JPH1192884A - 抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 抗菌性を有し，かつ，高硬度，熱間加工性に
優れた抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼を提供する
こと。 【解決手段】 重量％において，Ｃ：０．６０〜１．５
０％，Ｓｉ：２．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，
Ｃｕ：２．７０〜５．００％，Ｎｉ：０．２０〜１．５
０％，Ｃｒ：１０．００〜１８．００％を含有している
と共に，残部はＦｅ及び不可避不純物からなる。かつ，
熱間圧延時の加熱温度をＴ℃としたとき，Ｃｕ，Ｎｉ
は，Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２００−５．５Ｃｕ％
−Ｔ℃／５００＋２．４０の関係にある。Ｃｕの少なく
とも一部は，母相中において，Ｃｕリッチ相よりなるε
−Ｃｕ粒子として析出し，分散している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，例えば刃物類等に適用可能な抗
菌性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製
造方法，並びにその鋼を用いた刃物の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】例えば，台所等において使用される刃物類
においては，耐食性が要求されると共に，衛生上の観点
から，雑菌に対する抵抗力が要求される。即ち，耐食性
に優れかつ抗菌性を有する金属材料が望まれる。かかる
金属材料としては，耐食性に優れたステンレス鋼に抗菌
性を付与することが考えられる。

【０００３】従来，抗菌性を有するステンレス鋼として
は，例えば，特開平８−６０３０１号公報，特開平８−
１０４９５２号公報，特開平８−２２５８９５号公報に
示されたものがある。第１の従来鋼（特開平８−６０３
０１号公報）は，表層部のＣｕ濃度を高めたマルテンサ
イト系ステンレス鋼である。

【０００４】また，第２の従来鋼（特開平８−１０４９
５２号公報）は，低炭素（Ｃ）のマルテンサイト系ステ
ンレス鋼においてＣｕ量等を所定量に規定したものであ
る。また，第３の従来鋼（特開平８−２２５８９５号公
報）は，Ｃｕを０．３〜３．０％含有するマルテンサイ
ト系ステンレス鋼である。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来鋼に
おいては次の問題がある。即ち，上記第１の従来鋼にお
いては，抗菌性を発揮するＣｕ濃化層が表層部のみに存
在する。そのため，この従来鋼を刃物等に適用した場合
には，使用時の研磨によって上記Ｃｕ濃化層が除去され
てしまい，抗菌性が失われてしまう。また，上記第２の
従来鋼においては，低炭素系であるため，焼入れ焼き戻
し後の硬度が低く，刃物等の高硬度が要求される製品へ
の適用が困難である。

【０００６】また，上記第３の従来鋼においては，Ｃｕ
を０．３〜３％含有しているものの，単なるＣｕの含有
及びその表面における濃化だけでは十分な抗菌性を発揮
し得ない。また，抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼
は，刃物等の種々の製品に加工できるように熱間加工性
が良好であることも要求される。

【０００７】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，抗菌性を有し，かつ，高硬度，熱間加工
性に優れた抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼を提供
しようとするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，重量％におい
て，Ｃ：０．６０〜１．５０％，Ｓｉ：２．００％以
下，Ｍｎ：２．００％以下，Ｃｕ：２．７０〜５．００
％，Ｎｉ：０．２０〜１．５０％，Ｃｒ：１０．００〜
１８．００％を含有していると共に，残部はＦｅ及び不
可避不純物からなり，かつ，熱間圧延時の加熱温度をＴ
℃としたとき，Ｃｕ，Ｎｉは， Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２００−５．５Ｃｕ％−Ｔ
℃／５００＋２．４０ の関係にあり，また，上記Ｃｕの少なくとも一部は，母
相中において，Ｃｕリッチ相よりなるε−Ｃｕ粒子とし
て析出し，分散していることを特徴とする抗菌性マルテ
ンサイト系ステンレス鋼にある。

【０００９】本発明において最も注目すべきことは，Ｃ
ｕを２．７０〜５．００％含有すると共に，Ｃｕ，Ｎｉ
及び熱間圧延の加熱温度Ｔとの関係は上記特定の関係式
により示され，かつ，上記Ｃｕは母相中にε−Ｃｕ粒子
として析出し，分散していることである。

【００１０】上記ε−Ｃｕ粒子は，Ｃｕを高濃度含有し
ているＣｕリッチ相（ε−Ｃｕ相）よりなる粒子状の析
出相である。該ε−Ｃｕ粒子は，含有されるＣｕによっ
て優れた抗菌性を発揮することができる。また，上記ε
−Ｃｕ粒子の粒径が大きいほど，析出量が多いほど抗菌
性に有利となる。このε−Ｃｕ粒子の大径化及び析出量
の増加は，後述する製造方法により実現することができ
る。

