一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料及其制备方法，属于不锈钢刀剪材料技术领域，解决了现有刀剪用不锈钢的强韧性和耐磨性不能满足现有需求的问题。高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的成分以质量百分比计为：C：0.35％‑0.40％、Si：1.00％‑2.00％、Mn：0.60％‑1.00％、Cr：10.00％‑13.00％、Ni：0.20％‑0.60％、Ti：0.10％‑0.20％、V：0.10％‑0.20％、S≤0.03％、P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。制备方法包括如下步骤：冶炼钢水，然后浇铸得到铸锭；锻造铸锭，得到钢坯；将钢坯进行退火、淬火以及回火处理或者将钢坯进行退火、等温淬火以及回火处理。本发明的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料和40Cr13不锈钢相比抗拉强度提高31.7％‑34.7％、伸长率提高1.11倍‑1.55倍、硬度提高18.9％‑22.7％。

权利要求

1.一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料，其特征在于，所述不锈钢刀剪材料的成分以质量百分比计为：C：0.37%‑0.40%、Si：1.00%‑1.48%、Mn：0.76%‑1.00%、Cr：10.00%‑13.00%、Ni：

0.20%‑0.60%、Ti：0.13%‑0.17%、V：0.12%‑0.18%、S≤0.03%、P≤0.03%，其余为Fe和不可避免的微量杂质；

所述高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、冶炼钢水，然后浇铸得到铸锭；

步骤S2、锻造铸锭，得到钢坯；

步骤S3、将钢坯进行球化退火处理，得到退火钢坯；

步骤S4、将退火钢坯进行淬火+回火处理，得到最终钢坯，所述淬火+回火处理为油淬+二次回火或等温淬火+回火；

所述步骤S4包括：将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以8‑12℃/min加热升温至800‑810℃后，保温20‑40min，然后以8‑12℃/min升温至1030‑1130℃，保温20‑

40min；

所述步骤S4中，经过油淬+二次回火处理后，微观组织为回火马氏体+残余奥氏体，回火马氏体的平均晶粒尺寸为26‑30μm；经过等温淬火+回火处理后，微观组织为贝氏体，贝氏体的平均晶粒尺寸为25‑29μm；

所述高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料经过油淬+二次回火处理后，抗拉强度为1790‑

1810MPa，屈服强度为 1470‑1492MPa，伸长率为 9%‑10%，硬度为50‑53 HRC；

所述高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料经过等温淬火+回火处理后，抗拉强度为1820‑1865 MPa，屈服强度为1540‑1575MPa，伸长率为10%‑12%，硬度为52‑55 HRC。

2.根据权利要求1所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料，其特征在于，所述不锈钢刀剪材料的成分以质量百分比计为：C：0.37%‑0.40%、Si：1.00%‑1.48%、Mn：0.76%‑1.00%、Cr：

10.00%‑13.00%、Ni：0.20%‑0.60%、Ti：0.14%‑0.17%、V：0.15%‑0.18%、S≤0.03%、P≤0.03%，其余为Fe和不可避免的微量杂质。

3.一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1或2所述的不锈钢刀剪材料，所述制备方法包括如下步骤：步骤S1、冶炼钢水，然后浇铸得到铸锭；

步骤S2、锻造铸锭，得到钢坯；

步骤S3、将钢坯进行球化退火处理，得到退火钢坯；

步骤S4、将退火钢坯进行淬火+回火处理，得到最终钢坯，所述淬火+回火处理为油淬+二次回火或等温淬火+回火。

4.根据权利要求3所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1550‑1620℃，待温度降低到1420‑1450℃再进行浇铸，空冷至室温，得到铸锭。

5.根据权利要求3所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：将步骤S1得到的铸锭加热到1150‑1180 ℃，保温1‑2 h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1050‑1100 ℃，终锻温度为850‑900 ℃，锻造过程中采用三敦三拔，锻后得到钢坯，空冷至室温。

6.根据权利要求3所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，加热升温至800℃‑850℃后保温，然后升温至860℃‑880℃保温；随后冷却到730℃‑750℃保温，再冷却到550℃‑600℃，最后再取出空冷至室温。

