马氏体不锈钢表面强化技术基础
马氏体不锈钢热处理
马氏体不锈钢热处理马氏体不锈钢热处理君子兰一、马氏体不锈钢典型的马氏体不锈钢钢号有1Cr134Cr13和9Cr18等 1Cr13钢加工工艺性能良好。
可不经预热进行深冲、弯曲、卷边及焊接。
2Crl3冷变形前不要求预热但焊接前需预热 ICrl3、2Cr13主要用来制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等而3Cr13、4Cr13 主要用来制作医疗器械外科手术刀及耐磨零件9Cll8可做耐蚀轴承及刀具。
二、铁素体不锈钢铁素作不锈钢的含Cr量一般为1330合碳量低于0.25。
有时还加入其它合金元素。
金相组织主要是台铁素体加热及冷却过程中没有αγ转变不能用热处理进行强化。
抗氧化性强加入合金元素比可在有机酸及含Cl-的介质中有较强的抗蚀。
同时它还具有良好的热加工性及一定的冷加工性。
铁体不锈钢主要用来制作要求有较高的耐蚀性而强度要求较低的构件广泛用于制造生产硝酸、氮肥等设备和化工使用的管道等。
典型的铁案体不锈钢有Crl7型、Cr25型和Cr28型其成分性能及热处理工艺如表所示。
三奥氏体不锈钢奥氏作不锈钢是克服马氏作不锈钢耐蚀性不足和铁素体不锈钢脆性过大而发展起来的。
基本成分为Crl8、Ni8简称188钢。
其特点是合碳量低于0.1利用Cr、Ni配合获得单相奥氏体组织。
奥氏作不锈钢一般用于制造生产硝酸、硫酸等化工设备构件、冷冻工业低温设备构件及经形变强化后可用作不锈钢弹簧和钟表发条等。
奥氏体不锈钢具有良好的抗均匀腐蚀的性能但在局部抗腐蚀方面仍存在下列问题 1.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏作不锈钢在450850?保温或缓慢冷却时会出现晶问腐蚀。
合碳量越高晶间蚀倾向性越大。
此外在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。
这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。
使其周围基体产生贫铬区从而形成腐蚀原电池而造成的。
这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀 1降低钢中的碳量使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度即从根本上解决了铬的碳化物Cr23C6在晶界上析出的问题。
马氏体不锈钢成分、工艺和耐蚀性的进展
洁净细腻悼¨。（２）表面薄膜ｃｒ离子的浓度是影响 不锈钢耐空蚀性能的主要因素四ｊ。２Ｂ抛光、纤维 或布抛光、镜面抛光和光亮退火４种表面抛光工艺 中，通过镜面抛光处理后的４３０不锈钢，其表面薄膜 的Ｃｒ离子浓度最大。（３）采用无铬酐，加入少量的 高分子聚乙二醇的磷酸一硫酸体系的抛光液，在低电 流、较高的温度下对不锈钢进行抛光，获得光亮如镜 的效果，并显著提高不锈钢表面耐蚀性能旧１。 ３．２表面改性
关键词马氏体不锈钢成分工艺表面处理耐蚀性
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ
Ｂａｉ Ｈｅ ａｎｄ Ｗａｎｇ Ｂｏｉｉａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｌｌ ７１００５５）
为提高低碳马氏体铬不锈钢的cr含量又能保1马氏体不锈钢的化学成分持高温奥氏体区获得淬火马氏体组织而具有良好一般马氏体不锈钢除具有中等水平的耐蚀性的综合性能在马氏体铬不锈钢中加入25ni外还可以通过淬火得到马氏体组织而具有高的强形成马氏体铬镍不锈钢因ni是奥氏体形成元素度硬度和耐磨性以满足使用要求广泛地应用于扩大高温奥氏体y区可使低碳13cr马氏体不刀具汽轮机叶片轴承阀门结构件和耐磨件等
马氏体时效不锈钢的热处理一般为固溶处理 （一１ ０５０ ｏＣ）＋４２７—６５０ ｏＣ时效处理旧瑚Ｊ。有些马 氏体时效不锈钢在完全硬化状态下具有最佳的耐蚀 性，如Ｏｃｒｌ３Ｎｉ８Ｍ０２Ａｌ在≥５９５℃时效具有最好的 耐硫化物应力腐蚀破裂性能【２ Ｊ。
当马氏体时效不锈钢中Ｃ含量超过０．０３％时， 在固溶处理后需进行“中间调整处理”，再进行时效 处理。中间调整处理（一８５０℃）的目的是析出一定 量的碳化物，提高慨点，减少残余奥氏体量Ⅲ３。
马氏体强化机制
2012春季学期材料力学性能课程论文院（系）材料科学与工程专业材料科学与工程学生唐骜学号 1091900101班号 0919001铁碳马氏体的强化机制唐骜1091900101摘要：本文以铁碳马氏体的组织形貌以及马氏体转变过程为出发点，引述了马氏体的主要强韧化机制。
并通过引用各学者的实验结论，得到了铁碳马氏体的强韧化机理。
关键词：马氏体，强韧化机制，高强度钢，低碳钢，时效1. 马氏体概述马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。
将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
马氏体最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。
