[發明專利]一種刃具用含氮馬氏體不銹鋼及其制造方法

在審

• 申請號: 201810172858.4
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108277432A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 張莉芹;吳開明;張國宏;成林;黃剛;張弦;童明強;吳光輝;雷金薇
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/18;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/06;C22C38/22;C22C33/06;C21D8/02;C21D1/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種刃具用含氮馬氏體不銹鋼及其制造方法。其技術方案是：所述刃具用含氮馬氏體不銹鋼的化學成分及其含量是：C為0.45～0.70wt％；Cr為13.0～17.0wt％；N為0.10～0.25wt％；Si為0.50～0.80wt％；Mn為0.40～1.0wt％；Ca為0.0015～0.0065wt％；V≤0.20wt％；Nb≤0.025wt％；Als≤0.025wt％；Mo≤0.03wt％；P≤0.008wt％；S≤0.005wt％；其余為Fe及不可避免的元素。上述化學成分還同時滿足：C+N為0.60～0.85wt％。所述刃具用含氮馬氏體不銹鋼的制造方法是：真空感應冶煉，常壓增氮，澆鑄，鑄坯加熱，軋制，淬火，回火。本發明具有合金成分簡單、工藝簡便、生產成本低和易于規模化生產的特點；所制造的刃具用含氮馬氏體不銹鋼硬度高和韌性好。

技術領域

本發明屬于馬氏體不銹鋼技術領域。具體涉及一種刃具用含氮馬氏體不銹鋼及其制造方法。

背景技術

傳統上用于刃具制造的馬氏體不銹鋼如4～5Cr15MoV系列和9Cr18MoV，經淬火和低溫回火后，具有56～58HRC的硬度、一定的韌性和加工性能以及一般腐蝕條件下的耐腐蝕性能，因而在刃具制造行業得到應用。隨著冶金科技的不斷進步，刃具制造行業對馬氏體不銹鋼的技術和成本要求越來越高，對其組織結構和性能控制提出更加嚴格的要求，特別是用于高端民用餐廚領域、機械裝備、醫療器械和軍用裝備等領域制造的刃具。

對于刃具而言，材料硬度達到HRC58以上時具有最理想的切削性能，也是高端刃具材料的首選。通過增加碳含量可得到高硬度，但不可避免地會在鑄造過程中出現粗大的共晶碳化物，很難通過后期的熱加工和熱處理細化來提高鋼的韌性和耐蝕性，增加了制造難度，其危害程度遠遠超過馬氏體不銹鋼中夾雜物的影響。通過添加鉻鉬等貴金屬來提高耐蝕性，無疑增加了刃具制造的成本。氮元素通過固溶強化、晶界強化、加工硬化及析出強化，提高含氮鋼的抗拉強度與屈服強度，同時不損害鋼的韌性，且高硬度與均勻分布的碳氮化物使其具有良好的耐磨與耐蝕性能，近年來成為國內外馬氏體不銹鋼開發的重點。

在有關含氮馬氏體不銹鋼的公開資料中，國內外近年來開發了一系列高氮不銹軸承鋼，如含氮不銹軸承鋼及制造方法(CN104018083)、一種含氮不銹軸承鋼及其制造方法(CN106555129)，以及文獻中提及的Cronidur30等鋼種，在中低碳(0.00～0.65％)馬氏體不銹鋼的基礎上加入0.10～0.50％的氮,降低碳、添加氮以及W、Mo、Co等合金，從而獲得較高的硬度和耐蝕、耐溫等性能，采用電渣重熔和鍛造工藝制造，這些制造方法僅限于制造棒材，不適于板材的批量生產，且成本高。

“一種加壓電渣重熔氣相滲氮冶煉高氮馬氏體不銹鋼的方法”(CN105925815)專利技術和“一種加壓感應熔煉高硬度高耐磨高氮馬氏體不銹鋼的制造方法”(CN106086631)專利技術，需要特殊的加壓冶煉設備，冶煉工藝技術、鑄錠質量控制難度和成本成倍增加。“一種馬氏體系不銹鋼及其制造方法”(CN104471095)專利技術，通過薄帶鑄軋方式，應用急速冷卻鑄造法制造1mm以上的馬氏體不銹鋼，獲得殘留碳化物的大小為10μm以下，回火后硬度為55HRC以上，但設備和制造工藝要求高，難度大，不利于冶金企業推廣。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種合金成分簡單、工藝簡便、生產成本低和易于規模化生產的刃具用含氮馬氏體不銹鋼的制造方法，用該方法制造的刃具用含氮馬氏體不銹鋼不僅硬度高而且韌性好。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：