CN110651053B - 刀具用钢带的制造方法及刀具用钢带 - Google Patents

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Abstract

一种刀具用钢带的制造方法及刀具用钢带，所述刀具用钢带的制造方法制造以质量％计包含C：0.55％～0.80％、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：12.0％～14.0％、且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的刀具用钢带，并且包括：分批退火步骤，在分批式的退火炉内对具有所述金属组成的冷轧用原材料进行退火；以及冷轧步骤，对分批退火后的冷轧用原材料实施一次以上的冷轧而制成钢带，所述分批退火步骤包括：第一均热步骤，在炉内温度超过450℃且小于770℃下加热保持1小时～12小时；以及第二均热步骤，在第一均热步骤之后进行，在炉内温度超过770℃且小于900℃下加热保持1小时～16小时。

Description

刀具用钢带的制造方法及刀具用钢带
技术领域
本发明涉及一种刀具用钢带的制造方法及刀具用钢带。
背景技术
刀等刀具中所使用的刀具用钢带使用高硬度且耐磨耗性、耐腐蚀性优异的、以质量％计包含C1.0％以下、Cr 12.0％～14.0％左右的马氏体(martensite)系不锈钢钢带。所述马氏体系不锈钢钢带通常可通过在对热轧后的热轧钢带实施冷轧、软化退火而加工成所期望的产品形状后实施淬火回火而获得高硬度组织。
所述刀具用钢带的淬火回火前的组织呈现出碳化物分散在铁氧体组织中的状态，硬度等特性根据所述碳化物的分布状态而变动。关于碳化物的分布，进行了比以往更多的研究，例如在本案申请人过去提出的专利文献1中，为了提供利用短时间的热处理可获得优异的硬度的不锈钢剃须刀用钢，有如下不锈钢剃须刀用钢的发明：以质量％计C：超过0.55％且为0.73％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：12％以上且14％以下、Mo：0.2％以上且1.0％以下、Ni：无添加～1.0％、且剩余部分由Fe及杂质构成，退火状态下的碳化物密度为140个/100μm2～200个/100μm2的淬火性优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平6-145907号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1中记载的不锈钢剃须刀用钢是淬火性与冷轧性优异的发明，但为了提高碳化物的密度，必须添加作为昂贵的原料的Mo，关于不添加Mo而提高碳化物密度的情况并未记载，留有研究的余地。因此，本发明的目的在于提供一种刀具用钢带的制造方法及刀具用钢带：可不添加Mo而将碳化物密度控制在适当的范围内，还可期待生产性的提高。
解决课题的技术手段
本发明人为了获得不含Mo而具有适当的碳化物密度的钢带而对分批式退火炉的加热条件进行了锐意研究。其结果，发现通过将分批式退火炉的升温速度、加热保持时间、温度调整为适当范围，可获得与含有Mo的专利文献1的钢带同等的特性，从而想到了本发明。
即，本发明的一实施例为一种刀具用钢带的制造方法，制造以质量％计包含C：0.55％～0.80％、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：12.0％～14.0％、且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的刀具用钢带，并且包括：分批退火步骤，在分批式的退火炉内对具有所述组成的冷轧用原材料进行退火；以及冷轧步骤，对所述分批退火步骤后的冷轧用原材料实施一次以上的冷轧而制成钢带，所述分批退火步骤包括：第一均热步骤，在炉内温度超过450℃且小于770℃下加热保持1小时～12小时；以及第二均热步骤，在第一均热步骤之后进行，在炉内温度超过770℃且小于900℃下加热保持1小时～16小时。
优选为所述刀具用钢带的金属组织是分散有碳化物的铁氧体组织，所述碳化物的密度为100个/100μm2～200个/100μm2。
优选为所述刀具用钢带的碳化物平均直径为0.30μm～0.45μm。