马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath)，但是在金相观察中（二维）通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。
马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。
中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。
高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变,如:Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。
目前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体。
2. 马氏体相变特征马氏体转变的一般定义为：过冷奥氏体以较快的速度冷却，抑制其扩散性分解，在较低的温度下发生的无扩散型相变称为马氏体相变。
其主要特点有以下几点：（1）马氏体相变是无扩散相变。
马氏体相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃，因而新相（马氏体）承袭了母相的化学成分、原子序态和晶体缺陷。
马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系进行位移，这种位移是切变式的。
激光熔覆马氏体
第27卷第2期粉末冶金材料科学与工程2022年4月V ol.27 No.2 Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy Apr. 2022DOI:10.19976/ki.43-1448/TF.2021090激光熔覆马氏体/铁素体涂层的组织与抗磨耐蚀性能张磊1, 2，陈小明1, 2，霍嘉翔1，张凯1, 2，曹文菁1, 2，程新闯3(1. 水利部产品质量标准研究所浙江省水利水电装备表面工程技术研究重点实验室，杭州 310012；2. 水利部杭州机械设计研究所水利机械及其再制造技术浙江省工程实验室，杭州 310012；3. 绍兴市曹娥江大闸管理局，绍兴 312000)摘要：为提高液压活塞杆的耐腐蚀和抗磨损性能，在45号钢表面采用激光熔覆技术在不同激光功率下制备具有马氏体/铁素体组织的Fe基合金熔覆层。
利用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱仪等手段表征涂层的物相组成、微观形貌和元素分布，采用维氏硬度计和干滑动摩擦试验机对涂层的显微硬度和抗磨损性能进行测试，并通过电化学工作站研究熔覆层的耐腐蚀性能。
结果表明：Fe基合金熔覆层的主要物相为α-Fe、Ni-Cr-Fe、γ-(Fe,C)和Fe9.7Mo0.3等，主要组织为马氏体、铁素体和少量残余奥氏体。
熔覆层的枝晶态组织均匀致密，无裂纹和孔隙缺陷，涂层与基体呈冶金结合。
涂层的硬度与耐磨性能随激光功率增大而提高，当功率为2.4 kW时，涂层的平均显微硬度(HV)为647.64，耐磨性能为45号钢的9.37倍，磨损机制为磨粒磨损。
随激光功率提高，Fe基合金熔覆层的耐腐蚀性能先升高后降低，当激光功率为2.0 kW时涂层具有最佳耐腐蚀性能，显著高于活塞杆常用碳钢、不锈钢以及电镀硬铬等材料，可在相关领域替代电镀铬。
关键词：激光熔覆；Fe基合金；组织；磨损；腐蚀；活塞杆中图分类号：TG174.44文献标志码：A 文章编号：1673-0224(2022)02-196-09All Rights Reserved.Microstructure and wear-corrosion resistance performance oflaser cladding martensite/ferrite coatingZHANG Lei1, 2, CHEN Xiaoming1, 2, HUO Jiaxiang1, ZHANG Kai1, 2, CAO Wenjing1, 2, CHENG Xinchuang3(1. Key Laboratory of Surface Engineering of Equipment for Hydraulic Engineering of Zhejiang Province, Standard &Quality Control Research Institute, Ministry of Water Resources, Hangzhou 310012, China;2. Water Machinery and Remanufacturing Technology Engineering Laboratory of Zhejiang Province, HangzhouMechanical Research Institute, Ministry of Water Resources, Hangzhou 310012, China;3. Shaoxing Municipal Cao’e River Floodgate Construction Administration