Korrosionsbeständiges Schneidwerkzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft korrosionsbeständige Schneidwerkzeuge, insbesondere Schneidwerkzeuge aus gehärtetem Stahl, wie z. B. Rasierklingen, die sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen, sowie eine grosse Härte der Schneide und eine Struktur, die frei von schädlichen Carbidkörnern ist, besitzen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser Werkzeuge. Die Härte dieser Werkzeuge liegt normalerweise im gehärteten Zustand lüber einem Wert von VPN 800 (Vickers Härte bei 0,5 kg Belastung) und nach Tempern einer Temperatur von bis zu 400 C kann die Härte im Bereich von VPN 650 bis VPN 800 liegen, wobei der Wert von der beim Tempern angewandten Temperatur abhängig ist.
Bisher bekannte korrosionsbeständige Schneidwerkzeuge, wie z. B. Rasierklingen, wurden aus stark chromhaltigen Stählen hergestellt, die einen hohen oder einen mittleren Kohlenstoffgehalt aufwiesen, und die von einer Temperatur von über 1000 0C ausgehend, gehärtet wurden. Als Beispiel hiefür seien Stähle genannt, die 13-14 Oio Chrom, 0,9-1,1 O/o Kohlenstoff (Typ A) sowie 13-14 O/o Chrom und 0,5-0,7 O/o Kohlenstoff (Typ B) enthalten. Der Rest besteht im wesentlichen zur Gänze aus Eisen, wobei gegebenenfalls geringere Zusätze an weiteren Elementen, wie z. B. Mangan, Kupfer, Molybdän und Kobalt vorliegen. Die aus diesen Stählen hergestellten Werkzeuge erwiesen sich in vieler Hinsicht als nicht vollständig befriedigend.
Die Stähle des Typs A erhalten, wenn sie auf eine Härte von Nahe bei VPN 800 gehärtet werden, eine Struktur, die eine grosse Zahl grober Carbidkörnern, einer Grösse im Bereich von 3-30 Mikron (maximale lineare Ausdehnung) aufweisen, wobei diese Körner es unmöglich machen, eine glatte Schneide zu erzeugen, denn diese Körner werden während des Schleifens der Schneide leicht ausgebrochen, wodurch der Rand oder die Schneide eine abgescheuerte oder rauhe Kontur und Oberfläche erhält.
Ausserdem ist die Korrosionsbeständigkeit dieser Stähle ziemlich mässig. Stähle des Typs B hauben weniger grobe Carbidkörner und eine etwas bessere Korrosionsbeständigkeit als die Stähle des vorhin genannten Typs, aber die maximale Härte, die durch Härten dieser Stähle erzielt wird, ist geringer, als diejenige des Typs A und durch diesen Umstand wird die Dauerhaftigkeit der Schneide der aus diesem Stahl hergestellten Werkzeuge ungünstig beeinflusst.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung war es, ein korrosionsbeständiges Schneidwerkzeug, beispielsweise eine Rasierklinge, herzustellen, wobei dieses Schneidwerkzeug eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit in Kombination mit einer verbesserten Schärfe der Schneide und einer glatteren Schneide aufweist sowie eine verbesserte Anlassfestigkeit besitzt.
Die Zeichnung zeigt, ein Diagramm, in dem der Kohlenstoffgehalt, die Summe aus dem Chronigehalt, einer Hälfte des Molybdängehalts und einem Viertel des Wolframgehalts angegeben ist. Diese Summe wird im Diagramm als Y bezeichnet.
Gegenstand der Erfindung ist ein korrosions beständiges Schneidewerkzeug, insbesondere eine Rasierklinge, das eine grosse Härte der Schneide aufweist und sich dadurch auszeichnet, dass die Klinge aus einem Stahl besteht, der Chrom und Kohlenstoff enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von Chrom und Kohlenstoff unter 30:
1 liegt, und dass der Kohlenstoffgehalt und die Summe aus dem Chromgehalt und der Hälfte eines allfälligen Molybdängehaltes und eines Viertels eines allfälligen Wolframgehaltes so gross sind, wie dies bei der durch die Verbindungslinie der Punkte ABCDEFA beschriebenen Fläche im beiliegenden Diagramm der Fall ist, wobei der allfällige MolybdJängehalt höchstens 1,5 Gew.-O/o und der allfällige Wolframgehalt höchstens 3,0 Gew.-O/o beträgt.
