具有马氏体边界层的进餐和/或分餐餐具 【技术领域】
本发明涉及由钢材制成的进餐和/或分餐餐具，所述餐具由具有基本上为马氏体的边界层的铁素体芯材形成。对于本发明的进餐和/或分餐餐具，根据依照维氏HV3的硬度测试确定的边界层的表面硬度比同样依照维氏HV3测定的芯材的最低硬度值高30％～300％。
背景技术
对于进餐和/或分餐餐具，特别是对于刀具，刀刃的基本材料通常包含一般经热处理而硬化的钢，从而改善切削能力和边缘保持性。因此，热处理的类型还取决于所用的钢，即所用的钢是低合金钢还是高合金钢。
因此，存在可能主要作为热处理方法的标准方法，例如在炉温处理。所述工序必须采用的硬化温度因而取决于钢的种类并可能超过1000℃。
此外，硬化方法在现有技术中也已经众所周知，其中，硬化通过激光束和/或电子束来实施。
然而目前在实践中发现，这些热处理方法和/或上述关于进餐和/或分餐餐具的其他硬化方法并不能总是获得令人满意的结果。主要原因在于：作为上述硬化方法的结果，通常实现了整个钢材的完全硬化，然而对于通过个别部位起作用的进餐和/或分餐餐具，例如刀或叉而言，所需的整体可用性尤其是它们的弹性被削弱。此外还发现在许多情况下，由此所能获得的表面硬度也并不足以防止进餐和/或分餐餐具在持续使用时被擦伤。在某些情况下，还发现了表面生锈。
因此，非常需要对进餐和/或分餐餐具进行改善，以使其在长期使用时也能具有高弹性，同时具有耐刮擦和耐腐蚀的优异的表面性能。
【发明内容】
基于此，本发明的目的是提供这样的进餐和/或分餐餐具：其在弹性方面优于现有技术，同时具有较高的表面硬度，并且即使在长期使用时也能获得广泛避免刮擦且耐腐蚀的表面性能。
该目的通过权利要求1的特征得以实现。从属权利要求显示了有利的发展。
本发明因此提出了将钢材用于本发明的进餐和/或分餐餐具，所述餐具由具有基本上为马氏体的边界层的铁素体芯材构成。边界层可以配置在芯材的一侧或多侧，或者包围芯材而配置。本发明还连带地包括以下实施方式：其中边界层另外具有小比例的残余奥氏体，这取决于其中包含的钢材中的C含量和N含量。对于本发明而言重要的是，依照维氏HV3测定的边界层的表面硬度和芯材的最低硬度之间存在至少30％～300％的硬度差。本发明的进餐和/或分餐餐具的区别特征除了具有上述硬度差之外，还在于在马氏体边界层和芯材之间还存在弹性模量的差别。根据本发明，测量出的以KN/mm2为单位的马氏体边界层的弹性模量比芯材的弹性模量高1％～100％。
发现满足上述条件的进餐和/或分餐餐具可实现本发明所设定的目的。显然，这可以归因于以下因素：根据本发明，允许芯材有相应的弹性，即芯材由保留了未处理钢材本身的固有性能的铁素体材料形成，不过配置了边界层从而产生了如上所述的硬度差或者弹性模量差。在测试中，发明人能够证实，本发明的进餐和/或分餐餐具不仅具有非常高的弹性，而且表面刮擦也可以广泛避免。
对于本发明的进餐和/或分餐餐具，优选的是边界层的表面硬度与芯材的最低硬度之间地硬度差为80％～250％，更优选为100％～250％。优选的是，马氏体边界层的表面硬度可以为320HV3～650HV3，芯材的最低硬度为160HV3～260HV3。关于维氏硬度测试，参考了依据DIN ENISO 6507的公知标准。
对于弹性模量而言特别有利的是，如果马氏体边界层和芯材之间存在弹性模量，则条件是边界层的弹性模量比芯材的弹性模量高1％～50％。以KN/mm2为单位的弹性模量的确定在20℃进行。
