(57)【要約】【課題】空冷焼き入れ時の耐食性が良好で、また、耐摩耗性にも優れたマルテンサイト系ステンレス鋼板を安価に提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．１３〜０．１８％、Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、Ｍｎ：０．１０〜０．６０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：１１．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１０〜０．６０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０３％以上０．０６％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、Ｃ＋Ｎ：０．１９〜０．２３％、Ｃ／Ｎ：２．３〜４．３、γmax＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋３０Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９が１２０以上とすることを特徴とする、空冷焼入れ時の耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。【選択図】図３
2008163452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１３〜０．１８％、Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、Ｍｎ：０．１０〜０．６０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：１１．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１０〜０．６０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０３％以上０．０６％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、Ｃ＋Ｎ：０．１９〜０．２３％、Ｃ／Ｎ：２．３〜４．３、γmax＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋３０Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９が１２０以上とすることを特徴とする、空冷焼入れ時の耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
さらに、質量％で、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１記載の空冷焼入れ時の耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焼き入れ後の耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。より詳しく言えば、本発明は洋食器ナイフや織機、工具、二輪ディスクブレーキ等の製造に用いられ、空冷焼き入れを行なっても優れた耐食性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
洋食器ナイフ（テーブルナイフ）やはさみ、織機、ノギス等の工具には、ＳＵＳ４２０Ｊ１、ＳＵＳ４２０Ｊ２鋼が一般に用いられ、更に高い硬度が必要となる洋式包丁や果物ナイフ等においてはＳＵＳ４４０Ａ鋼が用いられている。この様な用途においては、防錆のためのメッキや塗装、防錆油の使用が困難である事と、磨耗に強い高い硬度が必要とされるからである。これらマルテンサイト系ステンレス鋼の規格はＣ量によって規定されており、ＳＵＳ４１０はＣ：０．１５％以下でＣｒ：１１．５〜１３．５％、ＳＵＳ４２０Ｊ１はＣ：０．１６〜０．２５％でＣｒ：１２〜１４％、ＳＵＳ４２０Ｊ２はＣ：０．２６〜０．４０％でＣｒ：１２〜１４％、ＳＵＳ４４０ＡはＣ：０．６０〜０．７５％でＣｒ：１６〜１８％と区分されている。Ｃ量が高いほど高い焼き入れ硬度が得られる反面、製造性や焼き入れ後の靭性が低下するため、洋食器ナイフなどには、ＳＵＳ４２０Ｊ１グレードが一般に用いられている。
【０００３】
