(57)【要約】  本発明は、カミソリ刃鋼と、高い硬度を有するが、熱処理及び曲げ加工を施すと延性も有する鋼からカミソリ刃を形成する方法とを提供する。新規なカミソリ刃鋼は、組成の約１．６重量％〜約５重量％のモリブデン（Ｍｏ）含有量を有する。カミソリ刃は、実質的に焼戻し炭化物を含まず、約０．１μｍ以下の焼戻し炭化物を含み、屈曲部分に実質的にクラックを含まない。新規なカミソリ刃鋼の一実施形態は、重量パーセント単位で、約０．４５％〜約０．５５％のＣ、約０．４％〜約１．０％のＳｉ、約０．５％〜約１．０％のＭｎ及び約１２％〜約１４％のＣｒを含み、約２．１％〜約２．８％の量のＭｏを更に含む組成を有する。
2018524068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材から形成されるカミソリ刃であって、前記基材は、組成の約１．６重量％〜約５重量％の範囲の量のモリブデン（Ｍｏ）を含む、カミソリ刃。
【請求項２】
屈曲ゾーンにおいて屈曲部分を更に含む、請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項３】
前記屈曲部分は、実質的にクラックを更に含まない、請求項２に記載のカミソリ刃。
【請求項４】
前記屈曲部分は、実質的に焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ）を含まない、請求項２又は３に記載のカミソリ刃。
【請求項５】
前記屈曲部分は、直径が約０．１μｍ以下の焼戻し炭化物を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載のカミソリ刃。
【請求項６】
組成の約０．４５重量％〜約０．５５重量％の範囲の量の炭素（Ｃ）、組成の約１２重量％〜約１４重量％の範囲の量のクロム（Ｃｒ）、又はこれらの任意の組み合わせを更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカミソリ刃。
【請求項７】
約０．４％〜約１．０％の範囲の量のケイ素（Ｓｉ）、約０．５％〜約１．０％の範囲の量のマンガン（Ｍｎ）、又はこれらの任意の組み合わせと、組成の重量パーセント単位での残部の量の鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物と、を更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカミソリ刃。
【請求項８】
前記モリブデン（Ｍｏ）の量は、組成の約２．１重量％〜約２．８重量％の範囲である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のカミソリ刃。
【請求項９】
ピーク破断角度が約０度〜約１３０度の範囲であるか、延性試験破断角度が約７７度〜約８１度の範囲であるか、刃破断エネルギーが約６ミリジュールであるか、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカミソリ刃。
【請求項１０】
前記屈曲ゾーンにおける内半径が約０．２０ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲であるか、前記カミソリ刃の厚さが約０．０５ｍｍ〜約０．１５ｍｍの範囲であるか、前記内半径の前記カミソリ刃の厚さに対する比が約１〜約１０の範囲であるか、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項２〜９のいずれか一項に記載のカミソリ刃。
【請求項１１】
前記屈曲ゾーンにおいて形成される屈曲角度は、約３５度〜約７５度の範囲である、請求項２〜１０のいずれか一項に記載のカミソリ刃。
【請求項１２】
複数のカミソリ刃を含むカミソリカートリッジであって、前記複数のカミソリ刃のうちの少なくとも１つは、組成の約１．６重量％〜約５重量％の範囲の量のモリブデンを含む基材から形成されている、カミソリカートリッジ。
【請求項１３】
カミソリ刃を製造する方法であって、
ａ．鋼基材の少なくとも１つの帯を提供する工程であって、前記基材は、組成の約１．６重量％〜約５重量％の範囲の量のモリブデンを含む、工程と、
ｂ．前記少なくとも１つの鋼帯を熱処理する工程と、
ｃ．前記少なくとも１つの鋼帯を焼戻しする工程と、
ｄ．前記少なくとも１つの鋼帯の一部分を屈曲する工程であって、前記屈曲部分は、屈曲ゾーンに存在する、工程と、を含む、方法。
【請求項１４】
焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ）は、工程（ｂ）の後に実質的に存在せず、クラックは、工程（ｄ）の後に前記屈曲部分に実質的に発生しない、請求項１４に記載の方法。
【請求項１５】
組成の約０．４５重量％〜約０．５５重量％の範囲の量の炭素（Ｃ）、組成の約１２重量％〜約１４重量％の範囲の量のクロム（Ｃｒ）、約０．４％〜約１．０％の範囲の量のケイ素（Ｓｉ）、約０．５％〜約１．０％の範囲の量のマンガン（Ｍｎ）、又はこれらの任意の組み合わせと、重量パーセント単位での残部の量の鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物と、を更に含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カミソリ刃、特に屈曲型の刃に使用されるステンレス鋼又は鋼帯に関する。
【背景技術】
【０００２】