Committee, Shaoxing 312000, China)Abstract: To improve the corrosion resistance and wear resistance of piston rod, Fe-based coatings with martensite andferrite structure were prepared on 45# steel by laser cladding. The phase compositions, microstructure and elementsdistribution of the coatings were characterized by X-ray diffractometer, scanning electron microscope and X-ray energydispersive spectrometer. The microhardness and wear resistance of the coatings were tested by Vickers hardness testerand dry sliding friction wear tester. Furthermore, the corrosion resistance of laser cladding Fe-based coatings was studiedby electrochemical workstation. The results show that the phase of laser cladding Fe-based alloy coating is mainlycomposed of α-Fe, Ni-Cr-Fe, γ-(Fe,C), Fe9.7Mo0.3. The main microstructure is martensite, ferrite and a small amount ofresidual austenite. The dendritic structure of coating is uniform, compact, without cracks or pores. The coating and thesubstrate are bonded metallurgically. The hardness and wear resistance of the coatings increase with increasing基金项目：浙江省“一带一路”国际科技合作项目(2019C04019)；浙江省公益性技术应用研究计划资助项目(GC22E017317，LGC19E090001，2018C37029)收稿日期：2021−11−02；修订日期：2021−12−23通信作者：张磊，工程师，硕士。
马氏体不锈钢的耐蚀性、塑性、焊接...
目录第一章：金属材料的性能 (1)第一节：金属材料的力学性能 (2)一、强度指标 (2)二、刚度指标 (3)三、塑性指标 (4)四、硬度指标 (4)五、韧性指标 (5)第二节：金属材料的物理和化学性能 (6)一、金属材料的物理性能 (6)二、金属材料的化学性能 (7)第三节：金属的工艺性能 (8)一、铸造性能 (8)二、锻造性能 (8)三、焊接性能 (8)四、切削加工性能 (8)第二章常用金属材料 (9)第一节碳钢 (9)一、常存元素对钢性能的影响 (9)二、碳钢的分类 (10)三、碳素钢的牌号、主要性能及用途 (10)第二节合金钢 (13)一、合金钢分类 (13)二、合金钢的牌号、主要性能及用途 (14)1、合金结构钢： (14)2、合金工具钢： (15)3、特殊性能钢： (19)第三节铸铁 (25)一、灰铸铁 (25)二、可锻铸铁 (26)三、球墨铸铁 (26)四、蠕墨铸铁 (27)第四节有色金属及其合金 (27)一、铝及其合金 (28)二、铜及其合金 (30)三、钛及其合金 (32)四、镁及其合金 (33)第一章：金属材料的性能金属材料的性能，是指用来表征材料在给定外界条件下的行为参量。
当外界条件发生变化时，同一种材料的某些性能也会随之变化。
通常所指的金属材料的性能包括以下两个方面：1、使用性能：即为了保证零件、工程构件或工具等的正常工作，材料所应具备的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。
金属材料的使用性能决定了其应用范围、安全可靠性和使用寿命等。
2、工艺性能：是指反映金属材料在被制造成各种零件、构件或工具的过程中，材料适应各种冷、热加工的性能。
主要包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能以及热处理性能等。
第一节：金属材料的力学性能定义：金属材料的力学性能是指金属材料在加工和使用过程中受不同形式的外力作用时所表现出来的一些性能（如强度、刚度、韧性、硬度、耐磨性等），这种性能称为材料的力学性能。
SolNit不锈钢强化工艺
SolNit®-工艺的典型工艺参数及结果
工艺参数 温度: N2分压： 扩散时间: 结果 氮固溶深度: 表面硬度 - 马氏体钢: - 奥氏体钢及双相钢:
