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刀具用不锈钢的特点和性能要求
信息来源:世界金属导报2018-03-13B14      时间:2018-03-18 21:54:54

能够长期保持不易生锈、刀口锋利的不锈钢刀具,广泛应用于从普通家庭到医疗器具和工厂设备的各个领域。日常生活使用的不锈钢菜刀既有几百日圆就可买到的普通菜刀,也有十多万日圆才能买到的高级菜刀。由此可见,人们的需求是多样性的。

按照不锈钢使用时的组织状态,可将不锈钢分类为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和马氏体不锈钢等四大类别。马氏体不锈钢的特点是用热处理方法使钢高强度化、高硬度化。马氏体不锈钢除了用于刀具,还用于制动器转子、泵的滑动部件等机械部件。

以下对日常生活中常用的刀具马氏体不锈钢进行简要介绍。

1 刀具用不锈钢的性能要求

对不锈钢刀具的要求是:新刀的锋利度、锋利度的保持性和不易生锈性。为使刀具锋利并在反复使用中保持刀刃的锋利形状,刀具应具有抑制刀刃变形的高硬度、抑制刀刃崩刃的韧性和刀刃的不易生锈性。

刀具在反复使用过程中,刀刃会发生变形,使锋利度下降。小的切刀和剃须刀片可以更换,但较大菜刀扔掉是不经济的。因此,对于菜刀,除了上述的特性要求,还应具有使用者可以磨刀的要求。不锈钢菜刀容易用磨刀石磨刀,所以容易保持菜刀的锋利度,并且可使菜刀具有不锈钢的光泽,保持清洁状态,可长期使用。

刀具用不锈钢在软化退火状态下制作成刀具的基本形状,然后通过淬火使刀具硬化,再经回火使刀具具有一定的韧性。之后,研磨成刀具形状,制成成品。

如上所述,硬度是刀具的重要特性,刀具的硬度要求是HRC60左右。换算成维氏硬度约为700HV。汤匙、叉子的硬度一般是SUS 304奥氏体不锈钢的4倍左右。维氏硬度与8%应变变形抗力成正比,所以刀具用不锈钢是8%应变变形抗力为SUS 304四倍左右的难变形不锈钢。

2 刀具用不锈钢的种类和特点

不锈钢的C含量越高,淬火后的硬度越大,所以刀具用不锈钢的C含量一般在0.3%以上。C含量为0.3%左右的刀具用不锈钢的例子是SUS 420J2(Fe-12%Cr-0.3%C)。SUS 420J2是不限于刀具用途的通用的JIS钢种。但它是刀具用不锈钢的基础钢种。

为了进一步提高刀具用不锈钢的硬度而增加C含量时,由于起耐蚀性作用的Cr与C结合形成碳化物,会产生降低耐蚀性的副作用。所以,在为了提高刀具用不锈钢的硬度增加C含量的同时,也要增加Cr含量来保证耐蚀性。这类钢的例子有SUS 440A(Fe-16%Cr-0.6%C) 和SUS 440C(Fe-16%Cr-1.0%C)。SUS 440A和SUS 440C的C、Cr含量高于SUS 420J2,是更高级刀具用的不锈钢。

刀具用不锈钢生产厂在钢中添加Mo、V等元素,改变金属组织中弥散分布碳化物的类型,提高刀具锋利度的保持时间,开发出独有的刀具用不锈钢品牌钢。图1是刀具专用不锈钢ACUTO440(Fe-17%Cr-0.8%C-添加Mo、V)的锋利度试验结果。添加Mo、V的ACUTO440的新刀锋利度和锋利度保持时间都好于未添加Mo、V的SUS 440A和SUS 440C。

3 刀具用不锈钢的热处理

刀具用不锈钢中C含量较大,所以在钢的组织中有大量弥散分布的碳化物。碳化物的量因热处理温度的不同而不同。所以,在金属组织中碳化物的不同分散度状态下进行淬火,即从不同温度进行冷却,得到的硬度也不同。

对于刀具用不锈钢,虽然钢种不同,淬火温度有所差别,但推荐的淬火温度是1050℃左右,在这个温度下淬火容易获得要求的硬度。

淬火状态的刀具用不锈钢较脆并容易开裂,所以淬火后要进行回火处理,以提高钢的韧性。对于刀具用不锈钢,为防止硬度下降,推荐的回火温度是150℃左右。

刀具使用者购买到的刀具是淬火 回火状态的刀具。刀具制造厂已经对刀具进行了独特的热处理,所以购买到的刀具应避免火烤。

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