專利名稱：：一種抗菌二次硬化刀具不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于不銹鋼領(lǐng)域，特別涉及一種抗菌二次硬化刀具不銹鋼。主要適用于廚房用菜刀、剪刀等刀具用鋼，也可應(yīng)用于公共設(shè)施、家用電器、醫(yī)療器械、文體用品、日用雜品用鋼等。
背景技術(shù)：
：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活質(zhì)量的提高，不銹鋼在日用生活中的應(yīng)用越來越廣泛，人們希望不銹鋼在保持光潔的同時最好能夠具有仿霉變、抗菌、殺菌的功能，對不銹鋼提出了更高的要求。菜刀用不銹鋼既能保持較好的鋒利度和韌性，又能具有抗菌功能將具有重要意義。目前，世界廣泛使用的抗菌不銹鋼主要有三類。第一類是抗菌含銅不銹鋼"NSSAM"系列。是通過添加比傳統(tǒng)含銅不銹鋼多0.5%1.0%的01，并且在制造過程中采取特殊熱處理，從而使得不銹鋼自表面到內(nèi)部均勻彌散以微細(xì)Cu析出物，其在使用一段時間后，表面的s-Cu相枯竭時，抗菌性能會降低，此時必須經(jīng)拋光等加工方法，在表面重新形成含s-Cu相，恢復(fù)原有的抗菌性能。第二類是抗菌性優(yōu)良的加銀不銹鋼。此類不銹鋼對大腸桿菌和黃色葡萄球菌以及病原性大腸桿菌0-157和MRSA游藥性黃色葡萄球菌)均具有很高的抗菌性。特別是經(jīng)過加工研磨時，以及在制品使用過程中表面受到磨損時，其材料始終保持良好的抗菌效果。因此，從材料表面到內(nèi)部都具有十分穩(wěn)定的抗菌性，并且經(jīng)過在一定的高溫下(例如30(TC)暴露后仍顯示出穩(wěn)定的抗菌性，滅菌率高達99%以上。廣泛用于廚具、飲食用具、洗滌槽、醫(yī)用器材等。第三類是抗菌復(fù)合不銹鋼。此類復(fù)合鋼板是把抗菌性優(yōu)異的銅或銅合金通過軋制復(fù)合與不銹鋼復(fù)合成復(fù)合鋼板。為了制造刃口鋒利的刀具，而在復(fù)合鋼板的中心部位夾入了一層高碳馬氏體不銹鋼，其兩側(cè)為銅或銅合金板，而在最外的兩側(cè)為耐蝕性優(yōu)良的低碳馬氏體不銹鋼板，通過軋制而制成5層。缺點是制造工藝復(fù)雜生產(chǎn)成本高。因此，鋼中加入一定量的銀是一種簡單而又有效的抗菌方法。目前，我國的菜刀用鋼主要使用Cr系的3Cr13、4Crl3不銹鋼。作為馬氏體型的3Crl3、4Crl3不銹鋼材，主要工藝是油淬或空冷后低溫回火，而此鋼種硬度偏低，將直接影響到刀具的鋒利度和耐磨性。且不具備抗菌能力。二次硬化作為一種重要的強化方式主要通過高溫回火時合金元素形成特殊碳化物的析出使鋼的強度和硬度重新提高。在良好控制的條件下，大多數(shù)二次硬化鋼回火析出合金碳化物的尺度已可達到納米級且在基體中均勻彌散分布，從而使鋼材的強度和硬度進一步提高，且明顯改善鋼材的塑韌性、疲勞斷裂特性等，使其使用性能明顯提高，使用壽命成倍甚至成數(shù)量級提高。可取得重大的經(jīng)濟效益和社會效益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有抗菌能力強、綜合性能良好的二次硬化刀具不銹鋼。根據(jù)上述目的，本發(fā)明整體的技術(shù)方案是本發(fā)明在4Crl3不銹鋼的基礎(chǔ)上重新設(shè)計合金元素Cr的含量，提高C含量，加入強化元素Mo與C形成碳化物在高溫回火時產(chǎn)生二次硬化，使刀具獲得更高的硬度。并加入N形成氮化物強化基體并細(xì)化晶粒。使該不銹鋼在具有良好的抗菌性的同時又具有較高的強韌性而成為優(yōu)良的菜刀等刀具用鋼，具有良好的使用性和應(yīng)用前景。具體為(l)加入抗菌元素Ag使鋼材具有抗菌能力；(2)重新設(shè)計C及Cr、Mo的含量使鋼材在高溫回火時產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)提高硬度；(3)加入元素N，形成氮化物產(chǎn)生彌散強化，并細(xì)化晶粒，以提高菜刀鋼的耐磨性和韌性。