1920º F - 2100°F 0.1 - 3 bar abs. 15 min - 24 hrs 0.2 – 2.5 mm 54 - 61 HRC 200 - 350 HV
齿轮
材料: 处理: 415 SolNit-M: 1920°F 冷处理： - 40°F 回火: 300°F
700 600 500 400 300 200 100 0
Hardness HV1
表面硬度:
660 HV2 (58.3 HRC) 46 HRC approx. 0.6 mm
心部硬度:
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Distance to the surface (mm)
奥氏体具有很高的氮溶解度
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SolNit® 应用
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高碳马氏体不锈钢440C的热处理工艺
体 ，属 调 质 淬 火 加 热 温 度 不 足 所 致 ， 因而 此 处 强 度 、硬 度均 相 对较 低 ，从 断裂 位 置 看 ，断 裂 部 位 存 在 结 构 上 的 变 化 ，并 且 由 图５可知 ，该 出 力轴 沿 纵 向呈 明 显的 带 状偏 析 状 态 ，说 明调 质淬 火 前 的 正 火 不 充 分 ，预 备 热 处 理 组 织 不 均 匀 ； 由 图６可 知 ，该 出力轴 淬火 组 织 为细 小 的 马 氏体 ，说 明该 出 力轴局 部 淬 火温 度 、冷 却速 度 合 理 ，但 从 硬 度 角度 看 ，回 火 温 度 不够 。
３．结语 综 上所 述 ，从 理化 检 验 的 各 项结 果 看 ，该 出 力 轴 的 化 学成 分 及 热处 理 过 程 均存 在 着 严 重 问题 ，造 成 了整个零件 力学性能不均匀 ，内部存在严重的组 织 应 力 ，加之 结 构 上 的变 化 也 存 在相 对 薄 弱环 节 ， 在外力作用下强度较低的部位最易发生脆性 断裂 。
图５ Ｄ位 置横截面组织形貌 图６ 淬硬层组织形貌 ２．分 析 从 化 学成 分 、硬 度 检测 结 果 可 以 看 出 ，该 出力
轴的化学成分 中ｃｒ含量略高于上限 ；该零件的硬度 也不均匀 ，图ｌ中同一轴颈位置 ，硬度竞存在着 明 显差 异 ，部 分 区域 呈 现 偏高 的 淬 火 硬度 ，属 热处 理 不 当造 成 。
１．合金成 分 ４４０Ｃ钢 的 化 学 成 分 见 表 １，采 用 湿 化 学 法 测
定 Leabharlann 表 １ 不锈钢４４００的化学成分 （质量分数 ） （％）
铁碳马氏体的强化机制
课程论文课程：材料力学性能题目：铁碳马氏体的强化机制姓名：学号：所属单位：指导老师：铁碳马氏体的强化机制王昀立哈尔滨工业大学材料学院材料科学系1019001班1101900422摘要：本文介绍了铁碳马氏体的组织结构及马氏体转变过程，进一步探讨了马氏体强化机制。
总体上说，马氏体强化主要有：固溶强化、时效强化、形变强化、相变强化、孪晶强化、细晶强化等。
关键词：马氏体，马氏体转变，强化机制，高强度钢1 前言马氏体由于其高强度，高硬度在很多领域都有广泛的应用。
我们在应用马氏体的同时，要了解马氏体的强化机制，从而通过不同机制对马氏体强度的影响，找到提高马氏体强度的方法。
2 马氏体介绍2.1 马氏体定义马氏体最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。
马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。
马氏体（M）是碳溶于α-Fe 的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。
其比容大于奥氏体、珠光体等组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。
将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变,如:Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。
目前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体。
2.2 马氏体晶体学特性2.3 马氏体转变马氏体转变的一般定义为：过冷奥氏体以较快的速度冷却，抑制其扩散性分解，在较低的温度下发生的无扩散型相变称为马氏体相变。
其主要特点有以下几点：（1）马氏体相变是无扩散相变。
（2）产生表面相变时浮突。
（3）新相(马氏体)和母相之间始终保持一定的位向关系。
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发表学术论文77篇、国家发明专利5项、国际专利3项。
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质量调控的新技术与研发现状
游凯,宋丹,程兆俊,等. 金属材料表面纳米化研究现状[J]. 热加工工艺,
2016, 45(4):15-18.
