刃物およびその製造方法ならびにスライス装置
【課題】良好な切れ味を確保しながら高い耐食性を発揮する刃物を提供する。
【解決手段】母材２３がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、刃物の表層部に、母材２３のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材２３より硬度の高い炭素固溶硬化層２４が形成され、上記炭素固溶硬化層２４により刃先２１が構成されている。したがって、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。また、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。
【解決手段】母材２３がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、刃物の表層部に、母材２３のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材２３より硬度の高い炭素固溶硬化層２４が形成され、上記炭素固溶硬化層２４により刃先２１が構成されている。したがって、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。また、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な切れ味を確保しながら高い耐食性を発揮するとともに非磁性の刃物およびその製造方法ならびにスライス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、食品加工機械におけるフードゾーン（食品接触部）には、オーステナイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４等）を使用することが主流になってきているところ、食品を切断するスライサー用の刃物については、焼入れ等の硬化処理が必要なため、ステンレス鋼であればＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系のものを使用せねばならず、さらに良好な切れ味を確保するためにはＳＫＤ１１やＳＵＪ２等のステンレス以外の鋼種を使用せねばならないのが実情である。
【０００３】
上記スライサーは、一般に、食品加工センターをはじめ町の精肉店や外食店等において広く使用されており、食肉等を任意に設定された厚みにスライスする機器である。このようなスライサーに用いる刃物は円盤状の丸刃であり、傘型の薄い刃物を高速回転させながら肉類等の食材をスライスするもので、生肉、冷凍肉、ベーコン、ハム、焼豚等を薄切りから厚切りまで処理することができる。スライス食材において、生肉や冷凍肉のようなその後に加熱調理を行ってから食べる食材よりも、ハム、焼豚等のようにスライス後は未調理で食する食材を加工する機器において、刃物の腐食が最も問題視される。
【０００４】
例えば、食肉用スライサーの刃物としては、軸受け鋼であるＳＵＪ２を丸刃に粗加工したものを、球状化焼鈍したのち旋盤加工を行い、焼入れ焼き戻し等で硬化して歪とりを行う。このような処理でＨＲＣ５９（Ｈｖ６７０）程度の硬度が得られる。このままでは、ＳＵＪ２の耐食性が悪くて使用できないため、硬質クロムめっきを施したものをスライサー装置に組み込んで使用する。実際に食肉用をスライスする場合は、スライサーに取り付けた砥石で刃付けを行うことが必要であるが、この際に研ぎ代が１〜２ｍｍ程度は必要で、当然のことながら研いだ部分のめっき層は研磨で除去されている。したがって、硬質クロムめっきを施したとしても、結局刃先は極めて錆びやすい状態であり、数日も経過すると刃物全体に錆が回ってしまうという問題がある。
【０００５】
また、ステンレス鋼であるＳＵＳ４４０Ｃを使用する場合は、上述と同様に、粗加工したものを焼鈍したのち旋盤加工を行い、焼入れ焼き戻し等で硬化して歪とりを行い、ＨＲＣ５６〜５８（Ｈｖ６２０〜６６０）程度の硬度が得られる。ＳＵＪ２よりも錆の進行は遅いもののその耐食性は十分でなく、硬質クロムめっきを施すことが多い。このものでも、研いだ部分のめっき層は研磨で除去されて刃先は容易に錆びが生じてしまう。
【０００６】
このように、ステンレス以外の鋼種による刃物では耐食性が極めて悪く、ステンレス鋼といえども、マルテンサイト系のものでは十分な耐食を発揮しない。したがって、衛生面等の配慮から、錆の問題を回避するために硬質クロムめっきやフッ素樹脂コーティングを施すことが行われている。しかしながら、これらのコーティングを施したものであっても、コーティング膜やめっき膜に存在するピンホールや欠陥から腐食成分が浸透して素材の腐食が進行し、コーティング膜やめっき膜の浮き上がりや剥離を生じ、食品中に混入するおそれがあるという問題がある。
【０００７】