根据本发明，本发明的进餐和分餐餐具的边界层通过硬度渗透深度(HPD)来界定，HPD是指从硬度比所述芯材的最低硬度增加30％之处起直至所述边界层的表面的深度，所述硬度依照HV3测量。在本发明中，硬度渗透深度(HPD)因而可以为0.005mm～1.0mm，优选为0.01mm～0.4mm，特别优选为0.01mm～0.3mm。
本发明的边界层的其它特征是，如上述定义，在马氏体边界层内，硬度和弹性模量从表面起向芯材的方向减小。硬度或者弹性模量的减小可以是连续式和/或梯度式。硬度或弹性模量的最大减小量因而位于边界层本身靠近表面的区域。
在本发明的进餐和/或分餐餐具中，另外优选的是马氏体边界层的表面经粗糙化和/或经亚光处理。表面粗糙度因而可以为1.5μm～4.0μm。优选的是粗糙度为1.9μm～2.8μm(透明胶带)或1.7μm～2.1μm(经刷擦)。相比之下，经抛光表面的粗糙度为0.8μm～1.3μm。
因此显示，即使进餐和/或分餐餐具具有由于频繁使用(例如在洗碗机中)所致的亚光表面，刮擦所致的表面损伤也得以减少。如前文所述，这归因于马氏体边界层与柔性或弹性芯材结合的构造。
从材料的角度出发，原则上所有的铁素体钢都可被用于本发明的进餐和分餐餐具。
铁素体钢的实例是：1.4021、1.4000、1.4016、1.4028、1.4024、1.4034以及1.4116。优选的是钢1.4021和1.4016。本发明的进餐和分餐餐具的最基本的优点在于：可以选择硬度相对较低因而弹性较高的钢，随后通过下述处理方法构造马氏体边界层。由于马氏体边界层，使得硬度明显提高，同时保留了弹性芯材，由此获得了优异的耐刮擦性和耐腐蚀性。
此外还显示出，边界层的表面具有纹理构造，这可通过与未处理的钢相比具有更大的粒度来判别，而且颗粒边界处没有发生碳化铬析出。
关于进餐和分餐餐具，本发明基本包括本领域技术人员所知晓的所有相应的物体。其实例为刀、勺、叉、饼干和糕点铲、杓、钳以及分餐器件。
在本发明的进餐和分餐餐具中，马氏体边界层的构造可以通过热处理、优选通过所谓的“渗氮”来实现。钢材的渗氮本身是已知的现有技术，例如在EP 0652300A1或DE 4033706中有所描述。
边缘渗氮时，该工序如下进行：在含氮气氛下于1000℃～1200℃的温度对钢材进行处理，随后冷却。
令人惊异的是发现这样的方法(现有技术公知并以术语“固溶氮化(SolNit)工艺”表示的方法)使进餐和分餐餐具具有优异的性能。因此，如前文所述，重要的是在本发明的进餐和分餐餐具中保持上述条件。
【附图说明】
下面，参考图1a和1b对本发明进行更详细的描述，但本发明的主题不限于此。
图1a以图示的方式显示了在1.4016型钢的实施例中热处理后的硬度趋势，图1b是截面抛光后50∶1的放大图。
【具体实施方式】
在图1所示的实施例的情况中，使用氮气对WMF公司生产的由1.4016型钢制成的大汤匙在超过1050℃的温度进行氮化，并进行淬火或深冷以及退火。材料1.4016、X7铬17是含碳0.06％～0.1％的铁素体钢。通过包含氮，产生晶格应力，在退火过程中形成了马氏体，如图1b所示，马氏体朝向对应于内容物的芯材减少。
如图1a所示，大汤匙的表面硬度为594HV3。在该实施例的情况下，硬度渗透深度为106μm。本发明中硬度渗透深度的计算从硬度(也以HV3测定)比芯材的最低硬度增加30％处开始计算。在该实施例的情况下，起始值为240HV3。
图1b非常清楚地显示出纹理构造(从中可看到马氏体边界层)和基本上为铁素体的芯材。经处理的表面的根据平均测量法测定的平均粒度为28μm～40μm。芯材中经处理的部分的粒度为15μm～20μm，而未处理的原始材料的粒度线性地为10μm～14μm。
令人惊异的是，发现具有上述表面构造的进餐和/或分餐餐具具有优异的耐腐蚀性和耐刮擦性。