1. 研究目的与意义（文献综述）

国内刀具企业在产品质量、品种和服务能力都与国际跨国工具集团存在巨大差距，直接原因是国际国内对低端的通用标准刀具仍有较大需求空间和国内刀具企业不具备提供现代高效刀具的综合研发和精细服务能力^[1]，国产刀具任重道远^[2]。自1913年发现铬不锈钢以来,近100年来不锈钢的发展十分迅速。随着社会的进步和人民生活水平的提高,人们对于日用品的要求日益提高,已不仅仅限于其功能性,对其外形的美观、装饰性以及对健康的影响的要求也越来越高。厨房刀具是最常用和使用量巨大的日用品之一,在厨房多水的环境下,普通碳钢厨刀很快就变得锈迹斑斑,不仅影响美观,而且铁锈的过量摄入,对人身健康不利。不锈钢刀具由于其优良的耐蚀性,一方面避免了铁锈对人体健康的损害,另一方面可使刀具长期保持靓丽的外观,正逐步走进越来越多的家庭,在厨房刀具生产中的应用量与应用范围迅速增长。不锈钢刀具除耐蚀性之外,还要求具有高的硬度和耐磨性,以及锋利度和锋利度持久性。所以,刀具生产一般都选择可以通过热处理强化的马氏体不锈钢。不锈钢刀具材料的发展,实际上是不断提高刀具材料的强度、硬度、耐磨性、韧性的过程^[3]。

不锈钢习惯上可按碳含量大体分为三类①低碳类c≤0.15%,cr12%~14%,如

1crl3;②中碳类:c 0.2%~0.4%,crl2%~14%,如2cr13,3crl3等;③高碳类:c 0.6%~1.0%,cr18%,如9cr19,9crl8mov等。高级刀具不锈钢材料主要有2crl3、3crl3、4cr13及440（9crl8mo,11cr17mo）系列。合金元素对钢铁材料的性能具有相当重要的影响,碳对钢的强度和组织影响重大，c是不锈钢中不可或缺的提高钢材强度的组成元素之一,c溶入铁原子基体的八面体间隙会形成间隙固溶体，产生固溶强化作用，显著提高钢的强度，随着碳含量的升高，钢的淬硬性和抗拉强度及屈服极限，都不断升高。cr是不锈钢中最重要的合金元素,其在提高不锈钢的耐烛性方面起着至关重要的作用^[4]。在氧化性介质中，随铬元素含量升高，金属表面可以生成致密的氧化膜，起到强烈的钝化作用。cr可以使铁基固溶体的电极电位呈跳跃式地升高，降低钢对点烛的敏感性，其耐烛性会按照n/8规律做跃进式的突变。

2. 研究的基本内容与方案

1）制定不同热处理工艺，实现马氏体不锈钢热处理工艺过程；

2）分析热处理后材料的组织和性能；

3）总结热处理工艺对材料组织和性能的影响规律。

2.2 研究目标

对3Cr13马氏体不锈钢的热处理工艺进行研究，探索新材料的最佳热处理工艺参数，用于指导我国厨刀的生产。

2.3 技术方案

1)淬火加热温度、加热时间、淬火介质的确定

（1.1）钢的化学成份，工件的尺寸、形状与技术要求，奥氏体的晶粒长大倾向、采用的淬火介质和淬火方法等都是确定淬火温度的依据。其中化学成分是决定淬火温度最主要的因素（钢的化学成份影响临界点Ac₁和A_c3）。对低合金钢而言，淬火温度根据临界点来选定，但考虑到合金元素的作用，为了加速奥氏体化，亚共析低合金钢的淬火加热温度应选为A_c3 （30-100℃）^[15]。3Cr13的A_c3为950℃，确定3Cr13的淬火温度为980-1050℃。

（1.2）加热与保温时间由工件入炉到达指定工艺温度所需升温时间（t₁）、透热时间（t₂）和组织转变所需时间（t₃）组成。计算加热时间的经验公式一般以工件“有效厚度”乘以加热系数，即：

t=αkD

其中t——保温时间，min；

α——保温时间系数，min/mm；

k——工件装炉方式修正系数；

D——工件有效厚度，mm。

保温时间系数和装炉方式修正系数根据文献[15]查找，形状复杂的工件可分别按工作部位几何尺寸的最大厚度确定有效厚度值。

（1.3）常用的淬火介质有水、水溶液、淬火油、高分子聚合物、熔盐等。水是冷却能力较强的常用淬火介质，它来源广，价格低，不易变质，清洁安全。

2）回火

（2.1）为保持不锈钢原有的高硬度，采用低温回火，回火温度确定在150-250℃。

（2.2）确定回火时间的基本原则是保证工件透热和组织转变能够充分进行，一般参考下列公式确定^[15]：

t=K_h A_h×D

t是回火保温时间，min；K_h 是回火保温时间基数，min；A_h是回火保温时间系数，min/mm；D是工件有效厚度，mm。回火保温时间系数和回火保温时间基数可参照下表确定。

表1 回火保温时间基数K_h和保温时间系数A_h

3）初步拟热处理温度如下

表2 淬、回火温度

淬火加热时间和回火保温时间由具体实验材料尺寸和加热炉等条件确定。淬火介质选择水。

4）对热处理过的不锈钢进行金相分析、硬度测量等，并进行热处理工艺参数与组织性能关系分析。

3. 研究计划与安排

第4－7周：按照设计方案，完成热处理工艺试验。

第8－11周：金相分析、硬度测量等，热处理工艺参数与组织性能关系分析。

第12－14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]师润平，李智林. 以创新驱动为引领，加快“中国制造2025”战略实施研讨 会暨2016年第六届全国地方机械工程学会学术年会论文集[c].中国新疆维吾尔自治区：新疆维吾尔自治区机械工程学会，2016：117-133.

[2]杨红英. 洋刀具攻城略地 国产刀具何以反击[j]. 模具工程,2011年，第9期.

[3]车晓舟,韩大京,罗智. 2008双（多）金属复合管/板材生产技术开发与应用学 术研讨会文集[c]. 中国北京：北京机械工程学会，2008：75-81.