また、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＪ２、ＳＫＤ１１等、従来のマルテンサイト鋼による刃物は、上述したように耐食性が圧倒的に劣るだけでなく、第２に硬度はある程度確保されているが靭性に乏しく、製造工程や使用中に欠けや亀裂が生じるおそれがあるうえ、刃厚を薄くしたり刃先角度を小さくすることができなかった。
【０００８】
そこで、例えば下記の特許文献３に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼を加工硬化することにより飲食用のナイフとしたものが開示されている。
【０００９】
また、例えば下記の特許文献４に示すように、ステンレス鋼に対してプラズマイオン窒化を施して表面硬化することにより刃物としたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１２７９５７号
【特許文献２】特開２００４−２９８５６２号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】カミソリの刃先と切れ味，山田克明 宮崎宏明，精密工学会誌 ５４／１１／１９８８，Ｐ２０４８
【非特許文献２】高性能刃物技術に関する研究，丸山英樹 本多章作，工業技術研究報告書，Ｎｏ．３２，２００３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献３記載のオーステナイト系ステンレス鋼では、耐食性は従来の鋼種よりもよくなるものの、たとえ加工硬化したとしてもその硬度は刃物として使用するには十分でなく、食器としての飲食用ナイフ等に用途が限られているのが実情である。また、低温アニールで硬度をＨｖ７００程度まで上げられるとの記載はあるが、圧下率を５０〜６０％もに上げなければならず、食肉スライサーにおける丸刃のような板厚の厚い材料に適用するのは現実問題として困難であり、そのような製品は提供されていないのが実情である。
【００１３】
また、上記特許文献４記載の刃物では、ステンレス鋼としてＳＵＳ４２０Ｊ２相当の鋼種（愛知記号ＡＵＳ６Ｍ）が適用されており、このような鋼種に窒化処理を施すと、窒化層の硬度はＨｖ１０００以上となり、硬すぎて脆性が生じてしまい、砥石による刃付けや再研磨が極めて困難となって、現実問題として刃物に適用できるものではない。したがって、刃先が脆くてシャープな刃が立たず、例えば食肉に使用した場合、セラミック刃物がそうであるように、肉の繊維が切れにくく、切れ味が悪いうえ、ドリップも多くて商品価値が低下し食感も悪くなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、良好な切れ味を確保しながら高い耐食性を発揮するとともに、非磁性の刃物およびその製造方法ならびにスライス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されていることを要旨とする。
【００１６】
また、本発明の刃物の製造方法は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素を固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成することを要旨とする。
【００１７】
また、本発明のスライス装置は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されている。
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００１９】
本発明の刃物において、上記刃先を構成する炭素固溶硬化層の硬度を１としたときに、母材であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲である場合には、母材および炭素固溶硬化層を含めた刃物自体に十分な靭性を確保でき、刃先角度を従来よりも鋭利にしたり、刃先の厚みを薄くしたりしても欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を確保できる。
【００２０】
本発明の刃物において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層が形成され、
上記第２の面の刃先線に沿った部分が研磨されることにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されている場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００２１】
本発明の刃物において、上記第２の面の刃先線に沿った部分の研磨によって形成される刃先角度は、１５度以上３０度以下である場合には、従来よりも鋭利な刃先角度で刃先の厚みが薄いものであるが、欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を発揮する。
【００２２】