7.根据权利要求3所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述淬火+回火处理为油淬+二次回火；

所述淬火包括：将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，加热升温至800‑810℃后保温，然后升温至1030 ‑1100℃保温，最后油淬至室温；室温时效1‑2 h后，进行二次回火；

所述二次回火包括：重新加热到250℃‑450℃，保温1.8‑2.2 h，然后空冷至室温；再加热到250℃‑450℃，保温1.8‑2.2 h，然后再次空冷至室温。

8.根据权利要求7所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，经过油淬+二次回火处理后，微观组织为回火马氏体+残余奥氏体，回火马氏体的平均晶粒尺寸为28μm。

9.根据权利要求3所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述淬火+回火处理为等温淬火+回火；

所述淬火包括：将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，加热升温至800‑810℃后保温，然后升温至1030‑1100 ℃保温30min，然后迅速放入盐浴炉中，继续保温，最后取出空冷至室温后，进行回火；

所述回火包括：重新加热到250 ℃‑450 ℃，保温2 h，然后空冷至室温。

10.根据权利要求9所述的高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，其特征在于，经过等温淬火+回火处理后，微观组织为贝氏体，贝氏体的平均晶粒尺寸为27μm。

说明书

一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于不锈钢刀剪材料技术领域，具体涉及一种高硅含钒、钛不锈钢及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前我国的不锈钢材料品类完整。根据不锈钢室温组织的不同，将其分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁素体‑奥氏体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢五大系列。Cr13型不锈钢具有良好的淬透性、较高的硬度和耐磨性以及良好的耐蚀性等综合性能，被广泛应用于刀具、汽轮机叶片、轴承、阀口、结构件和耐磨件等对耐蚀性要求较低，但对力学性能要求较高的零部件，其中40Cr13不锈钢由于具有良好的耐磨性，广泛用于各种刀具材料。

[0003] 但40Cr13马氏体不锈钢塑韧性不足是其自身难于克服的致命弱点，目前Cr13型的热处理工艺仅仅停留在传统的热处理方式即淬火+回火，在改善其综合力学性能方面也遇到了瓶颈。因此如何获得高强韧、高耐磨40Cr13不锈钢成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

[0004] 鉴于以上分析，针对现有技术中的不足，本发明旨在提一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料及其制备方法，以解决刀剪用不锈钢的强韧性和耐磨性不能满足现有需求的问题。

[0005] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一方面，本发明提供了一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料，所述不锈钢刀剪材料的成分以质量百分比计为：C：0.35％‑0.40％、Si： 1.00％‑2.00％、Mn：0.60％‑1.00％、Cr：10.00％‑13.00％、Ni：0.20％‑0.60％、 Ti：0.10％‑0.20％、V：0.10％‑0.20％、S≤0.03％、P≤0.03％，其余为Fe 和不可避免的微量杂质。

[0007] 进一步的，所述不锈钢刀剪材料的成分以质量百分比计为：C： 0.35％‑0.40％、Si：1.00％‑2.00％、Mn：0.60％‑1.00％、Cr：10.00％‑13.00％、 Ni：0.20％‑0.60％、Ti：0.12％‑0.18％、V：0.12％‑0.18％、S≤0.03％、P ≤0.03％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。

[0008] 另一方面，本发明提供了一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，包括如下步骤：

[0009] 步骤S1、冶炼钢水，然后浇铸得到铸锭；

[0010] 步骤S2、锻造铸锭，得到钢坯；

[0011] 步骤S3、将钢坯进行球化退火处理，得到退火钢坯。

[0012] 步骤S4、将退火钢坯进行淬火+回火处理，得到最终钢坯，所述淬火 +回火处理为油淬+二次回火或等温淬火+回火。

[0013] 进一步的，所述步骤S1包括：将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1550‑1620℃，待温度降低到 1420‑1450℃再进行浇铸，空冷至室温，得到铸锭。

[0014] 进一步的，所述步骤S2包括：将步骤S1得到的铸锭加热到 1150‑1180℃，保温1‑2h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为 1050‑1100℃，终锻温度为850‑900℃，锻造过程中采用三敦三拔，锻后得到钢坯，空冷至室温。

