JP5660416B1 - 刃物用鋼及びその製造方法 - Google Patents

刃物用鋼及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5660416B1
JP5660416B1 JP2014533295A JP2014533295A JP5660416B1 JP 5660416 B1 JP5660416 B1 JP 5660416B1 JP 2014533295 A JP2014533295 A JP 2014533295A JP 2014533295 A JP2014533295 A JP 2014533295A JP 5660416 B1 JP5660416 B1 JP 5660416B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
steel
carbide
cold rolling
continuous annealing
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.)
Active
Application number
JP2014533295A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014162996A1 (ja
Inventor
新一郎 深田
新一郎 深田
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.)
Hitachi Metals 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
Priority to JP2014533295A priority Critical patent/JP5660416B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5660416B1 publication Critical patent/JP5660416B1/ja
Publication of JPWO2014162996A1 publication Critical patent/JPWO2014162996A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/20Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for blades for skates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236Cold rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0268Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment between cold rolling steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004Dispersions; Precipitations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite

Landscapes

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

Abstract

炭化物密度を飛躍的に向上させた刃物用鋼及びその製造方法を提供する。0.55質量%〜0.8質量%のCと、1.0質量%以下のSiと、1.0質量%以下のMnと、12.0質量%〜14.0質量%のCrと、残部Fe及び不可避不純物よりなる金属組成の刃物用鋼であって、前記刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物が、100μm2の領域中において600個より多く1000個以下である刃物用鋼。

