JPH01230749A - 浸炭用ステンレス鋼 - 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） 本発明は刃物用ステンレス鋼に係り、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
等の薄物刃物の製造に適するステンレス鋼に関する。

〈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℃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’Ｃで焼付けを行なう。このよ
うな−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、しがも焼入れまた
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
、２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か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
のかみそり刃長手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、刃欠けそ
の他の問題点を解決することを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明は重量％でＣ：０．１０−０．４０％、　Ｓｉ：
０．１０〜０．４５％、　Ｍｎ：１．２％以下、　Ｐ：
０．０３％以下、　Ｓ：Ｏ，００５％以下、　Ｃｒ：１
１．０〜１６．０％、　Ｏ：０，００８％以下を含有し
、残余が実質的にＦｅからなる浸炭して刃物とするステ
ンレス鋼を提供する。

本発明は重量％でＣ：０．１０−０．４０％、　Ｓｉ：
０．１０〜０．４５％、　Ｍｎ：１．２％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％を含有し、残余が実質
的にＦｅからなる浸炭して刃物とするステンレス鋼を提
供する。

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。上記のようにかみそり刃等の刃物に供せられるステ
ンレス鋼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ＳＬ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
および焼入れ焼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次炭化物の粒径不拘−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０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。

次に本発明における成分限定理由を述へる。

Ｃ：０．１０〜０．４０％、Ｃは０．４０％以下とすル
コト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て０．４０〜１
．００％程度好ましくは０．６０〜０．８０％のかみそ
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Ｃ１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％未満に低い場合には、浸炭温度に
おいてオーステナイト＋フェライトまたはフェライト単
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、Ｓｉ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１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
、１０％未満では脱酸効果が不足となる上に鋳造時の渦
流れが悪くなるので下限を０．１０％とする。

Ｓ　：０．００５％以下、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ｏ、ｏｏｓ％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炭化物粒径の粗大なも
のの割合が増加して焼入れ後及び焼入れ焼戻し後脆くな
るため０．０３％以下とする。

Ｍｎ：１．２％以下、ＸΩはＳｌと同様鋼の溶製時脱酸
剤として添加されるが１．２％を越えると、焼入れ時の
残留オーステナイトが増加して十分な硬度が得られなく
なるため、１．２％を上限とする。

○：ｏ、ｏｏｇ％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１１．０％は必要である。しかし余り多量の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
合が増加するためと浸炭性の劣化を来すことから上限を
１６．０％とする。

Ｎ　：０．０５〜０．１５％、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。

（発明の具体的開示） 以下本発明を実験と実施例によって具体的に説明する。

第１表 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ｍｍ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０．１ｍｍの薄板とした。

これらの薄板の断面をパフ研磨し、１０％しゅう酸によ
り１秒のエツチングを行ったのち、粒径５μｍ以上の共
晶炭化物の有無を調へた。結果を第２表に示す。

第２表 次にこれらの材料のｔｏ、ｌＸｗ２０（ｍｍ）のコイル
をプレス打抜きし１０５０’Ｃがら焼入れ、　−７０’
Ｃでのサブゼロ処理及び２００’Ｃで焼き戻しを実施し
た後刃付けを行ない１枚づつ切雛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、　　
ノ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　　　１
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、　　；
刃こぼれおよび割れの発生頻度が低いことが明がである
。

次にこれらの材料のｔ　Ｏ，ｌ　Ｘ　ｗ　２０　Ｘ　Ｑ
　１００１００（の短冊状試験片に１０５０℃から焼入
れ、−７０’Ｃ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１５ｍｍ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謂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裂造との種々の困雅に直接
関係する脆さを評価するの１こ適切な方法である。この
ように、かみそり刃用有の刃こぼれ、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。ま杷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、○を溶解。

鋳造、熱延して３．Ｏｎ＋ｎ＋厚の熱延板とした。次に
８５０℃７時間の焼なおしを行なった後冷間圧延により
板厚０　、３ｍｍ冷延板を作成した。そして、Ｋ、Ｌ。

Ｍ、Ｎ、Ｏは焼鈍酸洗と冷間圧延によって板厚）、１ｍ
ｍ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℃３〜１０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℃２０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℃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以上の粗大炭
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ｍＮ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Ｎα７゜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、ＳＬ、Ｏ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 （発明の効果） 以上のように本発明鋼は、焼入れ後及び焼戻し後に十分
な硬さを有し、刃物にとって生命とも言える炭化物が微
細かつ均一に分布し、がっ刃付は時の刃欠け、使用時の
刃こぼれ、製造時の割れ発生による歩留低下等の極めて
少ないという特徴を有しており、かみそり刃用ステンレ
ス鋼として好適である。

本発明の鋼に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製造時の割れ発生といった問題なく
かみそり刃物が得られる。このため刃物製造時の歩留が
向上し製造費剤；威が図れる。また刃物の耐久性も向上
する。

また、浸炭条件を選択することによって含有するＣｆｉ
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浸炭用
ステンレス鋼が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来鋼の焼入れ状態における刃欠け、刃こぼれ
、割れ、発生頻度と指先で折った感触との関係を示す概
念図である。第２図は脆さを評価するための曲げ試験方
法を示す概念図である。第３図は従来鋼の焼入れ状態に
おける破断撓み量と刃欠け、刃こぼれ、割れ発生頻度の
関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＣ：０．１０〜０．４０％、Ｓｉ：０．
   １０〜０．４５％、Ｍｎ：１．２％以下、Ｐ：０．０３
   ％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１１．０〜１６
   ．０％、Ｏ：０．００８％以下を含有し、残余が実質的
   にＦｅからなる浸炭して刃物とするステンレス鋼。
2. （２）重量％でＣ：０．１０〜０．４０％、Ｓｉ：０．
   １０〜０．４５％、Ｍｎ：１．２％以下、Ｐ：０．０３
   ％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１１．０〜１６
   ．０％、Ｏ：０．００８％以下、Ｎ：０．０５〜０．１
   ５％を含有し、残余が実質的にＦｅからなる浸炭して刃
   物とするステンレス鋼。