JPH01230722A - 刃物用ステンレス鋼材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の目的〉 （産業上の利用分野） 本発明はステンレス鋼薄刃物の製造法に係り、詳しくは
微細な炭化物が均一に分散し、かつ刃欠は等のないかみ
そり替刃等の刃物用ステンレス鋼材の製造法に関する。

〈従来の技術〉 従来、かみそり替刃用の材料として焼入れにより高い硬
度が得られ、刃に加工した時の切れ味が良好なこと及び
微細な炭化物が均一に分散していることが要求され、こ
れを満足する成分として重量百分率でＣ：０．６〜１．
０％、　Ｃｒ：１３．０％のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼が主として用いられている。

かみそり替刃の製造工程は幅狭コイル状でプレスによる
打抜きとけかきを行なった後、通常１０５０℃より焼入
れ、−７０℃でサブゼロ処理及び２００°Ｃで焼戻しま
で連続熱処理炉によって行なう。その後コイル状のまま
で連続刃付けを行なった後けがき線より１枚づつ切離す
。または、１枚づつ切離した後刃付けを行なう。そして
摩擦抵抗を下げてそり味を向上させるためテフロン樹脂
をコーティングし３５０℃で焼付けを行なう。このよう
な一連の熱処理によって材料は焼戻しされて硬度が低下
するが、少なくともビッカース硬度で６００以上必要で
ある。

従ってマルテンサイトを強化し、炭化物による切れ味及
び耐摩耗性を向上させる上でＣは重要な役割を果してお
り、特に微細な炭化物が多数均一に分散することが極め
て重要である。

このような用途に用いられる材料はＣ：０．６〜１．０
％、　Ｃｒ：１３％を含有しており、しかも焼入れまた
は焼入れ焼戻し状態で使用されるため、材料の脆さが非
常に問題となる。

即ちかみそり替刃として刃付けされる時の刃欠け、使用
中の刃こぼれ及び替刃製造時けがき線より１枚づつ切離
す時の割れによる歩留低下といった問題が発生する。

従来このような問題を引き起こすのは粗大な共晶炭化物
が存在することが原因と考えられていた。

このため、凝固時に粗大な共晶炭化物を減少させるため
にＣ含有量を０．６〜０．８％に減少させたものが多く
用いられるようになってきている。またさらにはＣ含有
量を０．６％以下とし硬さを改善させる元素を補なった
もの等も提案されている。

しかし刃物の切れ味は本来マルテンサイト地の固さと炭
化物によって形成されるものであって、Ｃ含有量を低下
させることは炭化物の個数を減少させることであり、好
ましくない。しかも、このようにＣ含有量を減少させて
も凝固時に粗大共晶炭化物が形成されるので、これを消
滅させるまでには至っていないのが現状である。また炭
化物の総数が減少するので例え硬さは十分でも刃物本来
の切れ味や耐摩耗性が損われてしまうのである。

また炭化物に関しては、粗大炭化物の問題だけではなく
、二次炭化物の析出寸法及び析出状態が焼入れ性にとっ
ても切れ味特性にとっても極めて重要であるため、でき
るだけ微細な炭化物を均一に分散させることが要求され
ている。

従って粗大な共晶炭化物を存在させずかつ二次炭化物を
微細分散させる方法として、特開昭５７−９８６７４号
に浸炭拡散焼鈍による方法が開示されている。しかしこ
の方法により製造されたがみそり刃用鋼をもってしても
先に述べたような刃欠け、刃こぼれ、切離し時の割れに
よる歩留り低下という問題点を解決することができなか
った。

そこでこれらの問題点の原因を明らかにするべく、詳細
に検討した結果、かみそり刃用鋼の使用者である替刃製
造業者において通常行なわれる試験方法である、焼入れ
後のかみそり刃長平方向の両端を親指と人差指で支持し
、この両端を合わせるように折り曲げて破断する時に感
じられる脆さという感触が、刃の欠は易さ、刃こぼれの
し易さおよび刃を切離す時の割れの発生し易さと極めて
関係が深いことを見出した。