本発明の刃物の製造方法は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成する
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００２３】
本発明の刃物の製造方法において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層を形成し、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨する第１研磨工程を行うことにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成する場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００２４】
本発明の刃物の製造方法において、上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２研磨工程を行う場合には、
研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【００２５】
本発明のスライス装置は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えている。
上記刃物は、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
また、再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
また、研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の刃物を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）（Ｄ）は刃先部分の拡大断面図である。
【図２】本発明の刃物を製造するための熱処理炉の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例の刃物の刃先部分の断面顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を詳しく説明する。
【００２８】
本実施形態の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成される。
【００２９】
まず、本発明の刃物の母材であるオーステナイト系ステンレス鋼について説明する。
【００３０】
上記オーステナイト系ステンレス鋼は、例えば鉄分を５０重量％以上含有し、クロム分を１２重量％以上含有するとともにニッケルを含有するオーステナイト系ステンレス鋼があげられる。具体的には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０３Ｓ等の１８−８系ステンレス鋼材や、クロムを２５重量％、ニッケルを２０重量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３１０Ｓや３０９、さらに、クロム含有量が２３重量％、モリブデンを２重量％含むオーステナイト−フェライト２相系ステンレス鋼材等があげられる。
【００３１】
また、ニッケルを１９〜２２重量％、クロムを２０〜２７重量％、炭素を０．２５〜０．４５重量％含むＳＣＨ２１やＳＣＨ２２等の耐熱鋼鋳鋼も本発明のオーステナイト系ステンレス鋼として好適に用いられる。さらに、クロムを２０〜２２重量％、ニッケルを３．２５〜４．５重量％、マンガンを８〜１０重量％、炭素を０．４８〜０．５８重量％含むＳＵＨ３５や、クロムを１３．５〜１６重量％、ニッケルを２４〜２７重量％、モリブデンを１〜１．５重量％含むＳＵＨ６６０等の耐熱鋼も本発明のオーステナイト系ステンレス鋼として好適に用いることができる。
【００３２】
このように、ニッケルおよびクロムを含む低炭素のオーステナイト系ステンレス鋼を使用することにより、耐蝕性に優れてしかもクロム化合物の析出がなく、非磁性を保ったオーステナイト系ステンレス鋼の表層部に、炭素固溶硬化層を形成し、高硬度で耐蝕性に優れ、非磁性の刃物を得ることができる。
【００３３】
図１は、本発明が適用された刃物の一実施形態を示す図である。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は平面図であり、図１（Ｃ）は第１例であるストレート刃の刃先部分の拡大断面図、図１（Ｄ）は第２例であるＲ刃の刃先部分の拡大断面図である。
【００３４】
この例では、本発明の刃物を、本発明のスライス装置の一実施形態としての食肉スライサー用の丸刃２０に適用した例を説明する。
【００３５】
この丸刃２０は、円盤状に形成されて外周縁が刃先線を構成する刃先２１であり、円盤の中心に丸刃２０を軸に取り付けるための取付穴２２が形成されている。上記丸刃２０は、円盤の中心を通る軸線Ｃに対して垂直面となる第１の面３１と、上記第１の面３１に対して所定の角度θ１，θ２を保つ傘状の面である第２の面３２とを有している。
