一种刀剑用花纹钢的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种花纹钢，其主要由含有以下组分：C、Cr、S、Ni、Mn、Mo、V、Fe等组分；还含有Mg和Zn。本发明中的刀剑用花纹钢具有坚韧耐磨的特性；具有抗菌抑菌的作用，可以保持所制得刀剑的锋利，不因微生物腐蚀而降低切削性能；含硫量低，使其具有更加优秀的韧性；添加有纳米氧化铝颗粒，可以提高刀剑用花纹钢的回弹性能，提高其硬度。
【专利说明】
一种刀剑用花纹钢
技术领域
[0001]本发明涉及合金钢制造技术领域，尤其是涉及一种刀剑用花纹钢。【背景技术】
[0002]在我国漫长的历史岁月中，剑起初作为一种高级冷兵器，主要被用于战场上的杀戮，之后由于社会安定，作为高级兵器的剑成为了上层贵族的配饰，成为一种身份的象征， 之后也成为文人墨客用于标榜自己身份的象征，渐渐的剑在较多的时间内成为了一种象征身份的配饰。虽然，随着技术的进步，制作刀剑的合金钢具有了较强的抗锈性能，而且制作的刀剑也具有良好的切削性能，韧性和硬度也相当的不错;但是在刀剑材料发展的过程中仍旧有一些问题没有解决，例如刀剑的抗菌功能，刀剑缺乏相应的抗菌性能会造成以下几点危害:1.刀剑表面存在的微生物会在代谢过程中分泌对剑身有害的腐蚀性物质，这些物质的腐蚀性比传统的腐蚀具有更强的破坏性，会使剑身更快的腐蚀，某些腐蚀性分泌物，即使是在普通不锈钢的表面也会发生腐蚀;2.如今的刀剑早已不是远古时期用来杀戮的武器，而更多的是用来观赏和把玩，在把玩时难免会发生划伤等危险事故，由于刀剑较锋利， 划伤后的伤口较深，如果剑身上有大量的有害微生物，会对人身健康造成不可挽回的损失。
[0003]中国专利公布号CN1158363和CN1504588A，分别在1997年9月3日和2004年6月16 日，公开了具有抗菌功能的不锈钢，其都是在不锈钢中适当添加Cu，利用Cu具有的抗菌性能增进不锈钢的抗菌性能，但是这种即使方案存在以下缺点:1.Cu的价格高，添加Cu必然会大大的增加成本，经济性较差;2.如果将在奥氏体不锈钢中添加Cu的技术移植到刀剑用花纹钢中，Cu的添加会引起花纹钢性能的大大降低，会降低花纹钢的韧性和耐磨性能，反而降低了刀剑用花纹钢的性能。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种坚韧耐磨，不易生锈而且具有抗菌功能的刀剑用花纹钢。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种刀剑用花纹钢，含有以下组分:C1.8?2.2wt%，Cr23?28wt%，Si0.6? 0 ? 8wt%，N1 ? 3?0 ? 5wt%，MnO ? 1 ?0 ? 2wt%，M〇0 ? 1 ?0 ? 3wt%，V0 ? 1 ?0 ? 2wt%，余量为Fe。
[0007]该刀剑用花纹钢中C含量稍高于普通花纹钢2?4wt%，是为了可以在冶炼之后的锻打工艺中利用C脱除合金中不利元素0,使所制得的花纹钢具有更优良的性能。
[0008]作为优选，花纹钢中S<0.002wt%。
[0009]S元素作为花纹钢的有害元素，要是其含量尽量少，虽然在合金钢冶炼中会适当添加脱硫剂，但是在冶炼中的脱硫效果一般，只能将硫含量控制在0.01?0.03wt %的较高范围内，高硫含量会使得所制得的花纹钢更加的脆，所制得的刀剑也会更脆，影响其切削性能。[0〇10] 作为优选，还添加有以下组分:CaOO ? 3?0 ? 4wt %，Al2〇3〇 ? 2?0 ? 4wt %。
[0011]CaO和Al2〇3在花纹钢锻打及热处理环节中加入到花纹钢中，可以起到脱除花纹钢中硫元素的作用，可以增加花纹钢的韧性降低其脆性，使制得的刀剑不易折断，更经久耐用；同时，由于在花纹钢中添加CaO的同时，意外的增加了氧元素的含量，因此需要将花纹钢中的C含量提高0.4?0.6wt%，以利于在锻打过程中可以除去多余的氧元素，使氧元素的不良影响降低到最低;Al2〇3具有协同CaO降低花纹钢中硫含量的同时，还可以提高花纹钢的回弹性能，并适当的增加花纹钢的硬度，提高所制得刀剑的切削性能。
[0012]作为优选，CaO和Al2〇3粒径为10?100nm。
