一種雙金屬刀具及其制造方法與流程

本發明涉及刀具加工技術領域，尤其是涉及一種雙金屬刀具的制造方法。

背景技術：

刀具包括菜刀、剪刀、美工刀、手術刀、求生刀和軍用匕首等，傳統的刀具選擇合適的鋼材(高碳鋼式不銹鋼)進行切割、鍛造、熱處理和打磨后成形，這些刀具的最大缺點是：

(1)利用高碳鋼作為刀體材料，熱處理后的硬度可達到hrc65左右，但是碰到硬度更高的物品容易崩刃，使用壽命較短，刀口容易磨損、生銹，對于要求較高的食品行業或醫療行業不能使用，受到了行業的限制；

(2)采用不銹鋼或者不銹鐵制造的刀具，雖然解決了防銹的問題，但是刀具的硬度不符合要求(不銹鋼含碳量在0.5以下)，一般的不銹鋼或者不銹鐵的淬火后硬度在hrc40～55之間，該數據范圍內的硬度在切削比較硬的物品時容易出現卷刃現象，因此存在硬度和韌性不能兼顧。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種雙金屬刀具及其制造方法。

本發明中的雙金屬刀具采用雙金屬材質，刀體為普通的不銹鋼或不銹鐵，刀刃部分采用納米級粉末鋼，提升刀刃的硬度和切削力，避免整個刀具采用成本較高的粉末鋼，降低刀具的生產成本，刀口不易磨損或生銹，尤其適用于要求較高食品行業和醫療行業，利于延長刀具的使用壽命。

本發明在制造方法中，首先對刀體和刀刃進行單獨加工成型，然后焊接成刀具，焊接后整體進行熱處理，提升焊接部分的硬度和韌性。

為實現上述的發明目的，本發明所采用的具體技術方案如下：

一種雙金屬刀具，包括刀體和刀刃；

所述的刀刃焊接固定在刀體上，所述刀體采用不銹鋼或不銹鐵材質，所述刀刃的至少一部分為粉末鋼材質。

本發明的雙金屬刀具中，刀刃部分材料為粉末鋼，具有良好的防銹性能，由于是納米級的粉末鋼，其鋼的碳化物分布非常均勻，沒有合金偏析，不是粉末鋼都在合金偏析且容易斷，鋼的韌性和耐磨損性能非常優秀，是普通不銹鋼的5倍以上，真空熱處理后的硬度可到hrc63～69不等，具有硬度高、耐磨、不崩刃、不生銹、韌性高等優點，即節省了大量的粉末鋼，同時大幅提升刀具的使用壽命。

作為優選的，所述的刀刃分為三層，兩側為不銹鋼層或不銹鐵層，中部為粉末鋼層。

在刀刃部分采用三層，僅在中間層使用粉末鋼，兩側表層采用不銹鋼材質，能夠進一步減少粉末鋼的用量，降低刀具的生產成本。

作為優選的，所述刀體的焊接面中部設有凸棱，刀刃的焊接面設有配合凸棱的凹槽，且凹槽的寬度等于所述粉末鋼層的厚度。

由于刀體和刀刃是焊接的，焊接處的結構強度，也影響整個刀具的性能。刀體與刀刃的焊接面分別設置凸棱與凹槽，通過兩者的配合，有利于兩部分焊接對位固定，能夠提升焊接處結構強度。

作為優選的，所述粉末鋼的型號為m390、s290、s390、asp60和hap40中的一種。

粉末鋼m390是一種使用最為廣泛的材質。

粉末鋼s290具有高硬度、高耐磨，主要化學成份分析(％)：c碳：2.01；w鎢：13.0；co鈷：11.0；cr鉻：3.75；mo鉬：2.45；v釩：5.05。淬火后硬度可達到hrc66-68。

粉末鋼s390，具有高耐磨粒磨損，高韌性、高抗壓強度；化學成份(％)：c碳：1.64；w鎢：10.40；co鈷：7.98；cr鉻：4.75；mo鉬：2.00；v釩：4.80。熱處理：淬火，730～840℃預熱，1150～1230℃加熱，回火溫度520～550℃，回火硬度65～69hrc。

粉末鋼asp60產自瑞典，是一種超高合金粉末高速鋼，其鈷與釩的含量非常高，且經粉末冶金的技術制造出來，如此能讓鋼材是非常均一且擁有一致的特性；主要化學成份分析(％)：c：2.3、cr：4.2、mo：7.0、w：6.5、co：10.5；hrc:67～69℃。

粉末鋼hap40，日立金屬hap40是日立研發生產的含鈷co粉末高速鋼。極高的硬度，耐磨性與韌性兼備的泛用型高速鋼，適合制造所有的切削工具，hap40鋼種具有極好的耐磨性和韌性，優于其他高合金的冷作鋼。