黄海威,王镇波,刘莉,雍兴平,卢柯. 马氏体不锈钢上梯度纳米结构表层 的形成及其对电化学腐蚀行为的影响[J]. 金属学报,2015,51(5):513-518. 何家文.追溯历史评表面形变纳米化[J].中国表面工程, 2014, 27(5):1-13. 李东,裴广玉. 金属材料表面纳米化机制研究现状[J]. 材料导报, 2013,
质量调控的新技术与研发现状
1、刀剪产品优质钢号冶炼技术
十八子作：已使用7Cr17Mo、6Cr18Mo、9Cr18Mo等； 邓家刀：已使用9Cr15MoV9。 宝钢：9Cr18MoV，一种硬度和耐腐蚀性俱佳的控氮高强度不锈钢。
姚迪,李晶,李积回,朱勤天. 高碳不锈钢刀剪材料轧制过程中的碳化物[J]. 材料热处理学报, 2014, 35(11):129-133. 姚迪,李晶,李积回. 7Cr17MoV不锈钢刀剪材料塑性变形的组织与性能[J]. 金属热处理, 2014, 39(2):39-42. 尹燕,刘钊,孙鹏,张瑞华,李积回. 高端刀具异种钢A-TIG焊焊接性[J]. 焊接学报, 2014, 35(11):35-38. 王紫阳,倪红卫,陈荣生,詹玮婷,张超,李有维,李积回. Ag/N离子复合注入刀具不锈钢(AISI420)的表 面性能研究[J]. 材料导报, 2014, 28(s1):383-385. 王亮亮,李晶,周文,李积回. Mg对刀剪用钢中夹杂物影响的试验研究[J].南方金属, 2012,(3):1-3. 周文,李晶,王亮亮,李积回. 刀剪材料9Cr14Mo电渣锭尾夹杂物的分析[J]. 材料与冶金学 报,2011,10(s1):100-102.
质量调控的新技术与研发现状
3、刀剪产品刃口磨削表层纳米化技术
中科院卢柯院士、法国国家技术科学院吕坚院士： 1998年在国际上首次提出了“金属材料的表面纳米化”
概念，即对金属材料的表面进行处理使其表面层中组织结
构细化至纳米尺度，利用具有优异性能的纳米结构表面层 提高整体材料的性能。 发明了实现表面纳米化的新技术 — 表面机械研磨处理 (Surface mechanical attrition treatment，SMAT)
中国材料人之殇！
中科院卢柯院士：我国材料领域学术论文高居世界第一，但从高铁 的关键材料到日用的切菜刀都大量依赖进口。 出路：鼓励全民创业、自主创新； 培育精益求精的工匠精神； 增品种、提品质、创品牌； 思考：材料科学与工程学科的四要素 — 成分/结构、制备/加工、性质和效能 6
不锈钢刀剪产品质量概况
马素媛. 金属材料磨削影响层硬化软化的表征与研究[D]. 中国科学院金 属研究所,2004.