Description

本発明は、剃刀などに使用される刃物用鋼及びその製造方法に関するものである。
現在、12.0質量%〜14.0質量%のCrを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼は、剃刀等の刃物用鋼として広く一般に用いられている。このマルテンサイト系ステンレス鋼は、焼入れおよび焼戻しの熱処理により、剃刀刃としての硬さである620HV〜650HVの硬さが得られる。また、マルテンサイト系ステンレス鋼は、防錆性および耐食性の点で高炭素鋼よりも優れている。
上記の剃刀用のマルテンサイト系ステンレス鋼は、通常、熱間圧延と冷間圧延及び焼鈍を組合せることにより製造され、帯状のかみそり用鋼として次工程に供給される。次工程では、打抜きのあと、連続炉による焼入れおよび焼戻しの熱処理と、刃付けおよび表面処理が施されて製品となる。
上記のマルテンサイト系ステンレス鋼の焼鈍後の金属組織は、フェライト組織中に炭化物が分散した状態である。この炭化物の粒度や分布状態が、加工性や熱処理後の剃刀刃としての特性に大きな影響を及ぼす。
上述した剃刀用のステンレス鋼としては、多くの提案がなされている。中でも特に、炭化物の個数を増加させて、焼入れ性を飛躍的に改善した発明として、本願出願人による特許3354163号公報(特許文献1)がある。この特許文献1によれば、0.55質量%を越え0.73質量%以下のCと、1質量%以下のSiと、1質量%以下のMnと、12質量%〜14質量%のCrと、残部Fe及び不純物よりなり、連続炉による焼鈍状態での炭化物密度を140〜600個/100μm2とした短時間焼入れ性に優れるステンレス剃刀用鋼が開示される。なお、特許文献1で示される炭化物密度は、ステンレス剃刀用帯鋼を冷間圧延に先立って、または冷間圧延の途中で、その鋼の変態温度であるAc1以上に設定した連続炉に挿入し焼鈍した状態において測定したものである。
特許3354163号公報
上述した特許文献1に開示されるステンレス剃刀用鋼は、炭化物密度を飛躍的に増加させ、優れた焼入れ性を実現できたものである。もし、前述の特許文献1で示される炭化物密度を更に向上させることができれば、更に優れた焼入れ性を得ることができる。
本発明の目的は、炭化物密度を飛躍的に向上させた刃物用鋼及びその製造方法を提供することである。
本発明者は、所定の金属組成の冷間圧延用素材を、Ac1変態点以上で焼鈍を行い、次に、冷間圧延とAc1変態点以上での焼鈍を複数回行えば、炭化物密度が飛躍的に向上し、実現できると共に、極めて優れた焼入れ性を満足することを知見し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、0.55質量%〜0.8質量%のCと、1.0質量%以下のSiと、1.0質量%以下のMnと、12.0質量%〜14.0質量%のCrと、残部Fe及び不可避不純物よりなる金属組成の刃物用鋼であって、前記刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物が、100μmの領域中において600個より多く1000個以下である刃物用鋼、である。
また、本発明は、別の側面で、刃物用鋼の製造方法であり、当該製造方法は、0.55質量%〜0.8質量%のCと、1.0質量%以下のSiと、1.0質量%以下のMnと、12.0質量%〜14.0質量%のCrと、残部Fe及び不可避不純物よりなる金属組成の刃物用鋼の製造方法であって、前記金属組成のAc1変態点以上に加熱された冷間圧延用素材に、5分〜30分の連続焼鈍を行う連続焼鈍工程と、前記連続焼鈍工程後の前記冷間圧延用素材を冷間圧延する冷間圧延工程とを含み、前記連続焼鈍工程と、連続焼鈍工程後の前記冷間圧延工程を少なくとも2回繰り返す、刃物用鋼の製造方法、である。
本発明によれば、刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物密度を向上させることができることから、優れた焼入れ性を実現することが可能である。
実施例1の刃物用鋼の炭化物形態を示す断面電子顕微鏡写真である。 実施例2の刃物用鋼の炭化物形態を示す断面電子顕微鏡写真である。 実施例3の刃物用鋼の炭化物形態を示す断面電子顕微鏡写真である。 従来例の刃物用鋼の炭化物形態を示す断面電子顕微鏡写真である。
本発明の刃物鋼用の金属組成を限定した理由について述べる。
まず、炭素(C)の含有量は、0.55質量%〜0.8質量%である。Cは、本発明に必要な炭化物密度とするためだけでなく、焼入れ時オーステナイト化温度において炭化物から基地(マトリックス)に固溶し、焼入れで生成するマルテンサイトの硬さを決定する重要な元素である。刃物用鋼としての十分な硬さを得るため、及び、フェライト組織中の炭化物の密度を6個/μmより多く、10個/μm以下とするためには、0.55質量%以上のCが必要となる。また、マルテンサイトステンレス鋼では、CとCrの含有量のバランスにより、凝固時に大型の共晶炭化物が晶出する。刃物用鋼のうち、特に剃刀替刃材のような0.1mm程度の厚さで、しかも鋭利な刃先を有する用途において、このような大型の炭化物が含まれていると、刃欠けの原因となる。このため、Crの含有量とのバランスから、Cの含有量の上限を0.8質量%とした。好ましいCの含有量の下限は0.60質量%であり、更に好ましくは0.63質量%である。また、好ましいCの含有量の上限は0.78質量%であり、さらに好ましくは0.75質量%である。Cが有する効果をより確実に得るためである。
