JPH09302417A - 刃物用材料及びその製造方法 - Google Patents
刃物用材料及びその製造方法Info
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- JPH09302417A JPH09302417A JP13977096A JP13977096A JPH09302417A JP H09302417 A JPH09302417 A JP H09302417A JP 13977096 A JP13977096 A JP 13977096A JP 13977096 A JP13977096 A JP 13977096A JP H09302417 A JPH09302417 A JP H09302417A
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- steel
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬度が高く、安価な刃物用材料を提供するこ
と及びその刃物用材料を短時間に製造する方法を提供す
ること。 【解決手段】 熱処理により硬化するステンレス鋼ある
いは低合金鋼の表面に被覆したＴｉを窒化処理して生成
したＴｉＮ層を１μｍ以上設けた刃物用材料。
と及びその刃物用材料を短時間に製造する方法を提供す
ること。 【解決手段】 熱処理により硬化するステンレス鋼ある
いは低合金鋼の表面に被覆したＴｉを窒化処理して生成
したＴｉＮ層を１μｍ以上設けた刃物用材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用メスなどを製造
する刃物用材料及びその製造方法に関する。
する刃物用材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、刃物の材料としては、一般的に
は、Ｃ：１．００〜１．３０％、Ｓｉ：０．３５％以
下、Ｍｎ：０．５０％以下、残部ＦｅからなるＪＩＳＳ
Ｋ１又はＳＫ２の炭素工具鋼が用いられ、またさらに高
い硬度が必要な場合にはＣ：０．６％、Ｃｒ：４．４％
％、残部ＦｅからなるＪＩＳＳＫＤの冷間工具鋼が用い
られていた。また耐食性及び高い硬度が要求される場合
には、Ｃ：０．１５〜０．３％、Ｃｒ：１０〜１６％、
Ｎｉ：１〜２、残部Ｆｅからなるマルテンサイト系ステ
ンレス鋼が用いられ、さらに高い硬度のものが要求され
る場合には、Ｃ：０．８０〜０．９０％、Ｓｉ：０．４
０％、Ｍｎ：０．４０％、Ｃｒ：３．８０〜４．５０
％、Ｍｏ：４．５０〜５．５０％、Ｗ：５．５０〜６．
７０％、Ｖ：１．００〜２．２０％、残部Ｆｅからなる
ＪＩＳＳＫＨ５１などの高速度工具鋼が用いられてい
た。
は、Ｃ：１．００〜１．３０％、Ｓｉ：０．３５％以
下、Ｍｎ：０．５０％以下、残部ＦｅからなるＪＩＳＳ
Ｋ１又はＳＫ２の炭素工具鋼が用いられ、またさらに高
い硬度が必要な場合にはＣ：０．６％、Ｃｒ：４．４％
％、残部ＦｅからなるＪＩＳＳＫＤの冷間工具鋼が用い
られていた。また耐食性及び高い硬度が要求される場合
には、Ｃ：０．１５〜０．３％、Ｃｒ：１０〜１６％、
Ｎｉ：１〜２、残部Ｆｅからなるマルテンサイト系ステ
ンレス鋼が用いられ、さらに高い硬度のものが要求され
る場合には、Ｃ：０．８０〜０．９０％、Ｓｉ：０．４
０％、Ｍｎ：０．４０％、Ｃｒ：３．８０〜４．５０
％、Ｍｏ：４．５０〜５．５０％、Ｗ：５．５０〜６．
７０％、Ｖ：１．００〜２．２０％、残部Ｆｅからなる
ＪＩＳＳＫＨ５１などの高速度工具鋼が用いられてい
た。
【０００３】しかし、上記炭素工具鋼、冷間工具鋼及び
マルテンサイト系ステンレス鋼は硬度が十分でなく、ま
た高速度工具鋼は硬度が十分高いが、高価であという欠
点があった。
マルテンサイト系ステンレス鋼は硬度が十分でなく、ま
た高速度工具鋼は硬度が十分高いが、高価であという欠
点があった。
【０００４】また、従来から切削工具のバイトなどにお
いては、被削性を改善するためにＴｉＮなどをコーティ
ングしていることから、切削工具以外の刃物にもＴｉＮ
などをコーティングすることも考えられるが、このコー
ティング処理はバッチ式であり、また処理時間が長いた
めに、コストが高く、また処理時間が長いために膜厚を
１μｍ以上にすることが難しかった。
いては、被削性を改善するためにＴｉＮなどをコーティ
ングしていることから、切削工具以外の刃物にもＴｉＮ
などをコーティングすることも考えられるが、このコー
ティング処理はバッチ式であり、また処理時間が長いた
めに、コストが高く、また処理時間が長いために膜厚を
１μｍ以上にすることが難しかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、硬度が高
く、安価な刃物用材料を提供すること及びその刃物用材
料を短時間に製造する方法を提供することを目的として
いる。
く、安価な刃物用材料を提供すること及びその刃物用材