20
质量调控的新技术与研发现状
4、刀剪产品刃口激光表面强化处理技术
（1）激光熔覆处理 居毅,叶秉良,郭绍义,姚建华. 3Cr13厨刀表面激光熔覆处理的组织性能研究[J]. 浙江工程学院学报, 2002, 19(2):106-108.
滚压，在高载进行短时滚压强化后，在低载长期服役。
钢铁表面自纳米化的主要机制：大塑性变形诱发晶粒碎化和应变诱导 相变。
刀剪产品刃口：借助可控磨削工艺实现表层纳米化？？
马素媛,陈瑞,王东林,等. 低碳马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo磨削表层屈服 强度的研究[J]. 机械工程学报,2005,41(6):25-29.
面临的共性问题：
1）钢号新品种较少、冶金质量尚待提高；— 国家层面
2）刀剪行业/企业缺少战略性自主知识产权和核心技术；— 企业层面 3）基于调和关键性能指标矛盾的创新技术研发和储备尚不够。— 行业 12
报告提纲
不锈钢刀剪产品质量概况
质量调控的新技术与研发现状 纳米表面工程技术解决方案
前期研发工作
锋利度取决于刀刃硬度、晶粒度、几何角度。 日本刀开锋角度在15度，德国刀在20度(17度)。
8
不锈钢刀剪产品质量概况 菜刀制作流程：
选料、切割、锻造、淬火热处理、研磨抛光、平衡点定位、刀柄配 制、开刃、开锋等40道生产工序，每一工序均需严格的质量把控。
共性/核心技术：
1）选料：C、Cr、Mo、V、Co、Si、Mn、S、P，“合金化” 2）锻造：“千锤百炼”，碳化物碎化、成分均匀化、组织超细化 3）热处理：淬火-回火-(深)冷处理工艺优化 4）磨削：刃口表面自纳米化
质量调控的新技术与研发现状
吴建军. 1Cr17不锈钢表面纳米化组织结构及性能研究[D]. 山东建筑大学, 2013. 王金甲,杜晓东,高振. 4Cr13、7Cr17Mo马氏体不锈钢组织和性能比较[J]. 合肥工业大学学报:自然科学版, 2012, 35(9):1172-1175. 李远睿,邓丽萍,辉志强,王书珍. 锋利度持久刀剪用4Cr10Si2马氏体不锈钢 的研制[J]. 重庆大学学报:自然科学版,2011,34(1):72-76. 白鹤,王伯健,沈志军,王平怀. 热处理对含钼2Cr13马氏体不锈钢组织与性 能的影响[J]. 金属热处理,2010,35(3):71-75. 李明珠,赵云龙. 提高2Cr13马氏体不锈钢疲劳强度的工艺研究[J]. 热加工 工艺, 2010,39(12):171-172. 邓凡宇,马党参,刘建华,等. 热处理工艺对新型刀具用马氏体不锈钢 6Cr15Mo组织和性能的影响[J]. 特殊钢,2010,31(6):53-55. 17
姚建华,熊缨,陈智君,孙东跃. 不锈钢刀具刃口激光强化工艺设计与应用[J]. 应 用激光, 2002, 22(3):293-296.
