CN114341384A - 刀具用钢、马氏体系刀具用钢、刀具、及马氏体系刀具用钢的制造方法 - Google Patents

刀具用钢、马氏体系刀具用钢、刀具、及马氏体系刀具用钢的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114341384A
CN114341384A CN202080062825.XA CN202080062825A CN114341384A CN 114341384 A CN114341384 A CN 114341384A CN 202080062825 A CN202080062825 A CN 202080062825A CN 114341384 A CN114341384 A CN 114341384A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
martensitic
cutting tool
hardness
tempering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080062825.XA
Other languages
English (en)
Inventor
福本贤太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Publication of CN114341384A publication Critical patent/CN114341384A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/18—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for knives, scythes, scissors, or like hand cutting tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/22—Martempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/02—Hardening by precipitation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/04—Hardening by cooling below 0 degrees Celsius
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明提供一种与以往相比硬度更高且耐腐蚀性更优异的刀具用钢、刀具、马氏体系刀具用钢及其制造方法。一种刀具用钢、马氏体系刀具用钢及刀具，包含如下的成分组成：以质量比计含有：C：0.45％～1.00％、Si：0.1％～1.5％、Mn：0.1％～1.5％、Cr：7.5％～11.0％、Mo及W以单独或复合计(Mo+W/2)：0.5％～3.0％，剩余部分为Fe及不可避免的杂质。另外，一种马氏体系刀具用钢的制造方法，将淬火时的淬火温度设为1050℃～1250℃，将深冷处理时的处理温度设为‑50℃以下，将回火时的回火温度设为100℃～400℃，获得具有700HV以上硬度的马氏体系刀具用钢。

Description

刀具用钢、马氏体系刀具用钢、刀具、及马氏体系刀具用钢的 制造方法
技术领域
本发明涉及一种刀具用钢、马氏体(martensite)系刀具用钢、刀具、及马氏体系刀具用钢的制造方法。
背景技术
以往，作为切割工具或剃刀等的刀具用钢，使用了相当于SK1的高碳钢及含有12％～13％的Cr的马氏体系不锈钢。前者通过淬火回火的热处理，获得高的硬度，但缺乏耐腐蚀性，因此停留在作为轻便用的用途。另一方面，后者的马氏体系不锈钢不仅通过淬火回火获得高硬度，而且耐腐蚀性也优异，因此不易生锈，通常被广泛使用。