【００１１】次に，上記化学成分の限定理由について説
明する。 Ｃ：０．６０〜１．５０％；Ｃはその添加量が多すぎる
と炭化物の粗大化，鏡面性の低下，熱間加工性の低下等
を招くため，１．５０％以下，好ましくは１．３０％以
下とする。一方，添加量が少なすぎると焼入れ焼き戻し
後の強度，硬度が得られないため，０．６０％以上，好
ましくは０．８２％以上とする。

【００１２】Ｓｉ：２．００％以下；Ｓｉは焼き戻し軟
化抵抗性を向上させ，かつ脱酸剤としても有効な元素で
あるため添加する。ただし，添加量が多すぎてもその効
果が飽和しコストアップにつながるため，その添加量は
２．０％以下，好ましくは１．５％以下に制限する。な
お，下限値は，上記効果を十分に発揮させるため，０．
１５％であることが好ましい。

【００１３】Ｍｎ：２．００％以下；Ｍｎは焼入れ性を
向上させ，かつ脱酸剤としても有効であるため添加す
る。ただし，添加量が多すぎてもその効果が飽和しコス
トアップにつながるため，その添加量は２．０％以下，
好ましくは１．５％以下とする。なお，下限値は，上記
効果を十分に発揮させるため０．１５％であることが好
ましい。

【００１４】Ｃｕ：２．７０〜５．００％；Ｃｕは抗菌
性を発揮しうる元素であって本発明において最も重要な
ものである。ただし，その添加量が２．７％未満の場合
には，十分な抗菌性を維持することが困難であるという
問題があり，好ましくは３．１％以上であることが好ま
しい。一方，５．００％を超える場合には熱間加工性が
低下すると共に焼入れ焼き戻し後の硬さが低下するとい
う問題があり，好ましくは４．０％以下がよい。

【００１５】Ｎｉ：０．２０〜１．５０％；Ｎｉは上記
のＣｕによる赤熱脆性を防止すると共に焼入れ性，靱性
を向上させるため０．２０％以上添加する。一方，１．
５０％を超えて添加した場合には焼入れ焼き戻し硬さの
低下，冷間加工性低下，コストアップ等の問題がある。

【００１６】Ｃｒ：１０．００〜１８．００％；Ｃｒの
添加量が１０％未満の場合には耐食性向上，焼入れ性向
上，耐摩耗性向上等の効果が得られないという問題があ
る。一方，１８％を超える場合には熱間加工性低下，コ
ストアップ，冷間加工性低下等の問題がある。

【００１７】また，上記成分の限定に加えて，Ａｌ及び
Ｏ（酸素）の含有量を極力低減することが好ましい。こ
れにより。Ａｌ₂ Ｏ₃ の生成を抑制することができ，Ａ
ｌ₂Ｏ₃ に起因して鋼表面がチラチラ光るチラチラキズ
の発生を防止することができる。具体的には，Ａｌは
０．０３０％以下，Ｏは０．００８０％以下とすること
が好ましい。

【００１８】次に，熱間圧延時の加熱温度をＴ℃とした
ときのＣｕ，Ｎｉについては， Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２００−５．５Ｃｕ％−Ｔ
℃／５００＋２．４０ の関係とする。この関係式が満足されない場合には，熱
間加工性が低下するという問題がある。

【００１９】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明の抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼は，母相中に
おいて上記ε−Ｃｕ粒子を析出し，分散させてある。そ
のため，ε−Ｃｕ粒子が優れた抗菌性を発揮し，後述す
る実施形態例にも示すごとく，鋼全体の抗菌性を著しく
向上させることができる。

【００２０】また，本発明の鋼は，上記組成を上記特定
の範囲に限定すると共に，Ｃｕ，Ｎｉ，熱間圧延の加熱
温度Ｔの間には上記特定の関係を有している。そのた
め，後述する実施形態例にも示すごとく，非常に優れた
熱間圧延性を発揮する。さらには，優れた耐食性，焼入
れ性等を発揮し，後述する刃物等の用途に容易に適用す
ることができる。

【００２１】このように，本発明によれば，抗菌性を有
し，かつ，高硬度，熱間加工性に優れた抗菌性マルテン
サイト系ステンレス鋼を提供することができる。

【００２２】次に，請求項２の発明のように，上記抗菌
性マルテンサイト系ステンレス鋼は，さらに，Ｍｏ：
０．０５〜２．００％，Ｖ：０．０２〜１．５０％，
Ｗ：０．０２〜１．５０％，Ｔｉ：０．０２〜０．５０
％，Ｎｂ：０．０２〜０．５０％，Ｚｒ：０．０２〜
０．５０％のうちの１種又は２種以上を含有しているこ
とが好ましい。以下，これらの成分の限定理由について
説明する。

【００２３】Ｍｏ：０．０５〜２．００％；Ｍｏは，焼
入れ性，耐摩耗性，靱性，焼き戻し軟化抵抗性，耐食性
等を向上させるため０．０５％以上添加することが好ま
しい。一方，添加量が２．００％を超える場合には，熱
間加工性低下，靱性低下，コストアップ等の問題があ
り，より好ましくは１．５０％以下がよい。