ケイ素(Si)の含有量は、1.0質量%以下である。Siは、刃物用鋼の精錬時に脱酸素剤として用いる他、鋼中に固溶し、低温焼戻しにおける軟化を抑制する元素である。過度に添加してしまうと、SiO等の硬質介在物として刃物用鋼中に残存することがあり、刃欠けや点錆の原因となるため、Siの含有量の上限を1.0質量%以下とする。なお、Siによる低温焼き戻しの軟化抵抗の効果を確実とし、硬質介在物の形成を防止するには、0.1質量%〜0.7質量%の範囲とするのが好ましい。更に好ましいSiの下限は0.15質量%であり、更に好ましいSiの上限は0.5質量%である。Siが有する効果をより確実に得るためである。
マンガン(Mn)の含有量は、1.0質量%以下である。MnもSiと同様に精錬時の脱酸素剤として用いることができる。Mnが1.0質量%を越えると熱間加工性を低下させるため、Mnは1.0質量%以下とする。なお、Mnを脱酸素剤として用いた場合、Mnは少なからず刃物鋼中に残留する。そのため、Mnの下限は0質量%を超える。好ましいMnの範囲は0.1質量%〜0.9質量%である。Mnが有する効果をより確実に得るためである。
クロム(Cr)の含有量は、12.0質量%〜14.0質量%である。Crは、刃物用鋼が有する優れた耐食性を維持し、Cとの炭化物を形成する。フェライト組織中の炭化物の密度が6個/μmより多く、10個/μm以下とするために必要なCr系炭化物を得るための重要元素である。前述のCrの効果を得るには、少なくとも12.0質量%のCrが必要となる。一方、Crが14.0質量%を超えると、共晶炭化物の晶出量が増加し、例えば、剃刀に用いたときに、刃欠けの原因となる。そのため、Crは12.0質量%〜14.0質量%の範囲とする。前記のCr添加の効果をより確実に得るためのCrの下限は12.5質量%であり、好ましいCrの上限は13.5質量%である。Crが有する効果をより確実に得るためである。
以上、説明する元素以外はFe及び不可避不純物とする。代表的な不可避不純物元素としては、P、S、Ni、Cu、Al、Ti、N及びOがあり、これらの元素は以下の範囲である。以下の範囲であれば、上記で説明した元素の効果の発揮を妨げない。
P≦0.03質量%、S≦0.005質量%、Ni≦1.0質量%、Cu≦0.5質量%、Al≦0.1質量%、Ti≦0.1質量%、N≦0.05質量%及びO≦0.05質量%。
次に、本発明で最も重要な金属組織について説明する。刃物用鋼の金属組織として、フェライト組織中の炭化物の密度が6個/μmより多く、10個/μm以下である。前記金属組織は、最終の焼鈍と冷間圧延を行った後のフェライト組織としての金属組織を規定したものである。本発明の刃物用鋼は、焼鈍状態では、フェライト組織中に炭化物が分散した形態を呈する。これを焼入れして、マルテンサイト系ステンレス鋼となる。
本発明の刃物用鋼を例えば剃刀用に使用する場合には、焼入れおよび焼戻しを行ってマルテンサイト系ステンレス鋼とする。この場合において、焼入れの通板速度を速めて生産性を高めたり、通板速度を従来と同じとしても刃物用鋼の硬さを容易にあげるためには、オーステナイト化温度において、炭化物が迅速に、しかも十分に固溶し、基地(マトリックス)の炭素量を高めることが必要となる。焼入れおよび焼戻し前の焼鈍状態において、フェライト組織中に微細な炭化物が高密度に分散していれば、焼入れにより炭化物が鉄に速やかに溶解する。その結果として、生産性の向上や刃物用鋼の硬さをあげることができる。
本発明では、刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物が、100μmの領域中において600個より多く1000個以下である。なお、後述する本発明の製造方法を行うことにより、フェライト組織中の炭化物を100μmの領域中において600個より多くすることができる。また、炭化物の個数の上限は、後述する本発明の製造方法を適用しても、1000個を超えることは困難である。仮に、100μmの領域中において1000個を超える炭化物を得ようとすると、CとCrの含有量を変更する必要がある。そうすると、焼入れ等による溶解時に粗大な共晶炭化物が形成することになり刃欠けの原因となる。そのため、炭化物の個数の上限を1000個とした。
ところで、特許文献1によれば、連続炉による焼鈍状態での炭化物密度が600個/100μm、すなわち6個/μmを越えると、冷間圧延に多大の工数を必要とするだけでなく、冷間圧延時の帯鋼の破断の確率も増加するという認識である。しかしながら、後述する本発明の製造方法によれば、フェライト組織中の炭化物が、100μmの領域中において600個より多くなるまで高密度化すると、個々の炭化物のサイズが微細となることで、炭化物を起点とする亀裂の進展が少なくなり、冷間圧延時の破断は特に問題とならないことも新たに判明した。
また、本発明では、炭化物密度は金属組織の100μmの領域中を電子顕微鏡で観察・測定する手法により求める。具体的には、電子顕微鏡で観察した画像について画像解析を行い、炭化物の個数およびそれぞれの炭化物の円相当径を算出する手法により測定を行う。このとき、電気顕微鏡の加速電圧が過度に高くなると、基地(マトリックス)中に存在する炭化物を検出する可能性が有る。また、過度に加速電圧が低くなると分解能が悪くなるため、加速電圧を15kvに設定して観察すると良い。また、観察する領域は、100μmであることが好ましい。100μmを超える領域で炭化物密度を測定しても、測定結果に大きな差は見られないため、炭化物密度の測定は100μmで十分であるからである。
