JP2014504332A - 高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents

高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、重量％で、炭素：０．５０〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．１〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％、およびモリブデン：０．１〜１．５％、タングステン：０．１〜１．５％の１つ以上を含有し、残部は鉄および不可避不純物で製造される、ステンレス鋼に関するものであって、優れた製造性と耐食性を有することを特徴とする。

Description

本発明は、マルテンサイト系ステンレス鋼に関するものであって、より詳細には、剃刀刃の製造に用いられる高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法に関するものである。
通常、剃刀刃の製造には、耐食性と切削性とを同時に確保するために、高硬度のステンレス鋼材が用いられる。これらの鋼材は、主に、１２％以上のクロムと０．６％以上の炭素を含有する鋼材で、最終熱処理後、カーボンの固溶を通じて高い硬度を確保し、母材に含有されたクロムの影響により湿式環境で耐食性を確保するようになる。従来、剃刀刃用鋼材を製造するためには、炭素の含有量を０．６５〜０．７％とし、クロムを含有量１２．７〜１３．７％で添加して剃刀刃用鋼材を製造する方法が知られている。しかし、前記組成で製造する場合、素材の内部に形成されたカーバイドが熱処理工程で完全に固溶しにくく、クロム欠乏層を形成して素材の耐食性を低下させ、浴室などの湿式環境に長時間露出するにつれ、剃刀刃の表面が腐食して錆が発生するなどの問題を抱えている。
このような問題を解決するためには、炭素の含有量を０．４５〜５５に制限し、モリブデンを添加することで最終熱処理素材の残留炭化物を抑制すると同時に、母材の耐食性を向上させることができる。しかし、このような鋼は、炭素の低下に伴う硬度の低下を防止するために、高いシリコンを含有することを特徴とする。高いシリコンを含有する鋼材は、熱延焼鈍材の硬度が上昇し、通常のステンレス鋼の製造工程を用いて製造することが容易でないという問題を抱えている。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、優れた耐食性を具備した高級剃刀刃用マルテンサイト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
また、本発明は、耐食性が高く、同時に優れた生産性を有する高級剃刀刃用マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％を含み、モリブデンを０．１〜１．５％含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含む、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。
本発明の他の実施形態は、重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％を含み、タングステンを０．１〜１．５％含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含む、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。
本発明のさらに他の実施形態は、重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム１２〜１５％を含み、モリブデン：０．１〜１．５％およびタングステン：０．１〜１．５％を含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含む、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。
本発明において、前記ステンレス鋼の最終熱処理硬度は、５００〜７５０Hｖの範囲内である。
また、本発明において、前記ステンレス鋼の耐孔食指数は、下記式（１）によって１５以上の値を有する。
式（１）：PREN＝％Cｒ＋３．３（％Mo＋０．５％W）＋１６％N
さらに、本発明において、前記ステンレス鋼は、バッチ焼鈍（batch annealing）により熱延素材のシャルピー衝撃エネルギーが６J以上（厚さ４ｍｍ以上）を得ることができる。
本発明のさらに他の実施形態によれば、互いに反対方向に回転する一対のロールと、その両側面に溶鋼プールを形成するように設けられるエッジダムと、前記溶鋼プールの上部面に不活性窒素ガスを供給するメニスカスシールドとを備えるストリップキャスティング装置において、重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％を含み、モリブデン：０．１〜１．５％またはタングステン：０．１〜１．５％の１種以上を含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含むステンレス溶鋼を、タンディッシュからノズルを通して前記溶鋼プールに供給してステンレス薄板を鋳造し、前記鋳造されたステンレス薄板を、インラインローラを用いて熱延ストリップを製造する、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法を提供する。
