JP2000336461A - 抗菌性および耐食性に優れた高硬度ステンレス鋼 - Google Patents

抗菌性および耐食性に優れた高硬度ステンレス鋼

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JP2000336461A
JP2000336461A JP11146266A JP14626699A JP2000336461A JP 2000336461 A JP2000336461 A JP 2000336461A JP 11146266 A JP11146266 A JP 11146266A JP 14626699 A JP14626699 A JP 14626699A JP 2000336461 A JP2000336461 A JP 2000336461A
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corrosion resistance
steel
stainless steel
hardness
high hardness
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Tetsuya Shimizu
哲也 清水
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い硬度と抗菌性とを備え、かつ優れた耐食
性を有するステンレス鋼を提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.10〜0.45%、
Si:0.50%以下、Mn:1.00%以下、P:
0.040%以下、S:0.010%以下、Cu:1.
50〜3.50%、Ni:0.01〜0.50%、C
r:10.0〜16.0%、N:0.05%〜0.35
%を含有し、残部が実質的にFeからなる。さらに、M
o:0.20〜1.00%、W:0.30〜1.50
%、およびB、Ca、Mg、REMをそれぞれ0.00
05〜0.0100%含有することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、食品関連機器・厨
房用の刃物等に用いられる抗菌性および耐食性に優れた
高硬度ステンレス鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ステンレス鋼が低コストで大量に
生産されるようになり、入手が容易となったことから、
厨房用器具等の水周り用品として耐食性に優れたステン
レス鋼が多く使用されるようになっている。これらの水
周り用品は、また、雑菌等の細菌の繁殖による汚染が生
じ易く、人体に及ぼす影響が懸念されるところである。
このような細菌による汚染を防止するため、AgやCu
を添加して抗菌性を付与したステンレス鋼が用いられる
ようになってきた。
【0003】特に、厨房用器具等の水周り部品でも、複
雑な形状を有する部品や手入れが困難な部分では抗菌性
付与の効果が顕著となる。そして、このような部位で
は、材料の腐食も生じ易いことから、これらの用途に対
しては抗菌性に併せて、優れた耐食性を有する鋼が要求
される。
【0004】包丁、ナイフ、調理用カッター刃、調理用
はさみなどの厨房用刃物など、高硬度であることが必要
とされる器材用材料についても、例えば、特開平8−2
25895、特開平9−195016、特開平11−9
2884などのCuイオンの抗菌性を利用したマルテン
サイト系ステンレス鋼が提案されている。これらの鋼に
おいては、主にC含有率を高めることによって刃物など
として必要な硬さを得、またCr含有率を高めることに
よって耐食性を向上している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、CはCrと結
合して耐食性の向上に有効なCrをCr炭化物として固
定し、また該炭化物の周囲にCr欠乏層を形成するなど
して鋼の耐食性を損なう。そのため、上記従来の抗菌性
マルテンサイト系ステンレス鋼においては、硬度を高め
れば耐食性を損なう結果となり、抗菌性を付与した効果
が十分に発揮されていないのが現状である。
【0006】本発明は、上記の現状に鑑みてなされたも
