JP5333695B1 - 刃物用ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
焼鈍を適用するための熱間圧延された中間素材であって、組成が質量%でC:0.46〜0.72%、Si:0.15〜0.55%、Mn:0.45〜1.00%、Cr:12.5〜13.9%、Mo:0〜1.5%、B:0〜0.012%、残部はFe及び不純物からなり、縦断面のエックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積((200)面、(220)面及び(311)面からの回折ピーク面積の総和)とbcc相からの回折ピーク面積((200)面及び(211)面からの回折ピーク面積の総和)の比(fcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積)が30以下である刃物用ステンレス鋼の中間素材。
Description
刃物用ステンレス鋼は通常以下の製造工程を経て製造される。
まず、原料を溶解、鋳造して素材を製造する。次に、素材を熱間圧延して中間素材を製造する。素材に対して熱間鍛造や熱間圧延による分塊工程を経る場合もある。
次に、中間素材に最初の焼鈍を行って焼鈍材を製造する。さらに、焼鈍材に対して冷間圧延とそれに続く歪除去焼鈍とを必要な回数だけ繰り返し、目的とする厚さを有する冷間圧延鋼帯を製造する。そして、冷間圧延鋼帯に焼入れ焼戻しを施して、刃物用ステンレス鋼が完成する。
さらに、刃物用ステンレス鋼は刃付けや切断などの加工工程を経て最終製品となる。なお、刃物用ステンレス鋼の市場における取引は、一般に、焼鈍材又は冷間圧延鋼帯のいずれかの形態でなされる場合が多い。
上述した刃物用ステンレス鋼において、高硬度、高靱性を達成する技術として従来から種々の提案がなされている。例えば、代表的な例として、本願出願人の提案による特開平5−039547号公報(特許文献1)では、焼入れ焼戻し前の刃物用ステンレス鋼の冷間圧延鋼帯の炭化物密度を高める提案を行っている。この提案によれば、冷間圧延鋼帯の短時間焼入れ性が大幅に改善され、且つ、焼入れ後の刃物用ステンレス鋼の硬さを高めることができ、剃刀として優れた切れ味を持たせることが可能となっている。
しかしながら、熱間圧延後焼鈍前の中間素材の素性に着目した検討はほとんどなされていないといってよく、当該中間素材の素性と、半製品として流通する焼鈍後焼入れ前の刃物用ステンレス鋼の焼鈍材の特性及び冷間圧延鋼帯の特性との関係については、十分に解明されているとはいい難かった。
このため、前記中間素材の素性はいかにあるべきかについての知見が乏しいことに起因して、刃物用ステンレス鋼が本来有する優れた特性を十分に引き出せず、特に高硬度と高靱性とを両立させることができないという課題があった。また、前記中間素材の素性が何らかの要因で変動した場合に、前記中間素材を作製した段階で不具合を察知して後工程における品質不良の発生を未然に防止する手段は知られていなかったので、前記中間素材の段階で発生していた不具合が察知されないまま、硬度や靱性の低下が下工程で初めて顕在化すると、それまでに行った工程が無駄になり、製品のコストが増大するという課題があった。
本発明は、焼入れ前の刃物用ステンレス鋼の組織に影響する前記中間素材の適正化により、優れた特性をもつ高硬度かつ高靭性の刃物を効率よく得ることを最終目的とするものであり、そのための刃物用ステンレス鋼の中間素材、焼鈍材及び冷間圧延鋼帯並びにこれらの製造方法を提供するものである。
まず、刃物用ステンレス鋼の冷間圧延鋼帯の組織中において炭化物が偏在していたり、粗い結晶粒を有する炭化物と細かい結晶粒を有する炭化物とが混合していたりして、炭化物の分布が不均一である場合には、炭化物が均一に分布している場合に比べて、その冷間圧延鋼帯を焼入れ焼戻ししたときの硬度および靱性が低下することを確認した。
次に、刃物用ステンレス鋼の中間素材の素性のうち特に組成およびfcc相の量が、前記中間素材から得られる冷間圧延鋼帯の組織中の炭化物の分布に影響を与えていることを突き止めた。
そして、刃物用ステンレス鋼の中間素材の組成を適正化するとともに、fcc相の量を抑制することにより、冷間圧延鋼帯中の炭化物の分布を均一にすることができ、さらには最終製品である刃物の特性を大きく改善できることを見いだし本発明に到達した。
即ち本発明は、熱間圧延後焼鈍前の刃物用ステンレス鋼の中間素材であって、組成が質量%でC:0.46〜0.72%、Si:0.15〜0.55%、Mn:0.45〜1.00%、Cr:12.5〜13.9%、Mo:0〜1.5%、B:0〜0.012%、残部はFe及び不純物からなり、縦断面のエックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積((200)面、(220)面及び(311)面からの回折ピーク面積の総和)とbcc相からの回折ピーク面積((200)面及び(211)面からの回折ピーク面積の総和)の比(fcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積)が30以下である刃物用ステンレス鋼の中間素材である。
前述のBは、0.0005〜0.0050%の範囲で含有することが好ましい。
本発明では、前述の熱間圧延後に、800〜860℃で1〜100時間の焼鈍を行う刃物用ステンレス鋼の焼鈍材の製造方法である。
また、本発明は、前述の焼鈍材を用いて、冷間圧延と焼鈍の工程を行って、厚さを1.0mm未満とする刃物用ステンレス鋼の冷間圧延鋼帯の製造方法である。
先ず、本発明で規定する基本的な特性を付与する合金組成について説明する。なお、各元素の含有量は質量%である。
C:0.46〜0.72%
Cを0.46〜0.72%としたのは、刃物として十分な硬度を達成し、かつ、鋳造・凝固時の共晶炭化物の晶出を最低限に抑制するためである。Cが0.46%未満であれば刃物として十分な硬度が得られない。また、0.72%を超えるとCr量とのバランスで共晶炭化物の晶出量が増加し刃付け時の刃欠けの原因となる。好ましいC量の下限は、0.50%であり、さらに好ましくは、0.65%である。また、好ましいC量の上限は、0.70%である。
Si:0.15〜0.55%
Siは精錬時の脱酸剤として添加する。十分な脱酸効果を得ようとすると、Siが0.15%以上は残存することとなる。一方、0.55%を超えると介在物量が増加し刃付け時の刃欠けの原因となる。そのため、Siは0.15〜0.55%とする。また、Siは焼戻し軟化抵抗を高める効果がある。Siの0.20%以上の添加が刃物として十分な硬度を得ることができる。そのため、好ましいSi量の下限は0.20%である。また、好ましいSi量の上限は、0.35%である。
Mn:0.45〜1.00%
MnもSiと同様に精錬時の脱酸剤として添加する。十分な脱酸効果を得ようとすると、Mnが0.45%以上は残存することとなる。一方、1.00%を超えると熱間加工性が低下する。そのためMnは0.45〜1.00%とする。好ましいMn量の下限は、0.65%である。また、好ましいMn量の上限は、0.85%である。
Crを12.5〜13.9%としたのは、十分な耐食性を達成し、かつ、鋳造・凝固時の共晶炭化物の晶出を最低限に抑制するためである。Crが12.5%未満であればステンレス鋼として十分な耐食性は得られず、13.9%を超えると共晶炭化物の晶出量が増加し刃付け時の刃欠けの原因となる。好ましいCr量の下限は13.0%である。また、好ましいCr量の上限は13.6%である。
Mo:0〜1.5%
Moは耐食性を向上させる元素であるため必要に応じて1.5%を上限として添加することができる。しかし、Moが1.5%を超えると固溶強化が強くなり、変形抵抗が高くなって熱間加工性を劣化させるためMoの含有量を0〜1.5%とする。
B:0〜0.012%、
Bは硬度と靭性を向上させる有効な元素である。本発明では、後述するエックス線の強度比の調整によっても靭性を向上させることが可能であるが、予めBを添加することで靭性向上の効果を確実に得ることができる。そのため、Bについては0.012%を上限に添加しても良い。ただし、Bが0.012%を超えると熱間加工性として延性が著しく低下する。そのため、Bの上限を0.012%とする。なお、B添加による硬度及び靭性向上効果をより確実に得ようとするならば、0.0005%未満であればB添加の効果が十分でないため、Bを0.0005〜0.0050%の範囲内とすると良い。
以上、述べた元素以外はFe及び不純物とする。
代表的な不純物元素として、P、S、Ni、W、V、Cu、Al、Ti、N及びOがあり、これらの元素は以下の範囲に規制することが好ましい。
P≦0.03%、S≦0.005%、Ni≦0.15%、W≦0.05%、V≦0.2%、Cu≦0.1%、Al≦0.01%、Ti≦0.01%、N≦0.05%及びO≦0.05%。
具体的には、刃物用ステンレス鋼中間素材のエックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積とbcc相からの回折ピーク面積の比が30を超えると、fcc相の量が多くなり過ぎた状態となる。そうすると、熱間加工後に焼鈍を行った場合、アスペクト比の高い炭化物が粒界に析出しやすくなる。その結果、例えば、刃物に用いる際に行われる焼入れ焼戻し後に靭性が著しく低下する。そのため、fcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積の比を30以下とする必要がある。好ましくは20以下、さらに好ましくは5以下である。下限は0であっても良い。
なお、本発明でfcc相の(200)面、(220)面及び(311)面と、bcc相の(200)面及び(211)面を選択したのは、本発明で規定する組成の合金系において、前記の方位がエックス線回折における主要なピークとなっているからである。前記の主要ピーク以外では、ピーク強度が低いため、fcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積の比の影響は少ない。そのため、前記の主要ピークの測定で十分である。
なお、上述したfcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積の比は、それぞれの相の実際の体積比と相関があるため、構成相の比率に対応する値として評価することができる。
エックス線回折に用いる試験片は、縦断面を鏡面研磨し、さらに電解研磨を行ってエックス線回折用試験片に調整する。そして、前述の電解研磨面を測定面としてエックス線回折を行い、その後、fcc相の(200)面、(220)面及び(311)面からの回折ピークの面積の総和とbcc相の(200)面、(211)面からの回折ピークの面積の総和との比を算出する。それぞれの回折ピークの面積を求める場合は、バックグランドの強度を差し引いた回折ピークの面積を求めるものとする。
まず、刃物用ステンレス鋼の素材を溶解・鋳造により製造する。溶解は、真空溶解、大気溶解、真空アーク再溶解、エレクトロスラグ再溶解等の方法を適用することが可能である。鋳造は、鋳型への鋳造や連続鋳造等により素材を得ることが出来る。必要に応じて得られた素材に均質化熱処理を行っても良い。さらに、熱間鍛造や熱間圧延による分塊工程を加えても良い。
その後、前記素材を熱間圧延することにより刃物用ステンレス鋼の中間素材を製造する。熱間圧延は、1100〜1250℃に加熱し、熱間圧延を行い、熱間圧延の終了温度を700〜1000℃として刃物用ステンレス鋼の中間素材を製造する。
加熱温度を1100〜1250℃としたのは、この温度域は変形抵抗が比較的低く、優れた熱間加工性を有するためである。1250℃を超えると、延性が極端に低下する温度域となり、熱間加工時に割れが発生しやすくなる。一方、1100℃未満では、熱間圧延中の材料の変形抵抗が大きく、大きな加工率での加工が困難となり、熱間加工中に再加熱を繰り返す必要が生じる。加熱温度の好ましい下限は1150℃である。
一方、熱間圧延の終了温度が700℃未満の時は、変形抵抗が大きくなり、熱間圧延が困難になるため。そのため、熱間圧延工程の加熱温度を1100〜1250℃とし、熱間圧延の終了温度を700〜1000℃とする。好ましい加熱温度の下限は1150℃、好ましい終了温度の上限は950℃、より好ましい終了温度の上限は900℃、好ましい終了温度の下限は750℃である。
これは、巻取ったコイルでは、コイルが大気に接する面で一旦冷却が進行するものの、コイル自身が有する保有熱により、一旦冷却が進行したコイル表面が再び昇温して、コイルの先端領域、中央付近及び後端領域で金属組織が互いに異なってしまうおそれがあるからである。もし、熱間圧延の最終パス終了時点から5分以内に、巻取ったコイルの一部が600℃を超えると、刃物としての靭性が低下するおそれがある。
そのため、好ましくは、熱間圧延の最終パス終了時点から5分以内に、巻取ったコイルを600℃以下とするように水によって冷却すると良い。
以上の熱間圧延工程を終えると、本発明で規定する組織を有する刃物用ステンレス鋼の中間素材を得ることができる。
さらに、上記の刃物用ステンレス鋼の焼鈍材を用いて厚さが1.0mm以下の刃物用ステンレス鋼の冷間圧延鋼帯を得る場合には、冷間圧延と焼鈍を繰り返すことにより、製造が可能となる。
上述した刃物用ステンレス鋼の冷間圧延鋼帯は、焼入れ、焼き戻し、刃付けを行い刃物とする場合は、必要に応じて焼入れ後にサブゼロ処理を行うことや、焼き戻し後表面にコーティングを行うこともある。
真空溶解でA〜Fの6個の10kg鋼塊(素材)を作製した。A〜Fの鋼塊の化学成分を表1に示す。
(1)A〜D素材:1180℃に加熱し、850℃で熱間圧延を終了させる工程。
(2)A〜C素材:1200℃に加熱し、1050℃で熱間圧延を終了させる工程。
(3)E、F素材:1180℃に加熱し、900℃で熱間圧延を終了させる工程。
なお、上記の(2)の熱間圧延を行ったC合金は、熱間圧延中に割れが発生したため作業を中断した。
また、今回の試験では、コイルに巻取るだけの長さが得られなかったが、熱間圧延の最終パス終了時点から5分以内に、刃物用ステンレス鋼の中間素材が600℃まで冷却されていることを確認した。
採取した試験片の縦断面にて金属組織観察とエックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積とbcc相からの回折ピーク面積の比及び硬度を測定した。なお、エックス線回折に用いる試験片は縦断面を鏡面研磨し、さらに電解研磨を行ってエックス線回折用試験片に調整した。
金属組織観察を行った素材No.1〜6の金属組織を示す図面代用写真を図2〜7に示す。また、エックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積とbcc相からの回折ピーク面積の比及び硬度を表2に示す。また、表3には、fcc相およびbcc相からの回折ピーク面積を面指数ごとに示す。
エックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積とbcc相からの回折ピーク面積の比は、エックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積((200)面、(220)面及び(311)面からの回折ピーク面積の総和)とbcc相からの回折ピーク面積((200)面及び(211)面からの回折ピーク面積の総和)の比(fcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積)で求めた。なお、X線回折測定には(株)リガク製RINT2500Vを使用し、線源にはCoを用いた。
硬度は、切り出した試験片を#1200研磨紙までペーパー研磨した後、ビッカース硬度計を用いて、荷重98.1(N)で測定した。なお、硬度は5点平均のデータである。
刃物用ステンレス鋼の中間素材から幅40mm×長さ100mm×厚さ1mmの試験片採取用中間素材を切り出した。このとき、図1に示した圧延材の幅の中心付近を含むように試験片採取用中間素材を切り出した。
前述の試験片採取用中間素材に840℃×5時間の焼鈍を行って焼鈍材とした後、焼入れとして、1100℃×3分間保持した後に水冷を行った。さらに、前記焼入れの後、−75℃で30分保持のサブゼロ処理を行い、前記サブゼロ処理後に150℃で3分間保持した焼戻しを行った。
前記の熱処理を行った各試験片採取用中間素材から、幅5mm×長さ70mm×厚さ0.5mmの三点曲げ試験用の試験片を5個作製した。
また、図1に示す位置に相当する位置(圧延材の幅の中心付近)より他の試験片を採取し、評価面2として記す縦断面が金属組織観察及び硬度の評価面となるように試験片を採取した。金属組織写真(No.1〜6)を図8〜13、硬度、三点曲げ試験による吸収エネルギー、抗折力及びたわみを表4に示す。
金属組織観察は、評価面を鏡面に研磨した後、塩化第二鉄水溶液で腐食を行い、走査型電子顕微鏡を用いて観察を行った。三点曲げ試験は、幅5mm×長さ70mm×厚さ0.5mmの試験片をスパン50mmで測定した。なお、硬度及び三点曲げ試験は5点平均のデータである。
これは、焼鈍−焼入れ−サブゼロ処理−焼戻しという熱処理を行った後の金属組織の違いによるものと考えることができる。具体的には、刃物用ステンレス鋼圧延材のエックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積とbcc相からの回折ピーク面積の比が30を超える場合、図9および図11より確認されるように、熱処理後の刃物用ステンレス鋼圧延材のアスペクト比の高い炭化物が粒界に連なっていて靭性低下をもたらしているものと考えられる。
一方、エックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積とbcc相からの回折ピーク面積の比が30以下の場合には、図8、図10、図12および図13より確認されるように、熱処理後の炭化物がより均質に分散され靭性の点でより好ましい組織となっているからであると考えられる。
これらの結果より、本発明の刃物用ステンレス鋼中間素材は焼鈍−焼入れ−サブゼロ処理−焼戻しの熱処理を行うことにより、刃物として高硬度で高靭性であることが確認される。