カミソリ刃は、典型的には、ステンレス鋼などの好適な金属シート材から形成され、当該金属シート材は、所望の幅に切られ、金属の硬化のために熱処理される。硬化作業では、金属を１０００℃よりも高い温度にさらし、次いで急冷することができる、高温炉を使用する。硬化後、刃の細長縁部に刃先を形成する。刃先は、典型的には、約１０００オングストローム未満（例えば、約２００〜３００オングストローム）の半径を有する最終先端を備えた楔形の構成を有する。
【０００３】
カミソリ刃は、一般的に、プラスチックハウジング（例えば、シェービングカミソリ用カートリッジ）上、又はハウジングに取り付けられる屈曲された金属支持体上に装着される。カミソリ刃組立体は、屈曲された金属支持体に取り付けられる（例えば、溶接される）平刃を含み得る。刃は、先鋭化された刃先で終端するテーパー領域を含み得る。このタイプの組立体は、シェービングカミソリに（例えば、シェービングカミソリ用カートリッジに）固着され、ユーザは、刃先で毛（例えば、顔の毛）を切断することができる。屈曲された金属支持体は、シェービングプロセス中に刃に加えられる力に耐えるための十分な支持力を有する比較的繊細な刃を提供し得る。支持された刃を有するカミソリカートリッジの例は、米国特許第４，３７８，６３４号及び米国特許第７，１３１，２０２号に示されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
カミソリカートリッジの実績及び商業的成功は、すすぎ能（すなわち、ユーザが、切断した髪、皮膚の小片及び他のシェービング屑を、カミソリカートリッジから、特に隣接するカミソリ刃の間又はカミソリ刃構造体の間から、簡単にすすぎ落とすことができる能力）を含む多くの特徴と要因とのバランスによるものである。隣接した刃先間の距離、すなわちいわゆる「スパン」は、いくつかの形でシェービングプロセスに影響を与えると理論付けられている。刃先間のスパンは、皮膚が刃間で膨らむ程度を制御して、より小さいスパンは、シェービング中のより少ない皮膚の膨らみ及びより大きい皮膚の快適さをもたらし得るが、ダブル係合の機会を増す可能性もある。より大きいスパンは、ダブル係合の機会を減らすことができるが、刃先間でのより大きい皮膚の膨らみ及びより小さい皮膚の快適さという結果になる可能性もある。刃先間、すなわち刃間のスパンは、シェービング作業後のプレシェービング剤及びシェービング屑のすすぎに影響を及ぼす場合があり、スパンが大きいほど、すすぎが簡単になるか又は速くなり、スパンが小さいほど、すすぎが遅くなるか又は困難になる。屈曲部分を有するカミソリ刃を含むカミソリカートリッジは、製造コストの削減及びすすぎ能の向上など、いくつかの利点を有し得る。
【０００５】
商業的に許容される１つ又は２つ以上の屈曲刃を有するカミソリカートリッジの製造は、製造中又は更にはシェービング中における刃の破損などの問題を呈する。文献において様々な屈曲刃のデザインが提案されてきたが、これらのデザインは、多くの場合、特定の種類の鋼において破損（例えば、屈曲中における刃のクラック又は割れ目）をもたらす。参照により本明細書に組み込まれる国際公開第２０１２／００６０４３号は、カミソリカートリッジ用カミソリ刃に施される曲げ加工について開示しているが、曲げ加工中に刃が裂開又は断裂するという問題も開示している。
【０００６】
マルテンサイトステンレス鋼は、高硬度であり、かつ良好な耐食性を有することから、刃物類、医療用ナイフ及びカミソリ刃の用途において幅広く使用されてきた。特に、約１３質量％の量のＣｒを含有する高炭素マルテンサイトステンレス鋼帯材がカミソリ刃の材料として最も一般的に使用されている。日本国公開特許公報第ＪＰ−Ａ−５−１１７８０５号に見出される一例では、重量パーセント単位で、０．４５〜０．５５％のＣ、０．４〜１．０％のＳｉ、０．５〜１．０％のＭｎ、１２〜１４％のＣｒ及び１．０〜１．６％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物である合金鋼を開示している。このカミソリ刃用のマルテンサイトステンレス合金鋼は、高耐食性及び高硬度の両方を呈する。しかしながら、必然的に、この鋼の結果として生じる高脆性が、平坦刃以外の形状において裂開及び断裂をもたらす。
【０００７】
したがって、一解決策は、屈曲刃の幾何学を変更することであるが、破損を防ぐためのこの妥協案（例えば、より大きい半径を有する屈曲部分を用いる）は、複数刃のカミソリシステムにおいてすすぎ能の低下をもたらし得る。あるいは、所望の曲げ半径を得るためにより軟質の鋼を使用してもよいが、これにもまた欠点は存在する。より軟質の鋼から製造された刃は、多くの場合、密接したかつ快適なシェービングのための丈夫な刃先に必要なエッジ強度を有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，３７８，６３４号
【特許文献２】米国特許第７，１３１，２０２号
【特許文献３】国際公開第２０１２／００６０４３号
【特許文献４】日本国公開特許公報第ＪＰ−Ａ−５−１１７８０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そのため、高硬度及び高耐食性を呈しつつ、カミソリ刃及びシェービングの特性に対する頑強性を損なわないように裂開を低減させた、カミソリ刃用の（例えば、マルテンサイトの）ステンレス鋼が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基材から形成されるカミソリ刃であって、その基材は、組成の約１．６重量％〜約５重量％の範囲の量のモリブデン（Ｍｏ）を含む、カミソリ刃に関する。カミソリ刃は、屈曲ゾーンにおいて屈曲部分を更に含む。カミソリ刃の屈曲部分は、実質的にクラックを含まないか、実質的に焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ）を含まないか、又は直径が約０．１μｍ以下の焼戻し炭化物を含む。
