[发明专利]一种高强韧高锋利持久度抗菌不锈钢

说明书

技术领域

本发明属于不锈钢技术领域，特别涉及一种高强韧高锋利持久度抗菌不锈钢。适用于厨具用菜刀、剪刀等刀具用钢，也可以应用于医疗器械、公共设施、家用电器、文体用品、日用杂品用钢等。

背景技术

随着经济的发展，生活质量的提高，不锈钢在日用生活中的应用越来越广泛，人们希望不锈钢在保持光洁的同时最好能够具有仿霉变、抗菌、杀菌的功能，对不锈钢提出了更高的要求。菜刀用不锈钢既能保持较好的锋利度和韧性，又能具有抗菌功能将具有重要意义。目前，我国的菜刀用钢主要使用Cr系和Cr-Mo系不锈钢。典型的钢材有3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13MoV、7Cr17Mo、8Cr13MoV。作为马氏体型的3Cr13、4Cr13不锈钢材，主要特性是：含碳量高、淬透性好，一般油淬或空冷后即可得到马氏体组织，而此钢种硬度偏低，将直接影响到刀具的锋利度和耐磨性。具有更高碳含量的7Cr17Mo、8Cr13MoV不锈钢具有更高的硬度和锋利度，然而会损失韧性。这些材料都不具备抗菌功能。本发明重新匹配C及合金元素Cr、Mo、V的含量，采用W-Mo和Co复合强化的思路和方法，使钢在不恶化冲击韧性的前提下，增加钢的耐磨性，使材料具有更高的锋利持久度，加入抗蚀元素Ni与Cr良好匹配，增加耐蚀性能，加入强抗菌元素Ag，并加入微量Nb细化晶粒，设计出了一种新型刀具不锈钢，该不锈钢在拥有良好的综合性能的同时，具有更持久的锋利保持性，具有抗菌性能，可以用于高档菜刀等刀具用钢，具有良好的使用性和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强韧高锋利持久度抗菌不锈钢，具有抗菌性能、更持久的锋利保持度，强度和韧性优异的高档刀具不锈钢。

根据上述目的，本发明整体的技术方案是：(1)设计最佳C、Cr、Mo、V匹配，使钢能获得最佳硬度、韧性和耐蚀性匹配；(2)添加元素W，以W-Mo复合强化的方式，形成W-Mo复合的碳化物增加钢的耐磨性；(3)添加元素Co，与W-Mo形成复合的增加耐磨性效果，使钢具有更持久的锋利保持性，而且不损失韧性；(4)加入抗菌元素Ag使钢材具有抗菌能力；(5)加入耐蚀元素Ni与Cr配合增加耐蚀性，改善工艺性能；(6)加入少量强碳化物形成元素Nb，微合金化产生第二相强化，并细化晶粒，以提高菜刀钢的耐磨性和韧性。

本发明钢的化学成分(重量％)如下：C：0.5～0.8％，Si：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Mn：≤0.40％，Cr：13.5～15.0％，Mo：0.1～1.0％，W：0.1～1.0％，V：0.1～0.3％，Ni：0.1～1.0％，Nb：0.05～0.15％，Co：1.0～5.0％，Ag：0.035～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。

上述各元素的作用及配比依据如下：

C：碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大(约为镍的30倍)，另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成一系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐蚀性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。碳含量过高，碳与铬的结合会影响耐腐蚀性，同时降低冲击韧性。碳含量过低，不锈钢的强度不够。本发明根据铬的含量并综合考虑强度、韧性和耐蚀性确定碳含量为0.50～0.80％。

Cr：铬在不锈钢中起决定作用，Cr是目前使钢钝化并赋予良好耐蚀性和不锈性唯一有工业使用价值的元素。Cr还可以提高合金的淬透性。发明钢中必须含有足够数量的Cr以提高耐蚀。目前广泛应用的Cr13型不锈钢，其Cr含量偏低，在相对较高C含量的情况下，耐蚀性不足。Cr17型不锈钢虽然具有优异的耐蚀性能，但是在较高C含量的情况下会形成共晶碳化物，进而降低钢的韧性。因此综合考虑到硬度、韧性和耐蚀性能，控制其含量在13.5～15.0％。