本発明によれば、湿式環境における耐食性に優れ、高級剃刀刃用として使用可能なマルテンサイト系ステンレス鋼材を得ることができる。
また、本発明によれば、製造が容易で、高硬度の剃刀刃用マルテンサイト系ステンレス鋼材を生産することができる。
図１は、本発明を適用するためのストリップキャスティング工程の概略図である。 図２は、インゴット鋳造で製造した本発明のマルテンサイト鋼と、ストリップキャスティングを用いて鋳造した本発明のマルテンサイト鋼との微細組織を比較した写真図である。 図３は、本発明における熱延焼鈍素材のシリコンの含有量に応じた硬度を示すグラフ図である。 図４は、本発明における最終熱処理素材の硬度を示すグラフ図である。 図５は、本発明鋼および比較鋼に対して腐食試験後の表面の錆発生の有無を示す写真図である。 図６は、本発明鋼および比較鋼に対して８０％の圧下率で圧延した板のエッジ部位を示す写真図である。 図７は、本発明にかかるモリブデンとタングステンの複合添加による耐孔食指数が向上することを示すグラフ図である。 図８は、高い炭素を含有するマルテンサイト鋼においてシリコンの含有量を制限する場合、熱延焼鈍素材の延伸率が向上することを示すグラフ図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。上記した本発明の目的、特徴および効果は、添付した図面に関連する実施形態を通じて容易に理解されるはずである。ただし、本発明は、本明細書で説明される実施形態に限定されず、多様な形態に応用されて変形されてもよい。むしろ、下記の実施形態は、本発明によって開示された技術思想をより明確にし、さらに、本発明の属する分野における平均的な知識を有する当業者に本発明の技術思想が十分に伝達できるように提供されるものである。したがって、本発明の特許請求の範囲が後述する実施形態によって限定されると解釈されてはならない。一方、下記の実施形態と共に提示された図面は、明確な説明のためにやや簡略化されたり誇張されたりしたものであり、図面上において、同一の参照番号は同一の構成要素を表す。
本発明にかかる高耐食剃刀刃用マルテンサイト系ステンレス鋼は、重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％以下、シリコン：０．２〜０．４％以下、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％、並びにFeおよびその他不可避不純物を含むが、前記ステンレス鋼は、モリブデン：０．１〜１．５％、タングステン：０．１〜１．５％のうちのいずれか１つ以上を添加することができる。
本発明において、前記合金組成の特徴は、３つの観点から設計された。第一は操業性の改善であり、第二は耐食性の改善、第三は好ましい硬度の確保である。
操業性の改善のためには、焼鈍材の延性確保が重要であるため、このために、シリコンの含有量を、硬度は低下させることなく、延性を最適に確保できるように設計した。
特に、本発明により、発明者は、高い炭素を含有するマルテンサイト鋼においてシリコンの含有量を制限することが、熱延焼鈍素材の延性を確保し、製造工程上において相当な利点があることを、多様な実験を通じて確認した。
通常、シリコンは硬度向上のために添加することが知られているが、熱延焼鈍素材の硬度向上には大きく寄与するが、最終熱処理素材の硬度向上にはその程度が大きくないことが確認された。特に、高耐食鋼材の場合、モリブデンやタングステンなどが添加され、固溶強化効果と共に、熱処理工程中の焼き戻し抵抗性が確保されるため、シリコンを用いた硬度の確保は無視できるものと判断される。
また、耐食性の改善のために、モリブデンとタングステンが複合添加できるようにした。これについては、既存のマルテンサイト鋼において、耐食性の改善のために添加していたモリブデンの効果を、タングステンを添加することで代替できることを確認した。
さらに、剃刀刃用として用いるための最適な硬度を確保するために、炭素の含有量を最適化し、炭化物の生成を抑制しながら、固溶強化効果が最大に得られるようにした。本発明により製造された高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼の場合、５００〜７５０Hｖの最終熱処理硬度を得ることができる。
また、本発明は、前記合金設計を基礎とするものの、通常の連続鋳造方式ではない、ストリップキャスティング工程を適用することを特徴とする。
以下、本発明にかかる各成分の含有量の役割とその添加範囲を限定する理由について述べる。また、以下に説明される％はすべて重量％である。
炭素は、含有量が低い場合、マルテンサイトの硬度が低下し、切削性の確保が不可能なため、０．４５％以上を添加する。しかし、含有量が多すぎると、カーバイドの形成により素材の耐食性が低下するため、上限を０．６％に制限する。しかし、好ましくは、前記炭素は０．５％以上を添加する。
窒素は、強度と耐食性に寄与するため、０．０２％以上添加する。しかし、過度に添加される場合、鋳造時、窒素によってポアが発生する恐れがあるため、上限を０．０８％に制限する。
シリコンは、本発明の合金設計において重要な元素のうちの一つである。シリコン脱酸のために必須に添加される元素であるため、０．２％以上を添加する。しかし、高含有量のシリコンの添加は、熱間圧延後焼鈍した素材の硬度を高め、製造性を阻害するため、上限を０．４％に制限する。
