DE1553631B2

DE1553631B2 - Nitriding process to improve the cutting hardness of knife and razor blades made of stainless steel

Info

Publication number: DE1553631B2
Application number: DE19661553631
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing. Appel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-04-27
Filing date: 1966-04-27
Publication date: 1974-06-12
Also published as: DE1553631A1

Description

Vorliegende Patentanmeldung bezieht sich lediglieh auf Schneidgegenstände, die nur so lange gebraucht werden, wie die Schneide scharf bleibt, also in der Hauptsache auf Schneidgegenstände des täglichen Gebrauchs, wie Messer und Rasierklingen.The present patent application relates only on cutting objects that are only needed as long as the cutting edge remains sharp, that is mainly on cutting objects of daily use, such as knives and razor blades.

Früher wurden die Rasierklingen fast ausschließlieh aus gehärtetem Kohlenstoffstahlband mit ca. 1,2 % C und 0,1 bis 0,3 °/o Cr hergestellt. Die Härte dieser Klingen lag mit etwa 720 kg/mm² Vickershärte sehr hoch, die Schnitthaltigkeit war jedoch wegen der geringen Warmhärte des genannten Werkstoffes gering.In the past, the razor blades were almost exclusively made of hardened carbon steel strip with about 1.2% C and 0.1 to 0.3% Cr. The hardness of these blades was ^{very high at about 720 kg / mm 2} Vickers hardness, but the edge retention was low because of the low hot hardness of the material mentioned.

In den letzten Jahrzehnten löste die Rasierklinge aus gehärtetem nichtrostenden Stahl mit etwa l,l°/oC und etwa 13% Cr die Rasierklinge aus gehärtetem Kohlenstoff-Stahl immer mehr ab. Ein Nachteil des nichtrostenden Rasierklingenstahls sind neben der geringen Härte die infolge des hohen C-Gehaltes vorhandenen groben Karbide, die beim Schleifen der Schneidwate leicht zu Ausbröckelungen führen. Eine große Herstellfirma von nichtrostenden Rasierklingen ist daher, um diesen Nachteil zu verringern, in der letzten Zeit dazu übergegangen, einen Stahl mit nur etwa 0,6 % C bei 13 % Cr zu verwenden. In the last few decades the razor blade made of hardened stainless steel loosened with about 1.1 ° / oC and about 13% Cr hardened the razor blade Carbon steel is decreasing. One disadvantage of stainless razor blade steel is In addition to the low hardness, the coarse carbides present as a result of the high C content, which in the Grinding the cutting facet can easily lead to crumbling. A large manufacturing company of stainless steel In order to alleviate this disadvantage, razor blades have recently started to use a Use steel with only about 0.6% C with 13% Cr.

Haushaltsmesser werden schon seit einigen Jahrzehnten in der Hauptsache aus einem nichtrostenden Stahl mit etwa 0,4 bis 0,5 % Kohlenstoff und 13 % Chrom hergestellt. Diese Messer erreichen zwar nicht die Schärfe der aus gehärtetem Kohlenstoff-Stahl hergestellten Messer, der Vorteil ihrer Rostfreiheit macht aber diesen Nachteil wieder wett. In den letzten Jahren geht man aus Wirtschaftlichkeitsgründen immer mehr dazu über, die nichtrostenden Messer aus bereits gehärteten Bändern in der Weise zu fertigen, daß die Schneidwate im Band angeschliffen wird und dann die Messer ausgestanzt werden. Die Härte dieser Bänder kann nur bei etwa 530 kp/mm² Vikkershärte gehalten werden, damit das Band stanzbar ist. Um diese Messer einigermaßen schneidhaltig zu bekommen, bildet man die Messerschneide als Säge aus oder wendet den Wellenschliff an.Household knives have mainly been made from a stainless steel with about 0.4 to 0.5% carbon and 13% chromium for several decades. Although these knives do not achieve the sharpness of knives made from hardened carbon steel, the advantage of being rustproof makes up for this disadvantage. In recent years, for reasons of economy, there has been an increasing trend towards manufacturing the stainless knives from already hardened strips in such a way that the cutting facet in the strip is ground and then the knives are punched out. The hardness of these tapes can only be kept at about 530 kp / mm ² Vikkers hardness so that the tape can be punched. In order to get these knives with some edge retention, the knife edge is designed as a saw or the serrated edge is used.

Um die Schneidhärte von nichtrostenden Messern wesentlich zu erhöhen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Schneide durch Nitrieren oberflächenzuhärten, wobei im Gegensatz zum normalen Nitrierverfahren die Nitrierhärte unter 900 kp/mm² Vikkershärte gehalten wird. Das Nitrieren wird bekanntlieh häufig bei Bauteilen wie Spindeln, Achsen, Lagerstellen von Wellen und anderen angewendet, um eine hohe Oberflächenhärte zu erreichen.In order to significantly increase the cutting hardness of stainless knives, it is proposed according to the invention to surface harden the cutting edge by nitriding, in contrast to the normal nitriding process, the nitriding hardness being kept below 900 kp / mm ² Vikkers hardness. As is known, nitriding is often used for components such as spindles, axles, bearing points of shafts and others in order to achieve a high surface hardness.