【００３６】
ここで、図１（Ｃ）に示す第１例であるストレート刃は、第２の面３２がストレート状であり、図１（Ｄ）に示す第２例であるＲ刃は、第２の面３２にＲが設けられてストレート刃よりも刃先を薄くすることができるようになっている。
【００３７】
上記第１の面３１と第２の面３２がなす角度θ１，θ２は、少なくとも後述する刃先角度αよりは鋭角となるように設定される。例えば、ストレート刃の場合のθ１は１７度程度に設定することができ、Ｒ刃の場合のθ２１は１２．５度程度に設定することができる。これにより、後述する第１の砥石３３による第１研磨工程により、第１の面３１の表層部に形成された炭素固溶硬化層２４に刃先２１を形成することができる。
【００３８】
本実施形態の刃物である丸刃２０は、母材２３がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃物の表層部に、母材２３のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材２３より硬度の高い炭素固溶硬化層２４が形成され、上記炭素固溶硬化層２４により刃先２１が構成されている。上記炭素固溶硬化層２４は、この例では、第１の面３１の表層部および第２の面３２の表層部に形成されている。
【００３９】
すなわち、上記第１の面３１と第２の面３２との交線によって形成される外周縁の部分に、第２の面３２側から第１の砥石３３で刃先線部分が研磨される第１研磨工程により、刃先２１が形成されるようになっている。図において鎖線Ｇは、第１の砥石３３で研磨したときの研磨面を示すものである。
【００４０】
上記第１の面３１と第１の砥石３３による研磨面Ｇのなす角度αはすなわち刃先角度αである。上記刃先角度αは、上述したように、第１の面３１と第２の面３２がなす角度θ１，θ２よりは鈍角となるように設定される。これにより、第１の砥石３３による第１研磨工程により、第１の面３１の表層部に形成された炭素固溶硬化層２４に刃先２１を形成することができる。
【００４１】
また、上記第２の面３２の刃先線に沿った部分の研磨である第１研磨工程によって形成される刃先角度αは、１８度以上３０度以下とするのが好適である。１８度未満では、刃先が鋭利になりすぎて刃先２１の寿命が極端に短くなったり、後述する第２研磨工程で刃先２１に変形をきたしたりしてしまうからである。反対に、３０度を越えると、本発明の持ち味である切れ味が低下してしまうからである。
【００４２】
また、上記第１の研磨工程に用いられる第１の砥石３３は、＃４００〜＃６００程度の粒度の砥石を用いることができる。＃４００未満では、粗すぎて、刃先線がそろわず、切れ味が低下し、反対に＃６００を超えると、細かすぎて再研磨によりシャープな刃を立てるのに時間がかかりすぎるからである。
【００４３】
このように、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面３１と、上記第１の面３１の反対面である第２の面３２とを備え、少なくとも上記第１の面３１の表層部に炭素固溶硬化層２４が形成され、上記第２の面３２の刃先線に沿った部分が研磨され、上記第１の面３１の炭素固溶硬化層２４によって刃先２１が構成されている。このとき、上記第２の面３２の炭素固溶硬化層２４は研磨によって除去され、刃先２１近傍の第２の面３２の周辺部には、母材２３が露出する部分が形成される。
【００４４】
そして、上記第１の砥石３３による第１研磨工程の後、第１の面３１の側から刃先２１をセラミック繊維砥石３４により押さえる第２研磨工程を行う。
【００４５】
上記第２研磨工程で用いられるセラミック繊維砥石３４は、砥石３３による第１研磨工程によって新しい刃先を形成（刃付け）したときに生じる刃のかえりを修正できる程度の極弱い研磨力があれば十分である。上記セラミック繊維砥石３４は、＃８００〜＃１０００程度の粒度の砥石を用いることができる。＃８００未満では、粗すぎてせっかく第１の研磨工程で形成した刃先２１が鈍ってしまって切れ味が低下し、反対に＃１０００を超えても、細かすぎて刃先２１が鈍ってしまって切れ味が低下するからである。
【００４６】
本実施形態の丸刃２０では、上記刃先２１を構成する炭素固溶硬化層２４の硬度を１としたときに、母材２３であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲とするのが好適である。すなわち、炭素固溶硬化層２４の硬度はＨｖ６００〜Ｈｖ１１００程度が好適であり、母材硬度はＨｖ１５０〜Ｈｖ３５０程度が好適である。例えば、炭素固溶硬化層２４の硬度がＨｖ６００のときは、炭素固溶硬化層２４の硬度１のときの母材２３の硬度は０．２５〜０．５８の範囲が好適である。炭素固溶硬化層２４の硬度がＨｖ１１００のときは、炭素固溶硬化層２４の硬度１のときの母材２３の硬度は０．１４〜０．３２の範囲が好適である。このようにすることにより、オーステナイト系ステンレスを母材２３として表層部に形成された炭素固溶硬化層２４により刃先２１を構成した刃物において、靭性と切れ味の双方を満足したものを得ることができる。
