专利名称：具有马氏体边界层的进餐和/或分餐餐具的制作方法
技术领域：
本发明涉及由钢材制成的进餐和/或分餐餐具，所述餐具由具有基本 上为马氏体的边界层的铁素体芯材形成。对于本发明的进餐和/或分餐餐
具，根据依照维氏HV3的硬度测试确定的边界层的表面硬度比同样依照 维氏HV3测定的芯材的最低硬度值高30°/。 300%。
背景技术：
对于进餐和/或分餐餐具，特别是对于刀具，刀刃的基本材料通常包 含一般经热处理而硬化的钢，从而改善切削能力和边缘保持性。因此， 热处理的类型还取决于所用的钢，即所用的钢是低合金钢还是高合金钢。
因此，存在可能主要作为热处理方法的标准方法，例如在炉温处理。 所述工序必须采用的硬化温度因而取决于钢的种类并可能超过IOOO'C。
此外，硬化方法在现有技术中也已经众所周知，其中，硬化通过激 光束和/或电子束来实施。
然而目前在实践中发现，这些热处理方法和/或上述关于进餐和/或分 餐餐具的其他硬化方法并不能总是获得令人满意的结果。主要原因在于 作为上述硬化方法的结果，通常实现了整个钢材的完全硬化，然而对于 通过个别部位起作用的进餐和/或分餐餐具，例如刀或叉而言，所需的整 体可用性尤其是它们的弹性被削弱。此外还发现在许多情况下，由此所 能获得的表面硬度也并不足以防止进餐和/或分餐餐具在持续使用时被擦 伤。在某些情况下，还发现了表面生锈。
因此，非常需要对进餐和/或分餐餐具进行改善，以使其在长期使用 时也能具有高弹性，同时具有耐刮擦和耐腐蚀的优异的表面性能
发明内容
基于此，本发明的目的是提供这样的进餐和/或分餐餐具其在弹性 方面优于现有技术，同时具有较高的表面硬度，并且即使在长期使用时 也能获得广泛避免刮擦且耐腐蚀的表面性能。
该目的通过权利要求1的特征得以实现)人属权禾腰求显示了有利的发展。 本发明因此提出了将钢材用于本发明的进餐和/或分餐餐具，所述餐 具由具有基本上为马氏体的边界层的铁素体芯材构成。边界层可以配置 在芯材的一侧或多侧，或者包围芯材而配置。本发明还连带地包括以下实 施方式其中边界层另外具有小比例的残余奥氏体，这取决于其中包含的 钢材中的C含量和N含量。对于本发明而言重要的是，依照维氏HV3测
定的边界层的表面硬度和芯材的最低硬度之间存在至少30% 300%的硬
度差。本发明的进餐和/或分餐餐具的区别特征除了具有上述硬度差之外， 还在于在马氏体边界层和芯材之间还存在弹性模量的差别。根据本发明，
测量出的以KN/mm2为单位的马氏体边界层的弹性模量比芯材的弹性模量 高1°/。 100%。
发现满足上述条件的进餐和/或分餐餐具可实现本发明所设定的目
的。显然，这可以归因于以下因素根据本发明，允许芯材有相应的弹 性，即芯材由保留了未处理钢材本身的固有性能的铁素体材料形成，不 过配置了边界层从而产生了如上所述的硬度差或者弹性模量差。在测试 中，发明人能够证实，本发明的进餐和/或分餐餐具不仅具有非常高的弹 性，而且表面刮擦也可以广泛避免。
对于本发明的进餐和/或分餐餐具，优选的是边界层的表面硬度与芯 材的最低硬度之间的硬度差为80°/。 250%，更优选为100% 250%。优 选的是，马氏体边界层的表面硬度可以为320HV3 650HV3，芯材的最 低硬度为160HV3 260HV3。关于维氏硬度测试，参考了依据DINEN ISO 6507的公知标准。
对于弹性模量而言特别有利的是，如果马氏体边界层和芯材之间存 在弹性模量，则条件是边界层的弹性模量比芯材的弹性模量高1% 50%。 以KN/mm2为单位的弹性模量的确定在2(TC进行。
根据本发明，本发明的进餐和分餐餐具的边界层通过硬度渗透深度(HPD)来界定，HPD是指从硬度比所述芯材的最低硬度增加30%之处 起直至所述边界层的表面的深度，所述硬度依照HV3测量。在本发明中， 硬度渗透深度(HPD)因而可以为0.005 mm 1.0mm，优选为0.01 mm 0.4 mm，特别优选为0.01 mm 0.3 mm。