【００２４】Ｖ：０．０２〜１．５０％；Ｖは，焼入れ
性，耐摩耗性，靱性，焼き戻し軟化抵抗性等を向上させ
るため０．０２％以上添加することが好ましい。一方，
添加量が１．５０％を超える場合には，熱間加工性低
下，靱性低下，コストアップ，冷間加工性低下等の問題
があり，より好ましくは１．００％以下がよい。

【００２５】Ｗ：０．０２〜１．５０％；Ｗは，耐摩耗
性向上のために０．０２％以上添加することが好まし
い。一方，添加量が１．５０％を超える場合には熱間加
工性低下，コストアップ，靱性低下等の問題があり，よ
り好ましくは１．００％以下がよい。

【００２６】Ｔｉ：０．０２〜０．５０％；Ｔｉは，耐
摩耗性向上のため０．０２％以上添加することが好まし
い。一方，添加量が０．５０％を超える場合には熱間加
工性を阻害するという問題がある。

【００２７】Ｎｂ：０．０２〜０．５０％；Ｎｂは，結
晶粒を細かくし靱性を向上させるため０．０２％以上添
加することが好ましい。一方，添加量が０．５０％を超
える場合には上記効果が飽和し，却ってその効果が低下
してくるという問題がある。

【００２８】Ｚｒ：０．０２〜０．５０％；Ｚｒは，結
晶粒を微細化させ靱性を向上させるため０．０２％以上
添加することが好ましい。一方，添加量が０．５０％を
超える場合にはかえって靱性が悪くなるという問題があ
る。

【００２９】次に，上記優れた抗菌性マルテンサイト系
ステンレス鋼を製造する方法としては，次の発明があ
る。即ち，請求項３の発明のように，重量％において，
Ｃ：０．６０〜１．５０％，Ｓｉ：２．００％以下，Ｍ
ｎ：２．００％以下，Ｃｕ：２．７０〜５．００％，Ｎ
ｉ：０．２５〜１．５０％，Ｃｒ：１０．００〜１８．
００％を含有していると共に，残部はＦｅ及び不可避不
純物からなり，かつ，熱間圧延時の加熱温度をＴ℃とし
たとき，Ｃｕ，Ｎｉが，Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２
００−５．５Ｃｕ％−Ｔ℃／５００＋２．４０の関係に
ある素材を熱間圧延し，その後，オーステナイト相（以
下，γ相という）とフェライト相（以下，α相という）
とε−Ｃｕ相とを有する組織となる温度領域の下限温度
−５０℃から上限温度＋５０℃の間の温度に加熱する第
１熱処理を行い，次いで，γ相とε−Ｃｕ相とを有する
組織となる温度領域の下限温度−８０℃から上限温度の
間の温度に加熱する第２熱処理を行い，次いで，γ相と
α相とε−Ｃｕ相とを有する組織となる温度領域の下限
温度−５０℃から上限温度＋５０℃の間の温度に４時間
以上保持する第３熱処理を行うことを特徴とする抗菌性
マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法がある。

【００３０】本発明において最も注目すべきことは，上
記特定の組成の素材を用い，かつ，上記第１熱処理，第
２熱処理，第３熱処理という３段階の特殊な熱処理を行
うことである。また，本製造方法においては，上記３段
階の熱処理の前又は後に，必要に応じて冷間圧延を行う
ことができる。また，上記素材の組成の限定理由は上記
と同様である。

【００３１】次に，上記第１〜第３熱処理について，図
１に示す状態図を用いて説明する。同図に示す状態図
は，上記組成においてＣｕ含有量を変化させた状態図で
ある。同図においてγはオーステナイト相，αはフェラ
イト相，ε−Ｃｕはε−Ｃｕ相，ＭＣは種々の炭化物を
示す。なお，便宜上，Ａ点の組成の素材を用いた場合を
例にとって説明する。

【００３２】上記第１熱処理は，図１に示すごとく，γ
相とα相とε−Ｃｕ相とを有する組織となる温度領域
（γ＋α＋ε−Ｃｕ＋ＭＣ領域（Ｓ２））の下限温度
（Ｔ₁ ）−５０℃から上限温度（Ｔ₂ ）＋５０℃の間の
温度，即ち，Ｔ_a1〜Ｔ_a2の範囲の温度に加熱するという
熱処理である。

【００３３】なお，この第１熱処理における加熱後の保
持時間は０．５時間以上であることが好ましい。これに
より，析出したε−Ｃｕ粒子をある程度まで成長させる
ことができる。一方，保持時間の上限値は製造上のコス
トアップになるという理由から，１０時間であることが
好ましい。

【００３４】次に，上記第２熱処理は，同図に示すごと
く，γ相とε−Ｃｕ相を有する組織となる温度領域（γ
＋ε−Ｃｕ領域（Ｓ４））の下限温度（Ｔ₃ ）−８０℃
から上限温度（Ｔ₄ ）の間の温度，即ち，Ｔ_b1〜Ｔ₄ の
間の温度に加熱するという熱処理である。

