[发明专利]一种刀具用高碳高铬马氏体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种刀具用高碳高铬马氏体不锈钢及其制备方法，属于材料技术领域。以重量百分比计，该高碳高铬马氏体不锈钢的化学成分为：C:0.90～1.20％，Cr:14.0～16.0％，Co:1.0～2.0％，Mo:0.5～1.5％，V:0.20～0.40％，Mn:0.2～0.6％，La:0.001～0.01％，P0.01％，S0.01％，余量为铁。该高碳高铬马氏体不锈钢的制备方法为：配料→熔炼→浇注成型→锻造和热加工→冷加工和热处理。本发明通过优化材料中的稀土元素含量，抑制一次碳化物的粗化，促进碳化物的均匀分布，通过改进热处理工艺，控制基体中马氏体和奥氏体的含量，获得材料强度和韧性的最佳搭配。

技术领域

本发明涉及一种刀具用高碳高铬马氏体不锈钢及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

为了保证刀具的锋利度和耐用度，通常选用硬度高和耐磨性优异的高碳高铬马氏体不锈钢作为原材料，目前依据刀具产品档次的高低选用不同碳、铬含量的马氏体不锈钢，高档刀具产品通常选用的材料为HRC硬度达到60以上的高碳高铬马氏体不锈钢。目前国际刀具市场上高、中、低档产品价格差为10:5:1，其中德国、瑞士产品垄断了高档刀具市场，日本的高、低档产品在亚洲地区保持了较强的竞争力。

目前我国刀具所用的马氏体不锈钢中碳和铬的含量分别低于0.5wt％和15wt％，诸如：20Cr13、30Cr13和40Cr13等马氏体不锈钢，与此同时，还有一些生产厂家采用传统的碳钢，这些材料与国际知名品牌刀具用料相比，材料品质差距巨大，导致刀具产品的附加值较低。德国知名刀具品牌双立人的TWIN和ZWILLING Pro系列刀具所用高碳高铬马氏体不锈钢的HRC硬度达到60以上，刀具的切割性能出众，同时兼具良好的抗腐蚀性能，因此赢得了刀具行业的广泛瞩目。高档刀具所用原料高碳高铬马氏体不锈钢的生产工艺复杂，对技术和装备的要求严格，目前国内大中型专业化钢厂只能生产部门高档不锈钢，且国内企业生产的高碳高铬不锈钢质量不稳定，尚未掌握高碳高铬马氏体不锈钢的核心制备技术。高档刀具所用的高碳高铬马氏体不锈钢基本上依靠从发达国家进口，而且国外严格控制高档刀具不锈钢材料供应，来料生产贴牌产品的钢材边角料必须全部返回，导致目前国内高档刀具市场被发达国家的产品所垄断，严重制约我国刀具产业在国际市场上的发展。但由于刀具用钢的需求量相对较小，且在原材料的要求上比较特殊，国内的刀具行业新材料研究开发工作一直处于冷落状态，特别是高品质的高碳高铬刀具材料的开发研究更是有限。因此加强高档刀具所用高碳高铬马氏体不锈钢的研制具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刀具用高碳高铬马氏体不锈钢及其制备方法，通过添加一定含量稀土元素，优化材料中的一次碳化物尺寸和分布，通过改进热处理工艺，打破传统热处理工艺，在正火和回火制度之间创新性的增加深冷工艺，促进基体中残留奥氏体的马氏体转变，进一步提高材料的硬度和韧性，获得具有强度和韧性最佳搭配的材料。

本发明的技术方案是：

一种刀具用高碳高铬马氏体不锈钢，以重量百分比计，其化学成分为：C:0.90～1.20％，Cr:14.0～16.0％，Co:1.0～2.0％，Mo:0.5～1.5％，V:0.20～0.40％，Mn:0.2～0.6％，La:0.001～0.01％，P0.01％，S0.01％，余量为铁。

所述的刀具用高碳高铬马氏体不锈钢，优选的，La:0.002～0.006。

所述的刀具用高碳高铬马氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：

(1)按比例将各化学成分混合，经过冶炼和浇注获得钢锭；

(2)将获得的钢锭在奥氏体单相区锻造；

(3)锻造后的钢锭进行控制轧制：首先在再结晶区初轧，轧制温度为1100℃～1200℃，轧制每道次压下量控制为10％～20％，总压下量控制为75％～85％，热轧后空冷至室温；

(4)热轧后的板材进行冷轧；