【００４７】
本実施形態の刃物は例えばつぎのようにしてつくることができる。まず、上記オーステナイト系ステンレス鋼を、所定の機械加工で丸刃２０のニアネットシェイプまで形成し、刃物素材を形成する。上記オーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物素材に対し、例えば、つぎのようにして、上記炭素固溶硬化層２４を形成する。
【００４８】
すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物素材を、フッ素系ガス雰囲気下で加熱保持してフッ化処理を行い、上記フッ化処理と同時期および／またはその後に、上記刃物素材に対して浸炭処理を行って、当該刃物素材の表層部に、クロム炭化物が実質的に析出していない炭素固溶硬化層２４を形成する。
【００４９】
上記フッ化処理について説明する。
【００５０】
上記フッ化処理に用いられるフッ素系ガスとしては、ＮＦ３，ＢＦ３，ＣＦ４，ＨＦ，ＳＦ６，Ｃ２Ｆ６，ＷＦ６，ＣＨＦ３，ＳｉＦ４，ＣｌＦ３等からなるフッ素化合物ガスがあげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて使用される。
【００５１】
また、これらのガス以外にも、分子内にフッ素（Ｆ）を含むフッ素系ガスも本発明のフッ素系ガスとして用いることができる。また、このようなフッ素化合物ガスを熱分解装置で熱分解させて生成させたＦ２ガスや、あらかじめ作られたＦ２ガスも上記フッ素系ガスとして用いることができる。このようなフッ素化合物ガスとＦ２ガスとは、場合によって混合使用することができる。
【００５２】
これらのなかでも、本発明に用いるフッ素系ガスとして最も実用性を備えているのはＮＦ３である。上記ＮＦ３は、常温においてガス状を呈し、化学的安定性が高く、取扱いが容易だからである。このようなＮＦ３ガスは、通常、後述するように、Ｎ２ガスと組み合わせて、所定の濃度範囲内で希釈して用いられる。
【００５３】
上記に例示された各種のフッ素系ガスは、それのみで用いることもできるが、通常はＮ２ガス等の不活性ガスで希釈されて使用される。このような希釈されたガスにおけるフッ素系ガス自身の濃度は、例えば、容量基準で１００００〜１０００００ｐｐｍであり、好ましくは２００００〜７００００ｐｐｍ、より好ましくは、３００００〜５００００ｐｐｍである。
【００５４】
上記フッ素系ガスを雰囲気ガスとして用いたフッ化処理は、後述するようなマッフル炉等の雰囲気加熱炉を使用し、炉内に未処理のオーステナイト系ステンレス鋼を装入し、上記濃度のフッ素系ガス雰囲気下において加熱状態で保持することにより行われる。
【００５５】
このときの、加熱保持は、オーステナイト系ステンレス鋼自体を、例えば、１８０〜６００℃、好適には２００〜４５０℃の温度に保持することによって行われる。上記フッ素系ガス雰囲気中での上記オーステナイト系ステンレス鋼の保持時間は、通常は、１０数分〜数時間に設定される。オーステナイト系ステンレス鋼をこのようなフッ素系ガス雰囲気下で加熱処理することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の表面に形成されたＣｒ２Ｏ３を含む不働態皮膜が、フッ化膜に変化する。上記不働態被膜は従来浸炭不可能とされてきたが、フッ化処理を行うことにより、上記不働態被膜がフッ化膜に変化する。このフッ化膜は、不働態皮膜に比べ、浸炭に用いる炭素原子の浸透を容易にし、オーステナイト系ステンレス鋼の表面は、上記フッ化処理によって炭素原子の浸透の容易な表面状態になるものと考えられる。
【００５６】
つぎに、上記フッ化処理と同時期および／またはその後に、上記オーステナイト系ステンレス鋼に対して浸炭処理を行う。
【００５７】
浸炭処理は上記オーステナイト系ステンレス鋼自体を６８０℃以下の浸炭処理温度に加熱し、ＣＯ＋Ｈ２からなる浸炭用ガス、または、ＲＸガス〔ＣＯ２３容量％，ＣＯ２１容量％，Ｈ２３１容量％，Ｈ２Ｏ１容量％，残部Ｎ２〕＋ＣＯ２からなる浸炭用ガス等を用い、炉内を浸炭用ガス雰囲気にして行われる。この浸炭用ガス雰囲気に、必要に応じてプロパンガス等の炭素源ガスをエンリッチすることもできる。例えば、ＣＯ＋Ｈ２生成方法では、ＬＰガス変成だけでなく、メタノール、イソプロパノール、などの液状炭化水素もＨ２濃度が高いため、浸炭ガス変成材として有用である。
【００５８】
このように、本発明では、浸炭処理を従来公知の浸炭処理に比べて極めて低い温度領域で行うのである。この場合、上記ＣＯ＋Ｈ２の比率は、ＣＯ２〜５０容量％、Ｈ２３０〜９０容量％が好ましく、ＲＸ＋ＣＯ２は、ＲＸが８０〜９０容量％、ＣＯ２が０〜７容量％の割合が好ましい。また、浸炭に用いるガスは、ＣＯ＋ＣＯ２＋Ｈ２も用いられる。この場合、それぞれの比率は、ＣＯ５〜５５容量％、ＣＯ２０〜３容量％、Ｈ２５０〜９５容量％の割合が好適である。
【００５９】