根據(jù)上述目的和整體技術(shù)方案，本發(fā)明具體的技術(shù)方案為本發(fā)明的具體化學(xué)成分(重量％)如下C0.500.70%，Si《0.40%，S《0.030%，P《0.030%，Mn《0.40%，Mo0.101.00%，Cr1416%，N0.050.40%，Ag0.0350.10%，其余為Fe及不可避免的不純物。上述各元素的作用及配比依據(jù)如下C:碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式，在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對組織的影響主要表現(xiàn)在兩方面，一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，并且作用的程度很大(約為鎳的30倍)，另一方面由于碳和鉻的親和力很大，與鉻形成一系列復(fù)雜的碳化物。所以，從強度與耐腐燭性能兩方面來看，碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。碳含量過高，碳與鉻的結(jié)合會影響耐腐蝕性。碳含量過低，不銹鋼的強度不夠。本發(fā)明根據(jù)鉻的含量并綜合考慮強度和耐蝕性確定碳含量為0.500.70%。Cr:Cr在不銹鋼中起決定作用，Cr是目前使鋼鈍化并賦予良好耐蝕性和不銹性唯一有工業(yè)使用價值的元素。Cr還可以提高合金的淬透性。發(fā)明鋼中必須含有足夠數(shù)量的Cr以提高耐蝕。因此控制其含量在1416%。Mn:作為脫氧劑而加入，含量一般控制在0.40%以下。此外，控制鋼中Mn/S>20，利于提高不銹鋼的鍛、軋的熱塑性，明顯減少坯材裂紋及提高成材率。Si:作為脫氧元素而加入，含量一般控制在0.40%以下。P:P在鋼液凝固時形成微觀偏析，隨后在奧氏體化溫度加熱時偏聚在晶界，使鋼的脆性顯著增大。控制P的含量在0.030%以下，并且含量越低越好。S:不可避免的不純物，形成FeS，給鋼帶來熱脆性。控制S含量在0.030%以下，并且含量越低越好。Mo:Mo具有細(xì)化鋼微觀晶粒而達到細(xì)晶強化的作用，提高鋼的強度，并且能提高鋼的回火抗力使回火時減少馬氏體的分解，保持硬度。同時能與碳形成高硬度的碳化物，是鋼中的強化相，同時鉬能提高不銹鋼在稀硫酸和稀鹽酸中的抗腐蝕能力和提高鋼材的淬透性。Mo是鐵素體形成元素，促進a相形成能力相當(dāng)于Cr。在馬氏體鉻不銹鋼中，Mo除改善鋼的耐蝕性外，主要是提高鋼的強度和硬度以及增強二次硬化效應(yīng)。通常馬氏體鉻鋼中Mo含量小于1%，過高的Mo量將促進S鐵素體的形成引起一些不利影響。在本發(fā)明鋼中，控制Mo含量在0.101.00呢。N:N作為合金元素加入不銹鋼中，可提高奧氏體穩(wěn)定性、平衡雙相鋼中相的比例，在不影響鋼的塑性和韌性的情況下提高鋼的強度，可部分替代不銹鋼中的鎳，降低成本。氮與鋼中的合金元素相互作用，形成彌散分布的氮化物，起到彌散強化作用。在馬氏體鋼中氮與其他元素形成氮化物分布于晶界上，提高硬化能力，防止高溫回火時奧氏體、鐵素體晶粒的長大。在本發(fā)明鋼中，N含量控制在0.050.40呢。Ag:Ag是鋼中重要抗菌元素。大多數(shù)金屬離子都具有很強的殺菌能力，但對人類和動物而言，只有某些金屬離子的抗菌性是比較安全的，其中含銀最佳。就安全性依次排列為Ag>Co>Ni>Al〉Zn>Cu=Fe〉Mn>Sn>Ba>Mg>Ca。從安全性和抗菌性綜合考慮，以Ag離子最好。本發(fā)明鋼中添加Ag含量為a0350.腦。本發(fā)明采用與現(xiàn)有技術(shù)相似的制備方法本發(fā)明鋼可采用電弧爐、感應(yīng)爐冶煉，鋼水澆鑄成鋼錠，根據(jù)需要可進行電渣重熔，經(jīng)鍛造成材或開坯后軋制成棒、線材等。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有抗菌能力、良好綜合性能的優(yōu)點。與現(xiàn)有菜刀用鋼相比，本發(fā)明鋼在擁有良好的硬度和韌性的同時具有抗菌性，可滿足用戶需求，提高刀具檔次。本發(fā)明鋼具有較高的硬度(54.6~60.1HRC)，較高的抗拉強度(19352116MPa)，較好的沖擊吸收功(8.29.7J)。