炭化物の最大サイズは、0.6μm以下であることが好ましい。本発明では、前述のように観察領域が100μmの領域中に600個を超え1000個以下の高密度の炭化物とするものである。そのため、個々の炭化物は微細となる。また、過度に炭化物サイズが大きくなると、剃刀としたときに刃先の先鋭度が低下したり、刃物用鋼の硬さを容易に硬化しにくくなる。そのため、炭化物の最大サイズは0.6μm以下とする。炭化物の最大サイズは0.6μm以下であれば、刃物とする際の焼入れ時間を短時間とすることが可能となり、刃物の生産性を向上させることができる効果もある。また、炭化物の最大サイズが0.6μm以下であれば、刃物とした場合の性能のばらつきがない。好ましくは、0.55μm以下であり、更に好ましくは0.50μm以下である。剃刀としたときに刃先の先鋭度をより高くすることができるからである。
炭化物の平均サイズは、0.05μm〜0.3μmであることが好ましい。また、短時間での焼入れ性を得るには、できるだけ個々の炭化物は小さい方が好ましいからである。そのため、本発明では、炭化物の平均サイズを0.05μm〜0.3μmとする。
なお、炭化物のサイズや平均サイズの観察・測定には、走査型電子顕微鏡を用いた。加速電圧15kvとし、100μmの観察領域中を電子顕微鏡で観察した画像について、画像解析を行い、炭化物の個数およびそれぞれの炭化物の円相当径(周長円相当径)を算出して、炭化物密度と炭化物サイズを求めた。また、本発明における炭化物の最大サイズは、100μmの領域中における炭化物において観察された円相当径の最大値を指す。また、平均サイズは、100μmの観察領域中において観察された全炭化物の円相当径の平均値である。
従来は、刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物が、100μmの領域中において600個より多いと、冷間圧延に多大の工数を必要とするだけでなく、冷間圧延時の鋼帯の破断の確率も高くなるという認識であった。しかしながら、前述の炭化物形態とすることで、刃物用鋼帯の破断の確率も低いままで炭化物密度を高めることができる。
次に、本発明の製造方法の一例について説明する。材料としては、0.55質量%〜0.8質量%のCと、1.0質量%以下のSiと、1.0質量%以下のMnと、12.0質量%〜14.0質量%のCrと、残部Fe及び不可避不純物よりなる金属組成の熱間圧延材を、冷間圧延用素材として用いる。この冷間圧延用素材をAc1変態点以上に加熱し、続いて、Ac1変態点以上の連続焼鈍を、冷間圧延用素材に対して5分〜30分行う(連続焼鈍工程)。連続焼鈍工程後、前記冷間圧延用素材を冷間圧延する(冷間圧延工程)。これらの連続焼鈍工程と、連続焼鈍工程後の前記冷間圧延工程は、少なくとも2回繰り返す。冷間圧延用素材に、予めAc1変態点以上の連続焼鈍をすると共に、複数回の冷間圧延工程の合間にも、Ac1変態点以上の連続焼鈍を行うことにより、フェライト組織中の炭化物の密度を6個/μmより多く、10個/μm以下とすることができる。例えば、炭化物の最大サイズを0.6μm以下としつつ、炭化物の平均サイズを0.05μm〜0.3μmとするには、冷間圧延工程の合間のAc1変態点以上の連続焼鈍を1回以上とする、すなわち、連続焼鈍工程と、連続焼鈍工程後の前記冷間圧延工程を少なくとも2回繰り返すのが、より確実な方法である。
複数回の冷間圧延工程の合間に行う連続焼鈍の回数の上限は、特に規定しないが、冷間圧延工程の合間の連続焼鈍を多くても5回行えば、フェライト組織中の炭化物の密度が6個/μmより多く、10個/μm以下となることから、上限を5回とすれば足りる。連続焼鈍は、所定の温度に加熱された焼鈍炉に鋼帯を通板させながら焼鈍を行う。ここで、所定の温度は、刃物用鋼のAc1変態点以上である。また、連続焼鈍時間が過度に短いと、フェライト組織中の炭化物の密度が6個/μmより多く、10個/μm以下となる炭化物形態が得られないため、連続焼鈍時間の下限を5分とする。また、連続焼鈍時間を30分とすれば、フェライト組織中の炭化物の密度が6個/μmより多く、10個/μm以下となる。30分を超えても、これ以上の炭化物が微細化する効果は得られず、焼鈍時間の長時間化による生産性の低下を招くおそれがあるため、焼鈍時間の上限を30分とする。
複数回の冷間圧延工程の合間に行う連続焼鈍の焼鈍時間は、10分以内であることが好ましい。10分以内の焼鈍を行えば、炭化物が微細化する効果を十分に得ることができるからである。
以下、実施例及び従来例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
合金組成と熱間圧延材の厚みは、特許文献1の実施例を参考とした。熱間圧延材の金属組成を表1に示す。また、熱間圧延材の厚みは1.7mmとした。表1に示す金属組成のうち、「従来例」は、特許文献1の実施例にて紹介された鋼の中で、最も炭化物密度の高いNo.C鋼である。実施例もNo.C鋼と同じ金属組成を狙ったものである。
Figure 0005660416
実施例1の熱間圧延材を冷間圧延用素材とし、当該冷間圧延用素材を850℃に加熱した後、加熱帯を有する連続炉に入れて850℃で10分の連続焼鈍を行った。なお、表1に示す刃物用鋼のAc1変態点は、実施例1および従来例のいずれも800℃である。