Vorzugsweise enthält das erfindungsgemässe Schneidewerkzeug ausserdem bis zu 1Gew.-O/o eines oder mehrerer der Elemente Nickel, Kobalt, Kupfer, Niob, Tantal, Titan, Vanadin, Zirkon, Bor und Beryllium, wobei der Summenwert des Gehaltes sämtlicher dieser Elemente maximal 1Gew.-O/o beträgt und wobei der Stahl ausserdem gegebenenfalls noch bis zu 0,8 Gew.-O/o Silicium und bis zu 1,0 Gew.-O/o Mangan enthält.
Die erfindungsgemässen Schneidwerkzeuge, insbesondere Rasierklingen, bestehen aus einem härtbaren Stahl, der eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit und in gehärtetem Zustand und vorzugsweise eine Härte von über VPN 800 besitzt und nach dem Anlassen auf bis zu 400 C eine Härte im Bereich von VPN 650-800 aufweist, wobei diese Härte von der Anlasstemperatur abhängig ist. Der Stahl besitzt auch eine gute Bearbeitbarkeit, wie z. B. ausserordentlich gute Kaltwalzeigenschaften.
Der Wolframgehalt des Stahles, kann beispielsweise 0,3 lo betragen, wesentlicher ist jedoch, dass die Mengen an Kohlenstoff sowie die Summe der Mengen an Chrom, der Hälfte der Menge an Molybdän und des Viertels der Menge an Wolfram so ausgewählt werden, dass die Legierung innerhalb des Vieleckes liegt, das durch die Punkte A, B, C, D, E, F und A in der anliegenden Zeichnung beschrieben wird, wobei die Summe in der Zeichnung als Y bezeichnet wird. Wenn daher ein geringer Gehalt an Kohlenstoff gewählt wird, dann hat es sich herausgestellt, dass der Chromgehalt, und für den Fall, dass Molybdän und/oder Wolfram anwesend ist, die Summe aus dem Chromgehalt und einer Hälfte des Molybdängehalts sowie eines Viertels des Wolframgehalts in der Regel ebenfalls tief liegen soll.
Die Grenzbedingungen, die durch die Verbindungslinien der Punkte A, B, C, D, E, F, A beschriebenen Fläche bestimmt sind, sind die folgenden: A 9.0/0.3; B 10.0/0.3; C 12.0/0.4; D 12.0/0.5; E 10.0/0.5; und F 9.0/0,4.
Der Kohlenstoffgehalt muss innerhalb des Bereiches 0,30-0,50 O/o liegen, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist. Normalerweise soll der Kohlenstoffgehalt höchstens 0,45 O/o betragen, d. h. er soll vorzugsweise innerhalb des engeren Bereiches von 0,35-0,45 O/o liegen. Ausserdem soll der Chromgehalt in der Regel innerhalb des Bereiches von 0,5-10,8 0/o gewählt werden, und er soll vorzugsweise 9,5-10,5 O/o betragen. Es hat sich herausgestellt, dass hervorragend gute Ergebnisse erhalten werden, wenn das Verhältnis von Chrom zu Kohlenstoff innerhalb des Bereiches von 20- 28 liegt.
Es isl
1 1 ausserdem vorteilhaft, wenn die Summe der Gehalte an Chrom, der Hälfte des Gehaltes an Molybdän und eines Viertels des Gehaltes an Wolfram innerhalb des Bereiches von 9,5-11,25 /o liegt. Die Gehalte an Molybdän und Wolfram sollen normalerweise höchstens 1,25 O/o, bzw. höchstens 2,5 0/0 betragen, d. h. sie sollen im Bereich von 0,3-1,25 0/0, bzw. im Bereich von 0,6-2,5 O/o liegen. Der Siliciumgehalt soll vorzugsweise im Bereich von 0,2-0,7 /o liegen und der Mangangehalt soll gleicherweise im Bereich von 0,2-0,7 0/0 liegen.
Die Mengen an jedem der Elemente der Gruppe, die aus Nickel, Kobalt, Kupfer, Niob, Tantal, Titan, Vanadin, Zirkon, Bor und Beryllium besteht, soll normalerweise nicht über 0,5 O/o liegen und es ist auch vorteilhaft, wenn die Summe an allen diesen zuletzt genannten Elementen nicht über 0,5 O/o liegt.
