[发明专利]一种马氏体不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料及加工技术领域，具体涉及一种马氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

马氏体不锈钢属于铬系不锈钢，其室温组织为铁素体加碳化物，淬火回火后室温下为马氏体加残余奥氏体以及碳化物。马氏体不锈钢的主要开发目的是用于制造厨房刀具、园林工具、水产刀具等。马氏体不锈钢主要通过提升碳含量、热处理产生均匀的较大颗粒的碳化物来提升淬火硬度、耐磨性、强度等。现有技术对于马氏体不锈钢的加工制造过程中未对钢带表面质量和有害成分进行有效的控制。

对于剃须用薄刀片，需要钢材具备均匀的成分组织、细化的晶粒、热处理后均匀分布的细小碳化物以及较高的表面质量控制。成分组织的均匀稳定对刀片生产后的硬度和刀口锋利度的一致性有很大的帮助，最终影响到剃须的舒适度；细化的晶粒及热处理后均匀分布的细小碳化物对于磨削刀口非常重要，粗大的组织会造成刀口的蹦裂形成缺口，最终影响剃刮舒适度。

目前市场上的马氏体不锈钢种类较多，例如：国标的20Cr13、30Cr13、 40Cr13等。其中大部分通过提高碳的含量来提高热处理后的硬度。在刀片的制造过程中，发现20Cr13和30Cr13淬火回火后硬度在HV560-HV600 左右，用于制造刀片其硬度不够，由于硬度不够，在制造中磨削段会造成刀片刀口锋利度不足，影响最终的切割效果。40Cr13热处理后硬度在 HV650左右，但硬度依旧偏低；同时40Cr13的防锈性能不足，特别是在湿度较高的沿海地区，在刀片加工后的存放过程中表面生锈现象严重。

公开号为CN103820711A的中国专利文献涉及一种5Cr13不锈钢带钢，通过使用测试，其淬火回火硬度可以达到HV680左右，但随着钢带中碳含量的提升，防锈性能下降严重；并且由于该技术主要为园林工具开发，由于园林工具对防锈性能的要求不高，所以在试用该钢种时发现刀口蹦裂现象严重，其内部组织及碳化物偏大不利于剃须刀片的生产。

公开号为CN 102665964A的中国专利文献涉及一种高碳马氏体系不锈钢及其制造方法，按照重量百分比包含0.40～0.80％的碳、11～16％的铬作为主要成分，其制造方法为：在薄带连铸装置中，将按照重量百分比包含C：0.40～0.80％、Cr：11～16％的不锈钢钢水从中间包通过喷嘴供给到所述钢水池而铸造不锈钢薄板，铸造所述不锈钢薄板之后立即利用在线轧辊以5～40％的压下率制造热轧退火带钢，以在热轧退火带钢的微细组织内使初生碳化物为10μm以下。该技术方案中碳含量仍然过高，其通过工艺过程来控制微细组织内使初生碳化物的尺寸，对工艺要求较高，且仍然存在碳含量过高所带来的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种适于制造剃须用薄刀片的马氏体不锈钢，其淬火回火后硬度达到HV700以上，同时其碳含量控制在合理的范围内，以避免现有技术中由于提高碳含量所带来的不利影响，防锈蚀效果好。

为实现上述目的，本发明一个方面提供了一种马氏体不锈钢，所述马氏体不锈钢以重量百分比计具有以下组成：C：0.41-0.45％，Si≤0.4％， Mn≤0.75％，P≤0.025％，S≤0.003％，Ni≤0.5％，Cr：13.0-13.7％，Mo： 0.4-0.8％，V：0.08-0.12％，余量为Fe。

在所述的马氏体不锈钢中，碳的含量为0.41-0.45％。这是因为随着钢中含碳量提高，钢的强度上升，热处理可达到的硬度提高。但碳与铬反应形成Cr23C6和Cr7C3，碳含量越高形成铬的碳化物的量越大，铬的碳化物的形成会在钢中形成贫铬区，使钢的耐蚀性大大下降。所以将碳含量控制在一个相对合适的范围可以保证产品硬度也可保证耐腐蚀性，使两者取得最佳平衡。另外，相对小的碳含量范围也可保证热处理后钢材硬度保持稳定一致。进一步的，碳的含量优选为0.42-0.43％。

在所述的马氏体不锈钢中，硅是主要作为脱氧剂加入到钢中的，同时硅也是一种合金元素，起着固溶强化作用，另外硅在提高抗高温氧化性能方面也有明显的作用。但是，钢中硅含量提高使得不锈钢材料的延展性变差，因此从提高铁素体不锈钢的可加工性方面考虑，其含量应该不大于0.4％。进一步的，所述马氏体不锈钢中，Si的含量为0.05-0.4％，更优选0.1-0.3％。

在所述的马氏体不锈钢中，锰既是脱氧元素又是固溶强化元素，能显著提高钢的强度。但锰含量过高不利于提高钢的成型性。其含量应该不大于0.75％。进一步的，所述马氏体不锈钢中，Mn的含量为0.1-0.6％，更优选0.2-0.46％。