マルテンサイト系ステンレス鋼で製造される洋式包丁の製造工程に関しては、いくつかの文献で紹介されているが、鋼板から型抜きし、加熱、焼き入れ後、各種研摩工程を経て刃物に仕上げられる。焼入れは、油焼入れが代表例として紹介されている。但し、マルテンサイト系のステンレス鋼は焼き入れ性が良好であり、空冷程度の冷却速度でも焼き入れが可能である。即ち、刃物として十分な硬度は空冷でも得られることが知られている。そのため、洋食器ナイフの製造工程では省工程化のため、空冷焼入れが一般的に行なわれている。
【０００４】
また、これらステンレス鋼の耐食性については、一般に成分で整理され、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎの添加により向上する事が知られている。各元素の効果について多くの検討がなされており、マルテンサイト系ステンレス鋼において、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋３０Ｎで整理でき、この値が大きいほど耐食性が向上するという報告もある。また、ステンレス鋼は焼き入れ後研摩して使用されるため、Ａｌなどを下げる事で、大型の介在物を避け研摩性を向上させることも必要とされる。
【０００５】
これらの知見を特許文献で説明する。まず、特許文献１では、Ｃｒ：１２〜１６％、Ｍｏ：１．３〜３．５％、Ｎ：０．０６％〜０．１３％を含有する耐銹性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼線材について記載されている。
【０００６】
耐銹性を向上させるＣｒ、Ｍｏは、高価な元素であると共に、オーステナイト温度域を狭くする事で焼き入れ性を低下させる問題を抱えている。焼き入れ熱処理時にオーステナイト単相化できない場合、オーステナイトとフェライトの二相域から焼入れする事になるが、オーステナイトがマルテンサイト変態開始する温度は約３００℃程度と低く、空冷焼入れのような遅い冷却速度ではＣの拡散速度が速いフェライトから炭化物が析出し、その結果生じたＣｒ欠乏層により耐食性が著しく低下する。もちろん、オーステナイト相においても冷却速度が遅いと炭化物が析出し、耐食性を低下させるが、拡散速度がフェライト中よりも小さいため、冷却速度の影響が比較的小さくなる。この様な、炭化物の析出による耐食性低下は空冷焼き入れ時に顕在化する問題である。
【０００７】
一方、窒素はオーステナイト域を広げると共に、安価な元素であるが、溶解鋳造時に固溶限を超えた窒素が気泡を造り、健全な鋼塊が得られないことが問題となる。窒素の固溶限は成分や雰囲気の気圧によって変わる。成分としてはＣｒ、Ｃ量の影響が大きく、ＳＵＳ４２０Ｊ１，ＳＵＳ４２０Ｊ２等のマルテンサイト系ステンレス鋼を大気圧下で鋳造した場合、窒素の溶解量は約０．１％程度と一般に報告されている。特許文献２においても、ピンホール欠陥のないマルテンサイト系ステンレス鋼として、Ｎ：０．０６〜０．１０％にすることが記載されている。
【０００８】
より高い耐銹性を得る試みとして、大気圧を超える高圧力下で鋳造する技術も開発されている。例えば、特許文献３では、加圧可能な溶解炉で溶解鋳造したＮ：０．４０％から０．８０％、Ｃｒ：１３．０％以上２０．０％、Ｍｏ：０．２％〜４．０％を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼について記載されている。
【０００９】
このように、耐銹性と製造性を両立させたマルテンサイト系ステンレス鋼は種々提案されている。
【００１０】
しかしながら、本発明者らの検討で、先に言及した特許文献１では、Ｃｒ、Ｍｏの添加による耐食性向上に主眼が置かれているため、合金コストが高くなると共に、凝固偏析によってＣｒ、Ｍｏが濃化した部位が、安定なδフェライト相となって、焼き入れ熱処理時のオーステナイト単相化に長時間を要するなどの問題がある事がわかった。
【００１１】
また、特許文献２に記載された方法、すなわちピンホール欠陥を出さずに耐食性向上の為に窒素を０．０６％〜０．１０％添加する事は、特許文献１でも同様に行なわれていた事であるが、窒素添加に伴う耐食性向上の反面、固溶窒素の増加に伴って、炭化物の析出が過度に抑制され耐磨耗性を損ねる事が明らかになった。
【００１２】
更に、特許文献３に記載された方法では、鋳造雰囲気を加圧するために専用の設備が必要となるほか、大量生産に不向きである事が問題であった。