刀具的锋利度主要由刀尖的硬度及刃磨时的角度、硬质粒子的分布状态决定，其中，硬度是用于提升锋利度所必需的特性。另一方面，刀具的耐腐蚀性主要由Cr及Mo的含量决定。因此，为了提升刀具的锋利度，且提高耐腐蚀性，必须提高淬火、回火后的刀具的硬度，且提高Cr及Mo的含量。但是，提高Cr及Mo的含量的方法中，由于淬火时残留的奥氏体(austenite)量增大，因此存在淬火、回火后的刀具的硬度降低的问题。为了解决此问题，例如申请人在专利文献1中，作为可使马氏体系不锈钢的短时间淬火性提升，获得高的硬度的方法，提出了具有以质量％计为C：0.55％～0.73％、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：12％～14％，剩余部分为Fe及杂质的成分组成，将在利用连续炉的退火状态下的碳化物密度设为140个/100μm2～600个/100μm2的不锈钢剃刀用钢。另外，在专利文献2中提出了一种热处理硬度高的不锈钢剃刀用钢，其以质量％计，含有C：0.55％～0.85％、Si：2.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：8％～15％、N：0.03％以下，还含有3.0％以下的W、V、Mo、Co中的一种或两种以上的一群组、及Ni、Cu中的一种或两种计为2.0％以下的一群组中的任意一群组或两群组，剩余部分由Fe及若干杂质构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平5-39547号公报
专利文献2：日本专利特开昭53-114719号公报
发明内容
发明所要解决的问题
近年来，为了应对进一步提升锋利度、刮剃感的要求，要求比以往硬度高且耐腐蚀性高的刀具。在专利文献1中记载了一种剃刀用钢，其通过对碳化物密度560个/100μm2的微细分散的退火材进行淬火及深冷处理以及回火处理，在回火后具有660HV～720HV的高硬度，耐腐蚀性也良好。另外，在专利文献2中也记载了回火硬度为620HV～716HV的不锈钢剃刀用钢，但为了应对进一步的高硬度及高耐腐蚀性的要求，专利文献1、专利文献2中记载的钢也不充分，还有进一步研究的余地。鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种与以往相比硬度更高且耐腐蚀性更优异的刀具用钢。另外，本发明的目的在于提供一种不赋予提高碳化物数密度的工序就可获得高硬度且耐腐蚀性优异的刀具用钢的制造方法。
解决问题的技术手段
本发明是鉴于所述课题而成。
即，本发明的一实施例是一种刀具用钢，包含如下的成分组成：以质量比计含有：C：0.45％～1.00％、Si：0.1％～1.5％、Mn：0.1％～1.5％、Cr：7.5％～11.0％、Mo及W以单独或复合计(Mo+W/2)：0.5％～3.0％，剩余部分为Fe及不可避免的杂质。
优选为还含有：V及Nb以单独或复合计(V+Nb)：0.5％以下，或者含有：Ni及Cu以单独或复合计(Ni+Cu)：0.5％以下。
本发明的另一实施例是一种马氏体系刀具用钢，具有所述刀具用钢的成分组成，硬度为700HV以上。
优选为截面组织中的碳化物面积率为8.0％以下，碳化物的当量圆直径的平均值为0.2μm～0.8μm。
本发明的另一实施例是使用所述马氏体系刀具用钢的刀具。
本发明的另一实施例是一种马氏体系刀具用钢的制造方法，其中对所述成分组成的刀具用钢进行淬火、深冷处理、回火，将所述淬火时的淬火温度设为1050℃～1250℃，将所述深冷处理时的处理温度设为-50℃以下，将所述回火时的回火温度设为100℃～400℃，获得具有700HV以上的硬度的马氏体系刀具用钢。
优选为，将所述回火温度设为100℃～160℃，获得具有800HV以上的硬度的马氏体系刀具用钢。
发明的效果
根据本发明，可更效率良好地获得与以往相比硬度更高且耐腐蚀性更优异的刀具用钢。
附图说明
图1是表示本发明例的马氏体系刀具用钢的截面组织的扫描型电子显微镜照片。
图2是表示比较例的马氏体系刀具用钢的截面组织的扫描型电子显微镜照片。
图3是表示本发明例的马氏体系刀具用钢的盐水喷雾试验结果的照片。
图4是表示比较例的马氏体系刀具用钢的盐水喷雾试验结果的照片。
具体实施方式
以下，对本发明的一实施方式进行说明。其中，本发明并不限定于在此列举的实施方式，在不脱离本发明的技术思想的范围内能够进行适当组合或改良。首先，对本发明的刀具用钢的成分组成说明限定理由。
C：0.45％～1.00％
C是在淬火时在奥氏体化温度下由碳化物固溶于基体(matrix)，决定淬火中生成的马氏体的硬度的重要元素。在此，钢中的C分为固溶在基体中的C及作为碳化物析出的C，其比例由与Cr的相互作用决定，因此重要的是Cr也控制在后述的组成范围内。为了获得适于本发明的更高硬度的马氏体系刀具用钢，C的下限设为0.45％。优选的C的下限值为0.50％，更优选的下限值为0.55％，进一步优选的下限值为0.58％，特别优选的下限值为0.60％。另一方面，若C量过多，则有可能生成成为刃缺损的主要原因的大型的共晶碳化物。另外，若C量过多，则生成的碳化物也变得过多，因此使固溶于马氏体中的Cr或Mo减少，也成为使耐腐蚀性降低的主要原因，因此C的上限设为1.00％。优选的C的上限值为0.95％，更优选的上限值为0.90％，进一步优选的上限值为0.85％，特别优选的上限值为0.79％。
