刀具用钢及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可用于剃刀等的刀具用钢（steel for blades)，并涉及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 现在，包含12. 0质量％至14. 0质量％的Cr的马氏体系不锈钢已逐渐且广泛地用 作用于剃刀等的刀具用钢。通过包括淬火和回火的热处理将马氏体系不锈钢硬化至剃刀刀 具的硬度范围620HV至650HV。在防锈性和耐腐蚀性方面，马氏体系不锈钢优异于高碳钢。
[0003] 剃刀用马氏体系不锈钢通常由热乳、冷乳和退火的组合来生产，将带状剃刀用钢 供给至后续工序。后续工序中，进行打孔之后，通过连续炉将马氏体系不锈钢进行包括淬火 和回火的热处理，然后进行磨利刀刃（blade edging)和表面修整（surface finishing)来 生产最终产品。
[0004] 马氏体系不锈钢退火之后的金属结构为碳化物分散在铁素体结构中的状态。碳化 物的粒度和分布状态很大地影响马氏体系不锈钢作为已进行热处理的剃刀刀具的性质。
[0005] 已有对于剃刀用不锈钢的大量提案。其中，作为通过增加碳化物的数量来显著改 进淬火性（quenchability)的发明，可提到本发明的申请人的JP3354163B(专利文献1)。 该专利文献1公开了包括〇. 55质量％至0. 73质量％的C、1质量％以下的Si、l质量％以 下的Mn、12质量％至14质量％的Cr、和余量的Fe及杂质，并且在通过连续炉的退火状态 下的碳化物密度为140至600个碳化物/100 ym2,具有优良的短时间淬火性的剃刀用不锈 钢。需要注意的是，专利文献1中示出的碳化物的密度通过在剃刀用带状不锈钢的冷乳之 前或期间，在将钢插入温度设定为高于钢的相变温度Acl的连续炉中退火的状态下测量来 获得。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] [专利文献 1] JP 3354163B
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 专利文献1中公开的剃刀用不锈钢通过显著增加碳化物密度来实现优良的淬火 性。如果上述专利文献1中公开的碳化物密度可进一步改进，则可获得进一步改进的优良 的淬火性。
[0011] 本发明的目的为提供具有显著改进的碳化物密度的刀具用钢和其生产方法。
[0012] 用于解决问题的方案
[0013] 本发明的发明人已发现通过将具有特定金属结构的冷乳用材料在Acl转变点以 上退火，并随后进行几次冷乳和在Acl转变点以上的退火，可实现碳化物的密度的显著改 进，并且可实现极优异的淬火性，从而完成本发明。
[0014] 根据本发明的方面，提供具有包括0. 55质量％至0. 8质量％的C、l. 0质量％以 下的Si、1.0 质量％以下的Mn、12. O质量％至14. O质量％的Cr、和余量的Fe及不可避免 的杂质组成的金属组成的刀具用钢，其中刀具用钢的铁素体结构中的碳化物的数量为每 100 y m2区域中600个至1，OOO个。
[0015] 根据本发明的另一方面，提供具有包括0. 55质量％至0. 8质量％的C、l. 0质量％ 以下的Si、I. 0质量％以下的Mn、12. 0质量％至14. 0质量％的Cr、和余量的Fe及不可避免 的杂质的金属组成的刀具用钢的生产方法，所述方法包括：将冷乳用材料连续退火5至30 分钟的连续退火步骤，该材料已加热至金属组成的Acl转变点以上；和将已进行连续退火 步骤的材料冷乳的冷乳步骤，其中连续退火步骤和连续退火步骤之后的冷乳步骤重复至少 两次。
[0016] 发明的效果
[0017] 根据本发明，可实现优良的淬火性，这是因为可改进刀具用钢的铁素体结构中的 碳化物密度。
【附图说明】
[0018][图1]图1为示出实施例1的刀具用钢的碳化物形态的截面图的电子显微镜照 片。
[0019][图2]图2为示出实施例2的刀具用钢的碳化物形态的截面图的电子显微镜照 片。