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−２８７４５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１６３１７６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４８２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明はこうした現状を鑑みて、空冷焼き入れ時の耐食性が良好で、また、耐摩耗性にも優れたマルテンサイト系ステンレス鋼板を安価に提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは上記目的を達成するため、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性に及ぼす成分や冷却速度の影響について調査すると共に、焼き入れ後の析出物の状況や耐摩耗性に対する影響について検討し、良好な耐食性を得るためは、焼き入れ時の加熱温度域におけるオーステナイトの安定度を高めると共に、空冷焼き入れ時の炭窒化物析出量を調整することが重要である事、そのためには、特にＣ、Ｎ、Ｃｒ、Ｎｉの成分バランスを最適化し、未固溶炭化物を分散制御することが非常に重要であるとの知見を得たものである。
【００１６】
その要旨とするところは以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．１３〜０．１８％、Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、Ｍｎ：０．１０〜０．６０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：１１．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１０〜０．６０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０３％以上０．０６％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、Ｃ＋Ｎ：０．１９〜０．２３％、Ｃ／Ｎ：２．３〜４．３、γmax＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋３０Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９が１２０以上とすることを特徴とする、空冷焼入れ時の耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。
（２）さらに、質量％で、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％の１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）記載の空冷焼入れ時の耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。
【発明の効果】
【００１７】
マルテンサイト系ステンレス鋼の各成分バランスを最適化することで、空冷焼き入れ時の鋭敏化に起因する耐食性低下を防止し、耐摩耗性や製造性を兼ね備えた、洋食器ナイフ等の用途に最適なステンレス鋼を安価に提供する事が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１９】
一般に、ステンレス鋼の耐食性はその成分で整理され、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋１６Ｎといった指標で整理され、この数値が高いほど高い耐食性を有する。このときの耐食性とは、中性の塩化物水溶液環境をさすものであり、評価方法として、例えばＪＩＳ  Ｇ０５７７に規定されるステンレス鋼の孔食電位測定方法や、ＪＩＳＺ２３７１に規定される塩水噴霧試験方法などが上げられる。しかしながら、化学・食品プラントや温水器などの貯水槽、海浜環境で使われる用途以外、すなわち日常的な屋内環境において、高濃度の塩化物水溶液に曝される可能性は極めて少なく、洋食器ナイフとしてＳＵＳ４２０Ｊ１鋼が用いられている様に、１３％程度のＣｒ量で十分な耐食性が得られる。
【００２０】
ところが、一般的な、マルテンサイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４２０Ｊ１やＳＵＳ４２０Ｊ２鋼を、空冷焼き入れすると粒界へＣｒ炭化物が析出し、粒界近傍にクロム欠乏層が生じるため（鋭敏化）、成分値ほどの耐食性が得られない。それでもまだ、日常的な屋内乾燥環境下において腐食する事は無いが、食器洗い機で洗う際など、高温の塩素イオン環境に曝されるとさびが発生する場合がある。即ち、一般的なマルテンサイト系ステンレス鋼の用途では、Ｃｒに相当する耐食性を、鋭敏化を防止して確実に維持する事が重要である。
【００２１】