一般的に、硬度の上昇を目的としてシリコンの含有量を増加させる傾向がある。本発明では、シリコンの含有量が焼鈍材質の硬度向上には大きく寄与するが、最終熱処理素材の硬度向上にはその寄与が大きくないことを確認した。これは、焼鈍材の場合、大部分の固溶炭素がカーバイド形態で析出し、代表的な強化元素であるシリコンによって硬度が増加するが、最終熱処理材の場合、大部分のカーボンが母材に固溶して硬度の上昇をもたらすため、シリコンの効果が相対的に微々たるものになるという特徴を有する。
シリコンの含有量に関連し、図３および図４を参照することができる。図３は、本発明における熱延焼鈍素材のシリコンの含有量に応じた硬度を示すグラフ図であり、図４は、本発明における最終熱処理素材の硬度を示すグラフ図である。
図３の場合、シリコンの含有量を０．３％から０．５％、１％にそれぞれ増加させる場合、熱延焼鈍材の硬度が２３０Hｖ以上に上昇する。このように、熱延焼鈍材の硬度が上昇する場合には、本発明にかかるステンレス鋼焼鈍材の脆化が発生し、通常のストリップキャスティング製造設備による製造時、クラックなどの問題が発生することがある。
一方、図４の場合には、最終熱処理素材における硬度は、シリコンの含有量が０．３％、０．５％、１％の場合に硬度の変化が大きくない。これは、前述のように、焼鈍材の場合、大部分の固溶炭素がカーバイド形態で析出し、代表的な強化元素であるシリコンによって硬度が増加するが、最終熱処理材の場合、大部分のカーボンが母材に固溶して硬度の上昇をもたらすため、シリコンの効果が相対的に微々たるものになるからである。したがって、本発明では、シリコンの含有量を０．２％以上０．４％以下に制限する。
マンガンは、脱酸のために必須に添加する元素であるため、０．３％以上を添加する。しかし、過度に添加される場合、鋼の表面品質を阻害し、最終熱処理材の残留オーステナイトの形成により硬度の上昇を抑制するため、上限を０．６％に制限する。
クロムは、耐食性を確保する基本元素であるため、１２％以上添加する。しかし、過度の添加時、製造費用が上昇し、カーバイドの形成により最終熱処理材の固溶カーボンを低下させ得るため、上限を１５％に制限する。
モリブデンは、耐食性の向上に優れた効果があるため、０．１％以上を添加する。しかし、過度の添加は製造費用の上昇につながるため、上限を１．５％に制限する。
タングステンは、耐食性の向上のために０．１％以上を添加する。しかし、過度の添加時、製造費用の上昇と操業性を阻害するため、上限を１．５％に制限する。
前記モリブデンとタングステンの場合、本発明では、１種または２種を含有することができる。好ましくは、モリブデンとタングステンを複合添加することで耐食性を改善するようにする。
また、本発明は、モリブデンとタングステンの複合添加およびクロムをやや増加させることで高い耐孔食指数を得ることができる。本発明において、耐孔食指数PRENは下記式（１）によって得られ、本発明における好ましい耐孔食指数は１５以上である。
式（１）：PREN＝％Cr＋３．３（％Mo＋０．５％W）＋１６％N
本発明において、前記マルテンサイト系ステンレス鋼は、図１に示すストリップキャスティング工程によって製造され、使用用途に合った適正な物性を得るために固有の方法の熱処理過程を経るようになる。
以下、本発明の製造工程を説明する。
図１は、本発明を適用するためのストリップキャスティング工程の概略図である。図１から明らかなように、本発明を適用するためのストリップキャスティング工程は、前記組成からなるステンレス鋼溶鋼から直接薄物の熱延ストリップを生産する工程であって、熱間圧延工程を省略し、製造原価、設備投資費用、エネルギー使用量、公害ガスの排出量などを画期的に低減できる新たな鉄鋼工程プロセスである。一般的なストリップキャスティング工程に用いられる双ロール型薄板鋳造機は、図１に示されるように、溶鋼を取鍋１に収容させ、ノズルに沿ってタンディッシュ２に流入し、タンディッシュ２に流入した溶鋼は、鋳造ロール６の両端部に設けられたエッジダム５の間、つまり、鋳造ロール６の間に溶鋼注入ノズル３を通して供給され、凝固が開始される。この時、ロール間の溶湯部においては、酸化を防止するためにメニスカスシールド４で溶湯面を保護し、適切なガスを注入して雰囲気を適切に調節する。両ロールが出会うロールニップ７を抜け出ながら薄板８が製造され、引き抜かれながら圧延機９を経て圧延された後、冷却工程を経て、巻取設備１０で巻取られる。この時、溶鋼から厚さ１０ｍｍ以下の薄板を直接製造する双ロール式薄板鋳造工程において重要な技術は、速い速度で反対方向に回転する内部水冷式双ロールの間に注入ノズルを通して溶鋼を供給し、所望の厚さの薄板を、亀裂がなく、実収率が向上するように製造するものである。
以下、本発明の熱処理過程に関し、実施例を通じてより詳細に説明する。
本実施例では、発明鋼６種と比較鋼２種を表１の化学式によって製造した。製造された試験片は、１２００℃で２時間再加熱を経て、熱間圧延により４ｍｍの熱延板を製造した。
また、熱延板の焼鈍のために、８５０℃で２０時間を維持するBAF工程シミュレーションによって熱延焼鈍素材を製作し、ショットブラスティング工程により、熱間圧延工程時に形成されたスケールを除去し、硝酸とフッ酸との混酸溶液で酸洗した後、５０％の圧下率の冷間圧延により最終冷延素材を製作した。
