JPS63166945A

JPS63166945A - 刃物用ステンレス鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPS63166945A
Application number: JP31580986A
Authority: JP
Inventors: Akio Yamamoto; 章夫山本; Tetsuya Shimada; 鉄也島田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-11

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、刃物用のステンレス鋼板とその製造方法に関
するものである。

剃刀や包丁は、切れ味の点から硬度の高いことが必要な
ために、一般にＣを０．３％以」二含有する鋼が使用さ
れている。また、衛生上の目的からは短時間で錆びたり
腐食することは好ましくないために、ステンレス鋼も広
く使用されている。しかし、ステンレス鋼の場合、硬度
を上げるためにＣの多量添加を行なっても、Ｃｒ炭化物
として析出してしまい、焼入れ効果に寄与する（Ｊｌは
増加しない。このため、一般にステンレス鋼の切れ味が
劣るとの風評からも明らかなとおり、炭素鋼に比べると
硬度が上がらないのである。従って、硬度を重視すると
耐食性を断念して炭素鋼を使用せざるを得す、耐食性を
重視すると硬度に不満を残しながらステンレス鋼を使用
せざるを得ないのが実情である。このように、刃物の使
用性能の内、硬度と耐食性を同時に満足する材料は現状
では見当たらない。

本発明は、このように硬度と耐食性を同時に満足させる
必要のある刃物用の粒子分散型ステンレス鋼板に関する
ものである。

（ロ）従来の技術硬度と耐食性を同時に満足させる材料として、母材に高
炭素鋼を、合せ材にステンレス鋼を用いたクラツド鋼が
使用されている。クラツド鋼の使用により、錆びたり腐
食する部分の面積が減少したので、この点では効果がな
いとは言えない。しかし、刃物として使用される場合、
わずかとはいえ最低限刃先の部分はステンレス鋼で覆わ
れずに炭素鋼が表面に露出せざるを得ない。しかも、刃
先の状態はいわゆる切れ味には敏怒に影響を及ぼすため
、わずかな錆や腐食でも品質低下に繋がるのである。こ
のようなことから、母材に高炭素鋼を、合せ材にステン
レス鋼を用いたクラツド鋼を使用しても、硬度と耐食性
を同時に満足したとは言えないのである。

前述したとおり、ステンレス鋼の硬度を上げるのはＣの
増量では限界がある。そこで、刃先のみ浸炭焼入れや窒
化処理を行なったり、刃先のみイオン注入などを行なっ
て硬化させることも提案されている。これらの方法は、
硬化の点では満足のいく結果が得られるが、クラツド鋼
の場合と同様に刃先の硬化部分では基本的な耐食性を維
持するに足る金属状の固溶Ｃｒｉが著しく減少して耐食
性が劣化したり、コストが大幅に上昇せざるを得ないの
が実情である。従って、やはり耐食性の問題は解決して
いるとは言えない。

−ｉ、鋼中に粒子を分散させて強化させる技術があり、
析出強化型ステンレス鋼として利用されているが、この
場合は鋼中で熱処理により析出させるものである。しか
し、通常強化のベースとなる鋼は、加工性を重視して低
Ｃ鋼が用いられるが、本発明で使用する高硬度材ではこ
のような析出強化の原理は活用されたことがなかった。

また、鋼中に強化用の繊維や炭化物粒子などを混入させ
て強化する方法は既に公知技術（ＦＲＭ。

ＰＲＭ）として知られており、構造用材料や超硬工具な
どに既に広く使用されている（Ａ、Ｋｅｌｌｙ著、村上
陽太部訳、複合材料、（１９７１）など）。しかし、こ
れらの金属基複合材料（ＭＭＣ）は、板あるいは帯状へ
の圧延加工が著しく困難なため、刃物のように板状であ
ることが必要な用途には適用することができなかった。