鋭敏化の防止には、いくつかのポイントがある。第一には炭素量を下げる事であるが、焼き入れ硬さを低下させるため、適正範囲が存在する。第二には、焼き入れ熱処理時にオーステナイト単相化することであるが、注意すべきはオーステナイト安定化元素であるＣ、Ｎなどが、鋼材製造時や焼き入れ熱処理時において鋼材表面部で減少し、表層部のみにフェライトが生じる場合がある。炭素の減少は脱炭、窒素の減少は脱窒と呼ばれるが、高温下で雰囲気の酸素や水素と鋼中の炭素、窒素が鋼材表面で反応し、鋼中から雰囲気中へ炭素、窒素が移動する現象である。熱間圧延や焼き入れ前の加熱時における脱炭、脱窒は避けがたいため、ある程度過剰に添加する事が必要とされる。
【００２２】
マルテンサイト系ステンレス鋼の鋭敏化防止に有効な三つ目の方法として、窒素と炭素のバランス調整がある。炭素量一定のもとにおいても、窒素量が増えるとＣｒ炭化物の析出が抑制され、鋭敏化が抑制される。平衡論的には、炭素量が同じで窒素を増せば、Ｃｒ炭化物に加えてＣｒ窒化物が析出し、鋭敏化を助長すると思われるが、空冷焼き入れ程度の冷却速度では、Ｃｒ炭化物、Ｃｒ窒化物共に析出が遅れ、鋭敏化が抑制される。但し、炭素と窒素の量には最適範囲が存在し、最適範囲を外れると、鋭敏化や硬度・耐摩耗性の低下など品質問題が生じる。
【００２３】
以上の知見に基づき本発明は、当該用途におけるマルテンサイト系ステンレス鋼としての最適成分バランスを見出したものである。各成分の限定理由を以下に説明する。なお、以下の説明中、各元素の含有量を示す「％」は特に断りが無い限り「質量％」を示す。
【００２４】
Ｃ：０．１３〜０．１８％
Ｃは焼き入れ硬さを支配する元素であり、洋食器ナイフに必要な硬さを得るために０．１３％以上必要である。一方、過度に添加すると焼き入れ硬さが必要以上に上がり、研摩時の負荷が増えるほか、靭性も低下させる。また、空冷焼き入れ時にＣｒ炭化物が析出し耐食性を損なう問題も生じるため０．１８％以下とした。好ましくは０．１７％以下とする。
【００２５】
Ｓｉ：０．３０〜０．６０％
Ｓｉは溶解精錬時における脱酸のために必要であるほか、焼き入れ熱処理時の酸化スケール生成を抑制するのにも有効であるため、０．３０％以上とした。但し、Ｓｉはオーステナイト単相温度域を狭くし、焼き入れ安定性を損ねるために、０．６０％以下とした。
【００２６】
Ｍｎ：０．６０％以下
Ｍｎは、オーステナイト安定化元素であり、他元素とバランスし、焼入れ熱処理時の表層部におけるオーステナイト単相化のために最低限０．１０％以上を添加することとした。一方、焼き入れ熱処理時の酸化スケール生成を促進し、その後の研摩負荷を増加させるために０．６０％を上限とした。
【００２７】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは原料である溶銑やフェロクロム等の合金中に不純物として含まれる元素である。熱延焼鈍板や焼き入れ後の靭性に対して有害な元素であるため、０．０３５％以下とした。
【００２８】
Ｓ：０．０１５％以下
Ｓはオーステナイト相に対する固溶量が小さく、粒界に偏析して熱間加工性の低下を促進する元素であり、０．０１５％を超えるとその影響は顕著になるため０．０１５％以下とした。
【００２９】
Ｃｒ：１１．０〜１５．０％
Ｃｒは洋食器ナイフとしての耐食性を保持するために、少なくとも１１．０％必要である。一方、オーステナイト安定温度域を狭める効果もあるため、１５．０％を上限とした。これらの特性をより効果的にするためには、Ｃｒの範囲を好ましくは１２〜１５％、より好ましくは１３〜１４％とするのがよい。
【００３０】
Ｎｉ：０．１０〜０．６０％
Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト安定化元素である。焼き入れ熱処理時にＣ、Ｎ、Ｍｎ等は表層部から減少し表層部にフェライトを生成する場合があるが、Ｎｉは減少する事が無く、オーステナイト相の安定化効果に大変有効である。他元素とバランスし、焼き入れ熱処理時の表層部におけるオーステナイト単相化のために最低限０．１０％以上の添加する事とした。一方で、Ｎｉは他の合金元素に比べて高価であり、コスト上昇を招くために０．６０％以下とした。
【００３１】
Ｃｕ：０．５０％以下
Ｃｕは溶製時のスクラップからの混入等、不可避的に含有される場合が多いが、過度の含有は熱間加工性や耐食性を低下させるので、０．５０％以下とした。
【００３２】
Ｖ：０．１０％以下
Ｖは合金原料であるフェロクロム等から不可避的に混入する場合が多いが、オーステナイト単相温度域を狭める作用が強いため、０．１０％以下とした。
【００３３】
Ａｌ：０．０５％以下
Ａｌは脱酸のために有効な元素であるが、スラグの塩基度を上げ、鋼中に可溶性介在物ＣａＳを析出させ、耐食性を低下させる。また、アルミナ系の非金属介在物による研摩性の低下も引き起こすため、０．０５％を上限とした。
【００３４】
Ｎ：０．０３％以上０．０６％未満