[0015] 进一步的，所述步骤S3包括：将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，加热升温至800℃‑850℃后保温，然后升温至860℃‑880℃保温；随后冷却到730℃‑750℃保温，再冷却到550℃‑600℃，最后再取出空冷至室温。

[0016] 进一步的，所述步骤S4中，所述淬火+回火处理为油淬+二次回火；

[0017] 所述淬火包括：将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，加热升温至800‑810℃后保温，然后升温至1030‑1100℃保温，最后油淬至室温；室温时效1‑2h后，进行二次回火；

[0018] 所述二次回火包括：重新加热到250℃‑450℃，保温1.8‑2.2h，然后空冷至室温；再加热到250℃‑450℃，保温1.8‑2.2h，然后再次空冷至室温。

[0019] 进一步的，经过油淬+二次回火处理后，微观组织为回火马氏体+残余奥氏体。

[0020] 进一步的，所述步骤S4中，所述淬火+回火处理为等温淬火+回火；

[0021] 所述淬火包括：将步骤S3中得到的钢坯放入到热处理炉中，,加热升温至800‑810℃后保温，然后升温至1030‑1100℃保温30min，然后迅速放入盐浴炉中，继续保温，最后取出空冷至室温后，进行回火；

[0022] 所述回火包括：重新加热到250℃‑450℃，保温2h，然后空冷至室温。

[0023] 进一步的，经过等温淬火+回火处理后，微观组织为贝氏体。

[0024] 与现有技术相比，本发明有益效果如下：

[0025] 1、本发明将Si的含量控制为1.00％‑2.00％，抑制渗碳体析出的作用，使马氏体中过饱和的碳能够向奥氏体中扩散，提高奥氏体稳定性，在冷却至室温后能够得到较多的薄膜状残余奥氏体，能够有效提高材料塑、韧性。另外，Si使CCT曲线中贝氏体转变区向右下方移动，因而使贝氏体转变发生在较低的温度，可以形成细小的针状贝氏体，并能够在较大的温度范围内形成贝氏体，能够得到均匀的贝氏体组织。

[0026] 2、本发明利用Mn与Si共同作用获得高强度、高硬度的同时，仍具有较高的韧性。适量的Mn在中温下的相界处富集时，对相界迁移起拖曳作用，同时显著降低贝氏体的相变驱动力，使贝氏体相变温度降低，有助于细化贝氏体组织。

[0027] 3、本发明将Ti含量控制为0.20％以内，优选0.10％‑0.20％，Ti在基体中生成TiC沉淀，提高材料的再结晶温度，并且钉扎原奥氏体晶粒，阻碍材料内部奥氏体晶粒的长大，使得材料最终基体组织马氏体得以细化。

[0028] 4、本发明将V含量控制为0.20％以内，优选0.10％‑0.20％，V与C 形成高熔点碳化物VC，可作为外来晶核细化晶粒，提高强度和韧性，其硬度大于M3C型碳化物，有利于提高材料的耐磨性。

[0029] 5、本发明提供的一种不锈钢刀剪材料的制备方法，通过精确控制工艺步骤和工艺参数，使得不锈钢刀剪材料的微观组织为为回火马氏体+残余奥氏体或者贝氏体，在保证材料硬度的要求的前提下，通过加入V、 Ti微量合金元素和高的Si元素，并结合锻造与热处理工艺来控制细小球状的MC类型碳化物的弥散析出，以及抑制M3C类型碳化物的析出，使得晶粒尺寸为40Cr13不锈钢的1/2，从而改善和增加材料的冲击韧性，此种不锈钢刀剪材料和40Cr13不锈钢相比抗拉强度提高31.7％以上、伸长率提高1.1倍以上、硬度提高约19％以上。