本発明はこの発見に基づき前記の問題点の解決を目的と
し、具体的には粗大な共晶炭化物が存在せず、刃欠けの
ない刃物用ステンレス鋼材の製造を目的とする。

〈発明の構成〉 本発明は重量％でＣ：Ｏ，１Ｏ−０，４０％、　Ｓｉ：
０．１０〜０．４５％、　Ｍｎ：１．５％以下、　Ｐ　
：０．０３％以下、　Ｓ：０．００５％以下、　Ｃｒ：
１１．０〜１６．０％、　０：０．００８％以下、Ｎ：
０．０５〜０．１５％を含む鋼を素材として常法によっ
て所望厚さの冷延板とし、これを浸炭拡散焼鈍すること
からなる共晶炭化物がなく、焼入れ後の脆さのホさい刃
物用ステンレス鋼材の製造方法を提供する。

好ましくは前記記載の浸炭温度を９００〜１０００℃、
拡散焼鈍温度を８００〜９５０℃、時間を１〜３０時間
とし、拡散焼鈍後の冷却は２０〜ｂ これらの構成ならびにその作用について具体的に説明す
る。上記のようにステンレス鋼かみそり刃等の刃物にお
いて上記したような問題を解決するためには実質的に粗
大な共晶炭化物が存在しないことが必要であり、しかも
焼入れ焼戻し後の脆さを改善することによって優れたか
みそり刃が得られることに着目した。

従ってＣ含有量を０．１０〜０．４０％とすることによ
って凝固時には実質的に粗大な共晶炭化物の存在しない
健全な素材を得ることが可能である。このような素材に
浸炭し拡散焼鈍を行なうことによって刃物材として必要
なＣ含有量を有し粗大共晶炭化物が存在せずかつ微細な
炭化物を均一分散させることが可能である。

またＳ１含有量を０．１０〜０．４５％、Ｐ含有量を０
．０３％以下、Ｓ含有量をｏ、ｏｏｓ％以下およびＣ含
有量を０．００８％以下とすることによって、焼入れ後
および焼入れ煉戻し後の脆さを改善することが可能であ
る。これらの理由については、Ｓｉ及びＰ含有量を制限
することによって２次炭化物の粒径不均一が解消され、
粗大なものの割合が減少する。またＳ含有量とＣ含有量
を制限することによって、硫化物系及び酸化物系の介在
物が減少しており。

炭化物粒径を微細均一にすることと介在物の量を減少さ
せることが焼入れ後及び焼入れ焼戻し後の脆さ改善に大
きな効果をもたらすのである。またＮを０．０５〜０．
１５％含有させることによって焼入れ後及び焼入れ焼戻
し後の脆さはさらに改善される。

次に本発明方法の素材鋼における成分限定理由を述べる
。

Ｃ：０．１０〜０．４０％、Ｃは０．４０％以下とする
ことによって刃欠は等の原因となる粗大な共晶炭化物は
存在しなくなる。しかしこれではかみそり刃として必要
な硬度が得られなくなるので浸炭によっテ０．４０〜１
．００％程度好ましくは０．６０−０．８０％のがみそ
り刃として十分なＣ含有量にし、さらに拡散焼鈍によっ
て板厚中心部まで均一なＣ濃度分布とすることにより、
微細炭化物が均一分散した組織を得ることが可能である
。一方Ｃが０．１０％未満と低い場合には、浸炭温度に
おいてオーステナイ）−十フエライトまたはフエライ１
−単相となるため。

固溶できる炭素量が減少するので浸炭性が低下する。

Ｓｉ：０．１０〜０．４５、Ｓｉは通常脱酸剤として添
加されるが、０．４５％を越えて添加されると焼入れ後
および焼入れ焼戻し後において脆くなるため好ましくな
い。その理由は明確ではないが、Ｓｊを０．４５％を越
えて添加した鋼では二次炭化物の粒径が不均一になり、
粒径の粗大なものの割合が増加してくる傾向があること
から、曲げた時に折れやすくなるのである。また０、１
０％未満では脱酸効果が不足となる上に鋳造時の湯流れ
が悪くなるので下限を０．１０％とする。