【００１１】
カミソリ刃は、組成の約０．４５〜約０．５５重量％の範囲の量の炭素（Ｃ）、組成の約１２〜約１４重量％の範囲の量のクロム（Ｃｒ）、約０．４〜約１．０％の範囲の量のケイ素（Ｓｉ）、約０．５〜約１．０％の範囲の量のマンガン（Ｍｎ）、又はこれらの任意の組み合わせと、組成の重量パーセント単位での残部の量の鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物と、を更に含む。
【００１２】
本発明は、組成の約２．１重量％〜約２．８重量％の量のモリブデン（Ｍｏ）に関する。本発明の基材は、マルテンサイトステンレス鋼である。
【００１３】
本発明の更なる態様は、約度〜約１３０度の範囲のピーク破断角度、約７７度〜約８１度の範囲の延性試験破断角度であり、刃破断エネルギーは、約６ミリジュールである。
【００１４】
また更に、本発明のカミソリ刃は、屈曲ゾーンにおける内半径が約０．２０ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲であり、屈曲ゾーンにおいて形成された屈曲角度が約３５度〜約７５度の範囲であり、カミソリ刃の厚さが約０．０５ｍｍ〜約０．１５ｍｍの範囲であり、内半径のカミソリ刃の厚さに対する比が約１〜約１０の範囲である。
【００１５】
本発明は、複数のカミソリ刃を含むカミソリカートリッジであって、複数のカミソリ刃のうちの少なくとも１つは、組成の約１．６重量％〜約５重量％の範囲の量のモリブデンを含む基材から形成されている、カミソリカートリッジに関する。
【００１６】
本発明は、カミソリ刃を製造する方法に関し、本方法は、鋼基材の少なくとも１つの帯を提供する工程であって、基材は、組成の約１．６重量％〜約５重量％の範囲の量のＭｏを含む、工程と、少なくとも１つの鋼帯を熱処理する工程と、少なくとも１つの鋼帯を焼戻しする工程と、少なくとも１つの鋼帯の一部分を屈曲させて、その一部分に屈曲ゾーンを形成する工程と、を含む。本方法は、熱処理工程後に焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ）が実質的に存在しないカミソリ刃鋼帯を含む。本方法は、屈曲工程後にクラックが屈曲部分に実質的に発生しないカミソリ刃鋼帯を含む。本方法は、組成の約０．４５〜約０．５５重量％の範囲の量の炭素（Ｃ）、組成の約１２〜約１４重量％の範囲の量のクロム（Ｃｒ）、約０．４〜約１．０％の範囲の量のケイ素（Ｓｉ）、約０．５〜約１．０％の範囲の量のマンガン（Ｍｎ）、又はこれらの任意の組み合わせと、重量パーセント単位での残部の鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物と、を有するカミソリ刃鋼を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本明細書は、本発明を形成するとみなされる主題を特に指摘して明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、本発明は、以下の説明とともに添付図面を参照することでより良好に理解されると考えられる。添付図面における同種の表記番号は、実質的に同じ要素を示すために用いる。
【図１】本発明の屈曲型のカミソリ刃の図である。
【図１Ａ】図１のカミソリ刃の屈曲部分及び屈曲ゾーンのクローズアップ図である。
【図２Ａ】熱処理後の従来技術のカミソリ刃の鋼の金属構造を示す電子顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】曲げ加工後の図２Ａの従来技術のカミソリ刃の鋼の金属表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図２Ｃ】熱処理及び曲げ加工の両方の後の従来技術のカミソリ刃の鋼の金属表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図３Ａ】熱処理後の本発明のカミソリ刃の鋼の金属構造を示す電子顕微鏡写真である。
【図３Ｂ】曲げ加工後の図３Ａの本発明のカミソリ刃の鋼の金属表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図３Ｃ】熱処理及び曲げ加工の両方の後の本発明のカミソリ刃の鋼の金属表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図４Ａ】熱処理後の本発明の別の実施形態のカミソリ刃の鋼の金属構造を示す電子顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】曲げ加工後の本発明の別の実施形態のカミソリ刃の鋼の金属表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図４Ｃ】熱処理及び曲げ加工の両方の後の本発明の別の実施形態のカミソリ刃の鋼の金属表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】図２Ｃ、図３Ｃ及び図４Ｃのカミソリ刃の延性試験破断角度を示すグラフである。
【図６】図２Ｃ、図３Ｃ及び図４Ｃのカミソリ刃の刃破断エネルギーを示すグラフである。