ので、厨房用刃物等に適する高硬度を有し、かつ優れた
抗菌性と耐食性とを備えるステンレス鋼を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の抗菌性および耐食性に優れた高硬度ステン
レス鋼は、主として、マルテンサイト系ステンレス鋼に
おいて、鋼に含有されるNは、マルテンサイトの硬さを
高めるとともに鋼の耐食性を向上するという効果に着眼
し、Nを活用することにより、可及的少量のCによって
厨房用刃物等として所要の硬さとし、また、Cuにより
抗菌性を付与したものである。すなわち、 (1)質量%で、 C :0.10〜0.45%、 Si:0.50%以下、 Mn:1.00%以下、 P :0.040%以下、 S :0.010%以下、 Cu:1.50〜3.50%、 Ni:0.01〜0.50%、 Cr:10.0〜16.0%、 N :0.05〜0.35% を含有し、残部が実質的にFeからなることを特徴とす
る。
【0008】(2)上記化学成分に加えて、さらに、 Mo:0.20〜1.00%、 W :0.30〜1.50% のいずれか1種または2種を含有することを特徴とす
る。
【0009】(3)上記(1)または(2)のいずれか
の化学成分に加えて、さらに、B、Ca、Mg、REM
のいずれか1種または2種以上を、それぞれ0.000
5〜0.0100%含有することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の抗菌性および耐食性に優
れた高硬度ステンレス鋼の化学成分およびその含有率を
限定する理由を説明する。
【0011】C:0.10〜0.45% Cは、鋼の硬さを高めるために添加するが、耐食性を劣
化するので所要の硬さを得るに足るだけの量を含有せし
める。しかし、その含有率が0.1%未満では、厨房用
刃物等として所要の硬さが得られないのでC含有率の下
限を0.10%とする。0.45%を超えてCを含有す
ると鋼の耐食性を損ない、抗菌性付与の有効性を減じる
ので、C含有率の上限を0.45%とする。
【0012】Si:0.50%以下 Siは、鋼の製造時に脱酸剤として有効な元素である
が、多量に添加すれば鋼の耐食性を損なうので、Siの
含有率を0.50%以下とする。
【0013】Mn:1.00%以下 Mnは、Siと同様に鋼の製造時に脱酸剤として働くほ
か、溶湯中におけるNの溶解度の向上、鋼の熱間加工性
の向上に有効な元素である。しかし、Mnはまた、鋼の
γ相を安定化する元素であり、多量に含有すると鋼の焼
入れ処理後に残留オーステナイトを多く生じ、硬さの確
保が困難となるのでMnの含有率を1.00%以下とす
る。
【0014】P:0.040%以下 Pは、鋼の靭性を低下する元素であるので、極力少なく
することが好ましい。製造コストとの兼ね合いで、Pの
含有率を0.04%以下とする。
【0015】S:0.010%以下 Sは、鋼の耐食性、耐アウトガス性を損なうので、その
含有率は少ないほど望ましい。製造コストとの兼ね合い
で、含有率を0.010%以下とする。好ましくはSの
含有率を0.005%以下とする。
【0016】Cu:1.50〜3.50% Cuは、鋼に抗菌性を付与するのに有効な元素である。
また鋼の凝固時にNによって形成されるブローホールの
生成を抑制する効果を有し、鋼塊の健全化に有効な元素
である。これらの効果を発揮するためには、Cuを少な
くとも1.5%以上含有する必要がある。しかし過剰に
含有すると鋼の熱間加工性が損なわれるので、Cu含有
率の上限を3.50%とする。
【0017】Ni:0.01〜0.50% Niは、鋼の耐食性、特に還元性酸環境における耐食性
を向上するために0.01%以上を含有させる。しかし
Niは鋼のγ相安定化元素であり、過剰に含有すると鋼
の焼入れ処理後に十分な硬さが得られなくなるので、N
i含有率の上限を0.50%とする。
【0018】Cr:10.0〜16.0% Crは、鋼の耐食性を高めるために添加する。厨房等の
腐食環境で錆びない程度の耐食性を得るためには、Cr
含有率を10.0%以上とすることが必要である。Cr
を多量に含有すると耐食性は高くなるが、過剰に含有す
ると相安定性を低め、鋼の熱間加工性を損なうので含有
率の上限を16.0%とする。