次に、冷間圧延を行うために、予め表面に形成している酸化膜を除去した。そして、圧延率が50%以上となるように最初の冷間圧延を行った。その後、更に、850℃に加熱し、850℃で10分の連続焼鈍を行い、圧延率が50%以上となるように2回目の冷間圧延を行った。更に、850℃に加熱し、850℃で10分の連続焼鈍を行った後、厚さが0.1mmとなるように、最後の冷間圧延を行って、実施例1の刃物用鋼を製造した。冷間圧延途中に、特に割れ等の不良は発生しなかった。
従来例の刃物用鋼の製造方法を説明する。表1に示す金属組成の厚さ1.7mmの熱間圧延材を、850℃×20分に設定した加熱帯を有する連続炉に入れ焼鈍を行い、その後冷間圧延−780℃×5分の焼鈍−冷間圧延−780℃×5分の焼鈍−冷間圧延の工程を経て、厚さを0.1mmの刃物用鋼とした。
得られた実施例1および従来例の刃物用鋼から、炭化物密度観察用試験片を採取し、炭化物密度を、電子顕微鏡を用いて測定した。観察面はエメリー紙による研磨で平坦面とし、その後、電解研磨、ナイタル液による腐食を行い、炭化物を露出させた。試験片の炭化物の観察は、走査型電子顕微鏡を用いた。測定条件は、加速電圧15kvとし、100μmの観察領域中を電子顕微鏡で観察した画像について画像解析を行った。画像解析より、炭化物の個数およびそれぞれの炭化物の円相当径を算出して、炭化物密度、炭化物サイズ、および炭化物の平均サイズを求めた。
実施例1の刃物用鋼を用いて観察した炭化物形態の電子顕微鏡写真を、図1に示す。実施例1の炭化物密度は、非常に高密度であり、個々の炭化物サイズも微細であったことから、図1で示す電子顕微鏡写真は、30000倍の写真とした。図1に示すように、最大でも0.5μmの微細な炭化物1が均一に分散していることが分かる。これらの炭化物は、エネルギー分散型エックス線分析装置で組成を確認したところ、Cr系炭化物であった。
図4に、従来例の炭化物密度の電子顕微鏡写真を示す。倍率は4000倍である。図4では、最大で1μmのサイズの炭化物がみとめられた。また、炭化物密度を図1と比較すると、低密度となっていることが分かる。
表2に、100μmの領域中の炭化物個数より求めた実施例1および従来例の炭化物密度を示す。
Figure 0005660416
表2に示すように、実施例1の刃物用鋼は、100μmあたり800個を超える炭化物が得られていることが分かる。また、実施例1の炭化物の最大サイズの測定結果は、0.5μmであった。そして、実施例1の炭化物の平均サイズの測定結果は、0.15μmであった。なお、従来例の刃物用鋼では、最大サイズが1.0μm程度の炭化物が見て取れる。また、0.6μmを超える炭化物も多数確認できる。
(実施例2、3)
次に、実施例1とは異なる熱処理条件による実験を行った。合金組成と熱間圧延材の厚みは実施例1と同じ1.7mmとした。
実施例1と同じ熱間圧延材を出発材料とし、当該出発材料を850℃に加熱した後、加熱帯を有する連続炉に入れて850℃で12分の連続焼鈍を行って、実施例2の冷間圧延用素材とした。また、850℃で15分の連続焼鈍を行ったものを実施例3の冷間圧延用素材とした。
次に、冷間圧延を行うために、予め表面に形成している酸化膜を除去した。そして、圧延率が50%以上となるように最初の冷間圧延を行った。その後、更に、850℃に加熱し、850℃で10分の連続焼鈍を行い、圧延率が50%以上となるように2回目の冷間圧延を行った。更に、850℃に加熱し、850℃で10分の連続焼鈍を行った後、厚さが0.1mmとなるように、最後の冷間圧延を行って、実施例2、3の刃物用鋼とした。冷間圧延途中に、特に割れ等の不良は発生しなかった。
得られた実施例2、3の刃物用鋼から、炭化物密度観察用試験片を採取し、炭化物密度を、電子顕微鏡を用いて測定した。観察面はエメリー紙による研磨で平坦面とし、その後、電解研磨、ナイタル液による腐食を行い、炭化物を露出させた。試験片の炭化物の観察は、走査型電子顕微鏡を用いた。測定条件は、加速電圧15kvとし、100μmの観察領域中を電子顕微鏡で観察した画像について画像解析を行った。画像解析より、炭化物の個数およびそれぞれの炭化物の円相当径を算出して、炭化物密度、炭化物サイズ、炭化物の平均サイズを求めた。
実施例2の刃物用鋼を用いて観察した炭化物形態の電子顕微鏡写真を、図2に示す。また、実施例3の刃物用鋼を用いて観察した炭化物形態の電子顕微鏡写真を、図3に示す。実施例1の結果と同様に、実施例2および実施例3の刃物用鋼の炭化物密度は、非常に高密度であり、個々の炭化物サイズも微細であったことから、図2及び図3で示す電子顕微鏡写真の倍率は30000倍の写真とした。図2及び図3に示すように、最大でも0.5μmの微細な炭化物1が均一に分散していることが分かる。これらの炭化物は、エネルギー分散型エックス線分析装置で組成を確認したところ、Cr系炭化物であった。表3に、100μmの領域中の炭化物個数より求めた実施例2及び実施例3の炭化物密度を示す。
Figure 0005660416
表3に示すように、実施例2及び実施例3の刃物用鋼は、何れも100μmあたり700個を超える炭化物が得られていることが分かる。また、最大炭化物サイズの測定結果は、実施例2及び実施例3の何れも0.5μmであった。そして、炭化物の平均サイズの測定結果は、実施例2及び実施例3の何れも0.15μmであった。
以上、説明したように、本発明の刃物用鋼は100μmの領域中に600個を超える炭化物が存在するため、本発明の刃物用鋼は優れた焼入れ性を有することが分かる。
本発明の刃物用鋼は、特に剃刀用として最適であり、産業上有用である。剃刀用とする場合は、上述の実施例と同じく、0.1mm以下の厚さとするのが良い。
1 炭化物