このように、硬度と耐食性を同時に満足した刃物用の材
料は存在しなかったのである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点本発明は、ステンレス鋼をベースとして耐食性を確保し
、従来刃物用鋼では利用されていない粒子分散による硬
化方法を利用して高い硬度を確保することを指向した。

本発明のポイントは、ステンレス鋼中に粒子を分散させ
かつ板状への圧延加工方法を発明し、刃物用として粒子
分散による硬化ステンレス鋼を適用させた点にある。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明者らは、中心偏析などの低融点部分の変形特性な
どから推量して、粒子を分散させた鋼を圧延するために
は、完全に凝固した状態では著しく困難であるが、局所
的に溶融していれば可能であることを見出し本発明を成
し遂げた。

すなわち、ステンレス鋼の場合、Ｃ含有量が高くなるに
従い溶融開始温度が低くなり、１７Ｃｒ鋼ではＣ：０．
５％以上では溶融開始温度が約１２５０℃となり半溶融
状態になることが認められている。

この半溶融状態で圧延すれば酸化物などの粒子を分散さ
せることが可能と考えたのである。

従来、半溶融状態での圧延などの加工は表面疵や種々の
割れが発生するので不可能と考えられていたが二本発明
者らは前に、半溶融材料を溶融状態を呈さない材料で覆
うことで問題なく圧延が可能となり、むしろ圧延負荷が
著しく低下するなどの利点を見出している。本発明にお
いてもこの技術を利用することができる。

以下に、本発明による粒子分散型ステンレス鋼板の製造
工程の挙動を第１図（イ）、（ロ）を用いて説明する。

半溶融状態を呈する高炭素ステンレス鋼板１を２枚以上
重ね合わせ、その重ね面に強化材料である酸化物などの
粒子２を挟みこむ。さらに、これらを溶融状態を呈さな
い材料、例えば炭素鋼や低Ｃのステンレス鋼などの梱包
材３で覆う。このように組み立てた鋼片を、高炭素ステ
ンレス鋼板１が半溶融状態を呈する温度まで加熱し、半
溶融状態下で圧延を行なう。これにより粒子は、溶融部
分に入り込み（同図（イ））なおかつ粒子分散強化鋼材
の圧延加工が可能となるのである。また、粒子は重ね面
に混入したので層状となる可能性があるが、半溶融状態
での圧延によって厚さ方向への移動が生ずるために、半
溶融状態下での圧延に伴って厚さ方向へも均一化するこ
とが認められた（同図（ロ））。

このようにして製造した粒子分散強化型高炭素ステンレ
ス鋼は、板状を呈しているために、容易に刃物に加工す
ることができるのである。

次に、刃物に利用した場合の特性に及ぼす粒子サイズの
影響について説明する。

粒子サイズが１０μｍ以上になると、刃先の形状が不安
定になりかつ刃こぼれの原因となることが認められ、用
途からは不適切なサイズであることが判明した。

次に、本発明の限定条件を説明する。

母材のＣは半溶融状態を呈する必要があるので０．６％
以上とし、多量に添加しても増量による硬化は期待でき
ないので上限を１．５％とした。

同じ＜Ｃｒは、１０％未満ではステンレス鋼として基本
的な耐食性に欠けるので１０％を下限とし、２０％を越
えて添加すると相応に耐食性は向上するが、刃物として
は過剰となりコスト的に無駄となるの゛で２０％を上限
とした。

強化の為に混入させる粒子は、鋼のマルテンサイト相や
鋼中に存在するＣｒ炭化物以上に硬化に効果がなくては
ならないので酸化物、窒化物、Ｃｒ以外の炭化物及びこ
れらの複合化合物と限定し、混入硬化の認められ始める
１％を下限、半溶融状態下での圧延でも加工が困難とな
る３０％を上限とした。