[0020] [图3]图3为示出实施例3的刀具用钢的碳化物形态的截面图的电子显微镜照 片。
[0021] [图4]图4为示出常规例的刀具用钢的碳化物形态的截面图的电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0022] 限制根据本发明的刀具用钢的金属组成的原因如下所述。
[0023] 首先，碳（C)的含量为0.55质量％至0.8质量％。C为不仅用于产出本发明所必 需的碳化物密度、而且用于决定通过在淬火奥氏体化温度下溶解在来自碳化物的基质中淬 火而制备的马氏体的硬度的重要元素。为了获得刀具用钢的足够高的硬度并且获得在铁素 体结构中的碳化物密度为6个碳化物/ y m2至10个碳化物/ y m2，C的含量必须大于0. 55 质量％。此外，在马氏体不锈钢中，根据C和Cr的含量之间的平衡，固化期间大型的共晶碳 化物结晶。如果此类大型碳化物包含在刀具用钢中，例如特别是具有约0.1 mm厚度和锐利 刀片的剃刀替刃材料（razor substitute edge material)中，则可发生刀具崩刃（blade chipping)。为了防止这种情况，考虑到与Cr含量的平衡，C含量的上限为0.8质量％。C 含量的下限优选〇. 60质量％，更优选0. 63质量％。C含量的上限优选0. 78质量％，更优选 0. 75质量％。确定这些限制，从而更确实地获得C的效果。
[0024] 硅（Si)的含量为1.0质量％以下。Si为用作刀具用钢的精制中的脱氧剂，并且 还防止低温回火期间钢中固溶体的软化的元素。如果添加过量的Si，Si可作为硬内容物如 SiO 2残存在刀具用钢中，并且可引起刀具崩刃和锈斑，并且为了防止这种情况，Si含量的上 限为I. 〇质量％。为了确实地获得Si抵抗低温回火期间可能发生的软化的效果并防止硬 内容物的生成，Si含量优选0. 1质量％至0.7质量％。此外，Si含量的下限优选0. 15质 量％，更优选0.5质量％。确定Si的这些限制，从而更可靠地产生Si的效果。
[0025] 锰（Mn)的含量为I. 0质量％以下。类似于Si，Mn可用作刀具用钢的精制中的脱氧 剂。如果Mn的含量超过I. 0质量％，可劣化热加工性，并且为了防止这种情况，Mn的含量为 1.0质量％以下。需要注意的是，如果Mn用作脱氧剂，没有少量Mn残存在刃具钢（cutting steel)。因此，Mn的下限高于0质量％。Mn含量的优选范围为0.1质量％至0.9质量％。 确定这些限制，从而更可靠地产生Mn的效果。
[0026] 铬（Cr)的含量为12.0质量％至14.0质量％。铬为用于维持刀具用钢的优良的 耐腐蚀性、并与C形成碳化物的元素。Cr为获得对于将铁素体结构中的碳化物的密度控制 为6个碳化物/ y m2至10个碳化物/ y m2所必须的Cr系碳化物的重要元素。为了获得上述 Cr的效果，至少12. 0质量％的Cr是必须的。另一方面，如果Cr的含量超过14. 0质量％， 可增加共晶碳化物的结晶量，例如当刀具用钢用作剃刀时，这可引起刀具崩刃。为了防止这 种情况，Cr的含量在12. 0质量％至14. 0质量％的范围内。为了更可靠地获得上述Cr添 加的效果，Cr的下限为12. 5质量％，且Cr的上限优选13. 5质量％。确定这些限制，从而 更确实地产生Cr的效果。
[0027] 根据本发明的实施方案的刀具用钢包括上述元素、余量的Fe和不可避免的杂质。 不可避免的杂质典型地包括？、3、附、&131、!1、~和0，且这些元素的含量分别在下述范围 内。如果这些元素的含量在下述范围内，则不抑制上述元素的效果。
[0028] P 彡 0.03 质量％、S 彡 0.005 质量％、Ni 彡 1.0 质量％、Cu 彡 0.5 质量％、A1 彡 0? 1 质量％、Ti彡0? 1质量％、N彡0.05质量％和0彡0.05质量％。
[0029] 接下来，以下将描述金属结构，其具有本发明的最重要特性。作为刀具用钢的金属 结构，铁素体结构中的碳化物的密度为大于6个碳化物/ y m2且10个碳化物/ y m2以下。提 供上述金属结构作为最终退火和冷乳之后获得的铁素