[0013]控制所添加入CaO和A1203的粒径，使所添加的CaO和A1203粒径为纳米级，可以使其在添加及后续加工时能更均匀的分布在花纹钢中，同时也使其在脱硫过程中具有更高的脱硫效率。
[0014]作为优选，还含有以下组分:ZnO ? 5?0 ? 6wt %，Mg0 ? 3?0 ? 5wt %。
[0015]作为优选，Mg呈点状均匀分散于基体内。
[0016]作为优选，花纹钢内部含ZnO ? 3?0 ? 4wt %，表面含ZnO ? 55?0 ? 65wt %。[〇〇17]作为优选，花纹钢中的Zn为点状分布的纳米级析出相Zn。
[0018]适量Mg的加入可以提高花纹钢的韧性和耐磨性能，可以使的所制得的花纹钢更加的坚韧和耐磨;添加Zn能起到优化花纹钢物理性能的同时，还可以使花纹钢具有抗菌性能； Zn是一种极易被氧化成氧化物的活泼金属，分布在花纹钢表面的金属Zn会被空气中氧气氧化成ZnO,而ZnO具有抗菌抑菌的作用，可以保护花纹钢不会被有害微生物侵蚀；由于花纹钢中的Zn虽然按照表面浓度大内部浓度减小的趋势分布，但是其表面积内部都具有相当量的 Zn，无论是经过侵蚀还是抛光等工艺处理，在花纹钢及刀剑的表面都分布有大量的Zn，这些 Zn被氧化后形成具有抗菌作用的ZnO均匀分布在花纹钢的表面，保护花纹钢不会发生因微生物侵而产生性能降低的不良情形，保证花纹钢具有优良的性能；同时，分布在花纹钢表面的Mg也会被氧化，形成同样具有抗菌抑菌作用的MgO,虽然抗菌抑菌效果稍弱于ZnO,但是仍可以增强花纹钢的抗菌性能。由于Mg主要是为了增进花纹钢整体的韧性和耐磨性能，因此需要在花纹钢中均匀分布，而Zn主要是为了增强花纹钢的表面抗菌性能，因此需要花纹钢表面的浓度大于内部的浓度，由于花纹钢制成刀剑等具体用具还需要进行磨切和抛光等工艺步骤，因此内部也需要含有一定量的Zn以保证磨切等加工后表面仍旧含有一定量的Zn。
[0019]因此，本发明具有以下有益效果:
[0020](1)本发明中的刀剑用花纹钢具有坚韧耐磨的特性；
[0021](2)本发明中的刀剑用花纹钢具有抗菌抑菌的作用，可以保持所制得刀剑的锋利， 不因微生物腐蚀而降低切削性能；[〇〇22](3)本发明中的刀剑用花纹钢含硫量低，使其具有更加优秀的韧性；
[0023](4)本发明中的刀剑用花纹钢添加有纳米氧化铝颗粒，可以提高刀剑用花纹钢的回弹性能，提高其硬度。【具体实施方式】[〇〇24]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0025]下述实施例中除特殊说明，刀剑用花纹钢按照合金冶炼，锻打成型，热辊成型，冷车L，热处理，抛光的工艺步骤进行制作，其中采用的技术除特殊说明外均采用本技术领域公知技术
[0026]实施例1
[0027]—种刀剑用花纹钢，含有以下组分:Cl.8wt%，Cr23wt%，Si0.6wt%，Ni0.3wt%， Mn0.lwt%，M〇0.lwt%，V0.lwt%，Fe74wt%。
[0028]在锻打成型阶段向冶炼所得的花纹钢中添加以下组分:CaO0.3wt%， Al2〇30.2wt% ;从而控制花纹钢中S<0.002wt% ;其中在锻打成型阶段添加的CaO和Al2〇3粒径为l〇nm。[〇〇29] 实施例2[〇〇3〇] 一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:C2wt %，Cr25 ? 6wt %，S1 ? 7wt %，N1 ? 4wt %， Mn0.15wt%，M〇0.19wt%，V0.16wt%，Fe70.8wt%。
[0031]在锻打成型阶段向冶炼所得的花纹钢中添加以下组分:CaO0.36wt%， Al2〇30.32wt% ;从而控制花纹钢中S<0.002wt% ;其中在锻打成型阶段添加的CaO和Al2〇3 粒径为66nm。[〇〇32] 实施例3[〇〇33] 一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:C2 ? 2wt %，Cr28wt %，S1 ? 8wt %，N1 ? 5wt %， Mn0.2wt%，M〇0.3wt%，V0.2wt%，Fe67.8wt%。[〇〇34] 在锻打成型阶段向冶炼所得的花纹钢中添加以下组分:Ca00.4wt%， Al2〇3〇.4wt% ;从而控制花纹钢中S<0.002wt% ;其中在锻打成型阶段添加的CaO和Al2〇3粒径为l〇〇nm