【図７】本発明のカミソリカートリッジの上面図である。
【図８】本発明のカミソリ刃を形成する本発明のプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のカミソリ刃基材の新規なステンレス鋼は、従来の鋼よりも最大５％高いモリブデン（Ｍｏ）含有量を有する。
【００１９】
鋼基材中のモリブデン（Ｍｏ）の存在は、全面腐食及び局部腐食の両方に対する耐性を大幅に高め、かつ高硬度化を補助することが一般的に知られているが、本発明のＭｏ含有量を増加させたカミソリ刃用鋼組成もまた、驚くべきことに、鋼の延性を向上させ、ひいては、屈曲刃にとって利点である、鋼におけるクラックの形成を抑制するという予期せぬ効果を有する。
【００２０】
「背景技術」セクションで述べたとおり、延性又は柔軟性の増加は、従来技術では一般的に望まれていないが、これは、より軟質の鋼組成が、多くの場合、密接したかつ快適なシェービングに必要なエッジ強度を有さないためである。
【００２１】
Ｍｏを増加させることで鋼の延性が向上することが従来技術では知られていなかったため、Ｍｏの増加が焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ）の形成を減少させる影響を有することもまた従来技術では知られていなかった。以下で説明するように、カミソリ刃の曲げ加工への適用において、鋼中のＭｏ量の増加は、屈曲型のカミソリ刃を形成する際、カミソリ刃のクラックを減少させる。
【００２２】
本発明は、鋼の表面に形成されるクラックの状態と、熱処理（例えば、急冷及び焼戻し）後の刃鋼基材自体の金属構造との関係性に着目することにより実現した。
【００２３】
カミソリ刃の熱処理の後、結晶粒界に堆積する形成されたＭ3Ｃ（焼戻し炭化物）の量（以下の図２Ａ、図３Ａ及び図４Ａで示す）が、曲げ加工の後に屈曲ゾーンの屈曲部分に発生するクラックの形成（図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ｂ及び図４Ｃでそれぞれ示す）に直接的な影響を及ぼすことが認められた。
【００２４】
急冷又は焼戻し後の鋼材の曲げ加工性又は延性は、結晶粒界に形成されるＭ3Ｃの量を減少させるように鋼組成を調整することによって向上し得ることが判明した。
【００２５】
Ｍｏの増加は、ひいては、炭化物の沈殿（Ｍ3Ｃ）を減少させ、かつ驚くことに、鋼の高硬度及び機械的強度を損なうことなく鋼の延性を向上させることが見出された。特に、Ｍｏ含有量が１．６％よりも多い場合、好ましくはＭｏが２．１％よりも多い場合、Ｍｏが、熱処理加工中に、焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ形成）を抑制し、かつ焼戻し炭化物のサイズを０．１μｍ以下に減少させることが望ましい。自力で炭化物を形成する能力がある元素であるモリブデン（Ｍｏ）は、Ｍ3Ｃ（Ｍは、Ｆｅ、Ｃｒ又はＭｏなどの金属元素）にはほとんど溶け込まないことが認められた。
【００２６】
本発明は、カミソリ刃用の鋼基材の帯に関し、当該帯は、重量パーセント単位で、約１．６％〜約５．０％の量のＭｏを含有する組成を有する。
【００２７】
１つの特定の実施形態では、本発明は、重量パーセント単位で、０．４５％〜０．５５％のＣ、０．４％〜１．０％のＳｉ、０．５％〜１．０％のＭｎ、１２％〜１４％のＣｒ、又はこれらの任意の組み合わせと、更にＭｏと、残部のＦｅ及び不可避不純物と、を含有するステンレス鋼組成を有し、ここで、Ｍｏは、約１．６％〜約５．０％の量、より好ましくは約２．１％〜約２．８％の量で含有される。
【００２８】
本発明の実施形態は、実用上、上述の元素を有する組成に着目しているが、本発明は、上述の元素（Ｍｏは除く）が、量、種類及び重量パーセントに関して調整され得ることを想到している。例えば、基材は、１．６％〜５％の新規な範囲のＭｏに加えて、実質的にＣ、Ｃｒ及びＳｉのみを含んでもよい。
【００２９】
用語「延性」又は「延性のある」は、本明細書で使用するとき、断裂又は裂開する前に塑性変形する材料の能力を意味する。延性材料は、可鍛性であり得、あるいは容易に成型又は成形され得る。屈曲破損型計器（bend-to-fail type instrument）を用いた曲げ加工は、一般的に、ピーク破断角度の値及び鋼刃を破断又は屈曲するのに要するエネルギーの量の値を測定することによって、カミソリ刃鋼の延性を評価するために使用され得る。
【００３０】
用語「クラック」は、本明細書で使用するとき、「マクロクラック」又は「マイクロクラック」を意味するものとして理解され得る。「マクロ」クラックは、一般的に、肉眼で又は低倍率（通常、約５０ｘだが１００ｘは超えない）で視認可能なクラックのタイプを指し、「マイクロ」クラックは、一般的に、高倍率（一般的に、１００ｘ又は２００ｘより高い）でしか見ることができないクラックを指す。マクロクラックは、マイクロクラックと比べて、より長く、かつ基材により深く延在する傾向があり得る。
【００３１】
屈曲型の刃のピーク破断角度及び更なる説明を図１にて示す。図１において、カミソリ刃１０は、屈曲ゾーン１２を有して示されている。屈曲ゾーン１２は、図示のとおり、カミソリ刃の屈曲部分１２ａの周りの区域である。屈曲ゾーン１２は、カミソリ刃１０の外側表面１３上の引張面１４と内半径１６とを含み、クラック又は割れ目１７を含んでもよい。カミソリ刃１０の内側表面１５上には、一般的に、好ましくは約０．２０ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲の内半径１６が形成され、より好ましくは、内半径は、約０．３３ｍｍである。
