一种刃具用马氏体耐腐蚀钢板及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种刃具用马氏体耐腐蚀钢板及其制造方法。
背景技术
刃具行业对材料的要求主要包括足够的淬后硬度、一定的加工性能、优良的耐腐蚀性能、同时材料不能出现偏析。现有的刃具行业用的钢板主要是马氏体不锈钢，主要牌号有SUS420J1(2Cr13)、SUS420J2(3Cr13)，这类不锈钢虽然在硬度、耐蚀性等方面均能达到要求，但是因为其中含有一定量的碳，增加了钢中碳化物的析出倾向，从而降低了材料的耐腐蚀性能，减少了材料的使用寿命。
【发明内容】
为了克服现有刃具用马氏体耐腐蚀钢板的上述不足，本发明提供一种耐腐蚀性强的刃具用马氏体耐腐蚀钢板，同时提供该钢的制造方法。
本发明的技术方案是将碳含量控制在下限，铬含量控制在上限同时增加氮含量，提高钢材的耐腐蚀性能；将硫、磷含量控制在下限同时采用电磁搅拌，减少产品的偏析现象；添加适量的V，以细化晶粒，提高钢材的韧性；采用较高的成品退火温度，提高材料的加工性能，再加上相应的工艺处理，从而成为耐腐蚀性、加工性、淬硬性良好的刃具行业用钢板。
本刃具用马氏体耐腐蚀钢板的特征如下：
(一)它的成分的质量百分配比为：
C0.16～0.25％ 0＜Si≤1.00％ 0＜Mn≤1.00％
P≤0.045％ S≤0.03％ Cr12.0～14.0％
0＜Ni≤0.60％ N0.06～0.15％ V0.04～0.10％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
(二)经过热处理，形成均匀分布有碳化物的铁素体组织。
本发明的刃具行业用钢板较传统马氏体不锈钢含有更高的氮，氮可扩大奥氏体相区，制作刃具时，将材料加热到990℃以上保温一段时间再进行淬火后，硬度不低于48HRC，达到刃具行业对材料淬后硬度的要求。钢坯经加热、热轧及卷曲成钢卷后，在860±20℃保温12～16小时退火，退火后冷却到400～600℃换冷却罩冷却到室温，此时钢材形成均匀分布有碳化物的铁素体组织。同时氮可提高材料的耐点蚀性能，增加的氮含量可显著提高材料的耐点蚀能力。含有12.0～14.0％的铬，能自身生成氧化铬保护膜，即使氧化铬保护膜受到损坏，只要周围有氧化存在，这种钢材就能再生出一层氧化铬保护膜，保护基体不受腐蚀，钢材的耐腐蚀性不受影响。
本刃具用马氏体耐腐蚀钢板的制造方法包括下述依次的步骤：
(一)冶炼钢水
将脱磷转炉冶炼后的钢水，在转炉、AOD精炼炉中用二步法工艺冶炼钢水，钢水的成分的质量百分配比达下述要求：
C0.16～0.25％ 0＜Si≤1.00％ 0＜Mn≤1.00％
P≤0.045％ S≤0.03％ Cr12.0～14.0％
0＜Ni≤0.60％ N0.06～0.15％ V0.04～0.10％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
(二)连铸
将上述的钢水连铸成钢坯。
(三)加热
在步进式加热炉中把钢坯加热到1250±30℃，保温180～220分钟，一般200分钟；
(四)热轧
轧制钢板采用控制终轧温度的工艺，钢坯冷却到980±30℃时，在热连轧精轧机上轧制成厚3～8毫米、宽1000～2000毫米的钢板；
(五)卷取
热轧后，在钢板冷却到780±30℃时，把钢板卷成内径700～800毫米一般762毫米，外径1500～2000毫米的钢卷；
(六)热处理
将钢卷装入氢气保护的罩式退火炉中，在860±20℃，保温12～16小时，一般保温14小时退火，退火后冷却到400～600℃，一般冷却到550℃换冷却罩冷却到室温，一般不高于60℃。
经过热处理的钢材形成均匀分布有碳化物的铁素体组织，在经过高温淬火后将形成全马氏体组织，其硬度满足刃具行业的要求。