Si：0.1％～1.5％
Si是除了在刀具用钢的精炼时作为脱氧剂使用之外，还在钢中固溶、且抑制低温回火中的软化的元素，因此将下限设为0.1％。另一方面，过度的含有使刀具用钢的韧性降低，因此例如有可能使冷轧时的冷加工性降低。因此，Si量的上限设为1.5％。优选的上限为1.2％，更优选的上限为1.0％，进一步优选的上限为0.98％，特别优选的上限为0.95。
Mn：0.1％～1.5％
Mn与Si同样地也具有作为精炼时的脱氧剂的作用，且为固溶于基体，提高淬火性的元素。若Mn量过少，则钢的淬火性降低，特别是在钢的壁厚中心部也有可能不进行淬火，因此将下限设为0.1％。另一方面，Mn的过度含有使热加工性降低，因此将上限设为1.5％。优选的上限为1.2％，更优选的上限为1.0％。
Cr：7.5％～11.0％
Cr是用于在钢上形成牢固的钝化膜，获得优异的耐腐蚀性的重要元素。为了发挥其耐腐蚀性，需要在钢中含有至少7.5％的Cr。优选的Cr的下限为8.0％，更优选的Cr的下限为8.5％，进一步优选的Cr的下限为9.0％。另一方面，过大的Cr量导致马氏体相变开始温度(Ms点)降低，成为残留奥氏体增大导致硬度降低的主要原因。为了兼顾高硬度与良好的耐腐蚀性，Cr的上限设为11.0％。优选的Cr的上限为10.5％，更优选的Cr的上限为10.2％。
Mo+W/2：0.5％～3.0％
Mo与W具有同样的效果，根据原子量的关系由(Mo+W/2)规定。而且，Mo及W可以单独或复合的方式含有。Mo及W是使钝态稳定化的效果高，提高氯化物溶液中的点蚀电位而对耐腐蚀性的提升有效果的元素。另外，也是抑制低温回火中的软化的元素，为了获得这些效果，至少需要0.5％。另一方面，Mo、W的过剩添加显著降低热加工时的加工性，因此将上限设为3.0％。优选的(Mo+W/2)量的下限为0.8％，优选的(Mo+W/2)量的上限为2.0％。
优选为Nb+V：0.5％以下
Nb与V具有同样的效果，可以单独或复合的方式含有。Nb与碳的亲和性高，形成热稳定的碳化物。此碳化物在热方面非常稳定，因此不会溶入高温的奥氏体中而残留，通过碳化物的钉扎抑制奥氏体的粗大化。另外，V也同样是使热稳定的碳化物微细地分散，抑制奥氏体的粗大化，并且提升耐磨损性的元素。但是，由于包含Nb及V的碳化物在热方面稳定，因此不会溶入高温的奥氏体中而残留，因此存在使固溶于马氏体的碳量减少，导致硬度降低的倾向。另外，含量多时，因冷加工性降低而产生裂纹的可能性也提高。因此，本实施方式中的V及Nb即使在含有的情况下，(V+Nb)量的上限也设为0.5％。优选的(V+Nb)量的上限为0.4％，更优选的(V+Nb)量的上限为0.3％。
优选为Ni+Cu：0.5％以下
Ni及Cu是对提升对硫酸这样的非氧化性酸的耐腐蚀性有效果的元素，可以单独或复合的方式含有。但是，导致Ms点的降低，也成为由残留奥氏体的增大引起的硬度降低的主要原因。因此，即使在含有的情况下，也将(Ni+Cu)量的上限设为0.5％。优选的(Ni+Cu)量的上限为0.4％，更优选的(Ni+Cu)量的上限为0.3％。
本发明的刀具用钢可含有以下的元素。
Co：0.5％以下
Co是固溶于马氏体中，提高回火软化阻力的元素。另一方面，对于剃刀材等有可能与人体接触的用途，也有可能成为金属过敏的原因，因此可在本实施方式的钢中以0.5％以下的范围含有。
N是在马氏体组织中固溶，使耐腐蚀性提升的元素，但导致Ms点的降低，也成为残留奥氏体增大导致硬度降低的主要原因。因此，可在本实施方式的钢中以0.1％以下的范围含有。优选的上限为0.07％，更优选的上限为0.05％。
在本实施方式中，所述以外的成分设为Fe及不可避免的杂质。作为不可避免的杂质元素，可列举：P、S、Al、Ti、N及O，但只要在不阻碍本发明的效果的下述所示的范围内，也可含有。
P≦0.04％、S≦0.03％、Al≦0.1％、Ti≦0.1％及O≦0.05％。
继而，对本发明的马氏体系刀具用钢的实施方式进行说明。
通过对具有所述成分组成的刀具用钢进行淬火、深冷处理、及回火，可获得硬度非常高的马氏体系刀具用钢。本实施方式的马氏体系刀具用钢的硬度在室温(常温)下测定的值为700HV以上。优选为720HV以上，更优选为735HV以上，进一步优选为770HV以上，特别优选为800HV以上。上限并无特别限定，但在制造制约上可设为950HV左右。此外，淬火前的刀具用钢可通过以下方式来制作：对具有所述的成分组成的热轧材进行分批退火或连续退火等退火，对退火后的冷轧用原材料实施一次以上的冷加工(例如冷轧等)。