【００３５】この第２熱処理における加熱後の保持時間
は０．５時間以上であることが好ましい。これにより，
析出したε−Ｃｕ粒子の中で小さい粒子は母相に再固溶
し，比較的大きなε−Ｃｕ粒子を適正な量にするという
効果が得られる。一方，保持時間の上限値は上記効果が
飽和するとの理由により４時間であることが好ましい。

【００３６】次に，上記第３熱処理は，同図に示すごと
く，γ相とα相とε−Ｃｕ相とを有する組織となる温度
領域（γ＋α＋ε−Ｃｕ＋ＭＣ領域（Ｓ２））の下限温
度（Ｔ₁ ）−５０℃から上限温度（Ｔ₂ ）＋５０℃の間
の温度，即ち，Ｔ_a1〜Ｔ_a2の範囲の温度に４時間以上保
持するという熱処理である。この場合の保持温度は上記
第１熱処理の場合と同じであっても異なってもよい。

【００３７】また，上記保持時間が４時間未満の場合に
は第２熱処理によって残存したε−Ｃｕ粒子の粗大化が
得られないという問題がある。一方，保持時間の上限値
は製造上のコストアップになることから２００時間であ
ることが好ましい。

【００３８】なお，得られた鋼に対しては，適宜焼入れ
焼き戻し処理を施すことができる。ただし，この場合に
は，焼入れのための加熱温度（焼入れ温度）を，図１に
おけるγ＋ε−Ｃｕ領域（Ｓ４）の上限温度（成分Ａの
場合はＴ₄ ）未満としなければならない。これ以上の温
度まで加熱すると，析出しているε−Ｃｕ粒子が再び固
溶してしまうという問題があるためである。また，焼入
れ処理後においては，必要に応じてサブゼロ処理を行う
こともできる。

【００３９】次に，本製造方法の作用につき説明する。
本製造方法においては，上記特定の組成の素材を用い，
これを熱間圧延した後に，上記３段階の熱処理を行う。
まず，第１熱処理を行うことにより，微細なε−Ｃｕ粒
子の核が析出し，これがある程度成長する。

【００４０】次いで，第２熱処理を行うことにより，ε
−Ｃｕ粒子の核のうち小さいもの等が母相内に再び固溶
し，比較的大きなε−Ｃｕ粒子だけに集約される。次い
で，第３熱処理を行うことにより，微細なε−Ｃｕ粒子
が母相より析出すると共に，前記熱処理で集約されたε
−Ｃｕ粒子がさらに大きく成長する。即ち，上記３段階
の熱処理を行うことによって，ε−Ｃｕ粒子が分散した
状態で析出し，かつこれを成長させることができる。

【００４１】したがって，本製造方法により得られるマ
ルテンサイト系ステンレス鋼は，母相中にε−Ｃｕ粒子
を析出，分散させてなるものとなる。しかも，ε−Ｃｕ
粒子は，上記特殊な熱処理によって十分に成長させてあ
る。それ故，得られるマルテンサイト系ステンレス鋼
は，従来のマルテンサイト系ステンレス鋼よりも優れた
抗菌性を発揮する。

【００４２】また，上記素材は上記特定の組成範囲内に
あり，かつＣｕ，Ｎｉ，及び熱間圧延時の加熱温度Ｔ
が，Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２００−５．５Ｃｕ％
−Ｔ℃／５００＋２．４０の関係にある。それ故，優れ
た熱間加工性が得られる。この理由は，Ｃｕの増加は高
温圧延時に赤熱脆性を起こす要因となりうるが，加熱温
度とＣｕ，Ｎｉが上記式を満足することにより赤熱脆性
の発生を抑制することができ，これにより，熱間圧延時
に生産上問題となるような割れを起こすことなく圧延す
ることが可能となるためである。

【００４３】したがって，本発明によれば，抗菌性を有
し，かつ，熱間加工性に優れた抗菌性マルテンサイト系
ステンレス鋼の製造方法を得ることができる。

【００４４】次に，請求項４の発明のように，上記素材
は，さらに，Ｍｏ：０．０５〜２．００％，Ｖ：０．０
２〜１．５０％，Ｗ：０．０２〜１．５０％，Ｔｉ：
０．０２〜０．５０％，Ｎｂ：０．０２〜０．５０％，
Ｚｒ：０．０２〜０．５０％のうちの１種又は２種以上
を含有していることが好ましい。これにより，上記と同
様に各成分の添加効果が得られる。

【００４５】次に，上記優れた抗菌性マルテンサイト系
ステンレス鋼を用いた刃物の製造方法としては，次の発
明がある。即ち，請求項５の発明のように，請求項１又
は２に記載の抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼を刃
物形状に切り出して刃物用素材を作製し，次いで，該刃
物用素材の刃先形成部には，局部的な焼入れ処理を行う
ことを特徴とする抗菌性刃物の製造方法がある。