附图说明

[0030] 图1为本发明实施例1中的金相组织图像；

[0031] 图2为本发明实施例1中的显微组织SEM图像；

[0032] 图3为本发明实施例2中的金相组织图像；

[0033] 图4为本发明实施例2中的显微组织SEM图像；

[0034] 图5为本发明实施例3中的金相组织图像；

[0035] 图6为本发明实施例3中的显微组织SEM图像。

[0036] 图7为本发明实施例4中的金相组织图像；

[0037] 图8为本发明实施例4中的显微组织SEM图像；

[0038] 图9为本发明实施例5中的金相组织图像；

[0039] 图10为本发明实施例5中的显微组织SEM图像；

[0040] 图11为本发明实施例6中的金相组织图像；

[0041] 图12为本发明实施例6中的显微组织SEM图像。

[0042] 图13为对比材料40Cr13的晶粒尺寸显微图像。

[0043] 图14为本发明实施例1中的晶粒尺寸显微图像。

[0044] 图15为本发明实施例4中的晶粒尺寸显微图像。

具体实施方式

[0045] 以下结合具体实施例对一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料及其制备方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于解释的目的，本发明不限定于这些实施例中。

[0046] 本发明提供了一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料，其化学成分以质量百分比计为：C：0.35％‑0.40％、Si：1.00％‑2.00％、Mn：0.60％‑1.00％、 Cr：10.00％‑13.00％、Ni：
0.20％‑0.60％、Ti：0.10％‑0.20％、V：0.10％‑0.20％、 S≤0.03％、P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。

[0047] 本发明高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的成分设计，基于以下原理：

[0048] 碳(C)元素：提高钢中的碳含量，可以使更多的碳通过固溶分布于基体，或以形成弥散碳化物的方式分布于基体，从而起到固溶强化和弥散强化的作用。一般情况下，碳含量增加，钢的屈服强度和抗拉强度会升高，有利于提供较高的强度，阻止疲劳裂纹的萌生。与此同时，钢的塑性会随着碳含量的增加而提高，当碳含量高到一定程度时，反而会降低钢的疲劳性能。碳是强间隙固溶强化元素，提高强度，但不能依靠其提高强度，因为高的含碳量会降低冲击韧性。综合考虑，C含量控制为 0.35％‑0.40％。

[0049] 硅(Si)元素：硅是一个对铁素体进行置换固溶强化非常有效的元素， Si做为提高回火抗力的有效元素，能够提高钢的回火稳定性。Si还起到了抑制渗碳体析出的作用，使马氏体中过饱和的碳能够向奥氏体中扩散，提高奥氏体稳定性，在冷却至室温后能够得到较多的薄膜状残余奥氏体，能够有效提高材料塑、韧性。另外，Si使CCT曲线中贝氏体转变区向右下方移动，因而使贝氏体转变发生在较低的温度，可以形成细小的针状贝氏体，并能够在较大的温度范围内形成贝氏体，能够得到均匀的贝氏体组织，从而提高了钢的空冷淬透性。所以综合考虑将Si的含量控制为 1.00％‑2.00％。

[0050] 锰(Mn)元素：锰是一种弱碳化物形成元素，一般以碳化物的形式存在于渗碳体中，起到很好的固溶强化效果。Mn在一定含量时，使过冷奥氏体等温转变曲线上存在明显的上下C曲线分离，适量的Mn在中温下的相界处富集时，对相界迁移起拖曳作用，同时显著降低贝氏体的相变驱动力，使贝氏体相变温度降低，有助于细化贝氏体组织，同时Mn还能提高贝氏体淬透性。Mn与Si共同作用可获得高强度、高硬度的同时，仍具有较高的韧性。但是，钢中的Mn含量不宜过高，避免因锰含量的提高而出现明显的回火脆性。因此综合考虑将Mn含量控制为 0.60％‑1.00％。

[0051] 铬(Cr)元素：铬能显著提高材料的强度、硬度和耐磨性，提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，与此同时会降低塑性和韧性。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Cr2O3氧化膜，起到强烈的钝化作用。

[0052] Cr元素强压低Bs点，弱压低Ms点，是压低△Bs/△Ms比值最强的合金元素，能提高贝氏体的强度。此外，随着Cr含量的不断增加，不锈钢中析出金属间化合物的倾向不断变大，这些金属间化合物的存在会显著降低钢的塑性和韧性，而且在某些情况下还会损害钢的耐蚀性。所以综合考虑Cr元素的含量控制为10.00％‑13.00％。

