论文摘要
刀剪产品是日用五金行业中的重点产品之一,是人们生活中不可缺少的工具。目前我国有刀剪生产企业近两千家,产品产量逐年增加。绝大多数是民营企业,主要集中在广东省、浙江省中小城市,刀剪行业内规模较大的企业大都集中在广东、浙江两省。我国是刀剪需求量第一大国,但与国外尤其是发达国家刀剪产品相比,仍停留在低档次低价位水平,面临众多国外优质品牌的竞争,只能以低价格争取市场。分析我国刀剪产品,主要存在以下几点问题:（1）新材料的应用和产品升级工作不够理想,高新材料生产技术还不成熟,缺乏相应的技术人材。（2）热处理设备及工艺落后,对热处理工艺参数如何影响产品（硬度、观赏性、耐磨性、耐蚀性等）性能缺乏足够的研究。（3）磨削和表面处理设备与技术落后。（4）生产方式多为手工作坊式。本文立足重庆大足小五金刀剪企业,以开发新型刀剪材料和改进热处理工艺技术两个方向为出发点。参照目前国外刀剪产品用材及发展趋势,根据不锈钢的合金化原理和热处理理论基础,设计了新型刀剪材料81031钢,并对其进行了热处理试验和各项性能研究,获得了优良的热处理工艺制度和各项性能指标。81031钢是一种新型马氏体不锈钢,突破了传统的不锈钢概念（即不锈钢中铬含量必须大于12%）,将铬含量降低到10.5%,通过添加有特殊作用的合金元素（Ni、Mo）,以提高其各项性能,不仅为刀剪新材料的开发提供了思路,也为开发新型不锈钢增添参考依据。通过热处理工艺试验得出81031钢作为切片刀使用的淬火温度范围为1020～1060℃,δ= 3mm厚的刀片淬火加热时间5～8min（分盐浴炉和空气电阻炉）;淬火工艺为:780℃预热15min,快速升温至1050℃,保温5～8min后快速冷却至室温。在1020～1060℃温度区间,材料硬度随淬火温度升高而升高,最高硬度可达60.8HRC,晶粒度为6级,组织为马氏体+少量残余奥氏体;再经-18℃、1.5h冷处理后,残余奥氏体含量较少,硬度升高至61HRC～61.5HRC。淬火温度高于1060℃之后,淬火组织粗化,晶粒度低于5级;XRD分析1100℃淬火试样,发现有少量M7C3型碳化物存在,该碳化物源于淬火过程中自回火析出。保持硬度在58HRC以上的回火温度不高于160℃,回火时间2h。81031钢为低塑性材料,热轧板经退火后,抗拉强度值可达到690MPa,断后伸长率为34%;经淬火加低温回火后,其σb达2000MPa,断裂挠度f bb为4mm。弯曲断口的SEM形貌为混合型断口,主要是解理断裂。电化学腐蚀试验表明,同样在1050℃淬火+130℃回火2h,表面粗糙度相同条件下,3Cr13、81031钢、4Cr13三种钢的电化学腐蚀性能3Cr13>81031钢>4Cr13。三种钢的浸泡腐蚀速率分别为20.39 g m-2h-1、22.06g m-2h-1、23.02 g m-2h-1。81031钢经1050℃淬火,再经130℃、150℃、170℃回火2h后,点腐蚀电位值分别为251mV、232mV、119mV,表明其耐蚀性较好。对81031钢成品切片刀试验后发现,其锋利度、耐磨性和耐蚀性能均较好。在Cr含量仅为10.5%的情况下,钢中的Mo、Ni、Si有的效提高了此种不锈钢的耐蚀性能;此外,在提高耐蚀性的同时还改善了该材料的力学性能。用81031钢制作的厨用切片刀,经重庆市技术监督局按重庆大足地方标准DBY73-2007菜刀检测,其质量高于该标准的规定。存在的问题为,使钢中的碳及合金元素充分固溶以保证其性能的热处理制度不得不采用高温淬火,而高温淬火影响了钢的韧性。