具體實施方式根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計的化學(xué)成分范圍，在25kg真空感應(yīng)爐上冶煉了3爐本發(fā)明鋼，其具體化學(xué)成分如表1所示。鋼水澆鑄成錠，并經(jīng)鍛造制成4)17mm棒材。鋼材退火后，加工成試樣，經(jīng)淬、回火處理(1000110(TC淬火，40060(TC回火)，其室溫力學(xué)性能見表26。本發(fā)明鋼具有高的強度、硬度和較好的沖擊韌性。1.經(jīng)相同溫度淬火，540。C回火后，本發(fā)明鋼具有比對比鋼更高的硬度。(見表3、7)2.經(jīng)相同溫度淬火，50058(TC回火后，本發(fā)明鋼具有比對比鋼更高的抗拉強度。(見表5)3.經(jīng)相同溫度淬火，50058(TC回火后，本發(fā)明鋼具有較好的沖擊韌性，可滿足菜刀用鋼的使用要求。(見表6)表l本發(fā)明實施例與對比鋼的化學(xué)成分，重量％<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2本發(fā)明實施例與對比鋼105(TC淬火不同溫度回火的硬度值<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>說明(1)淬火試驗在空氣爐中進行，保溫10分鐘，油淬。(2)不同溫度回火1次，保溫1小時。表3本發(fā)明實施例與對比鋼107(TC淬火不同溫度回火的硬度值<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>說明(1)淬火試驗在空氣爐中進行，保溫10分鐘，油淬。(2)不同溫度回火1次，保溫1小時。表4本發(fā)明實施例與對比鋼109(TC淬火不同溫度回火的硬度值<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>說明(1)淬火試驗在空氣爐中進行，保溫10分鐘，油淬。(2)不同溫度回火1次，保溫1小時。表5本發(fā)明實施例與對比鋼抗拉強度值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表6本發(fā)明實施例與對比鋼沖擊吸收功值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表7本發(fā)明實施例107(TC淬火不同溫度回火與對比鋼最佳處理方案的硬度值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>說明(1)淬火試驗在空氣爐中進行，保溫10分鐘，油淬。(2)不同溫度回火1次，保溫1小時。(3)對比鋼為105(TC淬火。權(quán)利要求1、一種抗菌二次硬化刀具不銹鋼，其特征在于該鋼的具體化學(xué)成分(重量％)如下C0.50～0.70％，Si≤0.40％，S≤0.030％，P≤0.030％，Mn≤0.40％，Mo0.10～1.00％，Cr14～16％，N0.05～0.40％，Ag0.035～0.10％，其余為Fe及不可避免的不純物。全文摘要本發(fā)明屬于不銹鋼領(lǐng)域，特別涉及一種抗菌二次硬化刀具不銹鋼。該鋼的具體化學(xué)成分(重量％)如下C0.50～0.70％，Si≤0.40％，S≤0.030％，P≤0.030％，Mn≤0.40％，Mo0.10～1.00％，Cr14～16％，N0.05～0.40％，Ag0.035～0.10％，其余為Fe及不可避免的不純物。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有抗菌能力、綜合性能良好的優(yōu)點。與現(xiàn)有菜刀用鋼相比，本發(fā)明鋼在擁有抗菌性的同時采用二次硬化處理，使材料具有更高的硬度，可滿足用戶需求，提高刀具檔次。本發(fā)明鋼具有較高的硬度(54.6～60.1HRC)，較高的抗拉強度(1935～2116MPa)，較好的沖擊吸收功(8.2～9.7J)。文檔編號C22C38/22GK101333621SQ20081011778公開日2008年12月31日申請日期2008年8月6日優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日發(fā)明者孫紹華,杰蘇,瀚董,遲宏宵,馬黨參申請人:鋼鐵研究總院