马氏体不锈钢厨刀断裂分析及改进工艺研究开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

现如今，随着社会经济发展，人们的生活质量正不断提高，对生活的追求也逐渐从仅仅满足每日所需，转变为努力提高生活的舒适度与幸福感。不锈钢，作为一种耐腐蚀多用途的特殊金属材料，正是在这样的契机下走入了寻常百姓家。据国际不锈钢论坛（issf）2019年12月12日发布的数据，2019年前三季度，全球不锈钢粗钢产量为3980.9万吨，其中，我国不锈钢产量占全球比例达到58.4%，成为推动全球不锈钢产量增长的动力，可见不锈钢对于我国生产发展的重要性。

不锈钢（stainless steel）是不锈耐酸钢的简称，而其中耐空气、蒸汽、水等日常弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢。不锈钢常按照组织状态分为：马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。本次研究的钢材为1.4116钢（国内牌号：5cr15mov），这是一种性能优异的马氏体不锈钢材（碳0.45-0.55％，铬14-15％，钼0.5-0.8％，钒0.1-0.2％），从德国进口，最早由德国奥托昆普（outokumpu）公司开发生产。该钢材作为德国厨刀刀身的主流钢材使用，其加工工艺流程通常为冲压成型，热处理（淬火 低温200℃回火），最后再将刀身与刀柄（铁素体不锈钢铸造）焊接加工，便基本完成了厨刀的制备。制成的刀具锋利度高、耐蚀耐用且硬度高，热处理后可达56hrc以上。

广东省阳江市是全国五金刀剪的生产和销售产业链以及出口贸易的核心地带，阳江市目前全市五金刀剪生产企业达1500多家，刀剪制品产量约占全国的65%，出口量约占全国的85%，在国内外的贸易往来上占有一席之地。就在2019年10月，某厨刀企业生产的一批aus-8不锈钢刀出售半个月后，大约有1% 的用户反馈刀具在使用初期就发生了意外断刀，断刀位置在距离刀根焊缝处大约30mm的地方，初步判断是焊接热影响造成的刀身脆化引起。同月，另一刀剪企业生产的一批1.4116钢刀在接收厂内性能测试时，在盐雾实验中就出现了与预期目标不相符的严重腐蚀现象，不满足设计和使用要求。经过初步宏观观察与金相显微分析，腐蚀出现在刀身上，主要是一条与焊接线相平行，距离焊接线一定距离的直线型腐蚀痕迹。在腐蚀痕迹处发现有特别粗大碳化物，周围普遍存在黑色腐蚀坑，产生原因可能是由于钢材焊接以及退火工艺，导致部分区域碳与铬析出形成粗大富铬碳化物，在其周围形成贫铬区，造成腐蚀。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：选取16把同批次生产aus-8钢刀具，对其中8把刀，在其焊缝上方30mm处，以此处为中心，左右各截取10mm，对该范围进行600℃局部去应力退火。对于1.4116马氏体不锈钢，采用线切割方法从板材截取大小为10mm×10mm×2.0mm的试样3个，标号1#、2#、3#试样。试样淬火温度为1030℃，保温30min后油淬，之后再对1#、2#、3#试样退火，退火温度分别为300℃、500℃和600℃，退火后保温2小时，冷却方式采用空冷冷却。再从企业样品取a#、b#、c#三个试样。全部镶样后经磨样、抛光、腐烛制成金相试样，在初步表征完成后对试样进行盐雾腐蚀，制成腐蚀试样。

材料表征：对aus-8刀片样品进行韧性、硬度、锋利度和耐用度测试。对1.4116马氏体不锈钢企业样品以及腐蚀后试样进行结构和成分表征，通过金相显微分析、sem、电子探针等表征手段对其组织结构及元素构成进行分析，通过硬度测试等手段对其力学性能进行分析。

3. 研究计划与安排

第 1-3 周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第 4-7 周：按照设计方案，完成实验研究。

第 8-11 周：工艺分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]siyuan lu, kefu yao, yunbo chen, et al. the effect of tempering temperature on the microstructure and electrochemical properties of a 13 wt.% cr-type martensitic stainless steel [j]. electrochimica acta 165 (2015) 45–55.

[2]s. pahlavan, s. moazen, i. taji, k. saffar, m. hamrah. pitting corrosion of martensitic stainless steel in halide bearing solutions [j]. corrosion science 112 (2016) 233–240.

[3]f.khodabakhshi, m.h.farshidianfar, a.p.gerlich, et al. microstructure, strain-rate sensitivity, work hardening, and fracture behavior of laser additive manufactured austenitic and martensitic stainless steel structures [j]. materials science and engineering: a 756 (2019) 545-561.