Das Nitrieren von Schneidgegenständen ist zwar bekannt, ebenso bekannt ist aber auch, daß Rasierklingen oder Messer aus nichtrostendem Stahl mit rütrierter Schneidkante noch nie auf dem Markt erschienen sind.The nitriding of cutting objects is known, but it is also known that razor blades or knives made of stainless steel with a scratched cutting edge have never appeared on the market are.

Das USA.-Patent 2087051, A. R. Stargardter, vom 21.12.33 schützt eine Rasierklinge aus Nitrierstahl mit 0,6 °/o C, 0,50 °/o Mn, 0,3 % Si, 1,0 % Al, 1,23 % Cr, 0,20 °/o Mo, deren Schneide nitriert ist und an einer Klinge aus Kupfer befestigt ist. Das USA.-Patent 1827 872, Frost, vom 14. 11. 30 schützt ebenfalls das Nitrieren von Rasierklingen aus Nitrierstahl mit etwa 0,36 % C, 0,51 % Mn, 0,27 Vo Si, 1,23 % Al, 1,49 % Cr, 0,18 °/o Mo, wobei nur die Schneidenspitzen nitriert werden Das USA.-Patent 2 042 527, Holt, vom ao 30.11. 32 schützt verschiedene Nitrierprozesse von bekannten Nitrierstählen mit 0,3 bis 0,4 % C, etwa 1_;25 °/o Cr, 0,45 % V, bzw. mit 0,33 % C, 0,51 % Mn, 0,20 °/o Si, 1,24% Al, 1,58 °/o Cr, 0,20 % Mo.The USA patent 2087051, AR Stargardter, dated December 21, 2013, protects a razor blade made of nitriding steel with 0.6 ° / o C, 0.50 ° / o Mn, 0.3% Si, 1.0% Al, 1, 23% Cr, 0.20% Mo, the edge of which is nitrided and attached to a blade made of copper. The USA. Patent 1827 872, Frost, 14. 11. 30 also protects the nitriding of nitriding steel with razor blades from about 0.36% C, 0.51% Mn, 0.27 Vo Si, 1.23% Al, 1.49% Cr, 0.18% Mo, with only the cutting tips being nitrided. U.S. Patent 2,042,527, Holt, dated November 30th. 32 protects various nitriding processes of known nitriding steels with 0.3 to 0.4% C, about 1 _; 25% Cr, 0.45% V, or with 0.33% C, 0.51% Mn, 0.20% Si, 1.24% Al, 1.58% Cr, 0 , 20% Mon.

Aus den USA.-Patenten geht hervor, daß das Nitrieren von Rasierklingen aus Nitrierstahl bekannt ist. Andererseits ist es bekannt, daß Rasierklingen mit nitrierter Schneidkante noch nie auf dem Markt erschienen sind, da bei normaler Nitrierung die Schneidkanten so spröde sind, daß sie im Gebrauch bei der geringsten Biegebeanspruchung einreißen. So führt Houdremont in seinem »Handbuch der Sonderstahlkunde« (Springer Verlag 1943) auf S. 913, Zeile 6 bis 11 aus: »Infolge der außerordentlichen Härte der äußeren Nitrierschicht muß man darauf achten, daß bei den zu nitrierenden Gegenständen keine scharfen Kanten vorhanden sind, da diese ja nur noch aus einer harten Nitrierschicht bestehen würden und infolgedessen zu einer Abbröckelung und BeSchädigung führen könnten.« Auch die Nitriersalz-Hersteller weisen darauf hin, daß das Nitrieren für alle Werkzeuge, die im Gebrauch auf Dehnung beanspracht werden, nicht geeignet ist (Durferrit Taschenbuch, Dez. 1944, S. 67, Zeile 32 bis 34).
Es hat sich gezeigt, daß dieser Nachteil vermieden werden kann, wenn die Nitrierbehandlung so durchgeführt wird, daß sich eine Nitrierhärte ergibt, die unterhalb der für Nitrierstähle üblichen Mindestliärte von 900 kp/mm² Vickershärte (Hv 1) liegt, und zwar soll die Nitrierhärte um so niedriger gehalten werden, je mehr das Werkzeug im Gebrauch auf Biegung beanspracht wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Nitrierdauer äußerst kurz bei etwa 1 bis 2 Stunden gegenüber 50 Stunden bei normaler Nitrierbehandlung gehalten wird. Naturgemäß ist bei dieser Kurzbehandlung die Nitrierschicht sehr gering, sie liegt bei etwa 0,01 bis etwa 0,03 mm gegenüber etwa 0,5 bis 1,0 mm bei normaler Nitrierbehandlung.It appears from the United States patents that nitriding of razor blades made from nitriding steel is known. On the other hand, it is known that razor blades with nitrided cutting edges have never appeared on the market, since with normal nitriding the cutting edges are so brittle that they tear in use with the slightest bending stress. Houdremont explains in his “Handbuch der Sonderstahlkunde” (Springer Verlag 1943) on p. 913, lines 6 to 11: “Due to the extraordinary hardness of the outer nitrided layer, care must be taken that the objects to be nitrided have no sharp edges Since these would only consist of a hard nitriding layer and could consequently lead to crumbling and damage. «The nitriding salt manufacturers also point out that nitriding is not suitable for all tools that are subject to stretching during use (Durferrit Taschenbuch, Dec. 1944, p. 67, lines 32 to 34).
It has been shown that this disadvantage can be avoided if the nitriding treatment is carried out in such a way that the nitriding hardness is below the minimum ^{hardness of 900 kp / mm 2} Vickers hardness (Hv 1) customary for nitriding steels, namely the nitriding hardness the more the tool is subjected to bending in use, the lower it is kept. This is achieved in that the nitriding time is kept extremely short at about 1 to 2 hours compared to 50 hours with normal nitriding treatment. Naturally, the nitriding layer is very small with this short treatment, it is about 0.01 to about 0.03 mm compared to about 0.5 to 1.0 mm with normal nitriding.

So wurde eine Rasierklinge aus nichtrostendem stahl mit 1,10 % C und 13 % Cr bei 510° C eine Stunde lang in einem Nitriersalzbad nitriert. Die Vikkershärte (Hv 1) stieg von 560 kp/mm² vor dem Nitrieren auf 754 bis 772 kp/mm² nach dem Nitrieren.For example, a razor blade made of stainless steel was nitrided with 1.10% C and 13% Cr at 510 ° C for one hour in a nitrating salt bath. The Vikkers hardness (Hv 1) rose from 560 kp / mm ² before nitriding to 754 to 772 kp / mm ² after nitriding.

Ein Messer aus nichtrostendem Stahl mit 0,45 % C und 13 % Cr wurde in derselben Weise behandelt.A stainless steel knife with 0.45% C and 13% Cr was treated in the same way.

Die Vickershärte stieg von 530 auf 733 bis 751 kp/mm² an. Die Nitrierschicht betrag 0,02 mm. Sowohl die Rasierklinge wie auch das Messer, dessenThe Vickers hardness increased from 530 to 733 to 751 kp / mm ² . The nitrided layer is 0.02 mm. Both the razor blade and the knife, its

Schneide und übrige Oberfläche nitriert waren, hielten Biegebeanspruchungen ohne weiteres aus. Es ist klar, daß ein Messer mit dieser hohen Schneidenhärte eine außergewöhnlich gute Schneidhaltigkeit aufweist.The cutting edge and the rest of the surface were nitrided, easily withstood bending stresses. It is it is clear that a knife with this hard edge has an exceptionally good edge retention having.

In den letzten Jahren hat auch der kaltverformte austenitische nichtrostende Stahl als Werkstoff für Messer Verwendung gefunden, da dieser Werkstoff wesentlich beständiger gegen den Angriff von Spülmitteln in den Geschirrspülautomaten ist. Ein derartiges Messer aus einem Chromnickelstahl mit 0,10% C, 1 o/o Si, 1,20 »/ο Mn, 17,4 Vo Cr, 7,2»/» Ni und 1,0 % Al wurde in einem Nitriersalzbad bei 500 bis 510° C nitriert und gleichzeitig ausgehärtet. Die Festigkeit stieg von 160 kp/mm² vor dem Nitrieren auf 210 kp/mm² nach dem Nitrieren, die Oberflächenhärte Hv 1 auf 720 kp/mm² an. Die Dicke der Nitrierschicht betrug 0,02 mm. Das so hergestellte Messer wies eine sehr gute Steifigkeit und Schnitthaltigkeit auf.In recent years, cold-worked austenitic stainless steel has also been used as a material for knives, as this material is much more resistant to attack by detergents in automatic dishwashers. Such a knife made of a chrome-nickel steel with 0.10% C, 1 o / o Si, 1.20 »/ o Mn, 17.4 Vo Cr, 7.2» / »Ni and 1.0% Al was in a nitrating salt bath nitrided at 500 to 510 ° C and hardened at the same time. The strength increased from 160 kp / mm ² before nitriding to 210 kp / mm ² after nitriding, the surface hardness Hv 1 to 720 kp / mm ² . The thickness of the nitrided layer was 0.02 mm. The knife produced in this way had very good rigidity and edge retention.

Claims

Claim:

Nitriding process to improve the cutting hardness and edge retention of knife and razor blades made of hardened martensitic or hardened austenitic stainless steel, characterized in that the cutting edge is surface-hardened by bath nitriding, the nitriding temperature and duration being kept so that the nitriding hardness obtained is below that for nitriding steels usual minimum hardness of 900, mainly between 700 to 800 kp / mm ² Vickers hardness (Hv 1).