Ｓ　：０．００５％以ド、Ｓは焼入れ後及び焼入れ焼戻
し後の脆さに大きく影響しており０．００５％を越えて
含有されると硫化物系の介在物が増加し、脆さが増して
くるため上限を０．００５％とする。

Ｐ：０．０３％以下、Ｐ　は焼入れ後及び焼入れ焼戻し
後の脆さに影響しており、直接的には二次炭化物の粒径
均一化に効果を有している。

０．０３％を越えて含有されると脆くなるため０．０３
％以下とする。

Ｍ＋１：１．５％以下、ＭｎはＳｉと同様鋼の溶製時脱
酸剤として添加されるが１．５％を越えると、焼入れ時
の残留オーステナイ１−が増加して十分な硬度が得られ
なくなるため、１．５％を上限とする。

○：０．００８％以下、焼入れ後及び焼入れ焼戻し後の
脆さを改善するためには酸化物系介在物の低減が必要で
、この目的のためにはＣ含有量はｏ、ｏｏａ％以下とす
る。

Ｃｒ：１１．０〜１６．０％、Ｃｒは鋼に耐食性を付与
する上で必須の元素であり、この目的に対して少なくと
も】１．０％は必要である。しがし余り多量のＣｒを含
むことは、経済上好ましくなく、またフェライト相の割
合が増加するために浸炭性の劣化を来すことから上限を
１６．０％とする。

Ｎ：０．０５〜０ｏ１５％、Ｎは焼入れ焼戻し後の脆さ
改善の効果が大きく、この目的のためには、通常混入し
てくる範囲０．０２〜０．０４％を越えて添加すること
が好ましい。しかし０．１５％を越えると凝固時にブロ
ーホールを生じ鋼塊の健全性が損われるため０．１５％
を上限とする。また０、０５％未満では十分な効果が得
られないため下限を０．０５％とする。

浸炭条件：かみそり刃鋼として必要なＣ含有量０．０４
〜１．００％を得るために、素材鋼の薄板に浸炭を行な
うことが必須である。浸炭素材の板厚は１．０ｍｍ以下
が浸炭効率の面から好ましい。また冷延状態でも焼鈍酸
洗状態であっても良い。素材の形状は浸炭をどのような
設備で実施するかにより異なるが、切板、ルーズ巻コイ
ル及び鋼帯のいずれであっても差支えない。また処理方
法はバッチ処理でも連続処理でも良い。浸炭雰囲気はＲ
Ｘガス、ＣＯガス、Ｎ２ベースの浸炭雰囲気ガスのいず
れでも差支えない。浸炭効率の面からはＲＸガスに炭化
水素ガスを５〜１０％添加したガスが好ましい。

浸炭温度は９００〜１０００°Ｃとする。その理由は９
００°Ｃ未満では浸炭効率が低下し工業的に成立しない
。

また１０００°Ｃを越えると素材の結晶粒度の異常成長
等品質上の問題を生じるし、温度をと昇させた程には浸
炭効率が向上しない。

浸炭時間は浸炭温度、雰囲気のカーボンポテンシャル、
素材成分、板厚と浸炭後の必要Ｃ％によって決まるので
特に限定しない。

拡散焼鈍条件：浸炭によって素材の表層部にはＣ４１度
の高い領域を生ずるが、本発明の目的とするところの刃
物素材とするためには拡散焼鈍を行なうことによって、
Ｃを板厚中心部まで拡散させ炭化物を微細均一に析出さ
せることが必要である。

この目的に対しては８００〜９５０℃で１〜３０時間の
拡散焼鈍を実施する。その理由として８００℃以下では
拡散焼鈍に時間がかかり過ぎるし均一な拡散状態となら
ない。また９５０℃以上では炭化物が粒成長を起こすた
め微細均一析出させることができない。保持時間につい
ては温度と板厚によって決まるが、板厚が薄くても１時
間以下では不十分であり、３０時間以上では不経済であ
る。

拡散焼鈍後の冷却速度は析出する炭化物の粒径および、
材質に与える影響が大きいため２０〜ｂ炭化物が凝集粗
大化し易いためであり、３００’Ｃ／Ｈを越えると、冷
却中にフルテンサイｌ−変態を起こして硬化したり十分
に軟化せずに後工程である酸洗或いは冷延工程に支障を
来たすことによる。