ＮはＣと同様に焼き入れ硬さを上げる効果を有する。また、Ｃと異なる効果として耐食性を次の二つの点で向上させる。一つ目は不動態皮膜を強化させる働きであり、もう一つはＣｒ炭化物の析出抑制（Ｃｒ欠乏層の抑制）である。これらの効果を得るためにＮは０．０３％以上とする。但し、過剰な添加はＣｒ炭化物の析出量を極端に低下させ、耐摩耗性を損ねるほか、製造性を損なうため、０．０６％未満とした。
【００３５】
以上説明したマルテンサイト系ステンレス鋼において、さらに耐食性を向上させるには、鋼中へのＭｏ、ＴｉあるいはＮｂの添加が有効に働く。
【００３６】
耐食性を向上させるには、Ｍｏを少なくとも０．０１質量％以上添加する必要があるが、１．０％を超えて添加すると、耐食性の向上効果が飽和し加工性などを劣化させる原因となることから、１．０％をその上限とする。
【００３７】
Ｔｉは耐食性に有害な水溶性硫化物の析出抑制に有効な元素で、０．００５％以上の含有量が必要であるが、０．０５０％を超えて添加すると炭化物の析出により焼き入れ硬さを低下させる原因になる。したがって、耐食性の面からＴｉ含有量の下限は０．００５％、焼き入れ性の面から上限を０．０５０％とした。
【００３８】
ＮｂもＴｉと同様に炭窒化物形成元素である。耐食性に有害な水溶性硫化物の析出抑制のため、０．００５％以上の含有量が必要であるが、０．０５０％を超えて添加すると炭化物の析出により焼き入れ硬さを低下させる原因になる。したがって、耐食性の面からＮｂ含有量の下限は０．００５％、焼き入れ性の面から上限を０．０５０％とした。
【００３９】
成分における望ましい範囲は式で規定した成分条件を満たす事で得られる。以下に規定理由を説明する。
【００４０】
Ｃ＋Ｎ：０．１９〜０．２３％
洋食器ナイフに必要な焼入れ硬さを得ると共に、焼き入れ熱処理時の表層部の脱炭層、脱窒層に起因する焼き入れ不良を防止するためにはＣ＋Ｎの合計量で０．１９％以上が必要である。但し、Ｃ＋Ｎ量が過剰になると焼入れ硬さが上がりすぎて、製品や製造工程における中間材（鋳片等）の靭性を損ねるために、０．２３％を上限とした。
【００４１】
Ｃ／Ｎ：２．３〜４．３
焼き入れ硬さに関して、ＣとＮはほぼ等価に作用するが、耐食性や耐摩耗性に関しては、効果が異なってくるため、ＣとＮの比を制御する事が必要となる。Ｃ／Ｎ下限は耐食性向上の観点から２．３を下限とした。また、耐摩耗性向上と脱炭層防止による耐食性保持のために上限を４．３とした。
【００４２】
γmax＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋３０Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９が１２０以上
焼き入れ前の熱処理時にオーステナイト単相化することは当該鋼において不可欠な条件であり、オーステナイト単相化温度域を十分に確保する事が必要である。主要元素について、上記式で示されるγmaxが１２０以上であれば、オーステナイト単相化温度域を十分に確保することができる。そこでγmaxを１２０以上とした。ここでγmax式における元素記号は、各元素の含有量（質量％）を表す。
【００４３】
Ｃ＋Ｎ、Ｃ／Ｎの最適範囲とＣ，Ｎ個々に規定された範囲に対しての関係を図１に、Ｃｒ、Ｎｉとγmaxの関係を図２に示した。なお、図２のγmaxの計算に際して、Ｃｒ、Ｎｉ以外の成分については、０．１５Ｃ−０．０５Ｎ−０．３５Ｓｉ−０．１Ｍｎ−０．０５Ｖ（いずれも質量％）としている。これら、本発明の構成要件である全ての条件を満たした場合にのみ、空冷焼き入れ時の耐食性や耐摩耗性、焼き入れ硬さ全てを満たす事が可能となった。
【００４４】
当該鋼の製造においては、熱間圧延時の加熱温度を１１４０〜１２４０℃とし、巻き取り温度を７００〜８４０℃とし、熱延板焼鈍をバッチ式焼鈍炉にて７００〜９００℃で４時間以上行なうことが望ましい。
【００４５】
即ち、熱延加熱温度が１２４０℃より高くなると、γ単相からγ＋δのニ相域となる。δ相には、Ｃｒ、Ｓｉ等が濃化し、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ等が負偏析し、焼き入れ時のγ単相化を阻害し、焼き入れ性を損ねる。逆に１１４０℃未満になると、凝固偏析を解消するための拡散時間として均熱時間が２時間以上必要となり、熱延の生産性を大きく損ねるために好ましくない。
【００４６】
また熱延後、鋼帯の巻き取りに際しては、巻き取り温度を７００〜８４０℃にすることが望ましい。７００℃以上にすることで、コイルの冷却に際して、耐摩耗性向上に有効な炭化物の粗大化が進む。また、８４０℃を超えると、表面に厚い酸化スケールが形成され、脱炭相の形成による耐食性低下や焼き入れ後の研摩性不良などの問題を生じるために望ましくない。
【００４７】