[0035]实施例4
[0036]一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:Cl.8wt%，Cr23wt%，Si0.6wt%，Ni0.3wt%， MnO ? lwt%，M〇0 ? lwt%，V0 ? lwt%，Fe73 ? 2wt%，Zn0 ? 5wt%，Mg0 ? 5wt% ;此处各元素含量为内部花纹钢和表面花纹钢融合后花纹钢的元素含量。
[0037]在花纹钢冶炼过程中，分别冶炼内部花纹钢和表面花纹钢，其中内部花纹钢含 Zn0.3?4wt %，表面花纹钢含Zn0.55?0.65wt %，两部分花纹钢以内部花纹钢为里、表面花纹钢为表的顺序在锻打成型阶段融合在一起；[〇〇38]其中，内部花纹钢和表面花纹钢中的Zn均为为点状分布的纳米级析出相Zn，Mg呈点状均匀分散于基体内。[〇〇39] 实施例5[〇〇4〇] 一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:C2wt %，Cr25 ? 6wt %，S1 ? 7wt %，N1 ? 4wt %， Mn0.15wt%，M〇0.19wt%，V0.16wt%，Fe70.21wt%，Zn0.55wt%，Mg0.4wt% ;此处各元素含量为内部花纹钢和表面花纹钢融合后花纹钢的元素含量。[0041 ]在花纹钢冶炼过程中，分别冶炼内部花纹钢和表面花纹钢，其中内部花纹钢含 Zn0.37wt %，表面花纹钢含Zn0.59wt %，两部分花纹钢以内部花纹钢为里、表面花纹钢为表的顺序在锻打成型阶段融合在一起；[〇〇42]其中，内部花纹钢和表面花纹钢中的Zn均为为点状分布的纳米级析出相Zn，Mg呈点状均匀分散于基体内。
[0043]实施例6
[0044]一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:C2 ? 2wt %，Cr28wt %，S1 ? 8wt %，N1 ? 5wt %，MnO ? 2wt%，M〇0 ? 3wt %，VO ? 2wt %，Fe66 ? 7wt %，ZnO ? 6wt %，MgO ? 5wt % ;此处各元素含量为内部花纹钢和表面花纹钢融合后花纹钢的元素含量。
[0045]在花纹钢冶炼过程中，分别冶炼内部花纹钢和表面花纹钢，其中内部花纹钢含 Zn0.4wt %，表面花纹钢含Zn0.65wt %，两部分花纹钢以内部花纹钢为里、表面花纹钢为表的顺序在锻打成型阶段融合在一起；[〇〇46]其中，内部花纹钢和表面花纹钢中的Zn均为为点状分布的纳米级析出相Zn，Mg呈点状均匀分散于基体内。[〇〇47] 实施例7
[0048] 一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:Cl.8wt%，Cr23wt%，Si0.6wt%，Ni0.3wt%， MnO ? lwt%，M〇0 ? lwt%，V0 ? lwt%，Fe73 ? 2wt%，ZnO ? 5wt%，MgO ? 5wt% ;此处各元素含量为内部花纹钢和表面花纹钢融合后花纹钢的元素含量。
[0049]在花纹钢冶炼过程中，分别冶炼内部花纹钢和表面花纹钢，其中内部花纹钢含 Zn0.3wt %，表面花纹钢含Zn0.55wt %，两部分花纹钢以内部花纹钢为里、表面花纹钢为表的顺序在锻打成型阶段融合在一起；
[0050]其中，内部花纹钢和表面花纹钢中的Zn均为为点状分布的纳米级析出相Zn，Mg呈点状均匀分散于基体内。
[0051]在锻打成型阶段向冶炼所得的花纹钢中添加以下组分:Ca00.3wt%， AI2O3O ? 2wt %，CaO和AI2O3粒径为10nm;从而控制花纹钢中S彡0 ? 002wt % ;
[0052] 实施例8
[0053] 一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:C2wt %，Cr25 ? 6wt %，S1 ? 7wt %，N1 ? 4wt %， Mn0.15wt%，M〇0.19wt%，V0.16wt%，Fe70.21wt%，Zn0.55wt%，Mg0.4wt% ;此处各元素含量为内部花纹钢和表面花纹钢融合后花纹钢的元素含量。