【0019】N:0.05〜0.35% Nは、鋼の硬さを高めるとともに、耐食性をも向上する
元素である。適量のNを含有することによって、本発明
鋼は、比較的少量のC含有率において高い硬さを有し、
かつ、優れた耐食性を保つことができる。上記効果を発
揮するためには、N含有率は0.05%以上とすること
が必要である。しかしN添加量が過剰となると、鋼の凝
固時にNブローを生じて鋼塊の健全性が損なわれるの
で、N含有率の上限を0.35%とする。鋼の溶解・凝
固は加圧N雰囲気中で行うことが好ましい。
【0020】Mo:0.20〜1.00%、W:0.3
0〜1.50% 鋼の耐食性を高めるために、MoおよびWのいずれか1
種または2種を添加してもよい。上記効果を発揮するた
めに、Moは0.20%以上、Wは0.30%以上をそ
れぞれ含有する必要がある。しかし過剰に含有すると徒
にコストを高めるだけでなく、鋼の熱間加工性を損なう
ので含有率の上限を、それぞれ、Mo:1.00%、
W:1.50%とする。
【0021】B、Ca、Mg、REM:それぞれ0.0
005〜0.0100% B、Ca、Mg、REM(Rare Earth Metal)は、いず
れも鋼の熱間加工性を向上するとともに被削性を向上す
る効果を有する。上記の効果を発揮するためには、B、
Ca、Mg、REMのいずれか1種または2種以上をそ
れぞれ0.0005%以上含有する必要がある。しか
し、これらの元素を過剰に含有すると鋼の清浄度を損な
うので、B、Ca、Mg、REMの含有率の上限をそれ
ぞれ0.0100%とする。
【0022】
【実施例】真空誘導炉を用いて表1に示す鋼を溶製し、
それぞれ50kg鋼塊に鋳造し、該鋼塊を熱間鍛造によ
って直径20mmの棒鋼とした。実施例の鋼の溶製は5
気圧のN雰囲気中で行った。なお、表1におけるREM
成分はLa+Ceとした。
【0023】
【表1】
【0024】前記棒鋼を750〜820℃で焼なましし
た後、各試験片に粗加工して粗加工試験片とし、これを
焼入れ焼戻しした後精加工・研磨して試験片とし、以下
の各試験に供した。
【0025】硬さ試験:直径20mm×長さ50mmの
粗加工試験片を975〜1025℃の各温度で30分保
持後油冷して焼入れし、180℃×1時間焼戻しした。
該熱処理材の長さ中央の横断面について、ロックウエル
Cスケール硬さを測定した。5点の硬さ測定値の平均値
をもって各試験片の硬さの代表値とした。表2に最高の
硬さが得られた焼入れ温度と硬さを示す。
【0026】抗菌性試験:抗菌性試験片は、直径10m
m×長さ20mmとし、前記硬さ試験において最高硬さ
が得られた熱処理条件で熱処理した後精加工し、さらに
試験片の全面を♯400研磨仕上げし、脱脂して抗菌性
試験に供した。
【0027】抗菌性試験には大腸菌Escherich
ia coli IFO 3972を用い、その保存菌
種を増菌用培地(NB培地)に入れて37℃で1夜増菌
し、これを培地と共に3000rpmで10分間遠心分
離処理し、得られた沈渣に1/500NB培地を加えて
原液とした。該原液を1/500NB培地で希釈して1
×104〜5×104個/mlの菌を含む接種菌液を調整
した。
【0028】まず、初発菌数を測定するため、前記接種
菌液を生理食塩水で希釈して、菌密度30〜300個/
mlとし、その1.0mlを標準寒天培地に重層し、3
7℃で24時間培養後コロニー数を計数した。該コロニ
ー数より希釈前の接種菌液の初発菌数を求めた。その結
果、本試験における初発菌数は3.0×104 /mlで
あった。
【0029】抗菌性試験はつぎのとおり行った。滅菌し
た三角フラスコに前記抗菌性試験片を入れ、前記接種菌
液10mlを加え、蓋をして35〜37℃で24時間、
120回/分の割合で振盪して試験液とした。該試験液
を整理食塩水で適宜希釈し、希釈菌液1.0mlを標準
寒天培地に重層し、37℃で24時間培養後コロニー数
を計数し、希釈前の試験液中の菌数を算定して抗菌性試
験の菌数を求めた。
【0030】参考のために、抗菌性試験片を入れず接種
菌液のみで上記抗菌性試験同様の操作を行ったブランク
試験の結果、菌数:7.1×106 /mlの結果が得ら
れた。
【0031】抗菌性試験は、繰返し2回行い、菌数の平
均値より下記のランクによって抗菌性を評価した。その