本發明選取上述型號的粉末鋼回火溫度520～550℃，與刀體的不銹鋼和不銹鐵大致相同，焊接后整體熱處理，工藝相適應。

本發明中，所述的雙金屬刀具包括但不限于為廚刀、剪刀、美工刀、手術刀、求生刀、刻刀和軍用匕首，其他的任何道具，只要符合本發明的雙金屬材質特征，即刀體與刀刃分別采用不銹鋼和粉末鋼，均在本發明的保護范圍之類，進一步可擴展至車床和銑床上所用的車刀、鉸刀等。

另外，本發明提供的一種雙金屬刀具的制造方法，包括：

采用不銹鋼或不銹鐵加工成刀體，利用粉末鋼加工成刀刃；

對所述的刀刃在真空條件下進行淬火和回火處理，淬火溫度范圍在1150～1210℃，回火溫度范圍在530～560℃；

將成型的刀體和刀刃固定在夾具內，并進行激光焊接；

對焊接成型的刀具在530～560℃和氮氣保護下回火，時間為0.5～1h，然后經打磨、拋光和開刃后得到成品刀具。

作為優選的，在真空條件下進行淬火和回火處理的時間為1～2小時，重復2～3次。

作為優選的，所述粉末鋼的型號為m390、s290、s390、asp60和hap40中的一種。

作為優選的，所述夾具內固定刀刃的部分采用銅制作，提升焊接時的散熱性能，防止刀刃退火，且刀刃與刀體材料之間不能有間隙。

作為優選的，在進行激光焊接時，應在刀體與刀刃的焊接面上鍍5～10μm厚的鎳基合金涂層，焊接速度控制在25～35mm/秒。

本發明中的刀具中，刀刃部分采用粉末鋼材料，具有良好的防銹性能，其鋼的碳化物分布非常均勻，沒有合金偏析，具有硬度高、耐磨、不崩刃、不生銹、韌性高等優點。

附圖說明

圖1為本發明中剪刀(a)、匕首(b)、手術刀(c)、刻刀(d)和美工刀(e)的結構圖；

圖2為刀具焊接時的夾具裝配圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖來詳細說明本發明，但本發明并不僅限于此。

如圖1所示的刀具，分別為剪刀a、匕首b、手術刀c、刻刀d和，在上述的刀具內，包括刀體1和刀刃2。刀刃2焊接固定在刀體1上，其中，刀體1采用不銹鋼或不銹鐵材質，刀刃2的至少一部分為粉末鋼材質。

所采用的粉末鋼型號可以是m390、s290、s390、asp60和hap40中的一種。上述型號的粉末鋼回火溫度520～550℃，與刀體的不銹鋼和不銹鐵大致相同，焊接后整體熱處理，工藝相適應。

具體在本實施例中，剪刀a的刀體1為不銹鋼，刀刃2采用m390；匕首b的刀體1為不銹鐵，刀刃2采用s390；手術刀c的刀體1為不銹鋼，刀刃2采用m390；刻刀d的刀體1為合金鋼，刀刃2采用s290；美工刀e的刀體1為不銹鋼，刀刃2采用s290。

本實施例中，刀刃2部分材料為粉末鋼，具有良好的防銹性能，由于是納米級的粉末鋼，其鋼的碳化物分布非常均勻，沒有合金偏析，韌性和耐磨損性能非常優秀，是普通不銹鋼的5倍以上，真空熱處理后的硬度可到hrc63～69不等。

本實施例中，刀刃2可以整體采用粉末鋼材質。另外，刀刃2還可設置分為三層，兩側為不銹鋼層或不銹鐵層，中部為粉末鋼層，即僅在中間層使用粉末鋼，兩側表層采用不銹鋼材質，能夠進一步減少粉末鋼的用量，降低刀具的生產成本。

本實施例中，制造雙金屬刀具的流程為：下料-熱處理-焊接-打磨-成品。具體的制造工藝如下：

首先，選擇一種型號的粉末鋼加工成所需刀刃的形狀；，對刀刃在真空條件下進行淬火和回火處理，淬火溫度范圍在1150～1210℃，回火溫度范圍在530～560℃，處理的時間為1～2小時，重復2～3次；

其次，選擇不銹鋼或不銹鐵作為刀體材料，并加工呈所需刀體的形狀；

最后，如圖2所示，將成型的刀體和刀刃固定在夾具3內，并進行激光焊接；夾具內固定刀刃的部分4采用銅制作，提升焊接時的散熱性能，防止刀刃退火，且刀刃與刀體材料之間不能有間隙；在進行激光焊接時，應在刀體與刀刃的焊接面上鍍5～10μm厚的鎳基合金涂層，焊接速度控制在25～35mm/秒；

對焊接成型的刀具在530～560℃和氮氣保護下回火，時間為0.5～1h，防止焊縫開裂，然后經打磨、拋光和開刃后得到成品刀具。

以上所述僅為本發明的較佳實施舉例，并不用于限制本發明，凡在本發明精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。