Die Stähle, die bisher zur Herstellung von Schneidwerkzeugen, wie z. B. Rasierklingen, verwendet wurden, wiesen eine nicht aufeinander abgestimmte Zusammensetzung auf, was bedeutet, dass ihre Gehalte an Kohlenstoff und Chrom über den Wert lagen, die sinnvoll wären, wenn der Stahl mit Hitze behandelt wird. So wurde der Überschuss an Kohlenstoff und Chrom in den Carbidkörnern im gehärteten Stahl gefunden, während das Grundgerüst einen wesentlich geringeren Kohlenstoff- und Chromgehalt aufwies, als dies aus der chemischen Zusammensetzung des Stahls zu ersehen war.
Die erfindungsgemässe Zusammensetzung soll so aufeinander abgestimmt sein, dass die Werte, die bei der Analyse des Stahls erhalten werden, und das Grundgerüst im wesentlichen gleich sind. Einer der Vorteile, der im erfindungsgemässen Stahl erreicht wird, ist derjenige, dass die Zusammensetzung der Matrix nach der Härtung praktisch konstant bleibt, unabhängig von den Änderungen in den Härtungsbedingungen. Dies bedeutet auch, dass die Korrosionsbeständigkeit unver ändert bleibt, und dass der Stahl gegenüber VeränderunF gen in den Bedingungen der Hitzebehandlung nicht empfindlich ist. Ein weiterer Vorteil im Vergleich zu bisher verwendeten korrosionsbeständigen Stählen liegt in dem geringeren Chromgehalt, der auch bezüglich der Kosten des Produktes von Bedeutung ist.
Die Härte des gehärteten Stahls hängt unter anderem vom Kohlenstoffgehalt des Stahles ab. Wenn jedoch die Ms-Temperatur des Stahls, d. h. die Temperatur bei der die Umwandlung von Austenit in Martensit beginnt, durch die Zugabe von üblichen Mengen an Legierungselementen auf ein solches Mass herabgesetzt wird, dass nach der Härtung des Stahls praktisch keine Selbst Temperung des Martensit auftritt, kann eine Härte von über VPN 800 schon dann erreicht werden, wenn der Kohlenstoffgehalt so gering ist, wie etwa 0,3.
Wenn andererseits die M8-Temperatur durch die Zugabe von zu grossen Mengen an Legierungselementen zu dem Stahl zu stark herabgesetzt wird, dann wandelt sich der Austenit nur teilweise in Martensit um, was dazu führt, dass die Härte nicht ausreichend hoch ist, auch dann nicht, wenn eine Martensit erzeugende Tieftemperaturkühlung angewandt wird. Die bisher zur Herstellung von korrosionsbeständigen Schneidwerkzeugen, wie z. B. Rasierklingen, verwendeten Stähle hatten keine Zusammensetzungen, die entsprechend aufeinander abgestimmt waren, und durch diesen Umstand war die maximale Härte, die bei diesen Stählen erreicht werden konnte, beträchtlich geringer, als die gewünschte Härte.
Ausserdem war es auch nicht möglich, mit Hilfe dieser Stähle eine einheitliche Zusammensetzung im Grundgerüst zu erreichen, während dies im Grundgerüst der erfindungsgemässen Stähle der Fall ist.
Deshalb führt die Anwesenheit von grossen Mengen Carbidkörnern in den bisher bekannten Stählen zu Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung um die Körner, wodurch wieder die maximale Härte, die nach dem Härtungsvorgang erzielbar ist, herabgesetzt wird.
Die hervorragenden Eigenschaften, die bei den erfindungsgemässen Stählen im Vergleich zu bisher für Schneidwerkzeuge verwendeten korrosionsbeständigen Stählen erzielt wurden, werden in der Folge anhand von Beispielen noch mehr veranschaulicht.
Die Struktur des kaltgewalzten Stahles ist für die Herstellung von sehr guten Schneiden sehr wichtig, So ist die Anwesenheit von groben Carbidkörnern deshalb sehr nachteiilg, das diese, wie bereits früher erwähnt wurde, leicht während des Schleifens der Schneide ausbrechen und dadurch eine abgescheuerte bzw. unregelmässige Kontur und Oberfläche entsteht. In dem unten angegebenen Beispiel stellen der Stahl A und der Stahl B bisher für Rasierklingen angewandte Stähle dar, während die Stähle C 1 und C 2 Beispiele für erfindungsgemässe Stähle sind.