本发明的边界层的其它特征是，如上述定义，在马氏体边界层内， 硬度和弹性模量从表面起向芯材的方向减小。硬度或者弹性模量的减小 可以是连续式和/或梯度式。硬度或弹性模量的最大减小量因而位于边界 层本身靠近表面的区域。
在本发明的进餐和/或分餐餐具中，另外优选的是马氏体边界层的表 面经粗糙化和/或经亚光处理。表面粗糙度因而可以为1.5 pm 4.0 pm。 优选的是粗糙度为1.9 fim 2.8 pm(透明胶带)或1.7pm 2.1nm(经刷擦)。 相比之下，经抛光表面的粗糙度为0.8 pm 1.3 |im。
因此显示，即使进餐和/或分餐餐具具有由于频繁使用(例如在洗碗 机中)所致的亚光表面，刮擦所致的表面损伤也得以减少。如前文所述， 这归因于马氏体边界层与柔性或弹性芯材结合的构造。
从材料的角度出发，原则上所有的铁素体钢都可被用于本发明的进 餐和分餐餐具。
铁素体钢的实例是1.4021、 1.4000、 1.4016、 1.4028、 1.4024、 1.4034 以及1.4116。优选的是钢1.4021和1.4016。本发明的进餐和分餐餐具的 最基本的优点在于可以选择硬度相对较低因而弹性较高的钢，随后通 过下述处理方法构造马氏体边界层。由于马氏体边界层，使得硬度明显 提高，同时保留了弹性芯材，由此获得了优异的耐刮擦性和耐腐蚀性。
此外还显示出，边界层的表面具有纹理构造，这可通过与未处理的 钢相比具有更大的粒度来判别，而且颗粒边界处没有发生碳化铬析出。
关于进餐和分餐餐具，本发明基本包括本领域技术人员所知晓的所有相 应的物体。其实例为刀、勺、叉、饼干和糕点铲、約、钳以及分餐器件。
在本发明的进餐和分餐餐具中，马氏体边界层的构造可以通过热处 理、优选通过所谓的"渗氮"来实现。钢材的渗氮本身是已知的现有技 术，例如在EP 0652300A1或DE 4033706中有所描述。边缘渗氮时，该工序如下进行在含氮气氛下于100(TC 120(TC的 温度对钢材进行处理，随后冷却。
令人惊异的是发现这样的方法(现有技术公知并以术语"固溶氮化 (SolNit)工艺"表示的方法)使迸餐和分餐餐具具有优异的性能。因此， 如前文所述，重要的是在本发明的进餐和分餐餐具中保持上述条件。
下面，参考图la和lb对本发明进行更详细的描述，但本发明的主 题不限于此。
图1 a以图示的方式显示了在1.4016型钢的实施例中热处理后的硬度 趋势，图lb是截面抛光后50:l的放大图。
具体实施例方式
在图1所示的实施例的情况中，使用氮气对WMF公司生产的由 1.4016型钢制成的大汤匙在超过105(TC的温度进行氮化，并迸行淬火或 深冷以及退火。材料1.4016、 X7铬17是含碳0.06°/。 0.1%的铁素体钢。 通过包含氮，产生晶格应力，在退火过程中形成了马氏体，如图lb所示， 马氏体朝向对应于内容物的芯材减少。
如图la所示，大汤匙的表面硬度为594HV3。在该实施例的情况下， 硬度渗透深度为106 )tim。本发明中硬度渗透深度的计算从硬度(也以HV3 测定)比芯材的最低硬度增加30。/。处开始计算。在该实施例的情况下， 起始值为240 HV3。
图lb非常清楚地显示出纹理构造(从中可看到马氏体边界层)和基 本上为铁素体的芯材。经处理的表面的根据平均测量法测定的平均粒度 为28^im 40(im。芯材中经处理的部分的粒度为15|am 20|im，而未处理 的原始材料的粒度线性地为10i_im 14^im。
令人惊异的是，发现具有上述表面构造的进餐和/或分餐餐具具有优 异的耐腐蚀性和耐刮擦性。
权利要求
1.一种由钢材制成的进餐和/或分餐餐具，所述餐具由具有基本上为马氏体的边界层的铁素体芯材形成，根据依照维氏HV3的硬度测试(DINISO EN 6507)确定的所述边界层的表面硬度比依照维氏HV3测定的所述芯材的最低硬度高30％～300％。
2. 如权利要求1所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述边界层的表面硬度与所述芯材的最低硬度之间的硬度差为80% 250%，优选为100% 250%。