【００３２】
カミソリ刃１０の形成中、一般的に、マクロスケールではクラック（例えば、「マクロ」クラック）は見られないが、ＳＥＭを用いて高倍率で引張面を検査すると、１つ又は２つ以上のクラック又は割れ目１７（例えば、「マイクロ」クラック）が見える可能性がある。これらのクラック１７（割れ目と称される場合もある）は、図１Ａに例示されており、（急冷及び焼戻し工程の後に）鋼帯に対して曲げ加工が行われる際に形成されるのが一般的であろう。これらのクラック及び／又は割れ目は概して、図示のとおり、まず屈曲ゾーン内の屈曲部分の外側表面又は外周側に形成され、引張面から厚さ方向に、カミソリ刃の内側表面から離れてかつそれに向かって延在することが見込まれる。最終的に、クラックが大きすぎるか又は深すぎると、鋼帯が破断する可能性がある。
【００３３】
カミソリ刃１０は、屈曲角度１８を有するように形成され、屈曲角度は、密接したかつ快適なシェービングを提供するためには、約３５〜約７５度の範囲が望ましく、約７０度が好ましい。カミソリ刃の延性は、破断角度又はピーク破断角度１９で決定される。本発明のピーク破断角度１９は、０度〜１３０度の範囲であり得、一般的には約６０度〜約１３０度、好ましくは約９０度、より好ましくは約６８．５〜８０度であり得る。ピーク破断角度１９は、試験カミソリ刃が破断する可能性のある角度を示しているため、一般的には、屈曲角度１８よりも大きいことに留意されたい。
【００３４】
図１に示す屈曲型のカミソリ刃を含む本発明のカミソリ刃の、曲げ加工に耐えるのに十分な有効厚さＴは、好ましくは約０．０５ｍｍ〜約０．１５ｍｍ、好ましくは約０．０６８ｍｍ〜約０．０８０ｍｍ、より好ましくは約０．０７４ｍｍである。刃鋼は、一般的には、曲げ加工を補助する（例えば、引張面における張力又は伸張量を低減する）ように、より薄いことが所望され得る。
【００３５】
屈曲カミソリ刃は、約２．７ｍｍ〜約３．２ｍｍ、好ましくは約２．８４ｍｍの長さＬを有する。
【００３６】
望ましくは、本発明の内半径１６の刃の厚さＴに対する比は、約１〜約１０の範囲である。例えば、０．３３ｍｍの内半径及び０．０７４ｍｍの厚さＴを有する本発明のカミソリ刃は、４．４６の比を有する。
【００３７】
表１は、従来技術のマルテンサイトステンレス鋼及び本発明の例示的なマルテンサイトステンレス鋼の化学組成を列挙して示す。表１において以下に記載のように、本発明の新規なＭｏ含有量は、組成の約１．６〜約５．０重量％である。
【００３８】
【表１】
2018524068.tif 000003
【００３９】
本発明における上記の様々な元素の比率及びその範囲は、以下のとおりである。
【００４０】
モリブデン（Ｍｏ）の含有量：約１．６％〜約５．０％
Ｍｏの含有量は、焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ）の形成を減少させるように、かつ焼戻し炭化物のサイズを小型化する効果が得られるように、重量パーセント単位で１．６％以上であることが望ましい。これは、Ｍｏがそれ自体の炭化物を形成する能力がある元素の１つであり、Ｍ3Ｃにほとんど溶け込まない性質を有するためである。焼戻し温度範囲では、Ｍ3Ｃは、炭素（Ｃ）のみの拡散に起因して生じる。しかしながら、特定量のＭｏが基材中に存在するとき、Ｍｏは、Ｍ3Ｃが凝集すること又はそのサイズが増加することを防ぐ（例えば、Ｍｏは、Ｍ3Ｃを小型化する）と考えられている。
【００４１】
本発明のＭｏの下限含有量が約１．６％以上（例えば、約１．８％、約２．１％、約２．３％）であるとき、０．１μｍ以上のサイズを有するＭ3Ｃは、カミソリ刃の引張面１４上でほとんど観察されない。例えば、このことは、約２．３％のＭｏ含有量の熱処理面を示す図２Ｂで明瞭に示されている。
【００４２】
焼戻しにより堆積されたこのＭ3Ｃは、マルテンサイトマトリックスよりも高い硬度を有し、したがって、曲げ応力がカミソリ刃に付与されたとき、Ｍ3Ｃとマルテンサイトマトリックスとの間の硬度の差異に起因して、Ｍ3Ｃとマルテンサイトマトリックスとの間の境界でクラックが発生しやすい。Ｍ3Ｃは、粒子内又は結晶粒子境界に沿って堆積され続ける。境界で形成されたそのようなＭ3ｃは、屈曲加工中に形成されたクラックが延在する可能性のある起点になりやすい。したがって、境界でのＭ3Ｃの含有量の減少は、クラック形成の抑制に有利である。
【００４３】
基材組成中に存在する他の元素及びそれらの重量パーセントによっては、Ｍｏ含有量を上限を超えて増加させた場合、耐変形性もまた増加する可能性があり、これによって鋼の曲げ加工性が悪化する恐れがある。したがって、Ｍｏの上限は、約５％、好ましくは約３．５％、最も好ましくは約２．８％に設定することができる。
【００４４】
炭素（Ｃ）の含有量：約０．４５％〜約０．５５％
約０．４５％〜約０．５５％の範囲のＣ含有量により、カミソリ刃の十分な硬度が達成されると同時に、注型成形又は固化中の共晶炭化物の結晶化もまた最小に抑制される。Ｃの含有量が０．４５％未満の場合、一般的には、カミソリ刃の十分な硬度を得ることができない。それに対して、Ｃの含有量が０．５５％を超える場合、結晶化共晶炭化物の量は、刃研ぎ加工時にカミソリ刃に削りくずを生じさせる恐れがあるＣｒの量とのバランスに依存して増加する。この理由から、Ｃの含有量は、約０．４５％〜約０．５５％の範囲が好ましい。上述のＣの効果を達成するために、Ｃの含有量の好ましい下限は、０．４８％であり、Ｃの含有量の好ましい上限は、０．５２％である。
【００４５】
ケイ素（Ｓｉ）の含有量：約０．２％〜約１．０％