一般的に、高いカーボンを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼は、インゴット鋳造法を用いて製造することを特徴とする。このような鋳造法は、インゴットの凝固時間が長時間維持され、凝固時に中心部に炭化物が偏析することがある。一度偏析が形成されると、後工程で偏析を除去しにくく、耐食性や刃先の品質を阻害する要素となる。
このような問題を解決するために、本発明においては、溶鋼プールで急速な冷却により薄板を製造するストリップキャスティング工程を利用する場合、凝固時に発生する炭化物の偏析を改善し、優れた品質のマルテンサイト鋼を製造することができる。
図２は、インゴット鋳造で製造した本発明のマルテンサイト鋼と、ストリップキャスティングを用いて鋳造した本発明のマルテンサイト鋼との微細組織を比較した写真である。図２に示されるように、インゴット鋳造の場合、中心部における炭化物の偏析が激しく、ストリップキャスティングの場合、偏析がほとんどないことを確認することができる。これにより、ストリップキャスティング工法を適用して本発明鋼を製造する場合、インゴット製造方法に比べて均一な微細組織を有するマルテンサイト鋼の製造が可能であることが分かる。
一方、本発明の組成を有するステンレス鋼をみると、高い炭素を含有するマルテンサイト鋼においてシリコンの含有量を制限することが、熱延焼鈍素材の延性を確保し、ストリップキャスティングを用いた製造工程上において相当な利点がある。シリコンは硬度向上のために添加することが知られているが、熱延焼鈍素材の硬度向上には大きく寄与するものの、最終熱処理素材の硬度の向上にはその程度が大きくないことが確認された。特に、高耐食鋼材の場合、モリブデンやタングステンなどが添加され、固溶強化効果と共に、熱処理工程中の焼き戻し抵抗性が確保されるため、シリコンを用いた硬度の確保は無視できるものと判断される。これは、前記図３および図４を通じて説明したとおりである。
また、既存のマルテンサイト鋼において、耐食性の改善のために添加していたモリブデンの効果を、タングステンを添加することで代替できることを確認した。本発明にかかるストリップキャスティング工程を利用して製造された高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼の場合、５００〜７５０Hｖの最終熱処理硬度を得ることができる。
次に、本発明において、耐食性を評価するために、２ｍｍ厚さに冷間圧延した後、１１００℃で２０秒間強化熱処理を実施し、試験片を用意した。一般的に、剃刀刃は常温の水道水環境で使用されるが、実験の加速化のために、８５℃の０．０５％NaCl環境で浸漬し、実験を実施した。
表２では、２時間浸漬後、表面における錆発生の有無を確認して表記した。
図５は、発明鋼１および比較鋼１に対して腐食試験後の表面の錆発生の有無を示す写真図であり、図６は、発明鋼１および比較鋼２に対して８０％の圧下率で圧延した板のエッジ部位を示す写真図である。
前記図５から明らかなように、発明鋼１に比べて、比較鋼１は錆発生の程度が非常に深刻なことが分かる。これは、前記のような腐食試験の実施において、本発明の組成範囲を外れる比較鋼の場合、錆が多く発生し、耐食性に劣ることが分かる。しかし、本発明鋼種の場合、錆がほとんど発生せず、比較鋼１に比べて耐食性に優れている。
一方、図６の場合、８０％で圧延した後の比較鋼２のエッジ周辺では、発明鋼１と比較して、耐食性に劣り、クラックがより多く発生することを示している。これは、本発明の組成からなる発明鋼１の場合、比較鋼２に比べて、エッジにおいて品質特性に優れていることを示している。
一方、本発明にかかるモリブデンとタングステンとを添加した発明鋼は、塩素雰囲気内でこれらを添加しない鋼に比べて高い耐食性を得ることができる。
図７は、本発明にかかるモリブデンとタングステンの複合添加により耐孔食指数が向上することを示している。本発明は、モリブデンとタングステンの複合添加およびクロムをやや増加させることで高い耐孔食指数を得ることができる。本実施例では、比較鋼での１３．６という耐孔食指数に比べて、１７．８という高い耐孔食指数を得ることができる。
本発明において、耐孔食指数PRENは下記式（１）によって得られ、本発明における好ましい耐孔食指数は１５以上である。
式（１）：PREN＝％Cr＋３．３（％Mo＋０．５％W）＋１６％N
一方、高い炭素含有量を有するマルテンサイト素材は、母材の硬度が高く、炭化物が多量析出しており、冷間圧延および酸洗工程において、素材のエッジ部のクラックまたは素材の破断などの欠陥が発生する確率が高く、通常のステンレス鋼とは異なり、操業性が量産過程では非常に重要な要素といえる。
本発明鋼の製造の容易性を確認するために、４ｍｍ厚さの熱間圧延板を製作した後、通常のマルテンサイト製造工程で適用される焼鈍過程を経て、試験片を製作した。ここで、製作された試験片の硬度、延伸率、衝撃値などを比較すると、冷間圧延または酸洗過程で操業の容易性を間接的に確認することができる。つまり、熱延焼鈍素材の延性が確保されると、冷間圧延と酸洗などの後工程で操業が容易になり、熱延焼鈍素材の延性が確保されなければ、それとは逆の操業性を示すことを予想することができる。
表３に前記実験から得られた物性を表記した。カーボンの含有量を低くしながら、同時にシリコンの含有量を制御した本発明により製造された鋼材は、カーボンの含有量が高いか、シリコンの含有量が高い比較鋼に比べて、優れたシャルピー衝撃エネルギー特性を示すことを確認することができる。ただし、この衝撃エネルギー特性の場合、素材の厚さと圧下率に応じて変化可能であるが、本実施例では、４ｍｍ厚さまたは４ｍｍ厚さ以上を基準として６J以上の値を得ることができる。