料を短時間に製造する方法を提供することを目的として
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の刃物用材料においては、熱処理により硬化
するステンレス鋼あるいは低合金鋼の表面に被覆したＴ
ｉを窒化処理して生成したＴｉＮ層を１μｍ以上設けた
ことである。
に、本発明の刃物用材料においては、熱処理により硬化
するステンレス鋼あるいは低合金鋼の表面に被覆したＴ
ｉを窒化処理して生成したＴｉＮ層を１μｍ以上設けた
ことである。
【０００７】また、上記目的を達成するために、本発明
の刃物用材料の製造方法においては、熱処理により硬化
するステンレス鋼あるいは低合金鋼の表面にＴｉを被覆
した後、窒素雰囲気中で上記ステンレス鋼あるいは低合
金鋼の焼入れ、あるいは析出硬化熱処理をする温度に加
熱してＴｉＮを生成し、その温度から焼入れし、必要に
応じて焼きもどし、あるいは析出硬化熱処理をすること
である。
の刃物用材料の製造方法においては、熱処理により硬化
するステンレス鋼あるいは低合金鋼の表面にＴｉを被覆
した後、窒素雰囲気中で上記ステンレス鋼あるいは低合
金鋼の焼入れ、あるいは析出硬化熱処理をする温度に加
熱してＴｉＮを生成し、その温度から焼入れし、必要に
応じて焼きもどし、あるいは析出硬化熱処理をすること
である。
【０００８】本発明に使用する熱処理により硬化するス
テンレス鋼は、マルテンサイト系ステンレス鋼と析出硬
化型系のステンレス鋼である。このマルテンサイト系ス
テンレス鋼は、ＪＩＳのＳＵＳ４０３、４１０、４１０
Ｊ１、４２０Ｊ１、４４０Ａ等である。また析出硬化型
系のステンレス鋼はＪＩＳのＳＵＳ６３０、６３１など
である。また、熱処理により硬化する低合金鋼は、焼入
れにより硬化する低合金鋼で、ＪＩＳのＳＫＳ３、ＳＫ
Ｄ１、ＳＫＤ１１などである。
テンレス鋼は、マルテンサイト系ステンレス鋼と析出硬
化型系のステンレス鋼である。このマルテンサイト系ス
テンレス鋼は、ＪＩＳのＳＵＳ４０３、４１０、４１０
Ｊ１、４２０Ｊ１、４４０Ａ等である。また析出硬化型
系のステンレス鋼はＪＩＳのＳＵＳ６３０、６３１など
である。また、熱処理により硬化する低合金鋼は、焼入
れにより硬化する低合金鋼で、ＪＩＳのＳＫＳ３、ＳＫ
Ｄ１、ＳＫＤ１１などである。
【０００９】本発明の刃物用材料は、医療用メス、安全
かみそり、注射針、魚及び動物解体用の刃物などであ
る。
かみそり、注射針、魚及び動物解体用の刃物などであ
る。
【００１０】本発明の熱処理により硬化するステンレス
鋼あるいは低合金鋼の表面に設けるＴｉ層は、蒸着、溶
射、めっき、圧延圧接などにより一方または両方の表面
に設けることができる。その厚さは、これに限定される
わけではないが、０．００１〜０．２０ｍｍ程度が適当
であるが、厚過ぎると全体をＴｉＮにするのに長い時間
がかかり、また薄過ぎると、ＴｉＮの厚さが薄くなり、
短期間に消耗し、切れ味が悪くなる。ＴｉＮ層は、窒素
雰囲気中でＴｉ層を加熱して生成したもので、その厚さ
は、耐摩耗性及び切削性を長く保つために１μｍ以上必
要である。その上限はないが、０．２０ｍｍ以下が適当
である。
鋼あるいは低合金鋼の表面に設けるＴｉ層は、蒸着、溶
射、めっき、圧延圧接などにより一方または両方の表面
に設けることができる。その厚さは、これに限定される
わけではないが、０．００１〜０．２０ｍｍ程度が適当
であるが、厚過ぎると全体をＴｉＮにするのに長い時間
がかかり、また薄過ぎると、ＴｉＮの厚さが薄くなり、
短期間に消耗し、切れ味が悪くなる。ＴｉＮ層は、窒素
雰囲気中でＴｉ層を加熱して生成したもので、その厚さ
は、耐摩耗性及び切削性を長く保つために１μｍ以上必
要である。その上限はないが、０．２０ｍｍ以下が適当
である。
【００１１】本発明において、ＴｉＮを生成するために
Ｔｉ層を窒素雰囲気中で加熱する温度は、そのまま冷却
すれば焼入れまたは析出硬化熱処理をすることができる
温度である。その焼入れ温度は、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼では、９５０〜１０５０℃であり、焼もどしは
必要に応じて１００〜１８０℃で行う。低合金鋼では、
８５０〜１１５０℃で焼入れをし、１５０〜２００℃で
焼もどしをする。また、析出硬化型のステンレス鋼の析
出硬化熱処理温度は、４５０〜６５０℃である。
Ｔｉ層を窒素雰囲気中で加熱する温度は、そのまま冷却
すれば焼入れまたは析出硬化熱処理をすることができる
温度である。その焼入れ温度は、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼では、９５０〜１０５０℃であり、焼もどしは
必要に応じて１００〜１８０℃で行う。低合金鋼では、
８５０〜１１５０℃で焼入れをし、１５０〜２００℃で
焼もどしをする。また、析出硬化型のステンレス鋼の析
出硬化熱処理温度は、４５０〜６５０℃である。