上記浸炭処理の際の加熱温度すなわち浸炭処理温度としては、６８０℃以下すなわち４００〜６８０℃の温度が好適である。浸炭処理温度が６８０℃を超えると、オーステナイト系ステンレス鋼の母材自体の軟化が生じたり、浸炭された炭素原子が母材に固溶したクロムと結合してクロム炭化物を生じたりし、母材自体に含まれるクロム量を減少させて表層部の耐蝕性が大幅に低下するうえ、浸炭層に侵入固溶した状態で存在する炭素量が減少し、母材の強度や耐蝕性が低下するとともに、磁性を帯びることとなるからである。
【００６０】
同様の理由により、上記浸炭処理温度としてより好適なのは４００〜６００℃の温度範囲であり、さらに好適なのは４００〜５５０℃、もっと好適なのは４５０〜５００℃の温度範囲である。本発明においては、上記フッ化処理を行うことにより、このような極めて低温における浸炭処理が可能となり、浸炭処理中にクロム炭化物粒子をほとんど生成させずに母材中に炭素を侵入固溶させ、格子サイズを増大させて表層部に炭素固溶硬化層を形成するのである。
【００６１】
このように処理することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の表層部に炭素が拡散浸透した炭素固溶硬化層が深く均一に形成される。この炭素拡散層は、基相であるオーステナイト相中に、多量のＣ原子が侵入固溶して格子拡張を起こした状態となっており、母材に比べて著しく硬度の向上を実現している。しかも、上記炭素原子は、母材中のクロムとＣｒ７Ｃ３やＣｒ２３Ｃ６等の炭化物をほとんど形成することなく結晶格子中に侵入固溶していることから、上記炭素固溶硬化層中にはクロム炭化物粒子が実質的に存在せず、母材に固溶するクロム量を減少させることもないことから、母材と同程度の耐蝕性を維持できる。
【００６２】
また、上記のようにして浸炭処理を行ったオーステナイト系ステンレス鋼は、表面粗度もほとんど悪化せず、膨れによる寸法変化や磁性も生じない。したがって、面粗度低下や寸法変化も少なく、比較的精度よく表面改質をすることができる。また、オーステナイト系ステンレス鋼の中でも、ニッケルを多量に含む安定型オーステナイト系ステンレス鋼や、モリブデンを含有する安定型オーステナイト系ステンレス鋼では、炭素拡散層の耐蝕性がより良好である。
【００６３】
図２は、上述したようなフッ化処理および浸炭処理を行うことができる装置の一例としての金属製のマッフル炉１である。すなわち、このマッフル炉１内において、まずフッ化処理をし、このフッ化処理と同時期もしくはその後に浸炭処理を行う。
【００６４】
また、フッ化処理終了後も浸炭処理が継続していることが好ましい。このようにすることにより、フッ化処理により表面が活性化した刃物素材に対して、純粋な浸炭雰囲気でより多くの炭素原子を拡散浸透させることができ、表面強度を高くしたり硬化深さを大きくしたりする際に有利で、表面硬度の向上に対して有効だからである。また、上記浸炭処理をフッ化処理の終了を待たずに開始することにより、フッ化による表面の活性化を行ないながら炭素の拡散浸透を行なうことができ、表面強度を高くしたり硬化深さを大きくしたりする際に有利となる。また、上記浸炭処理は、フッ化処理が終了してから開始することもできるし、フッ化処理の開始と同時に浸炭処理を開始してもよいし、フッ化処理の開始後浸炭処理の終了を待たずに浸炭処理を開始してもよい趣旨である。
【００６５】
図２において、１はマッフル炉であり、外殻２と、内部が処理室に形成された内容器４と、上記内容器４と外殻２の間に設けられたヒータ３とを備えている。上記内容器４内には、ガス導入管５および排気管６が連通している。上記ガス導入管５には、浸炭ガスであるＨ２，ＣＯが充填されたボンベ１５、およびフッ化処理ガスであるＮ２＋ＮＦ３，ＣＯ２が充填されたボンベ１６が連通している。１７は流量計、１８はバルブである。
【００６６】
また、上記排気管６には、排ガス処理装置１４および真空ポンプ１３が接続されている。これにより、内容器４内の処理室内に処理ガスを導入して排出するようになっている。上記処理室内には処理ガスを攪拌するモーター７付きのファン８が設けられている。１１はワークであるオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物素材１０が装入されるかごである。
【００６７】
このマッフル炉１内に、例えば、刃物素材１０を入れ、ボンベ１６を流路に接続しＮＦ３等のフッ素系ガスをマッフル炉１内に導入して加熱しながらフッ化処理をし、ついで排気管６からそのガスを真空ポンプ１３の作用で引き出し、排ガス処理装置１４内で無毒化して外部に放出する。ついで、ボンベ１５を流路に接続しマッフル炉１内に先に述べた浸炭用ガスを導入して浸炭処理を行い、その後、排気管６、排ガス処理装置１４を経由してガスを外部に排出する。この一連の作業によりフッ化処理と浸炭処理が行われる。
【００６８】
上記のようにしてフッ化処理と浸炭処理を行うことにより、オーステナイト系ステンレス鋼の表層部に、炭素固溶硬化層２４が形成される。
