2CR13材质的西餐刀具热处理方法及其装置与流程

本发明属于金属热处理技术领域，具体的涉及2cr13材质的西餐刀具热处理方法及其装置。

背景技术：

2cr13属马氏体不锈钢，有磁性，硬度好。其化学成份为碳c：0.16～0.25；硅si：≤1.00；锰mn：≤1.00；硫s：≤0.030；磷p：≤0.035；铬cr：12.00～14.00；镍ni：允许含有≤0.60。

2cr13不锈钢淬火状态下硬度高，耐蚀性良好。很多用于做刀具，是“刃具级”马氏体钢，也用于外科手术刀具，适用范围很广。2cr13密度为7.75g/cm3；2cr13淬火硬度：一般2cr13的淬火温度在980～1050℃，取980℃加热油淬时硬度要明显低于1050℃加热油淬，980℃油淬后硬度为45～50hrc，1050℃油淬后硬度要高2hrc。但1050℃淬火后得到的组织晶粒较粗，脆性大。

对于马氏体不锈钢热处理的现有技术如下，中国专利公开号cn102978535a的马氏体抗菌不锈钢的热处理方法，其包括如下步骤：（1）1000-1100℃固溶处理0.5-1小时，油冷至室温；（2）在500-800℃保温2-6小时，空冷至室温；（3）980-1020℃固溶处理3-10分钟，油冷至室温；（4）150-250℃保温1-2小时，空冷至室温。这种马氏体抗菌不锈钢用于制造卫生器具、食品器具、餐具、刃具或医疗器械要求高强度、高硬度的不锈钢产品。中国专利公开号cn203269986u公开了不锈钢餐具热处理炉进料装置，包括设置在热处理炉进料口的进料挡槽，进料挡槽内设置有向热处理炉内延伸的进料钢带，进料挡槽上设置有调节进料坡度的高度调节机构。中国专利公开号cn104152655a公开了一种热处理耐热料架，其结构为井字形，所述热处理耐热料架为铸造，所述料架材料含有高温合金。

现今制作西餐刀具的材料大部分使用2cr13材料，由于该材料比2cr13n2cr13ni的价格低所以受到广大餐具厂的青睐，但是该材料（2cr13）的耐腐蚀性能远不如2cr13n和2cr13ni的优异，长期以来一直困扰着各餐具制造厂家。目前的西餐刀具在进入加热区时候，是通过托盘承载刀具坯料的，这些坯料堆积在一起，彼此粘连，在进入加热区进行热处理时候，导致很多餐具热处理程度不够进而导致废品率增加。另外，现有的热处理工艺的方法也会对废品率的增加造成影响。为此，需要针对2cr13材质的西餐刀具热处理方法及装置进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种方法简单，使用方便，能够有效保持各个西餐刀具之间间距以利于2cr13材质提高热处理效果，而且装置设备结构简单，利于大范围推广应用的一种2cr13材质的西餐刀具热处理方法及其装置。

为解决上述问题，本发明提供了一种2cr13材质的西餐刀具热处理方法，其中，包括如下步骤：

a、刀具坯料摆放的预准备

b、放入网带的放置区

c、进入加热区，并充入氮气

d、进入冷却区进行降温

e、热处理后的刀具分拣，空出的托盘继续进行a步骤操作。

进一步的，步骤a具体为：工人手抓一把刀具放入空托盘，用手掌在托盘的刀具上来回平抹几遍，刀具被挨个压入夹槽，使相邻两个刀具之间形成二到五毫米间距，完成一个托盘的装入刀具工作；并继续依次的进行下一个托盘的装入刀具操作，

进一步的，步骤b将多个已装入刀具的托盘，摆放到网带的放置区，网带将托盘带入炉体，依次经过炉体的加热区和冷却区，网带的运行速度为：加热区长度/20分钟=网带移动速度。

进一步的，步骤c为，第一加热区进行预热，第二加热区、第三加热区为加热过程的保温区，温度分别为：第一加热区1000℃，第二加热区1050℃，第三加热区1070℃，托盘在整个加热区的运动时间为20分钟。

进一步的，氨气罐将氨气充入氨气分解炉，氨气分解炉经过800度加热后氨气分解成氢气和氮气的混合气体，其中75％h2，25％n2，h2和n2经过气体进管进入炉体的第一加热区内，h2还原了炉体加热区内的空气，使加热区形成了一个受n2保护的环境，产品在此环境下加热过程中，托盘上的刀具之间的间距使氮气充分包围被热处理的刀具，有效避免表面被氧化。

进一步的，冷却区的炉体由双层管道组成，双层管道中间由冷却水循环构成了冷却区，冷却区内的冷却水的温度为15-20摄氏度，网带传送托盘进入冷却区，托盘上的刀具之间的间距利于使刀具散热，使冷却区出口的刀具温度低于60-80摄氏度。