[0054]在花纹钢冶炼过程中，分别冶炼内部花纹钢和表面花纹钢，其中内部花纹钢含 Zn0.37wt %，表面花纹钢含Zn0.59wt %，两部分花纹钢以内部花纹钢为里、表面花纹钢为表的顺序在锻打成型阶段融合在一起；[〇〇55]其中，内部花纹钢和表面花纹钢中的Zn均为为点状分布的纳米级析出相Zn，Mg呈点状均匀分散于基体内。
[0056]在锻打成型阶段向冶炼所得的花纹钢中添加以下组分:Ca00.36wt%， Al2〇3〇.32wt%，Ca0和AI2O3粒径为66nm;从而控制花纹钢中S<0.002wt% ;
[0057] 实施例9
[0058] 一种刀剑用花纹钢，含有以下组分:C2 ? 2wt %，Cr28wt %，S1 ? 8wt %，N1 ? 5wt %， MnO ? 2wt%，M〇0 ? 3wt %，V0 ? 2wt %，Fe66 ? 7wt %，Zn0 ? 6wt %，Mg0 ? 5wt % ;此处各元素含量为内部花纹钢和表面花纹钢融合后花纹钢的元素含量。
[0059]在花纹钢冶炼过程中，分别冶炼内部花纹钢和表面花纹钢，其中内部花纹钢含 Zn0.4wt %，表面花纹钢含Zn0.65wt %，两部分花纹钢以内部花纹钢为里、表面花纹钢为表的顺序在锻打成型阶段融合在一起；
[0060]其中，内部花纹钢和表面花纹钢中的Zn均为为点状分布的纳米级析出相Zn，Mg呈点状均匀分散于基体内。
[0061]在锻打成型阶段向冶炼所得的花纹钢中添加以下组分:Ca00.4wt%，Al2〇3〇.4wt%，CaO和Al2〇3粒径为lOOnm;从而控制花纹钢中S彡0.002wt% ;
[0062]抗菌测试:[〇〇63]将制得的各实施例的花纹钢分别制成4 X 4cm的样品，并以实施例1为对照组，实验用微生物采用金黄葡萄球菌和大肠杆菌;将培养后的菌种稀释到2000/ml，将花纹钢样品在高温121°C下灭菌20分钟后，涂覆稀释后的菌种，并在35°C培养箱放置48小时，然后在塑料培养皿中计算细菌数，并计算杀菌率，杀菌率计算公式为:
[0064]杀菌率(％) = (对照组生菌数-除对照组外花纹钢生菌数)八对照组生菌数)X 100%
[0065]上述对照组生菌数是对照组(即实施例1所得花纹钢)进行抗菌试验后的活菌数， 而除对照组外花纹钢生菌数是指除对照组外花纹钢实验后的活菌数。[〇〇66]实验结果:本发明中实施例4-9所制得的花纹钢的杀菌率都为96%及以上，部分实施例可达99 %以上，实施例1?3所制得的花纹钢的杀菌率都在50 %以下。[〇〇67]本发明还具有的技术效果:[〇〇68](1)弹性弯度达92及以上；
[0069](2)硬度(HRC):65 以上；[〇〇7〇](3)利用本发明中的花纹钢制得的剑身锋利度彡10_。
【主权项】
1.一种刀剑用花纹钢，其特征在于含有以下组分:C1.8?2.2wt%，Cr23?28wt%，510.6?0.8￥七％，附0.3?0.5界七％，]\1110.1?0.2￥七％，]\1〇0.1?0.3￥七％，￥0.1?0.2￥七％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种刀剑用花纹钢，其特征在于:所述花纹钢S<0.002wt %。3.根据权利要求1所述的一种刀剑用花纹钢，其特征在于还添加有以下组分:CaO0.3?0 ? 4wt%，Al2〇3〇 ? 2?0 ? 4wt%。4.根据权利要求3所述的一种刀剑用花纹钢，其特征在于:所述的CaO和Al2〇3粒径为10 ?100nm〇5.根据权利要求1所述的一种刀剑用花纹钢，其特征在于还含有以下组分:Zn0.5? 0 ? 6wt%，MgO ? 3 ?0 ? 5wt%。6.根据权利要求5所述的一种刀剑用花纹钢，其特征在于:所述的Mg呈点状均匀分散于 基体内。7.根据权利要求5所述的一种刀剑用花纹钢，其特征在于:所述花纹钢内部含Zn0.3? 0 ? 44wt %，表面含ZnO ? 55?0 ? 65wt %。8.根据权利要求5或7所述的一种刀剑用花纹钢，其特征在于:所述花纹钢中的Zn为点 状分布的纳米级析出相Zn。
【文档编号】C22C38/44GK106086707SQ201610398654
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】季忠
【申请人】浙江精龙刀剑有限公司