Claims (7)

  1. 0.55質量%〜0.8質量%のCと、1.0質量%以下のSiと、1.0質量%以下のMnと、12.0質量%〜14.0質量%のCrと、残部Fe及び不可避不純物よりなる金属組成の刃物用鋼であって、前記刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物が、100μmの領域中において600個より多く1000個以下である刃物用鋼。
  2. 前記刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物の密度が6個/μmより多く、10個/μm以下である請求項1記載の刃物用鋼。
  3. 前記炭化物の最大サイズが0.6μm以下である請求項1に記載の刃物用鋼。
  4. 炭化物の平均サイズが0.05μm〜0.3μmである請求項1または請求項2に記載の刃物用鋼。
  5. 0.55質量%〜0.8質量%のCと、1.0質量%以下のSiと、1.0質量%以下のMnと、12.0質量%〜14.0質量%のCrと、残部Fe及び不可避不純物よりなる金属組成の刃物用鋼の製造方法であって、
    前記金属組成のAc1変態点以上に加熱された冷間圧延用素材に、5分〜30分の連続焼鈍を行う連続焼鈍工程と、
    前記連続焼鈍工程後の前記冷間圧延用素材を冷間圧延する冷間圧延工程とを含み、
    前記連続焼鈍工程と、連続焼鈍工程後の前記冷間圧延工程を少なくとも2回繰り返前記刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物密度を100μm の領域中に600個を超えて1000個以下とする刃物用鋼の製造方法。
  6. 前記冷間圧延工程の間の前記連続焼鈍工程の連続焼鈍時間は、15分以内である請求項5記載の刃物用鋼の製造方法。
  7. 0.55質量%〜0.8質量%のCと、1.0質量%以下のSiと、1.0質量%以下のMnと、12.0質量%〜14.0質量%のCrと、残部Fe及び不可避不純物よりなる金属組成の刃物用鋼の製造方法であって、
    前記刃物用鋼用の冷間圧延用素材にAc1変態点以上の温度で連続焼鈍を行った後、複数回の冷間圧延と前記冷間圧延間の連続焼鈍とを行い、前記冷間圧延間の連続焼鈍として、Ac1変態点以上の温度での連続焼鈍を1回以上行い、前記刃物用鋼のフェライト組織中の炭化物密度を100μmの領域中に600個を超えて1000個以下とすることを特徴とする刃物用鋼の製造方法。
JP2014533295A 2013-04-01 2014-03-28 刃物用鋼及びその製造方法 Active JP5660416B1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014533295A JP5660416B1 (ja) 2013-04-01 2014-03-28 刃物用鋼及びその製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013075839 2013-04-01
JP2013075839 2013-04-01
JP2014533295A JP5660416B1 (ja) 2013-04-01 2014-03-28 刃物用鋼及びその製造方法
PCT/JP2014/059119 WO2014162996A1 (ja) 2013-04-01 2014-03-28 刃物用鋼及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5660416B1 true JP5660416B1 (ja) 2015-01-28
JPWO2014162996A1 JPWO2014162996A1 (ja) 2017-02-16