Ｓｉは、精錬中の脱酸素剤として鋼基材に添加される。十分な脱酸素効果を得るために、Ｓｉの残存量は、概ね０．２％以上である。それに対して、Ｓｉの含有量が１．０％を超える場合、介在物の量が増加し、これにより刃研ぎ中にカミソリ刃に１つ又は２つ以上の削りくずを不必要に生じさせる恐れがある。したがって、Ｓｉの含有量は、約０．２％〜１．０％の範囲が望ましい。Ｓｉの含有量の好ましい下限は、０．４０％であり、Ｓｉの含有量の好ましい上限は、０．６０％である。
【００４６】
マンガン（Ｍｎ）の含有量：約０．２％〜約１．０％
Ｍｎもまた、Ｓｉと同様に、精錬中の脱酸素剤として添加される。十分な脱酸素効果を得るために、Ｍｎの残存量は、約０．２％以上である。それに対して、Ｍｎの含有量が１．０％を超える場合、カミソリ刃基材の熱加工性は、悪化し始める恐れがある。したがって、Ｍｎの含有量は、約０．２％〜約１．０％の範囲が望ましい。Ｍｎの含有量の好ましい下限は、０．６０％であり、Ｍｎの含有量の好ましい上限は、０．９０％である。
【００４７】
クロム（Ｃｒ）：約１２％〜約１４％
Ｃｒの含有量が約１２％〜約１４％に設定されるのが望ましい理由は、十分な耐食性を達成し、かつ注型成形又は固化中の共晶炭化物の結晶化もまた最小に抑制するためである。Ｃｒの含有量が１２％未満である場合、ステンレス鋼における十分な耐食性を得ることができない。それに対して、Ｃｒの含有量が１４％を超える場合、結晶化共晶炭化物の量が増加し、カミソリ刃を刃研ぎするときにカミソリ刃に削りくずを生じさせる。この理由から、Ｃｒの含有量は、１２％〜１４％に設定される。上述のＣｒの効果を達成するために、Ｃｒの含有量の好ましい下限は、１３．２％であり、Ｃｒの含有量の好ましい上限は、１４％である。
【００４８】
本発明の特定の組成の残部は、上述の元素以外であり、鉄（Ｆｅ）及び他の不純物からなっていてもよい。代表的な不純物元素の例として、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）が挙げられる。これらの元素は、組成に概ね不可避的に混合されている可能性があるが、本発明の効果を損なうことがないように、これらの不純物を以下の範囲内で制御することが望ましい。Ｐ≦０．０３％、Ｓ≦０．００５％、Ｎｉ≦０．１５％、Ｖ≦０．２％、Ｃｕ≦０．１％、Ａｌ≦０．０１％、Ｔｉ≦０．０１％、Ｎ≦０．０５％及びＯ≦０．０５％。
【００４９】
本発明のマルテンサイトステンレス鋼は、カミソリ刃用途用に試験され、特に屈曲型のカミソリ刃が形成され、試験された。以下の表２は、従来技術のカミソリ刃鋼基材（Ａ）並びに共に新規なＭｏ含有量範囲内の本発明の鋼基材（Ｂ）及び（Ｃ）を有する２つの新規なカミソリ刃の組成を列挙する。実施形態＃１（鋼Ｂ）は、約２．３１重量％のＭｏ含有量を含み、実施形態＃２（鋼Ｃ）は、２．６１重量％のＭｏ含有量を含む。
【００５０】
【表２】
2018524068.tif 000004
【００５１】
表２のカミソリ刃に使用される鋼基材のタイプのそれぞれには、熱処理及び刃曲げ加工が施されている。
【００５２】
刃帯の熱処理は、直列炉中での硬化を含み、オーステナイト化、急冷及び焼戻し加工などの多数の工程を経る。したがって、高硬度は、カミソリ刃鋼基材のタイプＡ、Ｂ及びＣのそれぞれについて達成される。熱処理は、一般的には、１１００℃への４０秒間の急冷、室温への急冷、−７５℃にて３０分間の低温処理、及び３５０℃にて３０分間の焼戻しを含み得る。
【００５３】
熱処理条件は、延性評価用に特別に選択してもよい。例えば、米国特許出願公開第２００７／０１２４９３９号及び米国特許第８０１１１０４号は、硬化されたカミソリ刃本体の部分を局所熱処理して屈曲部分の形成を容易にするために延性を向上させる方法を開示している。局所熱処理又は刻み目を付ける加工は、所望する場合に、本発明の方法で使用することができる。
【００５４】
表３から分かるように、形成されたカミソリ刃鋼基材のタイプＡ、Ｂ及びＣのそれぞれの硬度は、一般的には、同一範囲内である。
【００５５】
【表３】
2018524068.tif 000005
【００５６】
刃を加熱し、硬化し、焼戻しした後、刃曲げ加工により、約７０度の屈曲角度及び０．３３ｍｍの内半径を有する屈曲部を含む刃を形成した。屈曲部の形成中、マクロスケールでは、鋼刃Ａ、Ｂ又はＣのいずれにおいてもクラックは一般的に見られないが、以下で図示及び説明するように、走査型電子顕微鏡を用いて高倍率で、それぞれの屈曲ゾーンの引張面を検査する。
【００５７】
ここで図２Ａを参照すると、１００００ｘの倍率での走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）が示されており、そこには、熱処理加工を施した後の、約１．３％の従来技術のＭｏ含有量を有する、表２からのカミソリ刃の金属基材のタイプＡの引張面２１の一部分が示されている。
【００５８】
図２Ａで見られる球形を有する、あるいは０．２μｍを超えるサイズを有する炭化物は、一次炭化物２１と考えられる。
【００５９】
更に、図２Ａに示すように、白色Ｍ3Ｃタイプの炭化物はまた、２つの異なる状態で存在しており、１つは結晶粒２２中に微細分散した状態であり、もう１つは結晶粒界２３に沿って配置された状態である。この炭化物のサイズは、約０．１μｍ未満である。
【００６０】
その後、約１．３０％の従来技術の範囲の量のＭｏを有する鋼基材Ａを含むカミソリ刃に対して、約９０度での屈曲試験を行った。走査型電子顕微鏡を用いると、一般的に、屈曲部分の真上から、引張面上の任意のタイプのクラックの有無について観察することができる。