德国：主要采用1.4116、 X50CrMoV15等马氏体不锈钢 日本：主要采用VG-10不锈钢材或青纸钢
11
不锈钢刀剪产品质量概况
中国四大刀具之都：浙江杭州、重庆大足、山东临沂、 广东阳江。
阳江十八子作为阳江刀具产业龙头，全市从事日用五金
刀剪生产和出口的企业有1500多家，市值500多亿，企业 90%依赖出口欧美市场。
不锈钢刀剪产品质量概况
锋利度和持久度 刀的锋利度和持久度，材料和工艺的影响是决定性的。日系刀占优！ 硬度最关键，硬度越高，刀越锋利，持久度越好，但同时韧性低，易 损坏，且防锈性能差，维护难度大。 硬度、韧性、防锈性能是此消彼长关系。
一般厨刀用钢的洛氏硬度在55-65 HRC之间 日本刀硬度大，在60-62 HRC； 德国刀硬度略低，在55-58 HRC； 中式刀硬度最低，50 HRC左右。为表面强化技术应用提供空间！ 氧化锆陶瓷刀的硬度最高，不在HRC测定范围内。HRC达84以上。
纳米表面工程：
以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础，通过特 定的加工技术、加工手段，对固体表面进行强化、改性、 超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。
【2000年徐滨士院士等人提出】
4
不锈钢刀剪产品质量概况
纳米表面工程的实质：
通过纳米技术大幅度提升表面性能的系统工程。
纳米表面工程的内涵：
基于不锈钢刀剪产品质量调控的
纳米表面工程技术集成与研发
匡同春
加油
教授
华南理工大学材料科学与工程学院 华南理工大学材料表面工程与薄膜技术创新研发中心 中山市材料表面科技公共服务平台 2016年11月25日
报告提纲
不锈钢刀剪产品质量概况
质量调控的新技术与研发现状 纳米表面工程技术解决方案
前期研发工作
北京：王麻子(1651年)……
福建：永德利(1735年)……
国外菜刀品牌：
德国：双立人(1731年)、菲仕乐(1845年)、福腾堡、三叉…… 日本：旬刀、KYOCERA京瓷(1959年)……
瑞士/瑞典
…… 10
不锈钢刀剪产品质量概况
菜刀用典型材质：
国内：主要采用3Cr13(420)、4Cr13、5Cr15MoV等马氏体不锈钢
27(s2):5-8.
…… 已研究过的金属材料：纯铝、纯铜、纯钛、纯铁、304不锈钢、
316不锈钢、H13、GCr15、……等等。
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质量调控的新技术与研发现状
喷丸影响钢件性能的重要因素是：残余应力、表层强度及粗糙度。 超声喷丸或高强度喷丸产生纳米化的同时，也使粗糙度提高。 表面形变强化提高抗磨性的典型零件是滚动轴承。常用的强化方法是
报告提纲
不锈钢刀剪产品质量概况
质量调控的新技术与研发研发工作
不锈钢刀剪产品质量概况
质量(Quality)的定义：
一组固有特性(Characteristic)满足要求(requirement) 的程度。
质量控制的定义：
质量管理的一部分，致力于满足质量要求。
高端刀剪产品质量要求： 关键要素：1）产品设计；2）材料品质；3）工艺技术；4）性质效能 产品设计：人体力学、切削习惯、外观美学、花纹样式等 材料品质：钢的成分调控、洁净度(超低杂质)、铸坯质量、显微组织等 工艺技术：热锻/热轧、冷轧/拉拔/冷镦、热处理、表面强化、机械加工等 性质效能： 硬度、强度、塑性、韧性、抗疲劳性、耐磨性、耐蚀性、锋利度、耐用 度、热强性、耐热性、热加工性能、冷加工性能、可焊性、易切削性、可涂 覆性、磁性等 通常来说，刀剪产品主要性能指标中存在的凸出矛盾有： （1）硬度(耐磨性)与韧性(强度) — 组织纳米化可调和！ （2）硬度(耐磨性)与耐腐蚀性 — 表面涂层技术可调和！ 7
5）刃口强韧化处理：表层自纳米化、激光强化处理、渗/涂层技术
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不锈钢刀剪产品质量概况 国内菜刀品牌：（Ref: 2015/2016菜刀十大品牌排行榜）
广东：十八子作(1983年)、巧媳妇(1996年)、银鹰 (1979年)、永光(1956年)…… 浙江：张小泉(1663年)、苏泊尔 (1994年)、爱仕达 (1978年)、楼龙(1992年)……