（発明の具体的開示） 以下本発明を実験と参考例と実施例によって具体的に説
明する。

第１表に示す組成の鋼を常法により溶製し、試料ａ”−
ｅは熱延冷延して厚さ０．１ｍｍの薄板とした。

試料ｆ　−ｉは常法で製造した厚さ０．３ｍｍの薄板に
浸炭拡散焼鈍後冷延して厚さ０゜１　＋ｎ　ｍの薄板と
した。

これらの薄板の断面をパフ研磨し、１０％しゆう酸によ
り１秒のエツチングを行なったのち、粒径５μｍ１以上
の共晶炭化物の有無を調べた。結果を第２表に示す。

第２表 次にこれらの材料のｔ　Ｏ，Ｉ　Ｘ　ｗ　２０（ｍｍ）
のコイルをプレス打抜きし１０５０℃から焼入れ、−７
０℃でのサブゼロ処理及び２０Ｑ’Ｃで焼戻しを実施し
た後刃付けを行ない１枚づつ切り離してかみそり刃とし
た。このかみそり刃製造時における刃欠け、刃こぼれ、
割れ発生の頻度を評価した。また前記の方法によって折
り曲げ破断する場合の粘さ（脆さ）の感覚を粘い、脆い
、中等として記録した。両者の関係を第１図に示す。

この結果、脆さの感じの少ない材料程、刃欠け、刃こぼ
れ及び割れの発生頻度が低いことが明らかである。

次にこれらの材料のｔ　Ｏ，Ｉ　Ｘ　ｗ　２０　Ｘ　Ｑ
　１００（＋ｎｍ）の短冊状試験片に１０５０°Ｃから
焼入れ、−７０℃でのサブゼロ処理及び２００℃で焼戻
しを実施した後第２図に示すよう１５ｍ＋ｕの間隔をお
いた型ｄに試料を載せ、先端の曲率半径０．５ｍｍの突
き曲げ治具で押し。

破断する時のたわみ量を測定する方法で曲げ試験を実施
して脆さを評価した。

この結果と前述したカミソリ刃製造時における刃欠け、
刃こぼれ及び割れ発生の頻度の関係を第３図に示す。

この図より曲げ試験において少しの撓みで破断する材料
はど刃欠け、刃こぼれ及び割れの発生頻度が高い。従っ
てこの試験方法はかみそり刃製造」二の種々の困難に直
接関係する脆さを評価するのに適切な方法である。この
ように、かみそり刃用鋼の刃こぼれ、刃欠は及び割れの
発生防止には粗大共晶炭化物を消滅させることが必要で
ある。また同時に焼入れ状態における材料自身が持つ脆
さを改善することが必要である。

実施例１ 第３表に示す組成の材料Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ。

Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉ、Ｊ、に、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏを溶解、鋳造
、熱延して３．０＋＋ｕｎ厚の熱延板とした。次に８５
０℃７時間の焼なましを行なった後冷間圧延により板厚
０．３ｍｍの冷延板を作成した。そして、Ｋ、Ｌ。

Ｍ、Ｎ、○は焼鈍酸洗と冷間圧延によって板厚０．１ｍ
ｆｆ１の冷延板とした。またＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ。

Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉ、ＪはＲＸガスに１０％のＣＨ４を添加
した雰囲気中９５０°Ｃ３〜１０分の浸炭および８５０
°Ｃで８時間保持後炉冷の拡散焼鈍処理を行なった後板
厚０．１ｍｍの冷延板とした。

これらの冷延板は２０　ｘ　１００１００（の短冊状に
切出した後１０５０℃３０秒加熱後水冷銅板によって焼
入れし一７０℃１０秒のサブゼロ処理と２００°Ｃ２０
秒の焼戻し熱処理を行なった。これら一連の熱処理はか
みそり替刃メーカーにおいて通常行なわれている熱処理
に従ったものである。この状態を焼入れ状態と称する。

また刃付は後テフロン樹脂をコーティングし３５０°Ｃ
６０分の焼きっけを行なうが、この処理により材料は焼
戻しを受ける。この熱処理を行なった状態を焼戻し状態
と称する。