[0053] 镍(Ni)元素：Ni的添加不仅会影响钢的相变过程，而且还会影响钢的组织和性能，Ni可同时提高钢的强度和韧性。Ni添加后有效阻碍了高温铁素体相变，降低实验钢的Ms，扩大了贝氏体的相变区间。有Ni时，可提高塑韧性能，但考虑到镍是稀缺金属且比较贵，故本发明将Ni含量控制为0.20％‑0.60％。

[0054] 钛(Ti)元素：微合金化元素钛(Ti)可以与钢中的碳元素发生反应，在基体中生成TiC沉淀，TiC粒子会影响材料的再结晶，提高材料的再结晶温度；并且可以钉扎原奥氏体晶粒，阻碍材料内部奥氏体晶粒的长大，使得材料最终基体组织马氏体得以细化，从而改善材料的性能，但钢的硬度随Ti含量增加而降低。另外，由于TiC非常稳定，也降低了合金固溶体中碳的固溶浓度。因此本发明将Ti的含量控制为0.20％以内，优选 0.10％‑0.20％。

[0055] 钒(V)元素：V能细化晶粒，同时提高强度和韧性，V与C形成高熔点碳化物VC，可作为外来晶核细化晶粒，提高强度和韧性，其硬度大于 M3C型碳化物，有利于提高材料的耐磨性。本发明将V的含量控制为 0.20％以内，优选0.10％‑0.20％。

[0056] 为了进一步提高上述高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的性能，可以对上述高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的组成成分做进一步调整。示例性地，其组成按质量百分比计为：C：0.35％‑0.40％、Si：1.00％‑2.00％、Mn： 0.60％‑1.00％、Cr：10.00％‑13.00％、Ni：
0.20％‑0.60％、Ti：0.12％‑0.18％、 V：0.12％‑0.18％、S≤0.03％、P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。

[0057] 本发明还提供了一种高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的制备方法，包括以下步骤：

[0058] 步骤S1、冶炼钢水，然后浇铸得到铸锭；

[0059] 具体的，步骤S1包括：将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1550‑1620℃，待温度降低到 1420‑1450℃再进行浇铸，空冷至室温；得到铸锭，铸锭的直径为70‑
90mm。

[0060] 步骤S2、锻造铸锭，得到钢坯；

[0061] 具体的，步骤S2包括：将步骤S1得到的铸锭加热到1150‑1180℃，保温1‑2h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1050‑1100℃，终锻温度为850‑900℃，锻造过程中采用三墩三拔，锻后得到直径为45‑50mm 的钢坯，空冷至室温；

[0062] 需要说明的是，上述步骤2中，匀质化处理是为了清除或减少钢锭中的微观偏析，均匀化学成分，扩散杂质分布，提高钢的塑性，锻造过程中有利于钢锭内部孔隙性缺陷压实，焊合，修复。

[0063] 三墩三拔：钢锭整体进行镦粗，并镦粗至钢锭高度的1/3～1/2，镦粗后一次拔长，而后回炉均质处理后得到一镦一拔坯料；出炉后，再次镦粗，并镦粗至所述一镦一拔坯料高度的1/3～1/2，镦粗后再次拔长，而后回炉均质处理后得到二镦二拔坯料；出炉后，第三次镦粗，并镦粗至所述二镦二拔坯料高度的1/3～1/2，镦粗后第三次拔长，而后回炉均质；

[0064] 步骤S3、将钢坯进行球化退火处理，得到退火钢坯。

[0065] 具体的，步骤S3包括：将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，以8‑12℃/min(如10℃/min)加热升温至800‑850℃(如800℃)后，保温20‑40min(如30min)，然后以8‑12℃/min(如10℃/min)升温至860℃ ‑880℃(如860℃)，保温80‑100min(如90min)；随后以2‑4℃/min(如 3℃/min)冷却到730℃‑750℃(如750℃)，保温80‑100min(如90min)，再以25‑
30℃/h冷却到550℃‑600℃，最后再取出空冷至室温。

