4Cr13Si2鋼的開發(fā)及其性能研究.pdf

1、本文立足重慶大足龍水小五金刀剪行業(yè)的實(shí)際，以開發(fā)高性價(jià)比刀剪材料為出發(fā)點(diǎn)。在分析國內(nèi)外刀剪材料現(xiàn)狀后，指出目前國內(nèi)開發(fā)馬氏體不銹鋼外刀剪用材的特點(diǎn)是：為保證刀剪的硬度及耐磨性，在提高含C量的同時(shí)增加鋼中的Cr含量，并添加少量強(qiáng)碳化物形成元素如Mo和V等。顯然，這是一條消耗稀有資源多且不經(jīng)濟(jì)的合金化路線。
　　 課題組根據(jù)多年的科研和實(shí)踐，避免走傳統(tǒng)的低性價(jià)比的Cr-Mo-V合金化路線，研制出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高性價(jià)比的含適量Si的

2、系列刀剪專用材料。本文研究的4Cr13Si2鋼主要特點(diǎn)是：在4Cr13鋼的基礎(chǔ)上添加約2％的Si，使其在不顯著影響鋼的熱機(jī)械加工性能的基礎(chǔ)上，能強(qiáng)化鐵素體基體，提高基體的強(qiáng)度、硬度和耐磨性能。而且，能顯著改善鋼的抗高溫氧化性能。同時(shí)，適量的Cr和適量的Si可以保證鋼的耐腐蝕性能。這一設(shè)計(jì)理念為新型馬氏體不銹鋼材料的開發(fā)提供了新的思路。
　　 在經(jīng)過中頻感應(yīng)爐熔制、電渣重熔、精鍛開坯和熱軋退火后，得到40mm×6mm熱軋退火扁板材

3、。對(duì)材料進(jìn)行硬度、金相、XRD、EBSD及拉伸力學(xué)性能分析。表明，退火板材組織晶粒細(xì)小均勻，強(qiáng)度和塑性較好。Si基本固溶于鐵素體基體，碳化物含量少，且分布均勻；熱處理工藝試驗(yàn)表明，4Cr13Si2鋼作為刀具用材時(shí)，淬火溫度以1050～1100℃為宜，淬火組織為淬火馬氏體+少量殘余奧氏體+少量碳化物，淬火硬度在HRC60左右。為保持高硬度，回火溫度160～200℃，油中回火120min。1070℃淬火+180℃回火后彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)表明，

4、4Cr13Si2鋼具有很好的強(qiáng)韌性能。其抗彎強(qiáng)度大于3200MPa，斷裂撓度大于9mm，彎曲斷口為具有塑性斷裂和脆性斷裂特征的混合型斷口。
　　 在對(duì)0Cr13、5Cr15MoV、4Cr10Si2和4Cr13Si2鋼在900～1150℃范圍加熱15min的抗高溫氧化試驗(yàn)表明，抗高溫氧化能力4Cr13Si2＞4Cr10Si2＞5Cr15MoV＞0Cr13。電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)表明，在1070℃淬火+180℃回火相同熱處理?xiàng)l件下，4Cr1

5、3Si2鋼抗電化學(xué)腐蝕性能與5Cr15MoV鋼相當(dāng)，并優(yōu)于4Cr13鋼和4Cr10Si2鋼。
　　 用4Cr13Si2鋼制作廚用切片刀，進(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)表明，4Cr13Si2鋼鋒利度持久性優(yōu)于5Cr15MoV鋼切刀，顯著優(yōu)于4Cr13鋼切刀。
　　 對(duì)幾種試驗(yàn)材料綜合性能和價(jià)格方面進(jìn)行了比較，4Cr13Si2鋼價(jià)格略高于4Cr13、4Cr10Si2鋼，但遠(yuǎn)低于5Cr15MoV鋼，而其綜合性能最好。以上研究和試驗(yàn)證明，4C