結果を表2に示す。 ランクA:極めて良好(菌数: 〜3.0
×10 /ml) ランクB:良好 (菌数:3.0×10 〜3.0
×104/ml) ランクC:やや良好 (菌数:3.0×102〜3.0
×104/ml) ランクD:効果なし (菌数:3.0×104〜/m
l)
【0032】腐食試験:腐食試験は、♯320研磨仕上
げした直径10mm×長さ50mmの試験片を用い、湿
潤状態(50℃、相対湿度98%以上)で8時間保持
後、乾燥状態(60℃、相対湿度30%以下)で16時
間保持のサイクルを10サイクル繰り返した後の発錆状
況を調べる方法によって行った。腐食試験結果を下記の
基準でランク分けし、耐食性判定の指標とした。 A:発錆なし B:少量の点状発錆 C:錆面積率5%以上〜10%未満 D:錆面積率10%以上〜25%未満 E:錆発生率25%以上 上記各試験の結果を表2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】表2から明らかなように、N含有率が小さ
い比較例1、比較例2は耐食性が十分ではない。また、
Cuを含有しない比較例1は抗菌性に劣ることが判る。
本発明の実施例はいずれも厨房用の刃物等として十分な
硬さを有し、抗菌性、耐食性に優れていることが判る。
【0035】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、高い硬度と抗菌性とを備え、かつ優れた耐食性を有
するステンレス鋼を提供することができる。これによっ
て、包丁、ナイフ、調理用カッター刃、調理用はさみ、
カミソリ替刃など主に水周り用品であって、高硬度が要
求され、かつ、抗菌性を付与する必要がある部材におい
て、抗菌性を有することの効果を十分に発揮することが
可能となり、生活環境が改善される効果が大きい。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で、 C :0.10〜0.45%、 Si:0.50%以下、 Mn:1.00%以下、 P :0.040%以下、 S :0.010%以下、 Cu:1.50〜3.50%、 Ni:0.01〜0.50%、 Cr:10.0〜16.0%、 N :0.05〜0.35% を含有し、残部が実質的にFeからなることを特徴とす
    る抗菌性および耐食性に優れた高硬度ステンレス鋼。
  2. 【請求項2】 上記化学成分に加えて、さらに、 Mo:0.20〜1.00%、 W :0.30〜1.50% のいずれか1種または2種を含有することを特徴とする
    請求項1記載の抗菌性および耐食性に優れた高硬度ステ
    ンレス鋼。
  3. 【請求項3】 上記化学成分に加えて、さらに、B、C
    a、Mg、REMのいずれか1種または2種以上を、そ
    れぞれ0.0005〜0.0100%含有することを特
    徴とする請求項1または請求項2のいずれか一項記載の
    抗菌性および耐食性に優れた高硬度ステンレス鋼。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011212226A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Nisshin Steel Co Ltd 抗菌性に優れた刃物と刃物用材およびその製造方法
CN114657440A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 安徽工业大学科技园有限公司 一种马氏体抗菌不锈钢及其制备方法
CN114855094A (zh) * 2022-05-23 2022-08-05 东北大学 一种耐蚀抗菌马氏体不锈钢及其制备方法和应用
CN115198175A (zh) * 2022-06-17 2022-10-18 鞍钢集团北京研究院有限公司 具有耐海洋生物附着性能的960MPa级超高强钢板及其制造方法
WO2024057705A1 (ja) * 2022-09-12 2024-03-21 株式会社プロテリアル ステンレス鋼およびその製造方法、ならびに、ステンレス鋼製品およびその製造方法

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