Family

ID=51658293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014533295A Active JP5660416B1 (ja) 2013-04-01 2014-03-28 刃物用鋼及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10174394B2 (ja)
EP (1) EP2982773B1 (ja)
JP (1) JP5660416B1 (ja)
CN (1) CN105102660B (ja)
WO (1) WO2014162996A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102282588B1 (ko) 2016-09-16 2021-07-28 히다찌긴조꾸가부시끼가이사 블레이드용 소재
DE102017003965B4 (de) * 2017-04-25 2019-12-12 Zapp Precision Metals Gmbh Martensitischer Chromstahl, Stahlfolie, perforierte und/oder gelochte Komponente aus einer Stahlfolie, Verfahren zum Herstellen einer Stahlfolie
EP3626842B1 (en) * 2017-05-18 2022-03-16 Hitachi Metals, Ltd. Method for manufacturing steel strip for blade, and steel strip for blade
JPWO2018216641A1 (ja) * 2017-05-24 2020-03-26 兼房株式会社 刃具用材料及びその製造方法、並びに刃具
CN115156538B (zh) * 2022-06-06 2023-11-03 河北五维航电科技股份有限公司 一种短道速滑冰刀材料的制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0539547A (ja) * 1991-08-05 1993-02-19 Hitachi Metals Ltd ステンレスかみそり用鋼およびその製造方法
JPH05277264A (ja) * 1992-02-14 1993-10-26 Wilkinson Sword Gmbh かみそり装置頭部
JPH06145907A (ja) * 1992-11-04 1994-05-27 Hitachi Metals Ltd 焼入れ性の優れたステンレスかみそり用鋼
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
JP2003515672A (ja) * 1999-12-02 2003-05-07 ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド マルテンサイト系ステンレス鋼及び製鋼法
JP2007224405A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Jfe Steel Kk 刃物用鋼