3. 如权利要求2所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述边界层的表面硬度为320HV3 650HV3，所述芯材的最低硬度为160 HV3 260 HV3。
4. 如权利要求1 3中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述边界层通过硬度渗透深度(HPD)来界定，所述硬度渗透深度是指从硬度比所述芯材的最低硬度增加30%之处起直至所述边界层的表面的深度，所述硬度依照HV3测定。
5. 如权利要求4所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述硬度渗透深度为0.005mm 1.00mm，优选为0.01mm 0.4mm，特别优选为0.01mm 0.3mm。
6. 如权利要求1 5中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述马氏体边界层的以KN/mn^为单位的弹性模量比所述芯材的以KN/mmS为单位的弹性模量高1% 100%。
7. 如权利要求4所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述马氏体边界层的弹性模量比所述芯材的弹性模量高1% 50%。
8. 如权利要求1 7中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于在所述马氏体边界层内，硬度和/或弹性模量从表面起向所述芯材减
9.如权利要求1 8中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述马氏体边界层的表面经粗糙化和/或经亚光处理。
10. 如权利要求9所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于根据DINISO EN 4287测定的表面粗糙度为1.5|im 4.0^im。
11. 如权利要求10所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述钢材选自1.4016、 1.4021、 1.4000、 1.4028、 1.4024、 1.4034和1.4116。
12. 如权利要求1 11中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述马氏体边界层的表面没有位于颗粒边界处的碳化铬析出。
13. 如权利要求1 12中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于与未硬化的表面相比，所述马氏体边界层的表面具有更大的粒度。
14. 如权利要求1 13中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述马氏体边界层通过热处理来获得。
15. 如权利要求14所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述热处理通过在含氮气氛下于高温进行渗氮，随后进行冷却来实施。
16. 如权利要求1 11中任一项所述的进餐和/或分餐餐具，其特征在于所述餐具为刀、叉或勺。
全文摘要
本发明涉及一种由钢材制成的进餐和/或分餐餐具，所述餐具由具有基本上为马氏体的外壳的铁素体芯材形成。在本发明的进餐和/或分餐餐具中，根据依照维氏HV3的维氏硬度测试确定的所述外壳的表面硬度比同样依照维氏HV3测定的所述芯材的最低硬度高30％～300％。所述外壳的弹性模量也高于所述芯材。表面处理优先采用渗氮和热处理的方式。
文档编号C21D1/06GK101627136SQ200880003667
公开日2010年1月13日 申请日期2008年1月29日 优先权日2007年2月2日
发明者亚历山大·基弗, 京特·比尔迈尔, 沃尔夫冈·弗里茨, 科尼利厄斯·波尼尔, 西达·斯托丁格尔, 马丁·诺伊迈尔 申请人:Wmf股份公司