本实施方式的马氏体系刀具用钢含有碳化物时，优选为截面组织中的碳化物面积率为8.0％以下。通过使碳化物面积率在所述范围内，可获得优异的耐腐蚀性。更优选的碳化物面积率的上限为6.0％，进一步优选为4.0％，更进一步优选为2.0％，特别优选为1.0％，最优选为0.8％。另外，如上所述，粗大的碳化物导致刀具强度的降低，因此截面组织中的碳化物的当量圆直径(面积当量圆直径。)的平均值优选为0.2μm～0.8μm。更优选的当量圆直径的平均值的上限为0.6μm，进一步优选的当量圆直径的平均值的上限为0.5μm。
此外，本实施方式中的碳化物面积率及当量圆直径的平均值可以如下方式算出：在马氏体系刀具用钢的相对于加工方向(轧制加工的延伸方向)平行的截面组织中，观察用扫描型电子显微镜(倍率5000倍)拍摄的视野面积为500μm2以上的视野中的碳化物，对其进行图像解析。此外，在图像分析中作为对象的碳化物限定为当量圆直径为0.1μm以上的碳化物，不足0.1μm的碳化物不作为对象。另外，碳化物的鉴定可通过基于附属于扫描型电子显微镜的电子探针显微分析仪(Electron Probe Micro Analyzer，EPMA)的元素映射来确认。通过对具有上述特征的马氏体系刀具用钢实施加工，能够获得锋利度良好，耐腐蚀性优异的刀具。
继而，对本发明的马氏体系刀具用钢的制造方法进行说明。在本发明中，对包含所述的成分范围的刀具用钢进行淬火及深冷处理以及回火。淬火温度为1050℃～1250℃，深冷处理时的处理温度为-50℃以下，回火时的回火温度为100℃～400℃。本成分体系中，在淬火温度不足1050℃的情况下，碳化物未充分固溶在奥氏体中，因此硬度变低。另外，在淬火温度超过1250℃的情况下，由于过量固溶的碳在淬火后或深冷处理中产生淬裂。因此，淬火温度设为1050℃～1250℃。淬火温度的优选的下限为1100℃，更优选的下限为1150℃。另外，淬火温度的优选上限为1230℃，更优选的上限为1210℃。
淬火工序后进行的深冷处理时的温度设为-50℃以下。通过调整到此温度，容易获得作为本发明的特征的高硬度特性。虽然并未特别设定下限，但设想利用液体氮进行处理，例如也可将下限设为-196℃。在本实施方式的深冷处理中，使用-75℃的干冰与醇的混合液，但也可使用液化二氧化碳或液体氮。另外，也可使用电气式的冷冻设备，也可使用二氧化碳等气体。
在本实施方式的制造方法中，在深冷处理工序之后进行回火。通过将回火温度设定为100℃～400℃，可获得700HV以上的马氏体系刀具用钢。在本成分***中，在回火温度不足100℃的情况下，有韧性变得过低的倾向。另一方面，在回火温度超过400℃的情况下，碳化物从马氏体组织大量析出，导致硬度降低。优选的回火温度的上限为350℃。另外，在获得更高硬度的马氏体系刀具用钢的情况下，优选为将回火温度设定为100℃～160℃。更优选的回火温度的上限为150℃。由此，可进一步抑制碳化物的析出，从而可获得800HV以上的高硬度的马氏体系刀具用钢。
实施例
利用分批式退火炉对具有表1所示的成分组成(剩余部分为Fe及不可避免的杂质)的厚度2.0mm的热轧材进行退火，然后反复进行冷轧与退火，精加工成0.1mm的厚度，准备本发明例1～本发明例16及比较例1～比较例13。
继而，对热处理后的硬度及耐腐蚀性进行调查。关于硬度，将本发明例及比较例的试样在Ar气氛中加热到1100℃～1200℃后，进行骤冷的淬火处理后，在-75℃下进行15分钟的深冷处理，在150℃及350℃的温度下回火。对于硬度，测定淬火时、150℃回火时、350℃回火时的三种。关于耐腐蚀性，对在所述350℃下回火后的试样进行使用35℃、5％中性食盐水的盐水喷雾试验(基于日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)-Z-2371：2015)，以生锈面积率评价1h后的生锈状态。在本实施例中，锈的面积率不足1％判定为○(没有生锈)，1％以上判定为×(有生锈)。表2中示出各个硬度。另外，作为代表例，将本发明例1的盐水喷雾试验结果示于图3，将比较例1的盐水喷雾试验结果示于图4。
[表1]
Figure BDA0003528066200000081
※剩余部分为Fe及不可避免的杂质(P≦0.04％、S≦0.03％、Al≦0.1％、Ti≦0.1％、O≦0.05％)
[表2]
Figure BDA0003528066200000091
