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)的實際，以開發(fā)高性價比刀剪材料為出發(fā)點。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是：為保證刀剪的硬度及耐磨性，在提高含C量的同時增加鋼中的Cr含量，并添加少量強碳化物形成元素如Mo和V等。顯然，這是一條消耗稀有資源多且不經(jīng)濟的合金化路線。
　　 課題組根據(jù)多年的科研和實踐，避免走傳統(tǒng)的低性價比的Cr-Mo-V合金化路線，研制出有自主知識產(chǎn)權、高性價比的含適量Si的

2、系列刀剪專用材料。本文研究的4Cr13Si2鋼主要特點是：在4Cr13鋼的基礎上添加約2％的Si，使其在不顯著影響鋼的熱機械加工性能的基礎上，能強化鐵素體基體，提高基體的強度、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，適量的Cr和適量的Si可以保證鋼的耐腐蝕性能。這一設計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、。對材料進行硬度、金相、XRD、EBSD及拉伸力學性能分析。表明，退火板材組織晶粒細小均勻，強度和塑性較好。Si基本固溶于鐵素體基體，碳化物含量少，且分布均勻；熱處理工藝試驗表明，4Cr13Si2鋼作為刀具用材時，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℃回火后彎曲力學性能試驗表明，

4、4Cr13Si2鋼具有很好的強韌性能。其抗彎強度大于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0Cr13、5Cr15MoV、4Cr10Si2和4Cr13Si2鋼在900～1150℃范圍加熱15min的抗高溫氧化試驗表明，抗高溫氧化能力4Cr13Si2＞4Cr10Si2＞5Cr15MoV＞0Cr13。電化學腐蝕試驗表明，在1070℃淬火+180℃回火相同熱處理條件下，4Cr1

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