C O/o Si O/o Mn O/o Cr O/o Mo O/o Carbidkörner pro mm2 die gröber als 5 Mikron sind A 0,95 0,32 0,91 13,4 - 671 B 0,58 0,36 0,42 13,9 - 16 C1 0,38 0,41 0,41 10,6 - 0 C2 0,42 0,34 0,38 10,0 0,87 0
Die Härte der korrosionsbeständigen Chromstähle hängt von der bei der Härtung angewandten Temperatur, der Abkühlung, ausgehend von der Härtungstemperatur, und der Anlasstemperatur ab. Bei Stählen;
die im Gegensatz zu den erfindungsgemässen Stählen keine aufeinander abgestimmte Zusammensetzung aufweisen, tritt für eine bestimmte Härtungszeit und ein bestimmtes Kühlverfahren eine Härtungstemperatur auf, bei der eine maximale Härte erreicht wird. Durch nachfolgendes Anlassen auf 100-150 "C ist es möglich, diese Härte etwas zu erhöhen.
Bei den folgenden Beispielen, bei welchen die Stähle A und B bisher für Rasierklingen verwendete Stähle darstellen und die Stähle C 1, C2 und C 3 erfindungsgemässe Stähle darstellen, wird die maximale Härte dadurch erreicht, dass man eine Härtungszeit von 40 Sekunden, ein Abkühlen von der Härtungstemperatur auf Zimmertemperatur und sodann auf -70 CC und ein darauffolgendes Anlassen bei 100 "C in siedendem Wasser vornimmt.
C O/o Si O/o Mn O/o Cr O/o Mo O/o W O/o Maximale Härte
VPN A 0,95 0,32 0,91 13,4 - - 820 B 0,58 0,36 0,42 13,9 - - 790 C1 0,38 0,41 0,41 10,6 - - 845 C2 0,42 0,34 0,38 10,0 0,87 - 840 C3 0 > 45 0,32 0,43 9,7 0,63 0,63 855
Die grosse Härte der erfindungsgemässen Stähle erleichtert das Schärfen der Schneide, verbessert die Schneide und trägt auch zu einer Erhöhung leder Lebensdauer der Schneide bei, insbesondere wenn die Schneiden, wie dies manchmal üblich ist,
bei einer relativ tiefen Temperatur, d. h. bis zu 200 0C und insbesondere bis zu 150 C, mit einem Material be- schichtet werden, das die Schneideigenschaften günstig beeinflusst. Die erfindungsgemässen Stähle weisen trotz des relativ geringen Gehaltes an Chrom und anderen korrosionsverhindernden Elementen, wie z. B. Molybdän und Wolfram, eine ausserordentlich hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
Ein Vergleich der Korrosionsgeschwindigkeit in 0,5 0/obiger Essigsäure, der unter Verwendung ader vorhin erwähnten Stähle A und B sowie unter Verwendung der erfindungsgemässen Stähle C 1, C 2, und C 3 ausgeführt wird, wird in der unten angegebenen Tabelle veranschaulicht. Alle diese Stähle wurden gehärtet und zur Erreichung der maximalen Härte angelassen.
Korrosionsgeschwindigkeit in mm/Jahr A 98 B 5,0 C1 4,2 C2 4,0 C3 4,6
Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass die Stähle C 1, C 2 und C 3 wesentlich korrosionsbeständiger sind als der Stahl A und dass sie etwa der Korrosionsbeständigkeit des Stahles B entsprechen, obwohl die erfindungsgemässen Stähle einen geringeren Gehalt an Legierungselementen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Schneidwerkzeugen, wie z. B. Rasierklingen aus erfindungsgemässen Stählen. Der Stahl wird dabei in Streifenform kaltgewalzt, bis er die gewünschte geringe Dicke aufweist, d. h. eine Dicke von 0,05-0,5 mm, und danach kann eine Formgebung vorgenommen werden, beispielsweise ein Stanzen.