【００６９】
上記フッ化処理および浸炭処理によって形成される炭素固溶硬化層２４の硬度はＨｖ６００以上とされ、さらにはＨｖ７００以上、さらにはＨｖ８００以上やＨｖ９００以上であれば一層好適である。
【００７０】
このように、上記炭素固溶硬化層２４の硬度がＨｖ６００以上とすることにより、従来のマルテンサイト系の刃物と同様の切れ味を実現することができる。
【００７１】
また、炭素固溶硬化層２４以外の母材部分の硬度は、Ｈｖ３５０以下とするのが好ましい。このように、母材部分の硬度をＨｖ３５０以下とすることにより、オーステナイト系ステンレスを母材２３として表層部に形成された炭素固溶硬化層２４により刃先２１を構成した刃物において、靭性と切れ味の双方を満足したものを得ることができる。
【００７２】
このようにすることにより、浸炭処理によって形成される炭素固溶硬化層２４の、特に表面近傍の炭素濃度が十分に高くなり、格子拡張によって十分に強度が向上して優れた表面硬度が付与される。また、浸炭処理あがりの中間製品を抜き取り検査することにより、製品の表面硬度を計測できるため、中間製品の品質特性の基準をつくり、それに満たないものについては再度フッ化処理と浸炭処理を行うことができ、最終製品の不良率を減少して歩留まりを向上させることができる。特に、上記炭素固溶硬化層２４の硬度として、母材２３の表面から測定したマイクロビッカース硬度やヌープ硬度を基準とすることにより、非破壊で製品の検査をできて歩留まり低下を減少できる。
【００７３】
フッ化処理および浸炭処理により炭素固溶硬化層２４を形成した刃物素材１０について、上述した第１の砥石３３による第１の研磨工程およびセラミック繊維砥石３４による第２の研磨工程を実施し、刃先２１を形成することが行われる。
【００７４】
このようにして得られた刃物は、上記炭素固溶硬化層２４は、母材２３であるオーステナイト系ステンレスの結晶格子中に炭素原子が固溶した状態であることから、炭素濃度が高くなって格子定数が増大し、硬度および強度が向上する。このような炭素固溶硬化層２４は、母材２３に固溶するクロム量を減少させることもなく、母材２３であるオーステナイト系ステンレス鋼と同程度の耐蝕性を維持できる。また、表面粗度もほとんど悪化せず、膨れによる寸法変化や磁性も生じないため、表面精度よく表面改質をすることができ、刃物素材１０として優れている。さらに、上記炭素固溶硬化層２４は、従来のマルテンサイト変態や加工硬化させたステンレス材に比べて格子状態が均一かつ安定で、経時的な結晶安定性が高く、長期間安定した特性を維持できる。
【００７５】
上述して得られた刃物について、表面コーティングとしてＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）被膜を形成することもできる。このようにすることにより、第１の面３１の表層部に形成された炭素固溶硬化層２４の表面に、超硬質のＤＬＣ被膜を形成し、その状態で刃先２１を形成することにより、刃先２１の部分に超硬質のＤＬＣ被膜が存在し、さらに切れ味が良好になるうえ、長時間にわたって切れ味を維持し、研磨周期を延長することも可能である。
【００７６】
以上のように、本実施形態の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されている。
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００７７】
本実施形態の刃物において、上記刃先を構成する炭素固溶硬化層の硬度を１としたときに、母材であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲である場合には、母材および炭素固溶硬化層を含めた刃物自体に十分な靭性を確保でき、刃先角度を従来よりも鋭利にしたり、刃先の厚みを薄くしたりしても欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を確保できる。
【００７８】
本実施形態の刃物において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層が形成され、
上記第２の面の刃先線に沿った部分が研磨されることにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されている場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００７９】
本実施形態の刃物において、上記第２の面の刃先線に沿った部分の研磨によって形成される刃先角度は、１５度以上３０度以下である場合には、従来よりも鋭利な刃先角度で刃先の厚みが薄いものであるが、欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を発揮する。
【００８０】
