述回火的恒温时间为1小时。
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