また、混入させる粒子のサイズは、１０μｍ以上になる
と刃こぼれの原因となるので最大サイズの上限とした。

サイズが小さい場合、混入後の品質には特別な悪影響は
ないが、混入させるまでの取扱が著しく困難となるので
、平均サイズの下限を０．１μｍとした。

第２発明における半溶融状態下での圧延圧下率は、１０
％未満では圧下の効果が得られないために、１０％を下
限とした。また、圧延温度は半溶融状態下で少なくとも
１パス以上圧下する必要があることから１２５０℃以上
１４５０℃以下とする。

（ホ）作用以上示したように、刃先も含めて母材がステンレス鋼で
あるので耐食性が優れており、刃先には酸化物粒子など
の硬化物質が分散されているので、刃物としての硬度は
十分にあり切れ味の優れた刃物用ステンレス鋼の供給が
可能となった。この材料では、刃先の切り味が鋼そのも
のの硬さにのみ依存しているのではなく、むしろ分散さ
れた微細粒子に基づくものであるので、刃先の摩耗が少
なくメンテナンスもまたステンレス鋼は勿論炭素鋼に比
べても著しく良好である。

（へ）実施例Ｃ：１．１％、Ｓｉ：０．４５％、Ｍｎ：０．５５％、
　Ｃｒ：１６．２％を含有しその他不可避不純物をのぞ
いて実質的にＦｅからなる１璽量厚のステンレス鋼板２
５枚を、間に平均粒径５μｍ、最大粒径８μｍのＡ　１
　ｚ（ｈ粉を５０〜１００ｇ／ｒｒｒの密度で挟み込ん
で重ねた。さらに、その全体をＣｏｏ、０６％。

Ｓｉ：０．５２％、Ｍｎ：０．５３％、Ｃｒ：１６．３
％を含有しその他不可避不純物をのぞいて実質的にＦｅ
からなる’１．２１１厚の５ｔｌＳ４３０ステンレスｗ
４板で梱包し、内部を１ＱＴｏｒｒ以下に減圧した。そ
れを、１４００℃に加熱し１２５０℃までの温度域で３
パスで１５鶴まで圧下した。続いて１２５０〜８５０℃
の温度範囲で５鶴まて圧下を行なった後、両面とも０．
５１ｍ研削して刃物製造を行なった。製造された刃物は
、硬度がＩＩＶで約７２０であり従来のステンレス鋼、
炭素鋼の刃物の硬度より高い値を示した。また、水道水
に浸したのち温度約９０％の環境中に２４時間放置して
おいたが全く錆の発生は認められなかった。比較のため
に試験した炭素鋼の刃物の場合約ｌＯ分で赤錆が発生し
始め、２４時間ではほとんど全面に発錆が起き、本発明
による刃物の著しく優れた耐錆性を確認することができ
た。

（ト）発明の効果本発明により、耐食性と高い硬度を有する刃物用材料が
得られた。この結果、メンテナンスが少なくてすむ性能
の優れた刃物を安価に供給することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法による刃物用粒子分散型ステンレ
ス鋼の製造工程の挙動を説明した図である。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃを０．６％以上１．５％以下、Ｃｒを１０％以
上２０％以下含有し、さらに最大径が１０μｍ未満、平
均サイズが０．１μｍ以上である酸化物、窒化物、Ｃｒ
以外の炭化物およびこれらの複合化合物の内１種または
２種以上を重量で１％以上３０％以下混在させて粒子分
散強化したことを特徴とする刃物用粒子分散型ステンレ
ス鋼板。
（２）Ｃを０．６％以上１．５％以下、Ｃｒを１０％以
上２０％以下含有するステンレス鋼板を２枚以上重ね、
それぞれの重ね面に最大径が１０μｍ未満、平均サイズ
が０．１μｍ以上である酸化物、窒化物、Ｃｒ以外の炭
化物およびこれらの複合化合物の内１種または２種以上
を挟み込み、１２５０℃以上１４５０℃以下の温度で少
なくとも１０％の圧下率で１パス以上の圧下を行ない、
さらに必要に応じて１２５０℃未満の温度で圧下を行な
うことを特徴とする刃物用ステンレス鋼板の製造方法。