[0066] 需要说明的是，上述步骤3中，分阶段缓慢升温到860℃，并分段保温是为了获得尺寸合适的奥氏体相，升温速率过快会出现铸锭开裂，而升温速率过慢会导致组织粗大，加热温度过高会导致组织粗大，加热温度过低又会无法得到奥氏体组织，保温时间过长会导致组织粗大，保温时间过短会导致组织均匀化不充分。

[0067] 需要说明的是，球化退火的目的是为了获得球状或颗粒状碳化物组织、细化晶粒，降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好组织准备，经球化退火后，不锈钢刀剪材料的组织为粒状珠光体。

[0068] 步骤S4、将退火钢坯进行淬火、回火处理，得到最终钢坯。

[0069] 具体的淬火+回火处理为油淬+二次回火，步骤S4包括：将步骤S3 中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以8‑12℃/min(如10℃/min)加热升温至800‑810℃(如800℃)后，保温20‑40min(如30min)，然后以8‑12℃/min(如10℃/min)升温至1030‑1130℃，保温20‑40min(如 30min)，最后油淬至室温；室温时效1‑2h后，进行回火。

[0070] 具体的，回火包括：重新加热到250℃‑450℃，保温2h，然后空冷至室温；再加热到250℃‑450℃，保温2h，然后再次空冷至室温。

[0071] 需要说明的是，油淬+二次回火热处理的目的是为了得到回火马氏体以及残余奥氏体。本发明的热处理工艺使得回火马氏体的平均晶粒尺寸为26‑30μm(如28μm)，约为现有的40Cr13不锈钢晶粒度的1/2，从而提高了不锈钢刀剪材料的各项力学性能，具体抗拉强度为 1790‑1810MPa(如1800MPa)，屈服强度为1470‑1492MPa(如1480MPa)，伸长率为9％‑10％2 2
(如9.5％)，冲击功为29‑33J/cm (如31J/cm)，硬度为50‑53HRC(如51.7HRC)，与现有的
40Cr13不锈钢相比，抗拉强度提高31％‑32.5％(如31.7％)、伸长率提高1.0‑1.22倍(如
1.11倍)、硬度提高15％‑21.8％(如18.9％)。

[0072] 或者具体的淬火+回火处理为等温淬火+回火，步骤4包括：将步骤3 中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以8‑12℃/min(如10℃/min)加热升温至800℃‑810℃(如800℃)后，保温20‑40min(如30min)，然后以8‑12℃/min(如10℃/min)升温至1030‑1130℃，保温20‑40min(如 30min)，然后迅速放入T1温度盐浴炉中，继续在盐浴炉中保温T2时间，最后取出空冷至室温后，进行回火。

[0073] 具体的，T1为180‑280℃，T2为60‑300min，回火包括：重新加热到250℃‑450℃，保温2h，然后空冷至室温。

[0074] 需要说明的是，等温淬火+回火处理的目的是为了得到贝氏体组织，经等温淬火+回火处理后，不锈钢刀剪材料的组织为无碳化物贝氏体组织，平均晶粒尺寸为25‑29μm(如27μm)，进一步提高了不锈钢刀剪材料的各项力学性能，具体抗拉强度为1820‑1865MPa(如
1840MPa)，屈服强度为1540‑1575MPa(如1552MPa)，伸长率为10％‑12％(如 11.5％)，冲击
2 2
功为38‑43J/cm(如40J/cm)，硬度为52‑55HRC(如 53.3HRC)，与现有的40Cr13不锈钢相比，抗拉强度提高33.2％‑36.5％(如 34.7％)、伸长率提高约1.22‑1.66倍(如1.55倍)、硬度提高19.5％‑26.4％ (如22.7％)。

[0075] 实施例1

[0076] 本实施例的钢的化学成分见表1，制备方法包括如下步骤：

[0077] 步骤S1、按照合金成分配比将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1550℃，待温度降低到1420℃再进行浇铸，得到直径Φ70mm铸锭，空冷。