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE354487B (ja) * 1968-05-31 1973-03-12 Uddeholms Ab
JPS5537570B2 (ja) 1974-04-19 1980-09-29
US4180420A (en) * 1977-12-01 1979-12-25 The Gillette Company Razor blades
JPS54121218A (en) 1978-03-14 1979-09-20 Hitachi Metals Ltd Steel for stainless razor with excellent corrosion resistance and cutting property
JPS6134161A (ja) * 1984-07-25 1986-02-18 Kawasaki Steel Corp 刃物用ステンレス鋼
JPH01230749A (ja) * 1988-03-08 1989-09-14 Nisshin Steel Co Ltd 浸炭用ステンレス鋼
EP0485641B1 (en) 1990-11-10 1994-07-27 Wilkinson Sword Gesellschaft mit beschränkter Haftung Razor blade steel having high corrosion resistance, razor blades and a process for manufacturing razor blades
US20060065327A1 (en) * 2003-02-07 2006-03-30 Advance Steel Technology Fine-grained martensitic stainless steel and method thereof
JP5365997B2 (ja) 2008-04-09 2013-12-11 日立金属株式会社 刃物用ステンレス帯鋼の製造方法
KR101268800B1 (ko) 2009-12-21 2013-05-28 주식회사 포스코 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
KR101318274B1 (ko) 2009-12-28 2013-10-15 주식회사 포스코 쌍롤식 박판 주조공정에 의해 제조된 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
KR101322972B1 (ko) 2011-08-17 2013-11-04 주식회사 포스코 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0539547A (ja) * 1991-08-05 1993-02-19 Hitachi Metals Ltd ステンレスかみそり用鋼およびその製造方法
JPH05277264A (ja) * 1992-02-14 1993-10-26 Wilkinson Sword Gmbh かみそり装置頭部
JPH06145907A (ja) * 1992-11-04 1994-05-27 Hitachi Metals Ltd 焼入れ性の優れたステンレスかみそり用鋼
JP2003515672A (ja) * 1999-12-02 2003-05-07 ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド マルテンサイト系ステンレス鋼及び製鋼法
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
JP2007224405A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Jfe Steel Kk 刃物用鋼

Also Published As

Publication number Publication date
CN105102660B (zh) 2017-03-08
CN105102660A (zh) 2015-11-25
EP2982773B1 (en) 2017-08-02
EP2982773A1 (en) 2016-02-10
WO2014162996A1 (ja) 2014-10-09
US20160040264A1 (en) 2016-02-11
JPWO2014162996A1 (ja) 2017-02-16
US10174394B2 (en) 2019-01-08
EP2982773A4 (en) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101925275B1 (ko) 내구성이 우수한 띠 형상 펀칭 칼날용 강판 및 띠 형상 펀칭 칼날
JP4857811B2 (ja) 刃物用鋼
JP5660416B1 (ja) 刃物用鋼及びその製造方法
JP5333695B1 (ja) 刃物用ステンレス鋼およびその製造方法
JP5660417B1 (ja) 刃物用鋼の製造方法
JP5533712B2 (ja) 表面硬化用熱間加工鋼材
JP4425368B2 (ja) 局部延性に優れた高炭素鋼板の製造法
JP5644483B2 (ja) 表面硬化用熱間加工鋼材
JP2003147485A (ja) 加工性に優れた高靭性高炭素鋼板およびその製造方法
JP6798508B2 (ja) 刃物用帯鋼
KR102282588B1 (ko) 블레이드용 소재
JP2009161809A (ja) 耐摩耗性および靭性に優れた刃物用鋼材
US20110247734A1 (en) Surface Decarburization-Restrained Steel and Manufacturing Method Thereof
WO2021045143A1 (ja) 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
KR102316760B1 (ko) 블레이드용 스틸 스트립의 제조 방법 및 블레이드용 스틸 스트립
CN115637382B (zh) 一种高耐蚀性能的石材排锯锯片基体用钢材及其制备方法
JP2005336560A (ja) 精密打抜き部品用高炭素鋼板および精密打抜き部品
CN110382059B (zh) 高尔夫球杆用杆身及其制造方法
JP6674778B2 (ja) ゴルフクラブ用シャフト及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20141030

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5660416

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350