优质刀剪用高碳马氏体不锈钢中一次碳化物的控制

Controlling of carbides in materials for knives and shears plays an important role in improving the performance of products. There are many large primary carbides in domestic high-grade high carbon martensitic stainless steel for knives and shears, which cause the hardness,abrasion resistance and sharpness are worse than those of imported products. Combining the production process of high carbon martensitic stainless steel, this project will contain some important works below: study in the effect of solidification microstructrue on the primary carbides; mechanism for the effect of Ti and rare earth element on controlling the primary carbides; the regularity and mechanism of precipitation, transformation and heredity of primary carbides; the key process on controlling the quantity, morphology, size and distribution; controlling right amount of secondary carbides precipitate in the steel uniformly and diffusely through reasonable heat treatment on the premise of reducing the perniciousness of primary carbides. This project aimed to formulate scientific process to control the precipitation, dissolution and distribution of carbides, which will improve the sharpness, abrasion resistance and fatigue resistance, and the present work will provide a theoretical guidance for the production of high-grade materials for knives and shears in china.

刀剪材料中碳化物的有效控制对提高产品的性能具有重要作用，国产优质刀剪用高碳马氏体不锈钢由于存在较多粗大的一次碳化物，导致产品在硬度、耐磨性、锋利度等方面远低于国外产品。本项目拟结合优质刀剪用高碳马氏体不锈钢的生产工艺，研究凝固组织控制对一次碳化物的影响；研究在气氛保护电渣重熔过程中Ti和稀土元素对一次碳化物的影响机理；揭示一次碳化物的析出、转变和遗传规律。提出控制一次碳化物数量、形貌、尺寸和分布的关键工艺措施。通过控制合理的热处理工艺，降低一次碳化物危害性，同时使适量的二次碳化物均匀弥散的析出。此项目的研究，旨在通过科学的生产工艺，控制碳化物的析出、溶解和分布规律，提高刀剪材料锋利度、耐磨性和疲劳抗力，这将为我国优质刀剪材料的生产提供必要的理论指导。

本项目系统研究了微合金元素对优质刀剪用高碳马氏体不锈钢中一次碳化物的作用机理和电渣锭凝固组织控制对一次碳化物的影响，阐明了电渣重熔锭一次碳化物的遗传规律及一次碳化物对高碳马氏体不锈钢性能的影响，通过控制碳化物的析出、溶解和分布，显著提高刀具锋利性能，为我国优质刀剪材料的生产提供了必要的理论依据和技术支撑。主要研究成果如下：（1）明确了钛、碳、铬和稀土元素对刀剪用高碳马氏体不锈钢中一次碳化物的影响；稀土元素通过形成氧化物核心来细化一次碳化物，但钛合金化处理后，产生大量难溶硬质TiC，危害了加工性能；提高碳、铬元素含量，促进了一次碳化物的形成、增加二次碳化物的尺寸。（2）电渣锭一次碳化物分布不均匀，通过提高电渣重熔冷却强度或采用抽锭式电渣重熔工艺能够细化一次碳化物。（3）电渣重熔可以抑制一次碳化物的析出；一次碳化物在热轧初轧过程被打碎并重新分布，适当降低热轧终轧温度、增加应变速率、提高终轧后的冷却速率都可以起到细化晶粒和一次碳化物的作用；热轧板卷保温阶段，破碎的一次碳化物能够大量溶解；冷轧能够进一步减小碳化物尺寸。（4）通过高温扩散退火、奥氏体化处理和辊锻热处理控制碳化物类型和尺寸，促进碳化物弥散分布，显著提高了刀具锋利性能。