[0078] 步骤S2、将步骤上述铸锭加热到1150℃，保温2h进行匀质化，进行锻造，始锻温度为1050℃，终锻温度为850℃，锻造过程中采用三墩三拔，锻后得到直径Φ45mm的钢坯，空冷至室温；

[0079] 步骤S3、将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，以10℃/min 加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至860℃，保温90min；随后以3℃/min冷却到750℃，保温90min，再以25‑30℃ /h冷却到550℃，最后再取出空冷至室温。

[0080] 步骤S4、将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以10℃ /min加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至 1030℃，保温30min，最后油淬至室温；室温时效2h后，重新加热到250℃，保温2h，然后空冷至室温；再加热到250℃，保温2h，然后再次空冷至室温，即得。高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的力学性能和微观组织见表2，金相组织图见图1，扫描组织图见图2。

[0081] 实施例2

[0082] 本实施例的钢的化学成分见表1，制备方法包括如下步骤：

[0083] 步骤S1、按照合金成分配比将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1600℃，待温度降低到1440℃再进行浇铸，得到直径Φ80mm铸锭，空冷。

[0084] 步骤S2、将步骤上述铸锭加热到1180℃，保温1.5h进行匀质化，进行锻造，始锻温度为1060℃，终锻温度为870℃，锻造过程中采用三墩三拔，锻后得到直径Φ47mm的钢坯，空冷至室温；

[0085] 步骤S3、将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，以10℃/min 加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至860℃，保温90min；随后以3℃/min冷却到750℃，保温90min，再以25‑30℃ /h冷却到570℃，最后再取出空冷至室温。

[0086] 步骤S4、将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以10℃ /min加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至 1050℃，保温30min，最后油淬至室温；室温时效1.5h后，重新加热到 350℃，保温2h，然后空冷至室温；再加热到350℃，保温2h，然后再次空冷至室温，即得。高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的力学性能和微观组织见表2，金相组织图见图3，扫描组织图见图4。

[0087] 实施例3

[0088] 本实施例的钢的化学成分见表1，制备方法包括如下步骤：

[0089] 步骤S1、按照合金成分配比将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1620℃，待温度降低到1450℃再进行浇铸，得到直径Φ90mm铸锭，空冷。

[0090] 步骤S2、将步骤上述铸锭加热到1150℃，保温1h进行匀质化，进行锻造，始锻温度为1080℃，终锻温度为900℃，锻造过程中采用三墩三拔，锻后得到直径Φ50mm的钢坯，空冷至室温；

[0091] 步骤S3、将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，以10℃/min 加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至860℃，保温90min；随后以3℃/min冷却到750℃，保温90min，再以25‑30℃ /h冷却到600℃，最后再取出空冷至室温。

[0092] 步骤S4、将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以10℃/min加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至 1100℃，保温30min，最后油淬至室温；室温时效1h后，重新加热到 450℃，保温2h，然后空冷至室温；再加热到450℃，保温2h，然后再次空冷至室温，即得。高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的力学性能和微观组织见表2，金相组织图见图5，扫描组织图见图6。

[0093] 实施例4

[0094] 本实施例的钢的化学成分见表1，制备方法包括如下步骤：

[0095] 步骤S1、按照合金成分配比将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1550℃，待温度降低到1420℃再进行浇铸，得到直径Φ70mm铸锭，空冷。

[0096] 步骤S2、将步骤上述铸锭加热到1150℃，保温2h进行匀质化，进行锻造，始锻温度为1050℃，终锻温度为850℃，锻造过程中采用三墩三拔，锻后得到直径Φ45mm的钢坯，空冷至室温；

[0097] 步骤S3、将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，以10℃/min 加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至860℃，保温90min；随后以3℃/min冷却到750℃，保温90min，再以25‑30℃ /h冷却到550℃，最后再取出空冷至室温。

[0098] 步骤S4、将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以10℃ /min加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至 1030℃，保温30min，然后迅速放入180℃盐浴炉中，继续在盐浴炉中保温60min，最后取出空冷至室温后，重新加热到250℃，保温2h，然后空冷至室温。高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的力学性能和微观组织见表2，金相组织图见图
7，扫描组织图见图8。