【００４６】本製造方法において最も注目すべきこと
は，上記刃物用素材の刃先形成部には，局部的な焼入れ
処理を行うことである。この局部的な焼入れ処理方法と
しては，例えば，バーナー焼入れ，高周波焼入れ，レー
ザー焼入れ，通電焼入れ等がある。

【００４７】この場合には，上記刃先形成部にのみ局部
的に焼入れ処理を施す。そのため，抗菌性については刃
先以外の部分によって得られるので，面積の少ない刃先
形成部には，抗菌性を犠牲にした焼入れ処理を施すこと
も可能となる。即ち，刃先形成部には，図１の状態図に
おけるγ領域（Ｓ５）の温度まで加熱した焼入れ処理を
行うことができる。それ故，刃物の刃先硬度の高硬度化
へのニーズが厳しい用途については，最適な焼入れ処理
によってさらに高い硬度を得ることができる。

【００４８】また，刃先においては上記最適な焼入れ処
理によってε−Ｃｕ粒子が固溶して抗菌性が低下するお
それがある。しかしながら，この最適な焼入れ処理は刃
先形成部にのみ行う。そのため，他の部分の優れた抗菌
性によって，鋼全体としての抗菌性を維持することがで
きる。なお，刃先形成部以外の部分に対しては，抗菌性
を低下させない範囲における焼入れ処理を施してもよ
い。

【００４９】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる抗菌性マルテンサイト系ス
テンレス鋼及びその製造方法につき，図１〜図３を用い
て説明する。本例の抗菌性マルテンサイト系ステンレス
鋼は，後述する表１のＥ１にも示すごとき組成の鋼であ
って，特にＮｉ，Ｃｕについては，熱間圧延時の加熱温
度をＴ℃としたとき，Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２０
０−５．５Ｃｕ％−Ｔ℃／５００＋２．４０の関係にあ
る。また，図３（ｅ）に示すごとく，Ｃｕの少なくとも
一部は，母相１中において，Ｃｕリッチ相よりなるε−
Ｃｕ粒子２として析出し，分散している。

【００５０】本例の抗菌性マルテンサイト系ステンレス
鋼を製造するに当たっては，２ｔｏｎ真空溶解炉で溶解
した鋼から６５０ｋｇ鋼塊を作製し，これを上記素材と
する。次いで，この素材を熱間圧延し，２２ｍｍ厚みの
熱延鋼板を作製する。本例における熱間圧延は，割れ等
を伴うことなくスムーズに行うことができた。このこと
から，本例の鋼は，熱間加工性が良好であることが分か
る。次いで，この熱延鋼板となった素材に図２（ａ）に
示すごとき熱処理を施す。また，説明のため，図１の状
態図に本例の鋼の成分をＡとして示す。

【００５１】まず，図２（ａ）に示すごとく，素材を７
５０℃に加熱し，これを４時間保持するという第１熱処
理を行う。この第１熱処理の加熱温度（７５０℃）は，
図１の状態図におけるγ＋α＋ε−Ｃｕ＋ＭＣ領域（Ｓ
２）の範囲内の温度であり，Ｔ_a1〜Ｔ_a2の範囲内の温度
である。この第１熱処理によって，素材の組織において
は，まず図３（ａ）に示すごとく，ε−Ｃｕ粒子２の核
が多数析出し，次いで図３（ｂ）に示すごとくその核が
成長する。

【００５２】次に，図２（ａ）に示すごとく，素材を９
３０℃に加熱し，これを１時間保持するという第２熱処
理を行う。この第２熱処理の加熱温度は，図１の状態図
におけるγ＋ε−Ｃｕ領域（Ｓ４）の範囲内の温度であ
り，Ｔ_b1〜Ｔ₄ の範囲内の温度である。この第２熱処理
によって，素材の組織は，図３（ｃ）に示すごとく，比
較的小さなε−Ｃｕ粒子２の核が母相１に固溶して，比
較的大きな核だけに集約された状態となる。

【００５３】次に，図２（ａ）に示すごとく，素材は，
２０℃／分の冷却速度で７５０℃まで冷却し，１００時
間保持する。この保持温度は，本例では第１熱処理温度
と同じに設定した。この第３熱処理によって，素材の組
織は，図３（ｄ）（ｅ）に示すごとく，時間の経過と共
にε−Ｃｕ粒子２の核が大きく成長した。

【００５４】即ち，得られた鋼は，図３（ｅ）に示すご
とく，ε−Ｃｕ粒子を析出，分散させた組織を有するも
のとなる。次に，本例においては，図２（ｂ）に示すご
とく，焼入れ焼き戻し処理を行った。焼入れ条件は，９
６０℃×５分加熱後空冷という条件とした。また焼き戻
し条件は１７０℃×９０分とした。