次に、熱延板の焼鈍条件であるが、焼き入れ前の加工性を良くするため、軟質化させることが必要である。そのためには、連続焼鈍炉では十分な軟質化のための焼鈍時間が確保できないため、バッチ式焼鈍炉にて７００〜９００℃の温度域に４時間以上保持する熱処理が望ましい。７００℃未満や９００℃超では軟質化が不十分になる。また４時間未満では、コイル内の温度不均一に起因するコイル内材質変動が生じる。
【００４８】
焼き入れ熱処理に際しては、９５０〜１１００℃の温度域で、５〜３０分保定し、空冷焼入れする事が望ましい。このときの冷却速度は板厚６ｍｍの場合、４００℃までの平均冷却速度で１〜５℃／秒が好ましい。
【実施例】
【００４９】
表１に示す化学組成値（質量％）を有する鋼を、真空溶解炉にて溶解後、大気圧の不活性ガス窒素雰囲気下で鋳造し、１００ｍｍ厚みの鋼塊とした。その後、１２２０℃に加熱後、板厚６ｍｍまで熱間圧延し、７００℃で巻き取った。引き続き８５０℃で４時間の熱処理後、炉冷して焼き戻しした。引き続き、窒素雰囲気の熱処理炉中で１０５０℃、１０分間保持後、取り出して自然冷却させ、空冷焼き入れとした。得られた焼き入れ鋼板を供試材として、下記の方法で焼き入れ硬さと、耐食性、耐摩耗性を評価した。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
硬さ
板厚断面において、ＪＩＳＺ２２４４に規定されるビッカース硬さ試験に基づいて、荷重５０Ｎで測定した。
【００５２】
耐食性
焼き入れ後の試料表面をフライス盤で研削して平坦化した後、サンドペーパーを用いて６００番研摩仕上げとした。ＪＩＳＺ２３７１に規定される塩水噴霧試験を４時間行ない、発銹点数を評点付けした。
【００５３】
また、鋼種番号２、２１については、熱延焼鈍板を誘導加熱装置で１０５０℃、１０分間加熱した後、一定の冷却速度（１〜１００℃／秒）で３００℃以下まで冷却し、均熱部より試験片を切り出し、全面を鏡面研摩した後、硫酸−硫酸銅腐食試験を行なって腐食減量を測定した。その際の沸騰液組成は、０．５ｍａｓｓ％Ｈ2ＳＯ4＋６ｍａｓｓ％ＣｕＳＯ4で銅の小片を入れる事でＣｕイオンを飽和状態とした。試料は浸漬させ２０ｈｒ保持した。
【００５４】
耐摩耗性
供試材をテーブルナイフの刃先形状に加工し、牛骨、磁器に対する耐摩耗試験を実施し、基準鋼に対する比較評価を行った。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
表２に示す結果から分かるように、本発明鋼は、空冷焼入れした際の焼き入れ硬さが洋食器ナイフとして望まれる硬さ範囲：Ｈｖ４６０〜５８０を満たすと共に、ＳＳＴ試験における錆の発生が極めて少なく、かつ耐摩耗性に優れ、長期間にわたって高い切れ味を有している。
【００５７】
これに対して、本発明範囲を外れる成分では、焼き入れ硬さ、焼き入れ後の耐食性が不良であるか、その他の特性（熱延焼鈍板靭性、熱間加工性、原料コスト、研摩性）がＳＵＳ４２０Ｊ１鋼として代表的な成分である鋼種番号２０に対して１０％以上劣るものであり、製造性、品質、コストの面で不合格のものであった。
【００５８】
図３には、本発明鋼の代表として鋼種番号２、比較鋼の代表として鋼種番号２０を用いて、焼き入れ冷却速度が耐食性に及ぼす影響を詳細に調べた結果を示した。比較鋼は冷却速度が遅くなると腐食減量が急増しているが、本発明鋼では冷却速度依存性が小さくなっている事が分かる。洋食器ナイフのような厚い鋼板の場合、クロム炭化物が析出する温度域における冷却速度は約０．５℃／ｓになるが、当該冷却速度における発明鋼と比較鋼の腐食減量差は明確である。
【００５９】
尚、洋食器ナイフのような厚い鋼板の場合、例えば板厚６ｍｍの場合、空冷における冷却速度は約３℃／ｓ程度である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、空冷焼入れ後の耐食性や耐摩耗性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を、安価にかつ生産性良く製造することが可能になる。したがって本発明は、洋食器ナイフやステンレス包丁、工具、二輪ディスクブレーキ用のステンレス鋼製造コスト、品質を大幅に改善することに寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】Ｃ、Ｎの最適成分範囲を示す図
【図２】Ｃｒ、Ｎｉの最適成分範囲を示す図
【図３】硫酸−硫酸銅腐食試験における腐食減量に対する、鋼種と焼き入れ時の冷却速度の影響を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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