【００１２】
【作用】本発明は、熱処理により硬化するステンレス鋼
あるいは低合金鋼の表面にＴｉを被覆した後、窒素雰囲
気中で加熱してＴｉＮ層を生成しているので、短時間で
厚いＴｉＮ層を生成することができる。また、窒化処理
を焼入れ温度または析出硬化熱処理温度で行うので、窒
化処理のために加熱する必要がない。さらに、熱処理に
より硬化するステンレス鋼あるいは低合金鋼の上にＴｉ
Ｎ層を設けているので、耐摩耗性及び切削性が優れると
共に、高い靱性及び強度を有する刃物用材料を得ること
ができる。
あるいは低合金鋼の表面にＴｉを被覆した後、窒素雰囲
気中で加熱してＴｉＮ層を生成しているので、短時間で
厚いＴｉＮ層を生成することができる。また、窒化処理
を焼入れ温度または析出硬化熱処理温度で行うので、窒
化処理のために加熱する必要がない。さらに、熱処理に
より硬化するステンレス鋼あるいは低合金鋼の上にＴｉ
Ｎ層を設けているので、耐摩耗性及び切削性が優れると
共に、高い靱性及び強度を有する刃物用材料を得ること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。成分組成がＣ：０．６７％、Ｓｉ：０．３％、
Ｍｎ：０．８％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０２％、Ｃ
ｒ：１６．２％、残部実質的にＦｅからなるＳＵＳ４４
０Ａのマルテンサイト系ステンレス鋼を圧延した後焼鈍
して０．５ｍｍの板材を作成した。この板材の片面に
０．０５ｍｍのＴｉ箔を圧延により圧接してクラッドに
し、その後冷間圧延により厚さ０．１ｍｍのクラッド材
を作成した。これを窒素雰囲気中１０００℃で１０分間
加熱してＴｉＮを生成した後空冷した。このクラッド材
の表面からの硬さ分布を図１に示す。
明する。成分組成がＣ：０．６７％、Ｓｉ：０．３％、
Ｍｎ：０．８％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０２％、Ｃ
ｒ：１６．２％、残部実質的にＦｅからなるＳＵＳ４４
０Ａのマルテンサイト系ステンレス鋼を圧延した後焼鈍
して０．５ｍｍの板材を作成した。この板材の片面に
０．０５ｍｍのＴｉ箔を圧延により圧接してクラッドに
し、その後冷間圧延により厚さ０．１ｍｍのクラッド材
を作成した。これを窒素雰囲気中１０００℃で１０分間
加熱してＴｉＮを生成した後空冷した。このクラッド材
の表面からの硬さ分布を図１に示す。
【００１４】このクラッド材は表面から１０μｍの間が
ＴｉＮでＨｖ１０５０〜１１３０になっており、表面か
ら１０μｍより内側はＳＵＳ４４０ＡでＨｖ５８０〜６
００あった。Ｔｉ層は全てがＴｉＮ層になっていた。
ＴｉＮでＨｖ１０５０〜１１３０になっており、表面か
ら１０μｍより内側はＳＵＳ４４０ＡでＨｖ５８０〜６
００あった。Ｔｉ層は全てがＴｉＮ層になっていた。
【００１５】このクラッド材をダイヤモンド砥石により
刃を付けて図２に示したような刃物を製造した。比較例
とし上記組成のＳＵＳ４４０Ａのマルテンサイト系ステ
ンレス鋼の０．１ｍｍの板材を真空中１０００℃で１０
分間加熱した後空冷し、ダイヤモンド砥石により刃を付
けて刃物を製造した。
刃を付けて図２に示したような刃物を製造した。比較例
とし上記組成のＳＵＳ４４０Ａのマルテンサイト系ステ
ンレス鋼の０．１ｍｍの板材を真空中１０００℃で１０
分間加熱した後空冷し、ダイヤモンド砥石により刃を付
けて刃物を製造した。
【００１６】図１の本発明の刃物用材料で製造した刃物
（本発明材）及び上記比較例の刃物（比較材）を用い、
径が２ｍｍのカーボンファイバー強化プラスチックを１
秒１回の切断速度で切削したときの切削時間と刃物の先
端の磨耗量との関係を図３に示した。２０時間使用した
ときの磨耗量は、本発明の刃物用材料で製造した刃物
が、比較例として製造した刃物の約１０分の１であっ
た。
（本発明材）及び上記比較例の刃物（比較材）を用い、
径が２ｍｍのカーボンファイバー強化プラスチックを１
秒１回の切断速度で切削したときの切削時間と刃物の先
端の磨耗量との関係を図３に示した。２０時間使用した
ときの磨耗量は、本発明の刃物用材料で製造した刃物
が、比較例として製造した刃物の約１０分の１であっ
た。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、上記構成にしたことにより、
次のような優れた効果を奏する。 （１）本発明の刃物用材料は、表層がＴｉＮ層で内部が
熱処理により硬化したステンレス鋼あるいは低合金鋼で
あるので、耐摩耗性及び切削性が優れると共に、高い靱
性及び強度を有する。 （２）耐摩耗性及び切削性が優れると共に、高い靱性及
び強度を有する刃物用材料を短時間に安価に製造するこ
とができる。
次のような優れた効果を奏する。 （１）本発明の刃物用材料は、表層がＴｉＮ層で内部が
熱処理により硬化したステンレス鋼あるいは低合金鋼で
