首頁>新聞中心>新材料前沿

好鋼用在刀刃上!北科大新材料助力“中國第一刀”

2019-08-13 16:18:00

  廚刀對于烹飪起重要作用。 陽江十八子集團(tuán)生產(chǎn)的十八子作廚刀是“中國菜刀行業(yè)標(biāo)志性品牌” 。秉承著“好鋼用在刀刃上”的理念,與北京科技大學(xué)李晶教授團(tuán)隊合作,攻堅克難,先后完成了刀剪用鋼 一次碳化物控制技術(shù)研究、刀剪用鋼輥鍛熱處理工藝技術(shù)研究、刀剪用鋼復(fù)合軋制工藝技術(shù)研究等,一方面大幅度改善了廚刀刃口用鋼中的組織和碳化物,另一方面集聚了復(fù)合板基層硬度高、鋒利性好和復(fù)層韌性好、耐蝕性優(yōu)良的特點,實現(xiàn)了廚刀使用性能的大幅提升。

  廚刀首要目標(biāo)是完成食材的分割,即通過物質(zhì)的分離獲得適當(dāng)?shù)男螤?,同時要求加工過程中不產(chǎn)生明顯缺陷。廚刀的切削對象主要為有機(jī)物,硬度較低,切割過程中刀刃的鍥入不存在問題,而后續(xù)的分離是通過有機(jī)物纖維被拉長變形達(dá)到一定限度后的撕裂,纖維的拉長變形往往導(dǎo)致切割質(zhì)量的惡化。例如,肉類切割時肌肉纖維的拉長變形,必然導(dǎo)致切口變形而無法獲得更薄的肉片,甚至難以分割;胡須切割時纖維的變形將產(chǎn)生拔胡須的疼痛感覺;紙張切割時纖維的拉長變形將產(chǎn)生“毛邊”現(xiàn)象,等等。因此,為了得到良好的切割質(zhì)量,需要保證切割過程中對有機(jī)物纖維進(jìn)行有效瞬時剪切分離而不產(chǎn)生明顯塑性變形,也就是“吹毛斷發(fā)”。這對廚刀的使用性能提出了較高的要求。

  廚刀之根本——“好鋼” 

  廚刀的鋒利性能是衡量其使用性能的核心評價指標(biāo)。鋒利性能包括初始鋒利度和鋒利耐用度,二者均與廚刀刃口的幾何形貌和刃口材料性能直接相關(guān),其中刃口材料性能決定了廚刀鋒利性能的上限。

  為了提高廚刀用鋼性能,以鋼材碳化物和組織控制為主線,結(jié)合廚刀用鋼生產(chǎn)工藝流程,進(jìn)行了四個方面的工作:

 ?。?)刀剪材料用不銹鋼電渣重熔過程中一次碳化物控制技術(shù)。調(diào)控電渣重熔工藝參數(shù),減少一次碳化物的析出量和尺寸,并改善其分布;動態(tài)控制電渣重熔過程中的熔速和冷卻制度,基本實現(xiàn)淺平熔池熔煉,降低了電渣錠中一次碳化物體積分?jǐn)?shù),顯著減小一次碳化物尺寸,且分布更加均勻,電渣錠凝固組織細(xì)化。

  (2)基于高溫擴(kuò)散退火—終軋溫度—軋制變形量的綜合調(diào)控一次碳化物技術(shù)。通過熱軋開坯,之后進(jìn)行高溫擴(kuò)散退火,促進(jìn)一次碳化物溶解。精軋過程中控制終軋溫度和累積變形量,使熱軋卷中一次碳化物體積分?jǐn)?shù)進(jìn)一步降低。

  (3)基于第一性原理計算,熱力學(xué)動力學(xué)模擬,以及淬火時效工藝的刀剪材料用鋼中二次碳化物控制技術(shù)。確定了提高刀剪耐磨性和鋒利度的碳化物類型;明確了M23C6二次碳化物的溶解溫度和M7C3二次碳化物的析出溫度及時間,獲得合理的熱處理工藝參數(shù)。通過熱處理工藝優(yōu)化,促進(jìn)了鋼中二次碳化物類型的轉(zhuǎn)變,獲得強(qiáng)韌性兼具,且比表面積大的納米級M7C3碳化物,提高了刀剪的耐磨性和鋒利度。

  (4)碳化物和刀剪刃部組織控制一體的輥鍛熱處理技術(shù)。采用對刀刃部分施加梯度變形量,實現(xiàn)高品質(zhì)刀剪刃部晶粒和碳化物的細(xì)化;通過延長回火時間,促進(jìn)納米級碳化物的析出與彌散分布,實現(xiàn)低溫回火的二次硬化效應(yīng),獲得強(qiáng)韌兼具和鋒利性能優(yōu)異的刀刃。

  下圖為創(chuàng)新成果應(yīng)用后,廚刀用鋼顯微組織照片,碳化物明顯細(xì)化且分布均勻(顆粒狀為碳化物)。

  

  圖.改善前后廚刀用鋼顯微組織照片(顆粒狀的為碳化物)

  下圖為與國外高品質(zhì)廚刀顯微組織對比,鋼中的碳化物細(xì)小、彌散,達(dá)到甚至超過國際先進(jìn)水平。

  

  圖. 十八子廚刀與國內(nèi)外高品質(zhì)廚刀顯微組織對比

  十八子集團(tuán)應(yīng)用北科大李晶教授團(tuán)隊創(chuàng)新技術(shù)生產(chǎn)的廚刀,其硬度為58HRC、鋒利度為116mm、鋒利耐用度736mm,鋒利度達(dá)到國際先進(jìn)水平,鋒利耐用度明顯高于國際先進(jìn)水平。

  廚刀之升華——“復(fù)合” 

  板材復(fù)合化是指通過復(fù)合軋制的方式將高碳不銹鋼鑲嵌在多層低碳不銹鋼中間,通過開刃,使高碳不銹鋼裸露出來成為刀刃。相比于傳統(tǒng)單一材質(zhì)的高碳不銹鋼刀具,刀具刃部具有較高的硬度和鋒利度,刀身其他部位又具有較好的韌性和耐腐蝕性。下圖為復(fù)合板基層和復(fù)層顯微組織照片。

  

  圖. 復(fù)合板顯微組織照片

  通過軋制復(fù)合工藝實現(xiàn)了“好鋼用在刀刃上”的理念。復(fù)合板集聚了基層和復(fù)層的優(yōu)點,不但有效利用了基層材料 8Cr13MoV 的高強(qiáng)度、高硬度等力學(xué)性能,同時又具有復(fù)層材料耐蝕性優(yōu)良、韌性好等特殊性能,既可以降低制備成本,又可以達(dá)到使用要求。

  現(xiàn)今十八子作廚刀暢銷全國各地及日、美、加、韓、東南亞、港澳臺等30多個國家和地區(qū),被譽(yù)為“中國第一刀”。

版權(quán)說明

【1】 凡本網(wǎng)注明"來源:中國冶金報—中國鋼鐵新聞網(wǎng)"的所有作品,版權(quán)均屬于中國鋼鐵新聞網(wǎng)。媒體轉(zhuǎn)載、摘編本網(wǎng)所刊 作品時,需經(jīng)書面授權(quán)。轉(zhuǎn)載時需注明來源于《中國冶金報—中國鋼鐵新聞網(wǎng)》及作者姓名。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
【2】 凡本網(wǎng)注明"來源:XXX(非中國鋼鐵新聞網(wǎng))"的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng) 贊同其觀點,不構(gòu)成投資建議。
【3】 如果您對新聞發(fā)表評論,請遵守國家相關(guān)法律、法規(guī),尊重網(wǎng)上道德,并承擔(dān)一切因您的行為而直接或間接引起的法律 責(zé)任。
【4】 如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的。電話:010—010-64411649
品牌聯(lián)盟
  • 燃燒裝置2.gif
  • 湖南華菱集團(tuán).jpg
  • 山東鋼鐵集團(tuán).jpg
  • 1_看圖王.png
  • W020190430461031429831.jpg
  • 首鋼.jpg
  • 冶金工業(yè)規(guī)劃研究院logo1.jpg
  • W020130618825601874406.jpg
  • W020130618825602778336.jpg
  • W020130618825603702632.jpg
  • W020130618825617201098.jpg
  • W020130618825606679805.jpg
  • W020130618825607505186.jpg
  • brand04.png
  • brand06.png
  • brand05.png
  • brand03.png
  • brand02.png
  • brand01.png
    read_image.gif

    地址:北京市朝陽區(qū)安貞里三區(qū)26樓 郵編:100029 電話:(010)64442120/(010)64442123 傳真:(010)64411645 電子郵箱:csteelnews@126.com

    中國冶金報/中國鋼鐵新聞網(wǎng)法律顧問:大成律師事務(wù)所 楊貴生律師 電話:010-58137252 13501065895 Email:guisheng.yang@dachenglaw.com

    中國鋼鐵新聞網(wǎng)版權(quán)所有,未經(jīng)書面授權(quán)禁止使用 京ICP備07016269 京公網(wǎng)安備11010502033228