[發(fā)明專利]高碳馬氏體系不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080058577.8
• 申請(qǐng)日: 2010-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN102665964A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡?hào)|澈;徐輔晟;安承培;鄭成仁;李哉和;曹圭珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: POSCO公司
• 主分類號(hào): B22D11/06
• 分類號(hào): B22D11/06;B22D11/12
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高碳馬氏體系不銹鋼及其制造方法，尤其涉及利用薄帶連鑄(strip?casting)工藝來(lái)制造包含0.4～0.8％碳，11～16％鉻的高碳馬氏體系不銹鋼，從而縮小初生碳化物的大小的高碳馬氏體系不銹鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

通常，含有0.40％(重量百分比)以上的碳的高碳馬氏體系鋼在耐腐蝕性、硬度以及耐磨損性方面比較優(yōu)秀，因此在剃須刀片、刀具等中使用這種高碳馬氏體系鋼。如此，利用在剃須刀片等中使用的高碳馬氏體系不銹鋼來(lái)制造剃須刀片時(shí)，在剃須過(guò)程中，剃須刀片將會(huì)與水分接觸。

并且，這樣的剃須刀片將會(huì)在較濕的氛圍中保管，因此需要有抗腐蝕性。如此，這樣的環(huán)境對(duì)于使用高碳鋼來(lái)說(shuō)非常苛刻，因此通常主要使用含有約13％鉻的馬氏體系不銹鋼。在使用這種馬氏體系不銹鋼而制造的剃須刀片中，作為其基體組織的馬氏體含有約12％(重量百分比)以上的鉻，其結(jié)果剃須刀片的表面細(xì)密地生成較薄的鉻氧化物，由此起到抑制由水引起的剃須刀片基體組織的腐蝕的作用。

另外，為了在將剃須刀片緊貼到待剃部位而進(jìn)行剃須的過(guò)程中剃掉高強(qiáng)度的胡須，剃須刀比任何物體都要求具有高的硬度。剃須刀所要求的高硬度的水準(zhǔn)，由鋼的馬氏體基體組織實(shí)現(xiàn)。馬氏體組織是一種在快速地冷卻高溫的奧氏體時(shí)所生成的非常硬的微細(xì)組織。固溶于高溫的奧氏體相的碳的含量越高，固溶于馬氏體的碳越多，馬氏體的硬度變高。因此，為了制造具有高硬度的剃須刀片用鋼，需要能夠?qū)⒈M可能多的碳添加到鋼中。

從通常的耐腐蝕性和硬度的觀點(diǎn)出發(fā)，作為滿足如上所述的必要條件的剃須刀片用材料，主要使用420系列的馬氏體系不銹鋼。這些鋼為按照重量百分比含有0.45～0.70％的碳、最多1％的錳、最多1％的硅、且12～15％的鉻的鋼，其中通常來(lái)說(shuō)大多使用以約0.65％和約13％的鉻為基本的成分。

另外，剃須刀片的厚度一般為0.2mm以下。因此，為了制造剃須刀片，將具有0.2mm以下厚度的非常薄的高碳馬氏體不銹鋼作為初期材料使用。該初期材料具有鐵素體基體組織和由均勻分布的微細(xì)的鉻碳化物構(gòu)成的微細(xì)組織。此時(shí)，由于微細(xì)的鉻碳化物的分布使得碳能夠在后續(xù)的硬化熱處理(hardening)工藝中快速地再固溶到高溫的奧氏體相，由此被冷卻而變態(tài)的馬氏體作為剃須刀片使用，因此微細(xì)的鉻碳化物的分布是調(diào)節(jié)成具有足夠的硬度的主要的因數(shù)。

并且，初期材料的鉻碳化物的大小可以由每單位面積的各碳化物的數(shù)量來(lái)定義，且當(dāng)一萬(wàn)倍的高倍率下觀察時(shí)，具有0.1μm以上大小的鉻碳化物在每100μm²的面積中應(yīng)當(dāng)存在50個(gè)以上。對(duì)與該初期材料以適當(dāng)?shù)膶挾冗M(jìn)行切割和卷繞之后，經(jīng)過(guò)多個(gè)步驟的后續(xù)工藝制造剃須刀片。為了賦予高硬度，其后續(xù)工藝包括加熱并維持至高溫的奧氏體區(qū)域之后進(jìn)行冷卻的硬化熱處理(hardening)工藝、使剃須刀片變鋒利的(銳磨)工藝、用于賦予耐磨損性和潤(rùn)滑性的涂布工藝以及用于給剃須刀安裝剃須刀片的焊接(welding)等工藝。

并且，對(duì)于為制造剃須刀片而使用的較薄物體(厚度0.2mm以下)的初期材料，粗大的鉻碳化物不應(yīng)在微細(xì)組織內(nèi)存在，其理由如下。當(dāng)存在粗大的鉻碳化物時(shí)，在后續(xù)工藝(即，使剃須刀片變鋒利的(銳磨)工藝中)，在剃須刀片邊緣部分發(fā)生粗大的鉻碳化物的脫落，從而發(fā)生剃須刀片邊緣的鋒利度變鈍的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱作邊緣脫落(edge?tear-out)，邊緣脫落是皮膚在剃須過(guò)程中受傷的主要因素。除了粗大的鉻碳化物之外，粗大的夾雜物也是引起邊緣脫落的主要因素。從邊緣脫落的觀點(diǎn)考慮時(shí)，所容許的鉻碳化物的最大大小為10μm。在初期材料中存在而作用為邊緣脫落發(fā)生的主要原因的10μm以上大小的粗大的鉻碳化物是在合金鑄造(casting)時(shí)所生成的粗大的初生碳化物(primary?carbide)。該粗大的初生碳化物區(qū)別于在熱加工或熱處理過(guò)程中所發(fā)生的微細(xì)的鉻碳化物(二次碳化物，secondary?carbide)。粗大的初生碳化物根據(jù)在高碳馬氏體系不銹鋼的凝固過(guò)程中樹枝狀晶(枝晶叉，dendrite?arm)之間發(fā)生的偏析而生成。碳和鉻的偏析是凝固時(shí)發(fā)生的自然現(xiàn)象，因此不可避免初生碳化物的形成，但是為了防止邊緣脫落，其大小需要在凝固過(guò)程中變得最小化。

如此的邊緣脫落問(wèn)題，不僅是剃須刀片，在一般的工具用途上也是決定刀刃的品質(zhì)的重要的品質(zhì)因素。如上所述，雖然為了制造具有高硬度的剃須刀片而需要能夠?qū)⒈M可能多的碳添加到鋼中，但是碳含量越高，凝固時(shí)初生碳化物形成得越粗大，因此難以制造高品質(zhì)的剃須刀片。