【００５５】このようにして得られた本例の鋼は，上記
の焼入れ焼き戻し処理後においても上記３段階の特殊な
熱処理により得られたε−Ｃｕ粒子の析出，分散状態を
維持することができる。即ち，焼入れ温度は，図１の状
態図におけるγ＋ε−Ｃｕ領域（Ｓ４）としたため，ε
−Ｃｕ粒子の析出状態を維持したまま焼入れ処理を行う
ことができる。

【００５６】それ故，本例の鋼は，ε−Ｃｕ粒子の作用
により非常に優れた抗菌性を発揮すし，かつ，高硬度，
高靱性が得られる。また，上記のごとく熱間加工性も良
好であった。したがって，本例によれば，抗菌性を有
し，かつ，高硬度，熱間加工性に優れた抗菌性マルテン
サイト系ステンレス鋼及びその製造方法を得ることがで
きる。

【００５７】実施形態例２ 本例においては，実施形態例１の抗菌性マルテンサイト
系ステンレス鋼（Ｅ１）の優れた特性を定量的に評価す
べく，他の本発明鋼（Ｅ２〜Ｅ１０），比較鋼（Ｃ１１
〜Ｃ１５），従来鋼（Ｃ１６）と共に種々の試験を行っ
た。まず，準備した鋼の組成等を表１，表２に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】本発明鋼（Ｅ１〜Ｅ１０）は，すべて本発
明の組成範囲内の組成を有すると共に，熱間圧延時の加
熱温度をＴ℃としたとき，Ｃｕ，Ｎｉが，Ｎｉ％≧（Ｃ
ｕ％×Ｔ℃）／２００−５．５Ｃｕ％−Ｔ℃／５００＋
２．４０の関係にあるものである。また，本発明鋼のう
ちＥ４〜Ｅ１０については，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｚｒを１種又は２種添加したものである。

【００６１】比較鋼（Ｃ１１〜Ｃ１５）のうち，Ｃ１１
は個々の化学成分は本発明範囲内にあるが上記関係式が
満たされないものである。また，Ｃ１２からＣ１５はい
ずれかの化学成分が本発明範囲内から外れるものであ
る。従来鋼（Ｃ１６）は，刃物用鋼板として使用されて
いるものであって，Ｃｕ，Ｎｉ含有量が本発明範囲から
外れるものである。

【００６２】また，これら各鋼（Ｅ１〜Ｅ１０，Ｃ１１
〜Ｃ１６）は，すべて実施形態例１と同様にして熱間圧
延した。そして，この熱延鋼板から，硬さ試験片と抗菌
性試験片とを切り出した。硬さ試験片のサイズは厚み約
１０ｍｍの１０ｍｍ角，抗菌性試験片びサイズは厚み約
５ｍｍの５０ｍｍ角とした。

【００６３】次に，これらの試験片に対して，実施形態
例１と同様の，第１〜第３熱処理を施した。その後，種
々の条件で焼入れ焼き戻し処理を施し，硬さ，抗菌性に
ついて評価した。焼入れ条件，評価結果につき表３に示
す。

【００６４】

【表３】

【００６５】表３に示すごとく，焼入れ温度は，原則と
して，図１の状態図におけるγ＋ε−Ｃｕ領域（Ｓ４）
の範囲内の温度とした。これは，上記第１〜第３熱処理
によって析出，分散したε−Ｃｕ粒子を維持するためで
ある。また，焼き戻し処理は，いずれも１７０℃×９０
分保持後空冷する条件に統一した。

【００６６】なお，比較のため，Ｅ１鋼，Ｃ１６鋼につ
いては，γ領域（Ｓ５）の１０５０℃まで焼入れ温度を
上げた処理も行った（Ｅ１−２，Ｃ１６−２）。また，
Ｅ１鋼については，刃物の製造を想定して刃先形成部分
（端部から１０ｍｍの部分）のみをバーナー加熱して，
１０５０℃の焼入れ温度での焼入れ処理を行った（Ｅ１
−３）。

【００６７】これらの場合（Ｅ１−２，Ｅ１−３，Ｃ１
６−２）も，焼き戻し条件は上記と同じとした。なお，
硬さ試験及び抗菌性試験に際しては，予め各試験片のス
ケールを落とすと共に＃６００の仕上げ研磨を行った。

【００６８】表３より知られるごとく，焼入れ・焼き戻
し後の硬さは，Ｃ１３，Ｃ１４を除きＨＲＣ４５以上の
高硬度が得られた。Ｃ１３，Ｃ１４の高度が低かった理
由は，Ｃ１３はＣ量が低いため焼入れ硬さが低くなり，
Ｃ１４はＮｉを多量に添加しているため多量の残留オー
ステナイトが生成したためであると考えられる。また，
Ｅ１−２，Ｅ１−３，Ｃ１６−２は，焼入れ温度が低い
他のものに比べて非常に高硬度なものとなった。