一方、図８は、高い炭素を含有するマルテンサイト鋼においてシリコンの含有量を制限する場合、熱延焼鈍素材の延伸率が向上することを示すグラフ図である。図８から明らかなように、比較鋼２の場合には、シリコンの含有量が発明鋼１に比べて過度に多く含有されたものである。そのため、本発明鋼の場合、比較鋼２に比べて延伸率が大きく向上したことが分かる。したがって、前記表３および図８をみると、本発明の発明鋼は、延伸率および衝撃靭性の改善によりエッジクラックなどが発生せず、操業性が大きく向上できることが分かる。
上記の実施形態は本発明の技術的思想を表現するために制限された条件を設定したものであり、これが本発明の適用において制約のためのものではないことを理解しなければならない。また、本発明の技術分野における当業者は、本発明の技術的思想の範囲内で多様な実施形態が可能であることを理解することができる。
本実施例では、発明鋼６種と比較鋼２種を表１の化学組成によって製造した。製造された試験片は、１２００℃で２時間再加熱を経て、熱間圧延により４ｍｍの熱延板を製造した。

Claims (12)

  1. 重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％を含み、モリブデンを０．１〜１．５％含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含むことを特徴とする、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼。
  2. 重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％を含み、タングステンを０．１〜１．５％含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含むことを特徴とする、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼。
  3. 重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％を含み、モリブデン：０．１〜１．５％およびタングステン：０．１〜１．５％を含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含むことを特徴とする、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼。
  4. 前記ステンレス鋼の最終熱処理硬度は、５００〜７５０Hｖの範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼。
  5. 前記ステンレス鋼の耐孔食指数は、下記式（１）によって１５以上の値を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼。
    式（１）：PREN＝％Cr＋３．３（％Mo＋０．５％W）＋１６％N
  6. 前記ステンレス鋼は、重量％で、炭素を０．５〜０．６０％で含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼。
  7. 前記ステンレス鋼は、バッチ焼鈍により熱延素材のシャルピー衝撃エネルギーが６J以上（厚さ４ｍｍ以上）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼。
  8. 互いに反対方向に回転する一対のロールと、その両側面に溶鋼プールを形成するように設けられるエッジダムと、前記溶鋼プールの上部面に不活性窒素ガスを供給するメニスカスシールドとを備えるストリップキャスティング装置において、重量％で、炭素：０．４５〜０．６０％、窒素：０．０２〜０．０８％、シリコン：０．２〜０．４％、マンガン：０．３〜０．６％、クロム：１２〜１５％を含み、モリブデン：０．１〜１．５％またはタングステン：０．１〜１．５％の１種以上を含有し、残部は鉄およびその他不可避不純物を含むステンレス溶鋼を、タンディッシュからノズルを通して前記溶鋼プールに供給してステンレス薄板を鋳造し、前記鋳造されたステンレス薄板を、インラインローラを用いて熱延ストリップを製造することを特徴とする、高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
  9. 前記ステンレス鋼は、重量％で、炭素を０．５〜０．６０％で含有することを特徴とする、請求項８記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
  10. 前記ステンレス鋼は、バッチ焼鈍により熱延素材のシャルピー衝撃エネルギーが６J以上（厚さ４ｍｍ以上）確保されることを特徴とする、請求項８記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
  11. 前記ステンレス鋼の最終熱処理硬度は、５００〜７５０Hｖの範囲内にあることを特徴とする、請求項８記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
  12. 前記ステンレス鋼の耐孔食指数は、下記式（１）によって１５以上の値を有するように制御することを特徴とする、請求項８記載の高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