【００６１】
ここで図２Ｂを参照すると、鋼基材Ａの屈曲部分の引張面の５００Ｘ倍率での結果として得られた走査型電子顕微鏡が示されており、多くのクラック（２４）が観察されている。クラック（２４）は、長く、幅広で、やや深いものであるため、一般的にカミソリ刃の用途には望ましくないものとして説明され得る。
【００６２】
図２Ｃは、５０００ｘでの走査電子顕微鏡写真であり、上述した種類の熱処理及び曲げ加工（屈曲角度は約７０度）の両方を施した後の、表２からのカミソリ刃の金属基材Ａのカミソリ刃の屈曲ゾーン内の屈曲部分の引張面２５の一部分を示している。
【００６３】
図示のとおり、いくつものマイクロクラック２６（うち一部は深い）が存在している。Ｍ3Ｃ炭化物２７は、最もよく見られるように、鋼Ａにおいてネットワーク２７ａを形成する結晶粒２９の結晶粒界２８に沿って一般的に分散しており、Ｍ3Ｃ炭化物２７の存在は、曲げ加工が実施されると減少する。
【００６４】
ここで図３Ａを参照すると、１００００Ｘの倍率での走査電子顕微鏡写真が示されており、そこには、熱処理加工を施した後の、約２．３％の本発明のＭｏ含有量を有する、表２からのカミソリ刃の金属基材のタイプＢの引張面３０の一部分が示されている。
【００６５】
図３Ａで見られる球形を有する、あるいは０．２μｍを超えるサイズを有する炭化物は、一次炭化物（３１）と考えられる。更に、図３Ａに示すように、Ｍ3Ｃタイプの炭化物、すなわち白色Ｍ3Ｃ炭化物は、２つの異なる状態で存在しており、１つは結晶粒（３２）中に微細分散した状態であり、もう１つは結晶粒界（３３）に沿って配置された状態である。しかしながら、Ｍｏの量が増加するにつれて、図２Ａと比較して図３ＡではＭ3Ｃの量が減少したように思われるが、これはＭ3Ｃのサイズもいくぶん小型化しているからである。
【００６６】
その後、約２．３１％の量のＭｏを有する鋼基材Ｂを含むカミソリ刃に対して、約９０度での屈曲試験を行った。走査型電子顕微鏡を用いると、一般的に、屈曲部分の真上から、引張面上のクラックの有無について観察することができる。
【００６７】
ここで図３Ｂを参照すると、鋼基材Ａの屈曲部分の引張面の５００Ｘの倍率での結果として得られた走査型電子顕微鏡が示されており、多くのマイクロクラック３４が観察されている。本発明のクラック３４は、存在はしているものの、図２Ｂのクラック２４よりもかなり小さく、浅くかつ幅狭であるように思われる。
【００６８】
図３Ｃは、５０００ｘでの電子顕微鏡写真であり、上述した種類の熱処理及び曲げ加工（屈曲角度は約７０度）の両方を施した後の、表２からのタイプＢのカミソリ刃基材の金属構造の屈曲ゾーン内の屈曲部分の引張面３５の一部分を示している。鋼帯Ｂは、約２．３１％の新規なＭｏ含有量を有する。
【００６９】
図示のとおり、図２Ｃの従来技術の低いＭｏ含有量（１．３％）を有する鋼Ａよりも高い新規なＭｏ含有量（２．３１％）を有する図３Ｃの鋼Ｂにおいて、クラックは実質的に見られない（あるいは、ごく少量のクラックが見られる）。図３Ｃの引張面３５は、鋼Ａを示す図２Ｃの引張面２５よりも滑らかなように思われる。滑らかな外観は、一般的に、表面が含む欠陥（例えば、クラック、境界、凹凸又は他の不整）の量が低減したという事実に起因し得る。
【００７０】
Ｍ3Ｃ炭化物は、鋼Ｂにおいてネットワークを形成する結晶粒の結晶粒界に沿って一般的に分散しているが、図示した引張面３５において容易に発見できるＭ3Ｃ炭化物は実質的に存在しない。これは、鋼Ｂの屈曲角度が図３Ｂに示す鋼Ａの屈曲角度よりも小さいことに起因し得る。
【００７１】
図４Ａは、１００００Ｘの倍率での走査電子顕微鏡写真であり、熱処理加工を施した後の、表２からのタイプＣの鋼基材のカミソリ刃の金属構造の屈曲ゾーン内の屈曲部分の引張面４０の一部分を示している。鋼基材Ｃは、２．６１％の新規なＭｏ含有量を有する。図４Ａに示すように、一次炭化物（４１）は存在するが、Ｍ3Ｃ炭化物は観察されない。
【００７２】
その後、約２．６１％の量のＭｏを有する鋼基材Ｃを含むカミソリ刃に対して、約９０度での屈曲試験を行った。上述のとおり、走査型電子顕微鏡を用いると、一般的に、屈曲部分の真上から、引張面上のクラックの有無について観察することができる。図４Ａに示すように、熱処理後にＭ3Ｃ炭化物が観察されなかった場合、図４Ｂに示す鋼基材Ａの屈曲部分の引張面４２の５００Ｘの倍率での結果として得られた走査型電子顕微鏡では、クラックは発生していない。これは、クラックがないため望ましく、カミソリ刃は、破断しにくい。
【００７３】
図４Ｃは、５０００Ｘの倍率での電子顕微鏡写真であり、上述した熱処理及び曲げ加工（屈曲角度は約７０度であり、図４Ａ及び図４Ｂの９０度の屈曲角度よりもわずかに小さい）の両方を施した後の、表２からの鋼帯Ｃの金属構造の屈曲ゾーン内の屈曲部分の引張面４４の一部分を示している。鋼帯Ｃは、２．６１％の新規なＭｏ含有量を有する。この場合もまた、鋼Ｃにはクラックは発生していない。図４Ｃの引張面４４は、鋼Ａ及び鋼Ｂをそれぞれ示す図２Ｃ及び図３Ｃの両方の引張面よりも滑らかなように思われる。滑らかな外観は、一般的に、表面が含む欠陥（例えば、クラック、境界、凹凸又は他の不整）の量が低減したという事実に起因し得る。
【００７４】
Ｍｏの量が増加するにつれて、カミソリ刃の屈曲ゾーン内の屈曲部分のクラックが浅くなる、あるいは消え始めることは明らかである。この試験から、クラックは、曲げ加工中に、粒界に沿って堆積されたＭ3Ｃから優先的に形成されたことが見出された。Ｍｏの量が増加すると、粒界におけるＭ3Ｃが減少し、それによってクラックの形成が抑制された。
【００７５】