あるので、耐摩耗性及び切削性が優れると共に、高い靱
性及び強度を有する。 （２）耐摩耗性及び切削性が優れると共に、高い靱性及
び強度を有する刃物用材料を短時間に安価に製造するこ
とができる。
【図１】本発明の一例の刃物用材料の硬度分布を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２】本発明の刃物用材料で製造した刃物の断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の刃物用材料で製造した刃物と比較例の
材料で製造した刃物を使用した場合の切断時間と磨耗量
との関係を示すグラフである。
材料で製造した刃物を使用した場合の切断時間と磨耗量
との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 熱処理により硬化するステンレス鋼ある
いは低合金鋼の表面に被覆したＴｉを窒化処理して生成
したＴｉＮ層を１μｍ以上設けたことを特徴とする刃物
用材料。 - 【請求項２】 熱処理により硬化するステンレス鋼ある
いは低合金鋼の表面にＴｉを被覆した後、窒素雰囲気中
で上記ステンレス鋼或いは低合金鋼の焼入れ或るいは析
出硬化熱処理をする温度に加熱してＴｉＮを生成し、そ
の温度から焼入れ或るいは析出硬化熱処理をすることを
特徴とする刃物用材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13977096A JPH09302417A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 刃物用材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13977096A JPH09302417A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 刃物用材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09302417A true JPH09302417A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=15253006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13977096A Pending JPH09302417A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 刃物用材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09302417A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2417252A (en) * | 2004-08-21 | 2006-02-22 | Harris L G & Co Ltd | Decorating tool head with titianium coating |
| EP2090672A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-19 | Akiko Hirai | Method of manufacturing a blade with high hardness nitride layer |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP13977096A patent/JPH09302417A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2417252A (en) * | 2004-08-21 | 2006-02-22 | Harris L G & Co Ltd | Decorating tool head with titianium coating |
| EP2090672A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-19 | Akiko Hirai | Method of manufacturing a blade with high hardness nitride layer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050317 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061031 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20070302 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |