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本文立足重庆大足龙水小五金刀剪行业的实际,以开发高性价比刀剪材料为出发点。在分析国内外刀剪材料现状后,指出目前国内开发马氏体不锈钢外刀剪用材的特点是:为保证刀剪的硬度及耐磨性,在提高含C量的同时增加钢中的Cr含量,并添加少量强碳化物形成元素如Mo和V等。显然,这是一条消耗稀有资源多且不经济的合金化路线。课题组根据多年的科研和实践,避免走传统的低性价比的Cr-Mo-V合金化路线,研制出有自主知识产权、高性价比的含适量Si的系列刀剪专用材料。本文研究的4Cr13Si2钢主要特点是:在4Cr13钢的基础上添加约2%的Si,使其在不显著影响钢的热机械加工性能的基础上,能强化铁素体基体,提高基体的强度、硬度和耐磨性能。而且,能显著改善钢的抗高温氧化性能。同时,适量的Cr和适量的Si可以保证钢的耐腐蚀性能。这一设计理念为新型马氏体不锈钢材料的开发提供了新的思路。在经过中频感应炉熔制、电渣重熔、精锻开坯和热轧退火后,得到40mm×6mm热轧退火扁板材。对材料进行硬度、金相、XRD、EBSD及拉伸力学性能分析。表明,退火板材组织晶粒细小均匀,强度和塑性较好。Si基本固溶于铁素体基体,碳化物含量少,且分布均匀;热处理工艺试验表明,4Cr13Si2钢作为刀具用材时,淬火温度以1050~1100℃为宜,淬火组织为淬火马氏体+少量残余奥氏体+少量碳化物,淬火硬度在HRC60左右。为保持高硬度,回火温度160～200℃,油中回火120min。1070℃淬火+180℃回火后弯曲力学性能试验表明,4Cr13Si2钢具有很好的强韧性能。其抗弯强度大于3200MPa,断裂挠度大于9mm,弯曲断口为具有塑性断裂和脆性断裂特征的混合型断口。在对0Cr13、5Cr15MoV、4Cr10Si2和4Cr13Si2钢在900~1150℃范围加热15min的抗高温氧化试验表明,抗高温氧化能力4Cr13Si2>4Cr10Si2>5Cr15MoV>0Cr13。电化学腐蚀试验表明,在1070℃淬火+180℃回火相同热处理条件下,4Cr13Si2钢抗电化学腐蚀性能与5Cr15MoV钢相当,并优于4Cr13钢和4Cr10Si2钢。用4Cr13Si2钢制作厨用切片刀,进行切削对比试验表明,4Cr13Si2钢锋利度持久性优于5Cr15MoV钢切刀,显著优于4Cr13钢切刀。对几种试验材料综合性能和价格方面进行了比较,4Cr13Si2钢价格略高于4Cr13、4Cr10Si2钢,但远低于5Cr15MoV钢,而其综合性能最好。以上研究和试验证明,4Cr13Si2钢是一种新型的高性价比的马氏体不锈钢刀剪材料。最后,成功地对4Cr13Si2钢进行了工业化生产,热轧出11.2吨δ=2.5mm的4Cr13Si2钢板材。