为更好的实现本发明目的，本发明还公开了2cr13材质的西餐刀具热处理方法所用的热处理装置，包括机架、炉体、氨气罐、氨气分解炉、冷却塔和循环水池，机架的两端轴连接有辊轴，机架上部固定有炉体，辊轴上覆有网带，网带穿过炉体，其中一个辊轴通过电机传动进而带动网带运动，其中，炉体分为加热区和冷却区，加热区分为第一加热区、第二加热区、第三加热区，加热区的壁上插合连接有若干加热碳棒，运动至加热区一侧的网带形成了放置区，放置区上放置有多个托盘，托盘的左右两侧一体成型的设置有护板，托盘的上侧一体成型的设置有多个齿凸，相邻两个齿凸之间构成了夹槽，夹槽用于嵌入刀具进而使相邻两个刀具之间的间距为2-5mm。

进一步的，氨气罐通过管路连接到氨气分解炉，管路上设置有安全阀和压力阀，氨气分解炉的炉胆的外部包裹有加热炉丝，加热炉丝用于将炉胆加热到800摄氏度进而使氨气分解为氮气和氢气的混合物，氮气和氢气的混合物经过气体进管充入到炉体的第一加热区内进而将空气排出整个加热区，氢气还原了炉体的加热区内的空气，使加热区形成了一个受氮气保护的环境，产品在此环境下加热过程中，托盘上的刀具之间的间距使氮气充分包围被热处理的刀具，有效避免表面被氧化。

进一步的，炉体的冷却区为双层结构，冷却区内循环有冷却水，循环水池通过水泵将冷却水泵入冷却区，冷却塔、循环水池、水泵与冷却区构成了冷却水循环通路进而保证冷却区内的冷却水的水温为15-20摄氏度，网带带动载有刀具的托盘经过加热区和冷却区，托盘上的刀具之间的间距利于使刀具散热，经过冷却区后的刀具的温度低于60-80摄氏度，加热区温度分别为：第一加热区1000℃，第二加热区1050℃，第三加热区1070℃，托盘在整个加热区的运动时间为20分钟。

进一步的，经过本装置热处理后的刀具的金相显微镜显示为：马氏体和少量弥散点状碳化物。（本发明的装置和方法有效提高了2cr13材料的耐腐蚀性能，普通热处理后的刀具在金相显微镜下显示为马氏体+颗粒碳化物）。

进一步的，冷却循环水水用量约3m3/h。

本发明的优点为方法简单，使用方便，能够有效保持各个西餐刀具之间间距以利于2cr13材质提高热处理效果，而且装置设备结构简单，利于大范围推广应用，具体为：1、本发明通过托盘承载刀具坯料，而且，能够快速的将刀具坯料彼此之间的间距调整为2-5mm，这种间距产生的效果巨大，既利于在充入氮气时候使刀具被氮气全包围，避免加热过程中氧化，而且，在冷却过程中，能够快速降温，提高生产效率，降低废品率。2、使刀具的金项发生变化经过本装置热处理后的刀具的金相显微镜显示为：马氏体和少量弥散点状碳化物。（本发明的装置和方法有效提高了2cr13材料的耐腐蚀性能，普通热处理后的刀具在金相显微镜下显示为马氏体+颗粒碳化物）。3、废品率降低了25%左右。

附图说明：

图1为本发明的托盘的立体示意图。

图2为本发明的托盘装入刀具后的俯视状态图。

图3为本发明的热处理装置示意图。

图4为本发明的热处理流程示意图。

图5为本发明与现有技术进行热处理后进行金相分析的比较实验的测试样。

图6为本发明试样的金相分析。

图7为现有技术试样的金相分析。

附图标识：

1、夹槽2、齿凸3、托盘4、护板

5、刀具6、放置区7、炉胆8、加热碳棒

9、第一加热区10、第二加热区11、第三加热区12、气体进管

13、加热炉丝14、氨气分解炉15、炉胆16、压力阀

17、安全阀18、氨气罐19、冷却塔20、循环水池

21、水泵22、机架23、辊轴25、冷却区

26、炉体27、网带

具体实施方式

如图1-4所示，图1为本发明的托盘的立体示意图。图2为本发明的托盘装入刀具后的俯视状态图。图3为本发明的热处理装置示意图。图4为本发明的热处理流程示意图。

本发明的2cr13材质的西餐刀具热处理方法，其中，包括如下步骤：

a、刀具坯料摆放的预准备

b、放入网带的放置区

c、进入加热区，并充入氮气

d、进入冷却区进行降温

e、热处理后的刀具分拣，空出的托盘继续进行a步骤操作。

步骤a具体为：工人手抓一把刀具放入空托盘，用手掌在托盘的刀具上来回平抹几遍，刀具被挨个压入夹槽，使相邻两个刀具之间形成二到五毫米间距，完成一个托盘的装入刀具工作；并继续依次的进行下一个托盘的装入刀具操作，