Der kaltgewalzte Stahlstreifen wird dann auf hohe Härte gehärtet, indem man ihn auf eine Temperatur im Bereich von 1050-1125 0C, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1100 C erhitzt, und ihn sodann auf Zimmertemperatur oder eine nocht tiefere Temperatur abkühlt, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von -20 "C bis -120 CC. Nach der Härtung und einem gegebenenfalls nachfolgenden Anlassen in einem Bereich von 75-125 "C, beispielsweise auf eine Anlasstemperatur von etwa 100 CC, kann eine Härte im Bereich von über VPN 800 erreicht werden und die Schneiden werden dann geformt bzw.
geschärft, beispielsweise indem man sie einer Schleifbehandlung oder einem ähnlichen Arbeitsvorgang unterwirft. Schliesslich kann das Material während eines begrenzten Zeitraumes angelassen werden, beispielsweise während etwa einer Minute oder während einer Zeit von einer bis mehreren Stunden bei einer Temperatur von bis zu 400 C, beispielsweise bei einer Temperatur von 150 C. Die Härte des Stahls beträgt nach diesem endgültigen Anlassen mindestens VPN 650 und liegt, in Abhängigkeit von der Anlasstemperatur im Bereich von VPN 650-800.
Alle hierin angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf Gewichtsprozente.
Corrosion-resistant cutting tool
The present invention relates to corrosion-resistant cutting tools, in particular hardened steel cutting tools, e.g. B. razor blades that have very good corrosion resistance, as well as a high hardness of the cutting edge and a structure that is free of harmful carbide grains. The present invention also relates to a method of making these tools. The hardness of these tools in the hardened state is usually above a value of VPN 800 (Vickers hardness at 0.5 kg load) and after tempering at a temperature of up to 400 C the hardness can be in the range from VPN 650 to VPN 800, where the Value depends on the temperature applied during annealing.
Corrosion-resistant cutting tools known so far, such as. B. razor blades, were made of steels with a high chromium content, which had a high or medium carbon content, and which were hardened from a temperature of over 1000 ° C. Steels containing 13-14% chromium, 0.9-1.1% carbon (type A) and 13-14% chromium and 0.5-0.7% carbon ( Type B) included. The rest consists essentially entirely of iron, with minor additions of other elements, such as B. manganese, copper, molybdenum and cobalt are present. The tools made from these steels have not been found to be entirely satisfactory in many respects.
The type A steels, when hardened to a hardness close to VPN 800, acquire a structure which has a large number of coarse carbide grains, a size in the range of 3-30 microns (maximum linear dimension), these grains being make it impossible to produce a smooth cutting edge, because these grains are easily broken off during the grinding of the cutting edge, as a result of which the edge or the cutting edge receives a worn or rough contour and surface.
In addition, the corrosion resistance of these steels is quite moderate. Type B steels have fewer coarse carbide grains and slightly better corrosion resistance than steels of the type mentioned above, but the maximum hardness obtained by hardening these steels is lower than that of type A and this makes the durability of the The cutting edge of the tools made from this steel is adversely affected.
The aim of the present invention was to produce a corrosion-resistant cutting tool, for example a razor blade, which cutting tool has an improved corrosion resistance in combination with an improved sharpness of the cutting edge and a smoother cutting edge and also has an improved tempering resistance.
The drawing shows a diagram in which the carbon content, the sum of the chronic content, half of the molybdenum content and a quarter of the tungsten content is given. This sum is referred to as Y in the diagram.
The subject of the invention is a corrosion-resistant cutting tool, in particular a razor blade, which has a high hardness of the cutting edge and is characterized in that the blade is made of a steel containing chromium and carbon, the weight ratio of chromium and carbon below 30:
1, and that the carbon content and the sum of the chromium content and half of a possible molybdenum content and a quarter of a possible tungsten content are as large as is the case with the area described by the line connecting the points ABCDEFA in the attached diagram, where the any molybdenum content is at most 1.5% by weight and the possible tungsten content is at most 3.0% by weight.
The cutting tool according to the invention preferably also contains up to 1% by weight of one or more of the elements nickel, cobalt, copper, niobium, tantalum, titanium, vanadium, zirconium, boron and beryllium, the total value of the content of all these elements being a maximum of 1% by weight. -O / o, and the steel also optionally contains up to 0.8% by weight of silicon and up to 1.0% by weight of manganese.
The cutting tools according to the invention, in particular razor blades, consist of a hardenable steel that has very good corrosion resistance and, in the hardened state, and preferably a hardness of over VPN 800 and a hardness in the range of VPN 650-800 after tempering up to 400 C. , whereby this hardness depends on the tempering temperature. The steel also has good machinability, such as B. extraordinarily good cold rolling properties.
The tungsten content of the steel can be 0.3 lo, for example, but it is more important that the amounts of carbon and the sum of the amounts of chromium, half the amount of molybdenum and a quarter of the amount of tungsten are selected so that the alloy lies within the polygon described by points A, B, C, D, E, F and A in the accompanying drawing, the sum being denoted Y in the drawing. Therefore, if a low content of carbon is chosen, then it has been found that the chromium content, and in the event that molybdenum and / or tungsten is present, the sum of the chromium content and one half of the molybdenum content and a quarter of the tungsten content in usually should also be deep.
The boundary conditions, which are determined by the lines connecting the points A, B, C, D, E, F, A area described, are the following: A 9.0 / 0.3; B 10.0 / 0.3; C 12.0 / 0.4; D 12.0 / 0.5; E 10.0 / 0.5; and F 9.0 / 0.4.
The carbon content must be within the range 0.30-0.50 O / o, as shown in the diagram. Normally the carbon content should be at most 0.45%, i. H. it should preferably be within the narrower range of 0.35-0.45%. In addition, the chromium content should generally be selected within the range of 0.5-10.8%, and it should preferably be 9.5-10.5%. It has been found that excellent results are obtained when the ratio of chromium to carbon is within the range of 20-28.
It isl
11 is also advantageous if the sum of the chromium content, half the molybdenum content and a quarter of the tungsten content is within the range of 9.5-11.25 / o. The contents of molybdenum and tungsten should normally be a maximum of 1.25% and a maximum of 2.5%, i.e. H. they should be in the range of 0.3-1.25% or in the range of 0.6-2.5%. The silicon content should preferably be in the range from 0.2-0.7% and the manganese content should likewise be in the range from 0.2-0.7%.
The amounts of each of the elements of the group consisting of nickel, cobalt, copper, niobium, tantalum, titanium, vanadium, zircon, boron and beryllium should normally not exceed 0.5% and it is also advantageous if the sum of all these last-mentioned elements does not exceed 0.5%.
The steels that have hitherto been used to manufacture cutting tools, such as B. razor blades were used, had a mismatched composition, which means that their levels of carbon and chromium were above the value that would be useful if the steel is treated with heat. The excess of carbon and chromium was found in the carbide grains in the hardened steel, while the basic structure had a much lower carbon and chromium content than could be seen from the chemical composition of the steel.
The composition according to the invention should be coordinated with one another in such a way that the values obtained during the analysis of the steel and the basic structure are essentially the same. One of the advantages achieved in the steel according to the invention is that the composition of the matrix remains practically constant after hardening, regardless of the changes in the hardening conditions. This also means that the corrosion resistance remains unchanged and that the steel is not sensitive to changes in the conditions of the heat treatment. Another advantage compared to previously used corrosion-resistant steels is the lower chromium content, which is also important with regard to the cost of the product.
The hardness of the hardened steel depends, among other things, on the carbon content of the steel. However, if the Ms temperature of the steel, i.e. H. the temperature at which the transformation of austenite into martensite begins, is reduced by the addition of customary amounts of alloying elements to such a level that after the hardening of the steel there is practically no self-tempering of the martensite, a hardness of over VPN 800 can even then can be achieved when the carbon content is as low as about 0.3.
On the other hand, if the M8 temperature is reduced too much by adding too large amounts of alloying elements to the steel, then the austenite will only partially transform into martensite, which means that the hardness is not sufficiently high, even if when cryogenic cooling to produce martensite is used. The hitherto used for the production of corrosion-resistant cutting tools such. B. razor blades, the steels used did not have compositions that were appropriately matched to one another, and as a result of this, the maximum hardness that could be achieved with these steels was considerably less than the desired hardness.
In addition, it was also not possible to achieve a uniform composition in the basic structure with the aid of these steels, whereas this is the case in the basic structure of the steels according to the invention.
Therefore, the presence of large amounts of carbide grains in the steels known to date leads to changes in the chemical composition around the grains, which again reduces the maximum hardness that can be achieved after the hardening process.
The excellent properties that were achieved in the steels according to the invention in comparison with the corrosion-resistant steels previously used for cutting tools are illustrated in the following with the aid of examples.
The structure of cold-rolled steel is very important for the production of very good cutting edges, so the presence of coarse carbide grains is very disadvantageous because, as mentioned earlier, they break out easily during the grinding of the cutting edge and thus become abraded or irregular Contour and surface are created. In the example given below, steel A and steel B represent steels previously used for razor blades, while steels C 1 and C 2 are examples of steels according to the invention.
CO / o Si O / o Mn O / o Cr O / o Mo O / o carbide grains per mm2 which are coarser than 5 microns A 0.95 0.32 0.91 13.4 - 671 B 0.58 0.36 0.42 13.9 - 16 C1 0.38 0.41 0.41 10.6 - 0 C2 0.42 0.34 0.38 10.0 0.87 0
The hardness of corrosion-resistant chrome steels depends on the temperature used for hardening, the cooling, based on the hardening temperature, and the tempering temperature. With steels;
which, in contrast to the steels according to the invention, do not have a coordinated composition, a hardening temperature occurs for a specific hardening time and a specific cooling process at which maximum hardness is achieved. Subsequent tempering to 100-150 "C makes it possible to increase this hardness somewhat.
In the following examples, in which steels A and B represent steels previously used for razor blades and steels C 1, C2 and C 3 represent steels according to the invention, the maximum hardness is achieved by a hardening time of 40 seconds and cooling of the curing temperature to room temperature and then to -70 ° C. and a subsequent tempering at 100 ° C. in boiling water.
C O / o Si O / o Mn O / o Cr O / o Mo O / o W O / o Maximum hardness
VPN A 0.95 0.32 0.91 13.4 - - 820 B 0.58 0.36 0.42 13.9 - - 790 C1 0.38 0.41 0.41 10.6 - - 845 C2 0.42 0.34 0.38 10.0 0.87 - 840 C3 0> 45 0.32 0.43 9.7 0.63 0.63 855
The great hardness of the steels according to the invention facilitates the sharpening of the cutting edge, improves the cutting edge and also contributes to an increase in the life of the cutting edge, especially if the cutting edges, as is sometimes the case,
at a relatively low temperature, d. H. up to 200 ° C. and in particular up to 150 ° C., can be coated with a material which has a favorable effect on the cutting properties. The steels according to the invention have despite the relatively low content of chromium and other corrosion-preventing elements, such as. B. molybdenum and tungsten, an extremely high corrosion resistance.
A comparison of the corrosion rate in 0.5% acetic acid, which is carried out using the aforementioned steels A and B and using the steels C 1, C 2 and C 3 according to the invention, is illustrated in the table given below. All of these steels have been hardened and tempered to achieve maximum hardness.
Corrosion rate in mm / year A 98 B 5.0 C1 4.2 C2 4.0 C3 4.6
From this table it can be seen that steels C 1, C 2 and C 3 are significantly more corrosion resistant than steel A and that they roughly correspond to the corrosion resistance of steel B, although the steels according to the invention have a lower content of alloying elements.
The present invention also relates to a method for making cutting tools, such as. B. razor blades made of steels according to the invention. The steel is cold-rolled in strip form until it has the desired small thickness, i. H. a thickness of 0.05-0.5 mm, and then shaping, such as punching, can be carried out.
The cold rolled steel strip is then hardened to a high hardness by heating it to a temperature in the range of 1050-1125 ° C., preferably to a temperature of about 1100 ° C., and then cooling it to room temperature or an even lower temperature, for example one temperature in the range from -20 "C to -120 CC. After hardening and, if necessary, subsequent tempering in a range of 75-125" C, for example to a tempering temperature of about 100 CC, a hardness in the range of over VPN 800 can be achieved and the cutting edges are then shaped or
sharpened, for example by subjecting them to a grinding treatment or a similar operation. Finally, the material can be tempered for a limited period of time, for example for about a minute or for a time of one to several hours at a temperature of up to 400 ° C., for example at a temperature of 150 C. The hardness of the steel is after this final Tempering at least VPN 650 and, depending on the tempering temperature, lies in the range of VPN 650-800.
All percentages given herein relate to percentages by weight.