【００６９】次に，各鋼について抗菌性試験を行った。
まず，抗菌性試験に用いる菌（大腸菌）を前培養した。
具体的には，Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ＩＦ
Ｏ ３３０１（大腸菌）を普通寒天培地に塗布し，３５
℃で２日間培養した。

【００７０】次いで，試験菌液の調製を行った。具体的
には，前培養した大腸菌を０．５白金耳［ＳＡＲＳＴＥ
ＤＴ製１μｌｌｏｏｐ，Ｗｈｉｔｅ］とり，５ｍｌの普
通ブイヨン培地を含む試験管の中に入れ，３５℃で１
６．５時間振盪（回転式１３０ｒｐｍ）培養した。この
培養液を５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７）で２×１０⁴
倍に希釈し，試験菌液とした。

【００７１】試験開始時の生菌数を測定するため，２×
１０⁴ 倍希釈の試験菌液１ｍｌにＳＣＤＬＰ培地９ｍｌ
を加えてよく混合し，コロニー測定できる範囲に希釈
（試験菌液に対して１０³ 〜１０⁴ 倍希釈）してシャー
レに入れ，４５℃〜５０℃で保温された２０ｍｌのパー
ルコア標準寒天培地を加えて軽く混合した。寒天が固ま
った後，３５℃で１７時間培養し，コロニーカウンター
測定によりコロニー数を測定した。

【００７２】次いで，抗菌性試験を行った。まず，図４
に示すごとく，上記サイズの各試験片６の表面６０に広
がるように試験菌液１ｍｌを滴下して２５℃で放置し
た。なお，Ｅ１−３については，図５に示すごとく，刃
先形成部分６２を端部に残した試験片６１を用い，その
表面６３に上記と同様に試験菌液を滴下した。２４時間
後，試験片の表面にある菌液をできる限り回収し，残り
をＳＣＤＬＰ培地９ｍｌで洗い流して回収した。

【００７３】２４時間後の生菌数を測定するため，上記
回収液（約１０ｍｌ）をコロニー測定できる範囲に希釈
（試験菌液に対して１０倍希釈，５×１０² 倍希釈，１
０⁴倍希釈）してシャーレに入れ，４５〜５０℃で保温
された２０ｍｌのパールコア標準寒天培地を加えて軽く
混合した。寒天培地が固まった後，３５℃で１７時間培
養し，上記の試験菌液の調整の場合と同様にコロニー数
を測定した。

【００７４】生菌数は，各希釈率毎のコロニー数をそれ
ぞれの希釈率に乗じて，それを合計したものとした。ま
た，基準試験片としてガラス板を準備し，これに菌液を
直接滴下して，同様の試験を実施した。そして，この抗
菌性試験においては，試験後の生菌数をすべて常用対数
値化して，基準試験片（ガラス板）における生菌数ｎと
各試験片における生菌数ｍの差が２以上の場合に抗菌性
があると判断した。即ち，ｌｏｇ（ｎ）−ｌｏｇ（ｍ）
の値が２以上の場合には抗菌性を有すると判断した。

【００７５】この抗菌性試験の結果を表３に示す。表３
より知られるごとく，本発明鋼Ｅ１〜Ｅ１０はすべて良
好な抗菌性を示した。また，比較鋼Ｃ１１〜Ｃ１４も良
好な抗菌性を示した。一方，Ｃ１５，Ｃ１６はほとんど
抗菌性を示さなかった。これらの結果から，Ｃｕを適量
含有し，かつ上記特殊な３段階の熱処理を行うことによ
って，抗菌性に有効なε−Ｃｕ粒子を析出，分散させる
ことができることがわかる。

【００７６】また，Ｅ１−２の結果から，焼入れ温度を
γ領域（Ｓ５）まで上げた場合には，硬度は向上するも
のの，抗菌性が著しく低下することが分かる。また，Ｅ
１−３のように，焼入れ温度を同様に上げてもこれを刃
先形成部分に限った場合には，優れた抗菌性が維持され
ることがわかる。また，Ｃ１６−２の結果から，従来鋼
は焼入れ温度を向上させると硬度は向上するものの抗菌
性は依然として発揮されないことがわかる。

【００７７】また，表３には，熱間加工性の評価結果に
ついても示してある。この熱間加工性は，熱間圧延時に
割れが発生したか否かにより判断した。そして，割れの
ない場合を◎，軽微な割れの場合を○，コーナー割れの
場合を△，面割れを×として評価した。熱間加工性は，
上記関係式が満たされないＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３が非
常に悪い結果となった。

【００７８】以上の各評価結果から，高硬度性，抗菌
性，熱間加工性のすべてを満たすものは，本発明鋼（Ｅ
１〜Ｅ１０）とＥ１−３のみであった。

【００７９】なお，上記の実施形態例においては，いず
れも冷間圧延を実施しなかったが，必要に応じて冷間圧
延を実施することができる。例えば，刃物を製造するに
当たっては，上記第１〜第３熱処理後に，酸洗処理を介
して冷間圧延を行うことができる。そして，冷間圧延さ
れた板を刃物形状に打ち抜き，焼入れ焼き戻し，研磨等
の工程を経て刃物を得ることができる。なお，冷間圧延
による加工硬化が大きい場合にはその後の打ち抜き加工
が困難であるので，歪み取り焼鈍を行うことが好まし
い。