焼入れ状態の短冊状試験片は第２図に示す前記の方法で
曲げ試験を実施し脆さの評価を行なった。

第４表は第３表に示す各材料の粒径５μｍ以」二の粗大
炭化物の個数、曲げ試験及び硬さ測定の結果である。こ
の表より本発明鋼は比較鋼と比べると、含有Ｃ量や焼入
れ硬さに殆ど差はなくとも曲げ性が極めて良好になって
いる。特に試料Ｎａ　７　。

８．９．１０は粗大な炭化物が存在しないにも拘らず、
各々Ｓ、Ｐ、Ｓｉ、○の含有量が本発明鋼に比べると高
く、それらの元素によってもたらされる悪影響によって
曲げ性は劣っている。

実施例２ 第３表に示す鋼のうちＣ，Ｄ、Ｈ，○について焼鈍材の
炭化物個数と炭化物平均粒径、焼入れ硬さ及び焼戻し硬
さを測定した結果を第５表に示す。

本発明鋼は比較鋼や従来鋼よりも炭化物粒径が微細化し
ており、焼入れ硬さ、焼戻し硬さとも大きく改善されて
いる。

第４表 第５表 実施例３ 第６表に成分を示す本発明鋼の熱延焼鈍板を酸洗後冷延
し板厚０．３及び１　、　Ｏｎ＋ｍとした素材にＲＸガ
スにメタンガスを５％添加した雰囲気ガス中で浸炭を行
なった。第７表に板厚、浸炭条件、浸炭後の０％、異常
の有無を示す。試料Ｎα６，８のように浸炭温度が９０
０℃よりも低い場合には長時間浸炭を行なっても必要と
する０％が得られない。また試料Ｎα７，９のように浸
炭温度が１０００°Ｃよりも高い場合には温度を上げた
程には浸炭時間が短かくならないし、結晶粒が粗大化す
るので好ましくない。−力木発明方法によれば全く異常
を生じない。

実施例４ 第６表に示す本発明鋼の板厚０．３ｍｍの冷延板に実施
例３と同一雰囲気中で９５０’Ｃ２３ｍ１ｎの浸炭を１
テなってＣ量０．６５％の浸炭材を得た。次に種々の条
件で拡散焼鈍を行なった。さらに冷間圧延によって板厚
０．１ｍｍの試料とした後、各試料の断面にむける炭化
物の平均粒径を測定した。また１０５０’Ｃから焼入れ
したのち、表面及び板厚中心部の硬さを測定した。これ
らの結果を第８表に示す。

〈発明の効果〉 以上詳述したように、本発明は特定組成の素材鋼を選択
し浸炭および拡散焼鈍を行なうことによって、粗大共晶
炭化物がなく、焼入れ後および焼入れ焼戻し後の材質の
脆さがないために、刃付は時の刃欠けと使用時の刃こぼ
れおよびかみそり刃製造時の割れ発生といった問題がな
く、刃物製造の歩留が向上しＭ造膜削減が図れる。また
刃物の耐久性を向上する。また浸炭条件を選択すること
によって含有するＣ量を自由に選択できるため刃物の用
途に応じて種々のＣ含有量の鋼を供給することが可能で
ある。

従ってかみそり刃に代表される薄物刃物に適したステン
レス鋼材が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％でＣ：０．１０〜０．４０％、Ｓｉ：０．１
   ０〜０．４５％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０３％
   以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１１．０〜１６．
   ０％、Ｏ：０．００８％以下、Ｎ：０．０５〜０．１５
   ％を含む鋼を素材として常法によって所望厚さの冷延板
   とし、これを浸炭拡散焼鈍することからなる共晶炭化物
   がなく、焼入れ後の脆さの小さい刃物用ステンレス鋼材
   の製造方法。 ２、浸炭温度を９００〜１０００℃、拡散焼鈍温度を８
   ００〜９５０℃、時間を１〜３０時間とし、拡散焼鈍後
   の冷却速度を２０〜３００℃／時間とすることを特徴と
   する請求項１に記載の刃物用ステンレスの製造方法。