【摘 要】
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厨房刀具是人们生活中不可缺少的必需品,相对于国外高端产品我国厨刀在力学性能和抗菌性还存在一定差距。因此,本文以国际流行的高端厨刀材料50Cr15MoV钢为研究对象,研究了该材料的热处理工艺-微观组织-性能之间的变化规律,并在50Cr15MoV钢的基础上添加了关键元素Cu以达到抗菌的目的,同时,为解决加工变形过程中由Cu元素引起的材料热脆难题,本文详细研究了50Cr15MoVCu钢的热变形行为。论文
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厨房刀具是人们生活中不可缺少的必需品,相对于国外高端产品我国厨刀在力学性能和抗菌性还存在一定差距。因此,本文以国际流行的高端厨刀材料50Cr15MoV钢为研究对象,研究了该材料的热处理工艺-微观组织-性能之间的变化规律,并在50Cr15MoV钢的基础上添加了关键元素Cu以达到抗菌的目的,同时,为解决加工变形过程中由Cu元素引起的材料热脆难题,本文详细研究了50Cr15MoVCu钢的热变形行为。论文获得了如下的主要研究结果:在50Cr15MoV钢的热处理工艺-微观组织-性能之间的变化规律研究方面,重点研究了淬火温度对碳化物演变的影响,获得了科学合理的热处理工艺参数,建立了温度-组织-力学性能之间的关系。研究结果表明,基体中细小、均匀分布的碳化物是提高厨刀锋利性和耐用度的关键。在淬火温度为950℃下,50Cr15MoV钢会存在大量尺寸不规则的碳化物,其主要成分为Cr23C6,小尺寸约3～6μm、较大尺寸约13～15μm。随着淬火温度的升高,碳化物尺寸和数量会减少,在1050℃时,碳化物的尺寸和密度分布较为均匀,此时的淬火硬度相对较高。温度进一步升高到1150℃,碳化物基本分解回溶到基体中,同时材料硬度下降。50Cr15MoV钢在低温回火下,组织没有明显变化,回火后硬度随回火温度升高而逐渐下降。基于不同热处理下组织和力学性能的结果,获得了50Cr15MoV钢实验范围内最佳热处理工艺:1050℃保温30 min油淬,200℃保温90 min空冷。以50Cr15MoV钢为基础,设计添加了适量的Cu元素以达到获得抗菌材料的目的。实验结果表明,50Cr15MoVCu钢的碳化物析出演变规律与50Cr15MoV钢的规律基本一致。通过微观组织和力学性能的分析,得到的热处理工艺为1050℃保温30 min,油淬,200℃保温90 min,空冷。通过时效后组织和硬度的变化以及抗菌实验结果,确定时效温度为500℃,时效时间30 min,此时50Cr15MoVCu钢的抗菌效果较好,同时硬度相对较高。因此,50Cr15MoVCu钢的最佳热处理工艺为:1050℃保温30 min油淬,200℃保温90 min空冷,500℃时效30 min。为解决热加工过程中由添加Cu元素而引起的的开裂问题,研究了50Cr15MoVCu钢在变形温度为900～1100℃,变形速率为0.001～10 s-1范围内的热变形行为。结果表明,变形温度和变形速率对50Cr15MoVCu高温下的流变应力有显著的影响。流变应力随变形温度的升高而降低,随变形速率的升高而升高,热变形过程中所需要的热变形激活能Q值约为462 k J/mol。获得的本文最优热加工工艺参数为:变形温度为900～950℃/0.1-10 s-1和变形温度为950～1100℃/0.01-0.1s-1,同时得到了带有Z参数的双曲线本构方程:Z=（?）exp（Q/RT）=3.42×1017[sinh 0.0068×σ]5.6807
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