根据表2的结果，在本发明例1～本发明例16中，淬火硬度为800HV以上，350℃回火硬度为700HV以上，150℃回火硬度为800HV以上，生锈面积率为1％以下，硬度及耐腐蚀性均良好。另一方面，在比较例1、比较例5中，获得耐腐蚀性也低，淬火硬度及回火硬度也比本发明例低的结果。比较例2、比较例4、比较例6、比较例7中，均确认到生锈面积率高，耐腐蚀性低。在比较例3、比较例11～比较例13中，生锈面积率不足1％，耐腐蚀性高，但是350℃回火硬度分别为不足700HV的低的值。由此，确认了本发明例与以往例相比，同时获得高硬度及优异的耐腐蚀性。此外，关于V+Nb为0.6％以上的比较例8～比较例10，由于从冷轧工序的早期就在试样端面、试样内部产生了多个裂纹，因此中止了评价。
继而，从制作的本发明例1、本发明例15、本发明例16及比较例1中采集观察用试样，测定碳化物的当量圆直径的平均值与碳化物面积率。面积率及当量圆直径是使用图像分析装置对马氏体系刀具用钢的与轧制加工的延伸方向平行的截面组织中，用扫描型电子显微镜(倍率5000倍)拍摄的视野面积为500μm2以上的视野中的当量圆直径为0.1μm以上的碳化物进行测定。图1示出本发明例1的显微镜照片，图2示出比较例1的显微镜照片，表3示出测定结果。
[表3]
Figure BDA0003528066200000101
测定的结果是本发明例的碳化物的当量圆直径的平均值为0.4μm～0.5μm，碳化物面积率为5.5％以下。另一方面，确认到比较例1的碳化物的当量圆直径的平均值为0.5μm，与本发明例为同等水平，但碳化物面积率为8.5％，比本发明的试样大。

Claims (8)

1.一种刀具用钢，包含如下的成分组成：
以质量比计含有：C：0.45％～1.00％、Si：0.1％～1.5％、Mn：0.1％～1.5％、Cr：7.5％～11.0％、Mo及W以单独或复合计(Mo+W/2)：0.5％～3.0％，剩余部分为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的刀具用钢，其中，以质量比计还含有：V及Nb以单独或复合计(V+Nb)：0.5％以下。
3.根据权利要求1或2所述的刀具用钢，其中，以质量比计还含有：Ni及Cu以单独或复合计(Ni+Cu)：0.5％以下。
4.一种马氏体系刀具用钢，具有如权利要求1至3中任一项所述的刀具用钢的成分组成，硬度为700HV以上。
5.根据权利要求4所述的马氏体系刀具用钢，其中截面组织中的碳化物面积率为8.0％以下，碳化物的当量圆直径的平均值为0.2μm～0.8μm。
6.一种刀具，使用如权利要求4或5所述的马氏体系刀具用钢。
7.一种马氏体系刀具用钢的制造方法，对如权利要求1至3中任一项所述的刀具用钢进行淬火、深冷处理、回火，
将所述淬火时的淬火温度设为1050℃～1250℃，
将所述深冷处理时的处理温度设为-50℃以下，
将所述回火时的回火温度设为100℃～400℃，
获得具有700HV以上的硬度的马氏体系刀具用钢。
8.根据权利要求7所述的马氏体系刀具用钢的制造方法，其中
将所述回火温度设为100℃～160℃，
获得具有800HV以上的硬度的马氏体系刀具用钢。
CN202080062825.XA 2019-09-06 2020-09-03 刀具用钢、马氏体系刀具用钢、刀具、及马氏体系刀具用钢的制造方法 Pending CN114341384A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-163378 2019-09-06
JP2019163378 2019-09-06
PCT/JP2020/033402 WO2021045143A1 (ja) 2019-09-06 2020-09-03 刃物用鋼、マルテンサイト系刃物用鋼、刃物、およびマルテンサイト系刃物用鋼の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114341384A true CN114341384A (zh) 2022-04-12

Family

ID=74853274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080062825.XA Pending CN114341384A (zh) 2019-09-06 2020-09-03 刀具用钢、马氏体系刀具用钢、刀具、及马氏体系刀具用钢的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220340988A1 (zh)