また、エックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積とbcc相からの回折ピーク面積の比に加えて、Bを0.0050%以下含有することにより、硬度と靭性のバランスがより優れることがわかる。
前述の試験片採取用中間素材に840℃で10時間の焼鈍処理を行った後、小型冷間圧延機で冷間圧延を実施したところ、厚さが0.075mmとなるまで破断することなく冷間圧延材を得ることが可能であった。これにより、冷間圧延鋼帯とすることも可能であることが確認された。
次に、前述の冷間圧延材に焼入れとして、1100℃×40秒間保持した後に水冷を行った。さらに、前述の焼入れの後、−75℃で30分保持のサブゼロ処理を行い、前記サブゼロ処理後に150℃で30秒間保持した焼戻しを行った。
前述の冷間圧延材および焼鈍−焼入れ−サブゼロ処理−焼戻しを行った熱処理後の試験片採取用素材を用いて、図1に示す位置に相当する位置(圧延材の幅の中心付近)より試験片を採取し、評価面2として示す縦断面が金属組織観察及び硬度の評価面となるように試験片を採取した。前述の熱処理前後の金属組織(No.1および3)を示す図面代用写真を図14〜17に、硬度を表5にそれぞれ示す。
以上の結果から、本発明の刃物用ステンレス鋼の中間素材を用いて焼鈍、冷間圧延を行い、さらに焼入れ、サブゼロ処理及び焼戻しを行うことで、刃物に好適な金属組織及び硬度を実現できることが確認された。
2 縦断面
Claims (6)
- 熱間圧延後焼鈍前の刃物用ステンレス鋼の中間素材であって、組成が質量%でC:0.46〜0.72%、Si:0.15〜0.55%、Mn:0.45〜1.00%、Cr:12.5〜13.9%、Mo:0〜1.5%、B:0〜0.012%、残部はFe及び不純物からなり、縦断面のエックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積((200)面、(220)面及び(311)面からの回折ピーク面積の総和)とbcc相からの回折ピーク面積((200)面及び(211)面からの回折ピーク面積の総和)の比(fcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積)が30以下であることを特徴とする刃物用ステンレス鋼の中間素材。
- Bを0.0005〜0.0050%の範囲で含有することを特徴とする請求項1に記載の刃物用ステンレス鋼の中間素材。
- 熱間圧延後焼鈍前の刃物用ステンレス鋼の中間素材の製造方法であって、組成が質量%でC:0.46〜0.72%、Si:0.15〜0.55%、Mn:0.45〜1.00%、Cr:12.5〜13.9%、Mo:0〜1.5%、B:0〜0.012%、残部はFe及び不純物からなる素材を1100〜1250℃に加熱し、熱間圧延終了温度を700〜1000℃とする熱間圧延を行って、縦断面のエックス線回折におけるfcc相からの回折ピーク面積((200)面、(220)面及び(311)面からの回折ピーク面積の総和)とbcc相からの回折ピーク面積((200)面及び(211)面からの回折ピーク面積の総和)の比(fcc相からの回折ピーク面積/bcc相からの回折ピーク面積)が30以下の中間素材とすることを特徴とする刃物用ステンレス鋼の中間素材の製造方法。
- Bを0.0005〜0.0050%の範囲で含有することを特徴とする請求項3に記載の刃物用ステンレス鋼の中間素材の製造方法。
- 請求項3または4に記載の製造方法によって製造された刃物用ステンレス鋼の中間素材に対して800〜860℃で1〜100時間の焼鈍を行うことを特徴とする刃物用ステンレス鋼の焼鈍材の製造方法。
- 請求項5に記載の製造方法によって製造された刃物用ステンレス鋼の焼鈍材に対して冷間圧延と焼鈍を行って、厚さを1.0mm未満とすることを特徴とする刃物用ステンレス鋼の冷間圧延鋼帯の製造方法。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0920923A (ja) * | 1995-07-05 | 1997-01-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高炭素ステンレス鋼板の製造方法 |
JP2007224405A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Jfe Steel Kk | 刃物用鋼 |
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Patent Citations (3)
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