本发明的刃具行业用的耐腐蚀钢板中的铬含量较高，能自身生成氧化铬保护膜，提高钢材的耐腐蚀性；减少了碳含量，提高了氮含量，从而在保证材料硬度的同时提高了材料耐点蚀的性能；降低了材料中硫、磷的含量，采用了电磁搅拌以减小成品中的偏析程度；采用了较高的退火温度以保证材料的加工性能。
【附图说明】
图1是本发明的刃具用马氏体耐腐蚀钢板与同类型马氏体钢板(SUS420J1、SUS420J2)的极化曲线对比图。
【具体实施方式】
本发明地马氏体耐腐蚀钢板及其制造方法的具体实施方式由下述实施例给出，但本发明的马氏体耐腐蚀钢板及其制造方法不局限于下述的实施例。
钢板实施例一
本实施的刃具行业用的钢板厚度为8毫米，宽1260毫米，它的化学成分的质量百分配比为：
C0.16％ Si0.48％ Mn0.27％ P0.022％ S0.001％
Cr13.20％ Ni0.10％ N0.085％ V0.07％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
钢坯经加热、热轧及卷曲成钢卷后，在860±20℃保温14小时退火，退火后冷却到500℃换冷却罩冷却到室温，形成均匀分布有碳化物的铁素体组织。
制造方法实施例一
本实施例制造的是上述实施例的钢板。
(一)冶炼钢水
将脱磷转炉冶炼后的钢水，在转炉、AOD精炼炉中用二步法工艺冶炼钢水，钢水的成分的质量百分配比达下述要求：
C0.16％ Si0.48％ Mn0.27％ P0.022％
S0.001％ Cr13.20％ Ni0.10％ N0.085％ V0.07％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
(二)连铸
将上述的钢水连铸成宽1250毫米，厚200毫米的连铸钢坯。
(三)加热
在步进式加热炉中把钢坯加热到1250±30℃，保温200分钟；
(四)热轧
轧制钢板采用控制终轧温度的工艺，钢坯冷却到980±30℃时，在热连轧精轧机上轧制成厚8毫米、宽1260毫米的钢板；
(五)卷取
在钢板冷却到780±30℃时，把钢板卷成钢卷；
(六)热处理
将钢卷装入氢气保护的罩式退火炉中，在860±20℃，保温14小时退火，退火后冷却到550℃换冷却罩冷却到室温。
下面是本发明的耐腐蚀钢板的实施例，与刃具行业传统钢种的力学性能、韧性及耐腐蚀性进行对比。力学性能、韧性对比见表1。
表1
钢种 规格 (毫米) 屈服强度 Rp0.2(Mpa) 抗拉强度 Rm(Mpa) 延伸率 A(％) 表面硬度 HRB 横向冲击Ak (常温，V型)J 淬后硬度 (HRC) (1050℃，水 冷) 钢板实施 例一 8.0 355 625 30.5 84 70 52 SUS420J1 8.0 420 665 24 90 55 46
与SUS420J1、SUS420J2耐腐蚀性能对比见表2，根据GB/T17899-1999采用点蚀电位试验，温度25℃、3.5％的NaCl溶液，极化曲线见图1。
表2
钢种 电蚀电位mV 钢板实施例一 +11.4 SUS420J1 -118 SUS420J2 -235
由表1看出，本发明的刃具行业用含氮马氏体耐腐蚀钢板的延伸率和冲击功高于SUS420J1，同时淬后硬度也高于SUS420J1，由腐蚀试验的结果表2及发明钢种及对比钢种的极化曲线图1，本发明的刃具行业用耐腐蚀钢板的点蚀电位高于SUS420J1、SUS420J2，由于点蚀电位的高低表示材料的耐点腐蚀性能的好坏，所以本钢种的耐点蚀性能明显优于SUS420J1和SUS420J2。
由以上发明钢种与传统马氏体钢种的力学性能、韧性及耐腐蚀性对比，可以得出，发明钢种具有比传统马氏钢种更佳的综合性能，实用性非常强。