EP (1) EP4026926A4 (zh)
JP (1) JPWO2021045143A1 (zh)
KR (1) KR20220041904A (zh)
CN (1) CN114341384A (zh)
BR (1) BR112022004010A2 (zh)
WO (1) WO2021045143A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0978199A (ja) * 1995-09-12 1997-03-25 Hitachi Metals Ltd 高硬度、高靭性冷間工具鋼
JPH1060596A (ja) * 1996-08-26 1998-03-03 Sanyo Special Steel Co Ltd 高硬度、高靱性冷間工具鋼
JP2001172748A (ja) * 1999-12-16 2001-06-26 Daido Steel Co Ltd 熱処理により寸法調整した冷間工具およびその製造方法
JP2002212679A (ja) * 2001-01-10 2002-07-31 Daido Steel Co Ltd 刃物及びそれに用いるＦｅ系刃物用合金
JP2011026693A (ja) * 2009-07-03 2011-02-10 Hitachi Metals Ltd 軟化抵抗に優れた高硬度鋼

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3469972A (en) * 1966-01-04 1969-09-30 Sandvikens Jernverks Ab Razor blades and similar thin elongated sharp-edged blades made of a chromium steel
GB1100340A (en) * 1966-09-22 1968-01-24 Sandvikens Jernverks Ab Improvements in or relating to razor blades
JPS5037005B2 (zh) * 1972-04-03 1975-11-29
JPS5611745B2 (zh) * 1973-10-03 1981-03-17
JPS6048582B2 (ja) 1977-03-18 1985-10-28 日立金属株式会社 熱処理硬さの高いステンレス剃刃用鋼
JP3354163B2 (ja) 1991-08-05 2002-12-09 日立金属株式会社 ステンレスかみそり用鋼およびその製造方法
US6053991A (en) * 1998-01-06 2000-04-25 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Production of cold working tool steel
JP3919076B2 (ja) * 2001-01-22 2007-05-23 日立金属株式会社 転がり軸受およびその製造方法
US6719854B2 (en) * 2001-01-22 2004-04-13 Hitachi Metals Ltd. Rolling Bearing
KR20090069608A (ko) * 2007-12-26 2009-07-01 주식회사 포스코 냉간 공구강 및 그 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0978199A (ja) * 1995-09-12 1997-03-25 Hitachi Metals Ltd 高硬度、高靭性冷間工具鋼
JPH1060596A (ja) * 1996-08-26 1998-03-03 Sanyo Special Steel Co Ltd 高硬度、高靱性冷間工具鋼
JP2001172748A (ja) * 1999-12-16 2001-06-26 Daido Steel Co Ltd 熱処理により寸法調整した冷間工具およびその製造方法
JP2002212679A (ja) * 2001-01-10 2002-07-31 Daido Steel Co Ltd 刃物及びそれに用いるＦｅ系刃物用合金
JP2011026693A (ja) * 2009-07-03 2011-02-10 Hitachi Metals Ltd 軟化抵抗に優れた高硬度鋼

