我们最初做这种菜刀只是想让老百姓也能感受到激光技术的作用，其实，更主要的应用在工业制造领域，如用在重大轮机装备和工模具等重要部件的激光表面强化，已经在全国各大企业获得推广应用，替代传统的热处理、电镀、喷涂等已经成为必然趋势。

                        ——浙江工业大学激光加工技术工程研究中心  姚建华

自1960年7月8日美国科学家梅曼发明了第一台红宝石激光器那一刻起，激光便以其特有的光束质量赢得了世人的瞩目。在以后的岁月里，激光技术突飞猛进，且逐步渗入到各种领域，于是便产生了许多崭新的技术工艺。浙江工业大学激光加工技术工程研究中心研制的“懒汉刀”便在此基础上诞生。

目前，国内普通的刀、剪生产方法比较固定，对于较高质量的刀具主要采用复合材料和热处理技术。而一把高质量的刀具需要其即能保证有一定的韧性又要有一定的耐磨性，这些近似苛刻的要求，对传统的处理工艺很难做到。在现有的一份刀具市场调查报告中显示，在我国高档的刀具市场中，国外刀具占着垄断的地位，且其价格也高的令人咋舌，如德国的“双立人”，法国的“欧克欧”，丹麦的“欧森丹尔”等。因此开发出具有我国自主品牌的高档刀具迫在眉睫。根据这一实际情况，本中心将激光技术与刀具生产加工相结合，自主研制出了可以与国外高端刀具相媲美的“懒汉刀”。

“懒汉刀”学名纳米刀，是在激光表面强化技术的基础上研制出来的。该技术的原理是当高能量的激光束照射工件时，工件吸收光能，加工部位被瞬间加热 ，产生升温、熔化、汽化，工件表层组织发生改变，从而达到材料改性的目的。根据工件吸光后表现出的不同状态，该技术的作用可以分为三种：加热、熔化、汽化，而纳米刀的制作主要依靠激光的加热及熔化作用，最终达到合金化的效果。

图1厨刀涂层微观组织

合金化层的产生是利用激光熔覆工艺在普通材料上(局部或大面积)产生一层厚度可调的新合金，新合金层可具有特殊性能：高耐磨、耐蚀、耐高温等。在合金化的工艺中，要想获得较深的合金层，必须采用较低的扫描速率，而这对较薄的刀具明显存在变形和回火区较宽等问题。本中心根据试件的微观组织分析、硬化曲线分析及实际应用，判断优化对比各种表面处理参数，寻找到了合适的激光强化工艺。试验中，取淬火态3Cr13钢厨刀，在厨刀的一侧采用预置式激光快速熔覆 , 即在厨刀一侧预置自己设计的纳米合金层, 再用7KWCO2 横流激光器多功能加工系统对预置合金层进行扫描激光处理，并根据厨刀的特点设计理想的工艺参数，最后得到厚度在0.02～0.08mm、宽度在5～6mm、均匀的高耐磨熔覆层 , 且变形小，熔覆层表面均匀美观，其涂层微观组织如图1所示，其晶粒尺寸为20~30nm，属于纳米级。#p#分页标题#e#

图1厨刀涂层微观组织

为了能够更深入地了解纳米刀的奥秘，本中心做出了上述工艺熔覆过刀具的界面示意图，如图2所示。该图示意地显示了表面熔覆层的分布、位置及相应的组织分布。为了反映出从三个不同方向测定的硬度值，本中心分别在图2所示的A、B、C三个方向从外向里进行硬度测定，得到如图3、图4和图5所示硬度曲线。从实际使用情况看，A向的硬度分布是决定厨刀质量的关键，因此直接影响刀尖的耐磨性和锋利度。

从图3可见，A向硬度层深与熔覆带宽相近，且硬度较高、呈连续平缓过渡。因此，保证了每次磨刃都能有较高的硬度和强度。此外，从硬度层分布看还有一个软化区，宽度只有 0.2mm左右的是回火带，它改善了使用时的击韧性。图4为小刀刃处沿B 向的硬度分布。从图4可知，熔覆层的最高硬度超过了1000HV，厚度在0.02～0.08mm之间，这层熔覆层的存在，提高了刃口的硬度，从而提高了厨刀的耐磨性和锋利度。图5反映了刀刃大刃处的截面硬度分布情况。从图5可知，在基体与硬化区之间存在一个硬度低谷，即回火区。回火区的宽度与熔覆处理的工艺参数有关，本试验把该区控制在 0.2mm以内，硬度为440～470HV。通过硬度测定可知，在厨刀截面上形成了三个区域，即表面熔覆区、硬化带和回火带，其分布如图2所示，其金相低倍照片如图6所示。

        图3沿刀尖A向的硬度分布曲线

                                                               图4 小刃处沿B向的硬度分布曲线

             图5大刃处沿B向的硬度分布曲线    

      图6 刀刃低倍金相照片 32x

熔覆区以熔覆合金为主要成分，硬度在990～1300HV之间，厚度为 0.02～0.04mm , 其中大量未熔的硬质颗粒，起到了弥散强化的作用。硬化过渡区，包含与熔覆层相接的合金化层，与回火区相接的淬火区，占硬化层的80%，硬化层硬度平缓过渡，组织主要为细化的马氏体和碳化物。回火区在硬度测试时显示硬度下降。调整扫描速度，可以改变回火区的宽度。该区组织为回火索氏体及碳化物。回火区的存在有利于保持刃口的韧性，在高硬度物体冲击下避免断裂出现，即刃口既有高的硬度，又有好的韧性。目前，本中心激光熔覆处理的厨刀性能已全面达到德国“双立人”厨刀的水平，但其价格却不到“双立人”的50 %。

为了更加体现“懒汉”二字，本中心别出心裁地提出，只对刀具的一面进行强化处理。如此一来，在刀具的刃口上，处理过的一面会比未处理的硬的多，因此在切、削过程中，该面磨损的要比未处理的慢的多，如此便实现了刀具的“自锐性”，即刀具的使用过程便是磨砺过程。

姚建华研究小组研制的纳米菜刀

该项技术已获得两项发明专利和两项实用新型专利。中心经过8年时间的潜心研究，对“懒汉刀”进行了5次更新换代。目前已经试制了一万把刀具，在浙江工业大学校园里人气很高，各学院、相关的合作企业以及厨师都会来订购，得到一致好评。还有一部分刀具甚至被刻上浙江工业大学的校徽，成为校方赠送贵宾的标志性礼物。

如果此种工艺投放到市场，那么让普通的老百姓用上高档的刀具将不再是梦想，相信在将来“磨剪子，戗菜刀”只能从电视上听到了。