步骤b将多个已装入刀具的托盘，摆放到网带的放置区，网带将托盘带入炉体，依次经过炉体的加热区和冷却区，网带的运行速度为：加热区长度/20分钟=网带移动速度。

步骤c为，第一加热区进行预热，第二加热区、第三加热区为加热过程的保温区，温度分别为：第一加热区1000℃，第二加热区1050℃，第三加热区1070℃，托盘在整个加热区的运动时间为20分钟。氨气罐将氨气充入氨气分解炉，氨气分解炉经过800度加热后氨气分解成氢气和氮气的混合气体，其中75％h2，25％n2，h2和n2经过气体进管进入炉体的第一加热区内，h2还原了炉体加热区内的空气，使加热区形成了一个受n2保护的环境，产品在此环境下加热过程中，托盘上的刀具之间的间距使氮气充分包围被热处理的刀具，有效避免表面被氧化。

冷却区的炉体由双层管道组成，双层管道中间由冷却水循环构成了冷却区，冷却区内的冷却水的温度为15-20摄氏度，网带传送托盘进入冷却区，托盘上的刀具之间的间距利于使刀具散热，使冷却区出口的刀具温度低于60-80摄氏度。

本发明的热处理装置，包括机架22、炉体26、氨气罐18、氨气分解炉14、冷却塔19和循环水池20，机架22的两端轴连接有辊轴23，机架上部固定有炉体26，辊轴23上覆有网带27，网带27穿过炉体26，其中一个辊轴23通过电机传动进而带动网带27运动，其特征在于，炉体26分为加热区和冷却区25，加热区分为第一加热区9、第二加热区10、第三加热区11，加热区的壁上插合连接有若干加热碳棒8，运动至加热区一侧的网带27形成了放置区6，放置区6上放置有多个托盘3，托盘3的左右两侧一体成型的设置有护板4，托盘3的上侧一体成型的设置有多个齿凸2，相邻两个齿凸2之间构成了夹槽1，夹槽1用于嵌入刀具（5）进而使相邻两个刀具（5）之间的间距为2-5mm。氨气罐18通过管路连接到氨气分解炉14，管路上设置有安全阀17和压力阀16，氨气分解炉14的炉胆15的外部包裹有加热炉丝13，加热炉丝13用于将炉胆15加热到800摄氏度进而使氨气分解为氮气和氢气的混合物，氮气和氢气的混合物经过气体进管12充入到炉体26的第一加热区9内进而将空气排出整个加热区，氢气还原了炉体26的加热区内的空气，使加热区形成了一个受氮气保护的环境，产品在此环境下加热过程中，托盘3上的刀具之间的间距使氮气充分包围被热处理的刀具，有效避免表面被氧化。炉体26的冷却区25为双层结构，冷却区25内循环有冷却水，循环水池20通过水泵21将冷却水泵入冷却区25，冷却塔19、循环水池20、水泵21与冷却区25构成了冷却水循环通路进而保证冷却区25内的冷却水的水温为15-20摄氏度，网带25带动载有刀具的托盘经过加热区和冷却区，托盘上的刀具之间的间距利于使刀具散热，经过冷却区后的刀具的温度低于60-80摄氏度，加热区温度分别为：第一加热区1000℃，第二加热区1050℃，第三加热区1070℃，托盘在整个加热区的运动时间为20分钟。经过本装置热处理后的刀具的金相显微镜显示为：马氏体和少量弥散点状碳化物。（本发明的装置和方法有效提高了2cr13材料的耐腐蚀性能，普通热处理后的刀具在金相显微镜下显示为马氏体+颗粒碳化物）。冷却循环水水用量约3m3/h。

比较实验:

申请人所持有的公司（青岛凯美家庭用品有限公司）于2016年8月28日将本发明的方法和装置热处理的餐刀，与传统方法（餐刀堆压在一起进行的热处理）进行热处理的餐刀，送检青岛费尔检测科技有限公司做金相分析，样品编号fairml16080020，测试方法为gb/t13298-2015，测试样如图5所示，图5为本发明与现有技术进行热处理后进行金相分析的比较实验的测试样（1#为本发明试样，2#为现有技术试样）。

试样处理：

步骤1.从刀柄处采取横截面试样

步骤2.清洁、打磨、抛光、腐蚀试样

步骤3.显微镜观察

腐蚀试剂：fecl3+hcl水溶液。

测试结果

综上，本发明的优点为方法简单，使用方便，能够有效保持各个西餐刀具之间间距以利于2cr13材质提高热处理效果，而且装置设备结构简单，利于大范围推广应用，具体为：1、本发明通过托盘承载刀具坯料，而且，能够快速的将刀具坯料彼此之间的间距调整为2-5mm，这种间距产生的效果巨大，既利于在充入氮气时候使刀具被氮气全包围，避免加热过程中氧化，而且，在冷却过程中，能够快速降温，提高生产效率，降低废品率。2、使刀具的金项发生变化经过本装置热处理后的刀具的金相显微镜显示为：马氏体和少量弥散点状碳化物。（本发明的装置和方法有效提高了2cr13材料的耐腐蚀性能，普通热处理后的刀具在金相显微镜下显示为马氏体+颗粒碳化物）。3、废品率降低了25%左右。