従来技術の鋼Ａ（図２Ａ〜図２Ｃ）とは異なり、新規な鋼刃Ｂ（図３Ａ〜図３Ｃ）及び新規な鋼刃Ｃ（図４Ａ〜図４Ｃ）はどちらも、同一の熱処理条件及び屈曲条件において、裂開する粒界は見られない。これは、新規な鋼刃のタイプＢ及びＣが、鋼刃のタイプＡよりも、高い張力に耐えることができ、延性が高く、かつ良好な曲げ成形性を有しつつ、依然としてカミソリ刃及びシェービングの用途において高硬度を維持することを示す。
【００７６】
図５に示すグラフは、より高い張力への耐性、向上した延性及び曲げ成形性に関して、鋼刃Ｂ及びＣに見られる鋼刃Ａからの改善を示す。例えば、図５において、鋼刃Ａは、約７４度〜約７５度の結果として得られた延性試験破断角度５２を有するものとして示されており、同一の熱処理条件において、鋼刃Ｂは、約７７度〜約７８度の延性試験破断角度５４を有し、鋼刃Ｃ（鋼刃Ａ及び鋼刃Ｂの両方のＭｏ含有量よりも多いＭｏ含有量を有する）は、約７９度〜約８１度の延性試験破断角度５６を有する。したがって、これらの実施形態では、新規な鋼カミソリ刃Ｂ及びＣは、平均して約７７度〜約８１度の延性試験破断角度を有しており、これは、鋼刃Ａの約７４度の延性試験破断角度よりも大きい。
【００７７】
図６に示すグラフは、破断角度点において必要とされる破断エネルギーに関して、鋼刃Ｂ及びＣに見られる改善を示す。より高い破断エネルギーは、材料がより高い延性を有しており、その結果、向上した曲げ成形性により、より高い張力に耐えられることを示す。
【００７８】
例えば、図６において、鋼刃Ａは、４ミリジュールを少し超える刃破断エネルギー６２を有するものとして示されており、同一の熱処理条件において、鋼刃Ｂは、６ミリジュールを少し超える刃破断エネルギー６４を有し、鋼刃Ｃ（鋼刃Ａ及び鋼刃Ｂの両方のＭｏ含有量よりも多いＭｏ含有量を有する）は、６ミリジュール弱の刃破断エネルギー６６を有する。
【００７９】
図７に示すように、カミソリカートリッジ７０は、本発明のカミソリ刃７２を含み、カミソリ刃のうちの１つ又は２つ以上は、約１．６％〜約５％の範囲の新規なＭｏ含有量を有する。刃７２は、好ましくは屈曲型であり得るが、刃支持型の刃であってもよい。
【００８０】
図８は、本発明のカミソリ刃７２を形成するプロセスの工程を概説する。第１の工程８２は、鋼基材の少なくとも１つの帯を提供する工程であり、基材は、組成の約１．６重量％〜約５重量％の範囲の量のＭｏを有する。
【００８１】
第２の工程８４及び第３の工程８５では、上述の条件で少なくとも１つの鋼帯の熱処理及び焼戻しがそれぞれ行われる。第４の工程８６は、少なくとも１つの鋼帯の一部分を屈曲する工程であり、その一部分に屈曲ゾーンが形成される。
【００８２】
工程８４の後、焼戻し炭化物（Ｍ3Ｃ）は実質的に存在しない。工程８６の後、クラックは上述の屈曲ゾーンに実質的に発生しない。
【００８３】
カミソリ刃鋼基材は、組成の約０．４５重量％〜約０．５５重量％の範囲の量の炭素（Ｃ）、組成の約１２重量％〜約１４重量％の範囲の量のクロム（Ｃｒ）、約０．４％〜約１．０％の範囲の量のケイ素（Ｓｉ）、約０．５％〜約１．０％の範囲の量のマンガン（Ｍｎ）、又はこれらの任意の組み合わせと、重量パーセント単位での残部の鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物と、を更に含む。
【００８４】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に指示がない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。
【００８５】
相互参照される又は関連する全ての特許又は特許出願、及び本願が優先権又はその利益を主張する任意の特許出願又は特許等の、本願に引用される全ての文書は、除外又は限定することを明言しない限りにおいて、参照によりその全容が本願に援用される。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのような任意の発明を教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【００８６】
本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、他の様々な変更及び修正を行うことができることは当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。
【図１】
2018524068.tif 000006
【図１Ａ】
2018524068.tif 000007
【図２Ａ】
2018524068.tif 000008
【図２Ｂ】
2018524068.tif 000009
【図２Ｃ】
2018524068.tif 000010
【図３Ａ】
2018524068.tif 000011
【図３Ｂ】
2018524068.tif 000012
【図３Ｃ】
2018524068.tif 000013
【図４Ａ】
2018524068.tif 000014
【図４Ｂ】
2018524068.tif 000015
【図４Ｃ】
2018524068.tif 000016
【図５】
2018524068.tif 000017
【図６】
2018524068.tif 000018
【図７】
2018524068.tif 000019
【図８】
2018524068.tif 000020
【国際調査報告】
2018524068.tif 000021
2018524068.tif 000022
2018524068.tif 000023