    式（１）：PREN＝％Cr＋３．３（％Mo＋０．５％W）＋１６％N
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018500460A (ja) * 2014-11-26 2018-01-11 ポスコＰｏｓｃｏ 抗菌性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法
CN107699815A (zh) * 2017-11-27 2018-02-16 上海大学 高硬度高韧性刀具用不锈钢及其制备方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101312776B1 (ko) * 2009-12-21 2013-09-27 주식회사 포스코 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
KR101439607B1 (ko) * 2012-07-16 2014-09-11 주식회사 포스코 쌍롤식 박판 주조공정에 의해 제조된 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
JP6002114B2 (ja) * 2013-11-13 2016-10-05 日本精工株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼による機構部品の製造方法および転がり軸受の製造方法
CN103866193A (zh) * 2014-03-24 2014-06-18 无锡宝顺不锈钢有限公司 8Cr15不锈钢带钢及其制造方法
WO2016174500A1 (fr) * 2015-04-30 2016-11-03 Aperam Acier inoxydable martensitique, procédé de fabrication d'un demi-produit en cet acier et outil de coupe réalisé à partir de ce demi-produit
CN108642391A (zh) * 2018-06-07 2018-10-12 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 马氏体不锈钢及其制备方法
PL3931362T3 (pl) * 2019-02-28 2023-04-17 Edgewell Personal Care Brands, Llc Ostrze maszynki do golenia oraz kompozycja do ostrza maszynki do golenia
CN112195419A (zh) * 2020-11-23 2021-01-08 浙江宝武钢铁有限公司 一种耐腐蚀高氮不锈钢的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05117805A (ja) * 1990-11-10 1993-05-14 Wilkinson Sword Gmbh 高い耐食性を持つかみそり刃用鋼，かみそり刃及びこれらのかみそり刃を製造する方法
JP2001271144A (ja) * 2000-01-20 2001-10-02 Nippon Koshuha Steel Co Ltd ピストンリング用マルテンサイト系ステンレス鋼及びピストンリング用異形線
JP2003313612A (ja) * 2002-04-23 2003-11-06 Matsushita Electric Works Ltd 結晶粒微細化マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法、および同ステンレス鋼を用いた刃物
JP2005125336A (ja) * 2003-10-21 2005-05-19 Nippon Steel Corp 薄帯鋳片および薄帯鋳片製造方法
JP2005206865A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Matsushita Electric Works Ltd 結晶粒微細化マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法
JP2007224405A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Jfe Steel Kk 刃物用鋼
JP2013514890A (ja) * 2009-12-21 2013-05-02 ポスコ マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JP2013514891A (ja) * 2009-12-21 2013-05-02 ポスコ 高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3336169A (en) * 1963-05-28 1967-08-15 Uddeholms Ab Method of heat treating high-carbon corrosion resistant steels
US3425877A (en) * 1965-10-22 1969-02-04 Wilkinson Sword Ltd Safety razor blades