[0099] 实施例5

[0100] 本实施例的钢的化学成分见表1，制备方法包括如下步骤：

[0101] 步骤S1、按照合金成分配比将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1600℃，待温度降低到1440℃再进行浇铸，得到直径Φ80mm铸锭，空冷。

[0102] 步骤S2、将步骤上述铸锭加热到1180℃，保温1.5h进行匀质化，进行锻造，始锻温度为1060℃，终锻温度为870℃，锻造过程中采用三墩三拔，锻后得到直径Φ47mm的钢坯，空冷至室温；

[0103] 步骤S3、将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，以10℃/min 加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至860℃，保温90min；随后以3℃/min冷却到750℃，保温90min，再以25‑30℃ /h冷却到570℃，最后再取出空冷至室温。

[0104] 步骤S4、将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以10℃ /min加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至 1050℃，保温30min，然后迅速放入220℃盐浴炉中，继续在盐浴炉中保温180min，最后取出空冷至室温后，重新加热到350℃，保温2h，然后空冷至室温。高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的力学性能和微观组织见表2，金相组织图见图9，扫描组织图见图10。

[0105] 实施例6

[0106] 本实施例的钢的化学成分见表1，制备方法包括如下步骤：

[0107] 步骤S1、按照合金成分配比将废钢、生铁、铬铁、镍块装入感应熔炼炉中，待钢液溶清，通过二次加料装置依次加入硅铁、锰铁、钛丝、钒铁进行真空熔炼，钢液最高温度升至1620℃，待温度降低到1450℃再进行浇铸，得到直径Φ90mm铸锭，空冷。

[0108] 步骤S2、将步骤上述铸锭加热到1150℃，保温1h进行匀质化，进行锻造，始锻温度为1080℃，终锻温度为900℃，锻造过程中采用三墩三拔，锻后得到直径Φ50mm的钢坯，空冷至室温；

[0109] 步骤S3、将步骤S2中得到的钢坯放入到热处理炉中，以10℃/min 加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至860℃，保温90min；随后以3℃/min冷却到750℃，保温90min，再以25‑30℃ /h冷却到600℃，最后再取出空冷至室温。

[0110] 步骤S4、将步骤S3中得到的退火钢坯放入到热处理炉中，以10℃ /min加热升温至800℃后，保温30min，然后以10℃/min升温至 1100℃，保温30min，然后迅速放入280℃盐浴炉中，继续在盐浴炉中保温300min，最后取出空冷至室温后，重新加热到450℃，保温2h，然后空冷至室温。高硅含钒、钛不锈钢刀剪材料的力学性能和微观组织见表2，金相组织图见图11，扫描组织图见图12。

[0111] 表1实施例1‑6钢以及对比例40Cr13的化学成分Wt.％

[0112] 钢种 C Si Mn Cr Ni V Ti S P实施例1 0.40 1.48 0.76 10.97 0.23 0.18 0.14 0.02 0.03
实施例2 0.37 1.10 0.95 13.00 0.47 0.16 0.13 0.03 0.01
实施例3 0.35 1.80 0.62 12.86 0.55 0.13 0.18 0.01 0.02
实施例4 0.40 1.45 0.79 11.77 0.38 0.12 0.17 0.02 0.03
实施例5 0.37 1.05 0.93 13.01 0.40 0.15 0.14 0.03 0.01
实施例6 0.35 1.83 0.66 12.97 0.59 0.12 0.18 0.01 0.02
对比例1 0.36 0.45 0.18 12.52 0.51 ‑ ‑ 0.02 0.03
对比例2 0.40 0.52 0.32 13.57 0.29 ‑ ‑ 0.02 0.02

[0113] 表2实施例1‑6的钢的力学性能和微观组织

[0114]

[0115] 另外，经过图13和图14、图15的晶粒尺寸对比可知本发明两种加工工艺的晶粒尺寸约为40Cr13的1/2，分别为28μm和27μm，这也是各项力学性能提高的重要原因所在。