【００８０】また，上記冷間圧延は，上記熱間圧延後
に，焼鈍，酸洗工程を経て，上記第１〜第３熱処理の前
に行うこともできる。この場合には，第１〜第３熱処理
を真空等の非酸化雰囲気において行うことが好ましい。
これにより，上記熱処理後に酸洗工程を再度行うことな
く刃物加工を行うことができる。

【００８１】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，組成範
囲を上記特定の範囲に限定し，かつ，上記特殊な３段階
の熱処理を行うことにより，抗菌性を有し，かつ，高硬
度，熱間加工性に優れた抗菌性マルテンサイト系ステン
レス鋼及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼
の状態図。

【図２】実施形態例１における，（ａ）第１〜第３熱処
理，（ｂ）焼入れ焼き戻し処理，を示す説明図。

【図３】実施形態例１における，熱処理に伴い変化する
組織状態を示す説明図。

【図４】実施形態例２における，抗菌性試験片を示す説
明図。

【図５】実施形態例２における，刃物製造想定材の抗菌
性試験片を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．母相， ２．．．ε−Ｃｕ粒子，

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％において，Ｃ：０．６０〜１．５
   ０％，Ｓｉ：２．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，
   Ｃｕ：２．７０〜５．００％，Ｎｉ：０．２０〜１．５
   ０％，Ｃｒ：１０．００〜１８．００％を含有している
   と共に，残部はＦｅ及び不可避不純物からなり，かつ，
   熱間圧延時の加熱温度をＴ℃としたとき，Ｃｕ，Ｎｉ
   は， Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２００−５．５Ｃｕ％−Ｔ
   ℃／５００＋２．４０ の関係にあり，また，上記Ｃｕの少なくとも一部は，母
   相中において，Ｃｕリッチ相よりなるε−Ｃｕ粒子とし
   て析出し，分散していることを特徴とする抗菌性マルテ
   ンサイト系ステンレス鋼。
2. 【請求項２】 請求項１において，さらに，Ｍｏ：０．
   ０５〜２．００％，Ｖ：０．０２〜１．５０％，Ｗ：
   ０．０２〜１．５０％，Ｔｉ：０．０２〜０．５０％，
   Ｎｂ：０．０２〜０．５０％，Ｚｒ：０．０２〜０．５
   ０％のうちの１種又は２種以上を含有していることを特
   徴とする抗菌性マルテンサイト系ステンレス鋼。
3. 【請求項３】 重量％において，Ｃ：０．６０〜１．５
   ０％，Ｓｉ：２．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，
   Ｃｕ：２．７０〜５．００％，Ｎｉ：０．２５〜１．５
   ０％，Ｃｒ：１０．００〜１８．００％を含有している
   と共に，残部はＦｅ及び不可避不純物からなり，かつ，
   熱間圧延時の加熱温度をＴ℃としたとき，Ｃｕ，Ｎｉ
   が，Ｎｉ％≧（Ｃｕ％×Ｔ℃）／２００−５．５Ｃｕ％
   −Ｔ℃／５００＋２．４０の関係にある素材を熱間圧延
   し，その後，オーステナイト相（以下，γ相という）と
   フェライト相（以下，α相という）とε−Ｃｕ相とを有
   する組織となる温度領域の下限温度−５０℃から上限温
   度＋５０℃の間の温度に加熱する第１熱処理を行い，次
   いで，γ相とε−Ｃｕ相とを有する組織となる温度領域
   の下限温度−８０℃から上限温度の間の温度に加熱する
   第２熱処理を行い，次いで，γ相とα相とε−Ｃｕ相と
   を有する組織となる温度領域の下限温度−５０℃から上
   限温度＋５０℃の間の温度に４時間以上保持する第３熱
   処理を行うことを特徴とする抗菌性マルテンサイト系ス
   テンレス鋼の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３において，上記素材は，さら
   に，Ｍｏ：０．０５〜２．００％，Ｖ：０．０２〜１．
   ５０％，Ｗ：０．０２〜１．５０％，Ｔｉ：０．０２〜
   ０．５０％，Ｎｂ：０．０２〜０．５０％，Ｚｒ：０．
   ０２〜０．５０％のうちの１種又は２種以上を含有して
   いることを特徴とする抗菌性マルテンサイト系ステンレ
   ス鋼の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１又は２に記載の抗菌性マルテン
   サイト系ステンレス鋼を刃物形状に切り出して刃物用素
   材を作製し，次いで，該刃物用素材の刃先形成部には，
   局部的な焼入れ処理を行うことを特徴とする抗菌性刃物
   の製造方法。