本发明的另一实施例为一种刀具用钢带，具有以质量％计包含C：0.55％～0.80％、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：12.0％～14.0％、且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的组成，
所述刀具用钢带的金属组织是分散有碳化物的铁氧体组织，
所述碳化物的密度为100个/100μm2～200个/100μm2。
优选为所述刀具用钢带的碳化物平均直径为0.30μm～0.45μm。
发明的效果
根据本发明，可不添加昂贵的Mo而将碳化物密度控制在适当的范围内，从而可获得具有比以往的连续退火式更良好的生产性的刀具用钢带。
附图说明
图1是观察本发明的刀具用钢带的表面部位的电子显微镜照片。
具体实施方式
以下，对本发明的一实施方式进行说明。但是，本发明并不限定于此处列举的实施方式，可在不脱离本发明的技术思想的范围内适宜地进行组合或改良。首先，对本发明的刀具用钢带的组成说明限定理由。
C：0.55％～0.80％
C是调整为适合于本发明的碳化物密度且在淬火时在奥氏体化温度下从碳化物固溶于基地(基质)，并决定淬火中生成的马氏体的硬度的重要元素。为了获得适合于本发明的碳化物密度，将C的含量设为0.55％以上。优选的C的下限为0.60％，进而优选为0.63％。另外，若过剩地含有C，则有可能导致大型共晶碳化物的生成或耐腐蚀性的降低，因此将上限设为0.80％。优选的C的上限为0.78％，进而优选为0.75％。
Si：1.0％以下
Si是除了在刀具用钢带的精炼时作为脱氧剂使用之外，在钢中固溶、且抑制低温回火中的软化的元素。但是，过度的含有作为SiO2等硬质夹杂物残留在刀具用钢中的概率高，而成为刀刃缺口或点锈的原因，因此将含量设为1.0％以下。再者，为了使由Si引起的低温回火的软化阻力的效果可靠，且防止硬质夹杂物的形成，优选为设为0.1％～0.7％的范围。进而优选的Si的下限为0.15％，进而优选的Si的上限为0.5％。
Mn：1.0％以下
Mn也与Si同样地可以作为精炼时的脱氧剂使用。但是，若Mn超过1.0％，则使热加工性降低，因此将Mn的含量设为1.0％以下。再者，在使用Mn作为脱氧剂的情况下，不少Mn会残留在刀具钢中。因此，Mn的下限并无特别规定，但超过0％。优选的Mn的范围为0.1％～0.9％。
Cr：12.0％～14.0％
Cr是维持刀具用钢带所具有的优异的耐腐蚀性且形成为了获得适合于本发明的碳化物密度而所需的Cr系碳化物的重要元素。为了获得所述Cr的效果，需要至少12.0％的Cr。另一方面，若Cr超过14.0％，则共晶碳化物的结晶量增加，由此成为刀具产生刀刃缺口的原因。因此，将Cr的含量设为12.0％～14.0％的范围。为了更可靠地获得所述Cr的效果，优选的Cr的下限为12.5％，优选的Cr的上限为13.5％。
本发明中，将所述以外的成分设为Fe及不可避免的杂质。特别是Mo以往为了提高碳化物密度而添加，但为了减少原料成本且获得适合于本发明的碳化物密度，而不添加。作为其他的不可避免的杂质元素，可列举P、S、Cu、Al、Ti、N及O，只要是在不妨碍本发明的效果的下述所示的范围内，则也可含有。
P≦0.03％、S≦0.005％、Cu≦0.5％、Al≦0.1％、Ti≦0.1％、N≦0.05％及O≦0.05％。
接着，对本实施方式的制造方法进行说明。
本实施方式中，通过如下方式制作：将具有所述组成的热轧材作为冷轧用原材料，对所述冷轧用原材料进行分批退火(分批退火步骤)，对分批退火后的冷轧用原材料实施一次以上的冷轧(冷轧步骤)。此处，为了在转移到分批退火步骤之前去除热轧后的材料表面存在的氧化皮或轧制缺陷，也可以对热轧材的表面进行研磨。
[分批退火步骤]
本实施方式中，在冷轧步骤之前，使用分批式退火炉在真空中对卷绕成线圈状的冷轧用原材料(以下也称为线圈)进行分批退火。通过应用所述分批退火，可一次对多个线圈进行退火，因此可比连续退火生产性更良好地进行退火。本实施方式中，其中，在所述分批退火的退火条件下，包括：第一均热步骤，作为前段加热，在小于原材料的相变点的温度下进行加热，使微细的碳化物析出；以及第二均热步骤，在第一均热步骤之后进行，在原材料的相变点以上的温度下进行加热，使碳化物球状化。本实施方式中的第一均热步骤在炉内温度超过450℃且小于770℃下加热保持1小时～12小时。通过所述步骤，可以析出尺寸一致的微细的碳化物。在炉内温度为450℃以下或加热保持时间小于1小时的情况下，碳化物未充分析出而不优选。在温度为770℃以上或加热保持时间超过12小时的情况下，过剩地成长的碳化物彼此凝集，最终的碳化物个数减少，因此不优选。更优选的温度的下限为470℃。进而优选的温度的下限为600℃。更优选的温度的上限小于750℃。另外，更优选的加热保持时间的下限为3小时，更优选的加热保持时间的上限为9小时。进而优选的加热保持时间的上限为8小时，最优选的加热保持时间的上限为7小时。再者，只要未特别记载，则本实施方式中的“相变点”表示Ac1点(奥氏体开始生成的温度)。
本实施方式中，如上所述，在第一均热步骤之后，包括在超过770℃且小于900℃的炉内温度下加热保持1小时～16小时的第二均热步骤。通过将第二均热步骤中的温度设定为原材料的相变点以上、即超过770℃且小于900℃，如上所述可在减少固溶于原材料的碳化物的同时进行球状化热处理，可提高碳化物密度。若炉内温度为770℃以下，则组织不奥氏体化，碳化物粗大化，球状化有可能不会充分进行，因此不优选。若温度为900℃以上，则碳化物过剩地固溶，因此存在通过之后的缓冷步骤再析出的碳化物粗大化的倾向，因此不优选。更优选的温度的下限为800℃，更优选的温度的上限为860℃。另外，更优选的第二均热步骤的保持时间上限为13小时，进而优选为11小时。在第二均热步骤的保持时间小于1小时的情况下，由于保持时间过短，因此存在发生钢带的尺寸不良或断裂的倾向，而不优选。本实施方式中，由于应用分批炉，因此在一次退火时可投入多个线圈(例如投入10个最大外径尺寸为φ1000mm的线圈)，因此具有高生产性。再者，在第二均热步骤之后，为了在原材料中充分地析出碳化物，优选为进行将原材料缓冷至原材料温度达到600℃～800℃(其中，比第二均热步骤中的炉内温度低的温度)的缓冷步骤。
[冷轧步骤]
本实施方式中，通过对结束了分批退火步骤的冷轧用原材料实施一次以上的冷轧，可获得调整为所期望的板厚的钢带。再者，所述冷轧可进行多次，也可以在冷轧期间进行用以使钢带软化的中间退火。另外，也可以在最终冷轧后进行以消除应变为目的的消除应变退火。
[金属组织]
应用所述本发明的制造方法获得的刀具用钢带的淬火回火前的金属组织是分散有碳化物的铁氧体组织，所述碳化物的密度可调整为100个/100μm2～200个/100μm2。通过控制在所述范围内，可获得淬火性优异的钢带。在碳化物的密度小于100个/100μm2的情况下，存在淬火时的碳化物的固溶量变少而无法获得所期望的硬度的倾向。在碳化物的密度超过200个/100μm2的情况下，存在钢带的硬度变高而生产性降低的倾向。更优选的碳化物密度的下限为120个/100μm2，进而优选的碳化物密度的下限为130个/100μm2，最优选的碳化物密度的下限为140个/100μm2。另外，优选的碳化物密度的上限为190个/100μm2，更优选的碳化物密度的上限为180个/100μm2。
本发明的刀具用钢带的淬火回火前的碳化物平均直径优选为0.30μm～0.45μm。通过将碳化物尺寸控制在所述范围内，存在淬火时的碳化物容易固溶的倾向。另外，更优选为平均直径为0.30μm～0.40μm的微细的碳化物多。如此主要析出0.40μm以下的微细的碳化物，由此可获得更良好的淬火性。再者，本实施方式中的碳化物的测定方法例如可通过如下方式测定：对钢带的表面(轧制面)进行蚀刻，利用电子显微镜以10000倍观察出现的组织，对所得的图像进行图像解析，计算碳化物的个数及平均直径(面积圆相当径)。
实施例
在以下的实施例中更详细地说明本发明。将具有表1的No.1所示的组成的厚度1.5mm的热轧材(φ1000mm尺寸的线圈10个)利用分批炉退火。关于所述分批退火，作为第一均热步骤，在690℃～745℃下加热5小时后，作为第二均热步骤，设为在800℃～850℃下加热6小时的分批退火，以第二均热步骤后的材料进入600℃～750℃的温度范围的方式进行缓冷。然后，反复进行冷轧与中间退火，精加工成厚度0.1mm的厚度，制成本发明例1的刀具用钢带。另外，作为本发明例2，将第一均热步骤的条件设定为在470℃～530℃下加热2小时，将第二均热步骤的温度设定为在800℃～850℃下加热11小时，在其他条件与No.1同样的条件下制成刀具用钢带。相对于此，将具有表1的No.11及No.12所示的组成、厚度1.5mm的热轧材利用调整为840℃的分批炉进行5小时分批退火(无本发明的第一均热步骤)，与本发明例同样地反复进行冷轧与退火，精加工成厚度0.1mm的厚度，制成刀具用钢带。将包含No.11的组成者作为比较例，将包含No.12的组成者作为现有例。
[表1]
(mass％)
C Si Mn Cr Mo 剩余部分
No.1(No.2) 0.68 0.28 0.73 13.25 - Fe及不可避免的杂质
No.11 0.66 0.41 0.70 13.14 - Fe及不可避免的杂质
No.12 0.73 0.53 0.70 13.68 0.20 Fe及不可避免的杂质
接着，从制作的本发明例1、本发明例2、比较例、现有例的刀具用钢带中采取观察用试样，测定碳化物密度。另外，测定了本发明例1、比较例、现有例的维氏硬度。关于碳化物密度测定，利用酸性溶液蚀刻试样的表面(轧制面)，使碳化物露出后，使用电子显微镜进行观察。所得的图像使用图像解析装置，测定100μm2的碳化物密度。另外，仅本发明例1也使用图像解析装置测定碳化物的平均直径(面积圆相当径)。维氏硬度按照日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)-Z2244规定的方法，利用200N的负荷测定钢带的宽度方向中央部的硬度。图1表示本发明例1的金属组织的电子显微镜照片。另外，表2表示碳化物密度的测定结果，表3表示硬度的测定结果。再者，本发明例1的碳化物平均直径为0.35μm。再者，作为追加的实验，将第二均热步骤的温度设定为在800℃～850℃下约18小时左右的加热，在其他条件与本发明例1同样的条件下制作刀具用钢带，确认所得的试样的碳化物密度，结果也确认到小于100个/100μm2。
[表2]
组成 碳化物密度(个/100μm<sup>2</sup>)
本发明例1 No.1 148
本发明例2 No.2 173
比较例 No.11 98
现有例 No.12 150
[表3]
组成 硬度(HV)
本发明例1 No.1 209
比较例 No.11 228
现有例 No.12 245
根据图1的结果可确认，本发明例1的刀具用钢带呈现出在铁氧体组织中分散有白色的碳化物的金属组织。另外，根据表2确认到，本发明例1、本发明例2的刀具用钢带与大致同等组成的比较例相比，碳化物密度高，可调整为与添加Mo的现有例同等或同等以上的碳化物密度。另外，本发明例1的刀具用钢带的硬度也显示为HV200以上，也可确认与现有例相比是毫不逊色的值。进而，本发明的实施例中，可利用分批退火炉一次对10个线圈进行热处理。因此，根据本发明，与连续退火式相比，也可提高生产性。
根据以上可知，本发明的刀具用钢带即使无Mo也可实现为了发挥良好的淬火性而所需的碳化物密度。

Claims (4)

1.一种刀具用钢带的制造方法，制造如下刀具用钢带，所述刀具用钢带具有以质量％计包含C：0.55％～0.80％、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：12.0％～14.0％、且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的组成，所述刀具用钢带的制造方法包括：
分批退火步骤，在分批式的退火炉内对具有所述组成的冷轧用原材料进行退火；以及
冷轧步骤，对所述分批退火步骤后的冷轧用原材料实施一次以上的冷轧而制成钢带，
所述分批退火步骤包括：第一均热步骤，在炉内温度超过450℃且小于770℃下加热保持1小时～12小时；以及第二均热步骤，在第一均热步骤之后进行，在炉内温度超过770℃且小于900℃下加热保持1小时～16小时。
2.根据权利要求1所述的刀具用钢带的制造方法，其中所述刀具用钢带的金属组织是分散有碳化物的铁氧体组织，
所述碳化物的密度为100个/100μm2～200个/100μm2。
3.根据权利要求2所述的刀具用钢带的制造方法，其中所述刀具用钢带的碳化物平均直径为0.30μm～0.45μm。
4.一种刀具用钢带，具有以质量％计包含C：0.60％～0.80％、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：12.0％～14.0％、且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的组成，
所述刀具用钢带的金属组织是分散有碳化物的铁氧体组织，
所述碳化物的密度为140个/100μm2～190个/100μm2，并且
所述刀具用钢带的碳化物平均直径为0.30μm～0.45μm。
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