[发明专利]一种刀具用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，该刀具用马氏体不锈钢的化学成分为：C:0.30～0.45％，Cr:15.0～18.0％，Mo:0.5～1.5％，V:0.20～0.40％，N:0.1～1.0％，La+Ce:0.001～0.01％，Mn≤0.50％，P＜0.01％，S＜0.01％，O＜0.005％，余量为铁。该刀具用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。本发明通过复合添加一定含量的N含量和稀土元素，制衡钢的组织，控制一次碳化物的形核数量和分布，净化钢中夹杂物含量，通过进一步优化热处理工艺调控马氏体和奥氏体的含量，获得钢的强度和韧性的最佳搭配。

技术领域

本发明涉及一种刀具用马氏体不锈钢及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

民用刀具所用材料一般选用硬度高、耐磨性好等一系列优点的高碳高铬马氏体不锈钢作为原材料来制造，目前国内和国外通常依据刀具产品档次的高低选择不同的刀具用材料，中高档刀具产品的原料通常选用高碳高铬的马氏体不锈钢，例如欧洲、美国及日本等工业发达国家的刀具材料中的碳和铬元素的含量分别为0.5％和15.0％以上(双立人等品牌刀具选材)，发展历程也是先从低碳不锈钢逐步走向高碳高铬马氏体不锈钢，与此同时，钢中添加了一些Mo和V等合金化元素来起到固溶强化或改善淬透性的作用。

目前我国主流刀具所用材料常用的材料为20Cr13、30Cr13和40Cr13等马氏体不锈钢，还有部分生产厂家采用传统的碳钢，这些材料与国际知名品牌刀剪用材相比，材料品质差距巨大。高档刀具所用原料高碳高铬马氏体不锈钢要求碳含量及纯净度相对较高，而国内大型钢厂生产的高碳高铬不锈钢质量不稳定，尚未掌握高档刀具所用高碳高铬马氏体不锈钢的核心制造技术，高档刀具所用的高碳高铬马氏体不锈钢基本上依靠从欧洲和日本等国家进口，目前国内高档刀具市场基本上被欧洲诸如德国双立人等品牌的产品所垄断，严重影响我国刀具产业在国际市场上的发展。另外，高档刀具存在相对普遍问题是，由于选用的高碳高铬马氏体不锈钢中存在尺寸较大的MC(M＝Cr)一次碳化物和回火过程中产生二次铬的碳化物，导致其耐腐蚀性能较差，尤其是尺寸较大的MC碳化物和基体之间的贫铬区造成其点蚀电位较高而导致刀具极易生锈，影响高档刀具的品质。因此，加强高档刀具所用的马氏体不锈钢的研发及工业化制备等一系列创造性工作有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强韧性优良的刀具用马氏体不锈钢及其制备方法，通过复合添加一定含量的N含量和稀土元素，利用一部分N的固溶来制衡钢中马氏体和奥氏体组织；另外，一部分氮化物的析出来强化组织，利用稀土元素净化钢中的夹杂物含量，通过改进热处理方案，控制钢中奥氏体含量，获得钢的强度和韧性的最佳搭配。

本发明的技术方案是：

一种刀具用马氏体不锈钢，以重量百分比计，其化学成分为：C:0.30～0.45％，Cr:15.0～18.0％，Mo:0.5～1.5％，V:0.20～0.40％，N:0.1～1.0％，La+Ce:0.001～0.01％，Mn≤0.50％，P＜0.01％，S＜0.01％，O＜0.005％，余量为铁。

所述的刀具用马氏体不锈钢，优选的，N:0.35～0.75％。

所述的刀具用马氏体不锈钢，优选的，La+Ce：0.0025～0.0045％。

所述的刀具用马氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：

(1)按各化学成分的比例将原料混合，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：首先在再结晶区热轧，轧制温度为1050～1150℃，轧制每道次压下量控制为10～20％，总压下量控制为70～85％，热轧后空冷至室温；

(4)热轧后的板材进行冷轧；