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021045143A1 (ja) 2021-03-11
EP4026926A4 (en) 2023-09-27
JPWO2021045143A1 (zh) 2021-03-11
US20220340988A1 (en) 2022-10-27
BR112022004010A2 (pt) 2022-05-24
EP4026926A1 (en) 2022-07-13
KR20220041904A (ko) 2022-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1956100B1 (en) Method of warm working of a steel material and steel material obtained by the same
EP2757170B1 (en) Trip-type two-phase martensitic steel and ultrahigh-strength-steel processed article obtained therefrom
EP1236809B1 (en) High-hardness martensitic stainless steel excellent in corrosion resistance
EP2058411B1 (en) High strength heat-treated steel wire for spring
CN100453684C (zh) 冷切割性和疲劳特性优异的冷成形弹簧用钢丝及其制造方法
WO2002050327A1 (fr) Acier à ressorts haute résistance et fil d'acier à ressorts
JP5400089B2 (ja) 転動疲労寿命特性に優れた軸受鋼、軸受用造塊材並びにそれらの製造方法
KR20190060805A (ko) 침탄용 강판, 및 침탄용 강판의 제조 방법
CN107429352A (zh) 酸洗性和淬火回火后的抗延迟断裂性优异的螺栓用线材及螺栓
JP2002363708A (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼
CN116144895A (zh) 高强度不锈钢、热处理工艺及成形构件
JP5400591B2 (ja) 冷間加工性に優れた軸受用鋼
JP2002235151A (ja) 高強度ばね用熱処理鋼線
JP5533712B2 (ja) 表面硬化用熱間加工鋼材
JP6852806B2 (ja) 低温用ニッケル含有鋼
CN113322415A (zh) 一种航空轴承用马氏体不锈钢及其制备方法
JP2002180198A (ja) 高強度ばね用鋼線
JP5660417B1 (ja) 刃物用鋼の製造方法
CN110656293A (zh) 含Mo高硬度不锈钢、热处理工艺及成形构件
JP7110983B2 (ja) 刃物用素材
EP4265784A1 (en) Martensitic stainless steel with improved strength and corrosion resistance, and manufacturing method therefor
CN114341384A (zh) 刀具用钢、马氏体系刀具用钢、刀具、及马氏体系刀具用钢的制造方法
JP4952708B2 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JP2000282182A (ja) 冷間加工性に優れた高疲労寿命・高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼
WO2024057705A1 (ja) ステンレス鋼およびその製造方法、ならびに、ステンレス鋼製品およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 36, 6, Wudingmu, Fengzhou, Jiangdong District, Tokyo, Japan

Applicant after: Bomeilicheng Co.,Ltd.

Address before: A Japanese port of Tokyo Gangnan chome No. 70 2

Applicant before: HITACHI METALS, Ltd.