FR2746333B1 (fr) 1996-03-22 1998-04-24 Usinor Sacilor Procede de coulee continue d'une bande d'acier inoxydable austenitique sur une ou entre deux parois mobiles dont les surfaces sont pourvues de fossettes, et installation de coulee pour sa mise en oeuvre
US6045633A (en) 1997-05-16 2000-04-04 Edro Engineering, Inc. Steel holder block for plastic molding
JP3747585B2 (ja) * 1997-08-25 2006-02-22 大同特殊鋼株式会社 加工性および耐食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼
KR100356174B1 (ko) * 1998-12-12 2002-11-18 주식회사 포스코 쌍롤식 연속박판 주조설비의 탕면 밀봉장치 및 방법
FR2792560B1 (fr) 1999-04-22 2001-06-01 Usinor Procede de coulee continue entre cylindres de bandes d'acier inoxydable austenitique d'excellente qualite de surface, et bandes ainsi obtenues
JP2001049399A (ja) * 1999-08-06 2001-02-20 Hitachi Metals Ltd 耐孔食性の優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼
JP4724275B2 (ja) 2000-07-17 2011-07-13 株式会社リケン 耐スカッフィング性、耐クラッキング性及び耐疲労性に優れたピストンリング及びその製造方法
JP4952888B2 (ja) * 2006-04-07 2012-06-13 大同特殊鋼株式会社 マルテンサイト鋼
DE602006007855D1 (de) 2006-09-26 2009-08-27 Eta Sa Mft Horlogere Suisse Uhrwerk, das eine Halteplatte für einen Anzeigering umfasst

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05117805A (ja) * 1990-11-10 1993-05-14 Wilkinson Sword Gmbh 高い耐食性を持つかみそり刃用鋼，かみそり刃及びこれらのかみそり刃を製造する方法
JP2001271144A (ja) * 2000-01-20 2001-10-02 Nippon Koshuha Steel Co Ltd ピストンリング用マルテンサイト系ステンレス鋼及びピストンリング用異形線
JP2003313612A (ja) * 2002-04-23 2003-11-06 Matsushita Electric Works Ltd 結晶粒微細化マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法、および同ステンレス鋼を用いた刃物
JP2005125336A (ja) * 2003-10-21 2005-05-19 Nippon Steel Corp 薄帯鋳片および薄帯鋳片製造方法
JP2005206865A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Matsushita Electric Works Ltd 結晶粒微細化マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法
JP2007224405A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Jfe Steel Kk 刃物用鋼
JP2013514890A (ja) * 2009-12-21 2013-05-02 ポスコ マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JP2013514891A (ja) * 2009-12-21 2013-05-02 ポスコ 高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018500460A (ja) * 2014-11-26 2018-01-11 ポスコＰｏｓｃｏ 抗菌性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法
CN107699815A (zh) * 2017-11-27 2018-02-16 上海大学 高硬度高韧性刀具用不锈钢及其制备方法
CN107699815B (zh) * 2017-11-27 2019-08-30 上海大学 高硬度高韧性刀具用不锈钢及其制备方法

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