また、刃先にＲを設けて刃先を薄くしたＲ刃の場合、マルテンサイト系の焼入硬化材では、焼入れ歪や残留応力によって亀裂がしばしば生じて不良率が高くなったり、冷凍肉のような硬いワークを切断しようとすると刃先が振れてスライス厚みが不揃いになったりする不都合が起こることがある。これに対し、本実施形態の刃物では、Ｒ刃であっても母材によって靭性が確保されることから、刃先の厚みが薄くても、切れ味は良好で、焼入れ歪や残留応力による亀裂がほとんど生じず歩留まりがよいほか、冷凍肉のような硬いワークでもスライス厚みが不揃いになることもなくなる。
【００８１】
本実施形態の刃物の製造方法は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成する
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００８２】
本実施形態の刃物の製造方法において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層を形成し、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨する第１研磨工程を行うことにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成する場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００８３】
本実施形態の刃物の製造方法において、上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２研磨工程を行う場合には、
研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【００８４】
本実施形態のスライス装置は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えている。
上記刃物は、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
また、再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
また、研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【００８５】
つぎに、実施例について説明する。
【実施例１】
【００８６】
つぎの条件により実施例１の丸刃を作った。
◎母材の鋼種：ＳＵＳ３１６
◎フッ化処理条件：３容量％ＮＦ３＋残部Ｎ２雰囲気
３００℃×３０分
◎浸炭処理条件：ＣＯ＋Ｈ２雰囲気でＣＯ３０％，Ｈ２７０％、４７０℃×２０Ｈｒ
◎研磨条件 第１砥石：粒度＃４００
第２砥石：粒度＃１０００
◎刃先角度 ２５度
◎炭素固溶硬化層：厚み３０μｍ、硬度Ｈｖ１０５０
◎母材：硬度Ｈｖ２１０
【００８７】
〔断面顕微鏡写真〕
図３は、上記のようにして得た実施例１の刃物の刃先の断面顕微鏡写真である。炭素固溶硬化層によって刃先が形成されていることがわかる。
【００８８】
比較例１として、ＳＵＪ２材に焼入れ、焼き戻し処理を行った刃物を準備した。
【００８９】
〔スライス試験〕
上記実施例１および比較例１の刃物について、食肉スライサーに取付けてスライス試験を行った。
【００９０】
豚ロース肉約２ｋｇをそれぞれの刃物でスライス試験を２回実施した。スライス厚さは１．２ｍｍに設定した。スライスの際、切れ味が悪くて機械周辺部に付着した切りかすを集めてその重量を測定し、製品歩留まりによって切れ味の評価とした。
実施例１：製品４７６５ｇ カス ９５ｇ 歩留９８．０％
比較例１：製品３８３０ｇ カス１６５ｇ 歩留９５．９％
以上のように、実施例１のほうが比較例１よりも歩留まりがよく、良好な切れ味を発揮していることがわかる。
【００９１】
上記実施例１および比較例１でスライスした肉のスライス片の顕微鏡組織を観察した。
【００９２】
実施例１によるスライス片は、切断面の筋繊維がそろっており、筋繊維間のずれ（隙間）が小さい傾向があり、切断面がなめらかで、良好な切れ味を発揮していることがわかる。これに対し、比較例１のスライス片は、筋繊維の向きがばらばらで、切断端の曲がりや反りが見られ、切断面が荒れていることがわかる。
【実施例２】
【００９３】
つぎの条件により実施例２の丸刃を作った。
◎母材の鋼種：ＳＵＳ３１６
◎フッ化処理条件：５容量％ＮＦ３＋残部Ｎ２雰囲気
２６０℃×１８０分
◎浸炭処理条件：ＣＯ＋Ｈ２雰囲気でＣＯ２０％，Ｈ２８０％、５００℃×８Ｈｒ
◎研磨条件 第１砥石：粒度＃４００
第２砥石：粒度＃１０００
◎刃先角度 ２０度
◎炭素固溶硬化層：厚み３５μｍ、硬度Ｈｖ９４０
◎母材：硬度Ｈｖ２１０
【実施例３】
【００９４】
母材としてＳＵＳ３１６を使用し、つぎの条件により実施例３の丸刃を得た。丸刃の中心部をアルミ箔でマスキングして炭素を浸透させないようにし、刃先近傍１０ｍｍの部分に炭素固溶硬化層を形成した。
◎母材の鋼種：ＳＵＳ３１６
◎フッ化処理条件：３容量％ＮＦ３＋残部Ｎ２雰囲気
２８０℃×６０分
◎浸炭処理条件：ＲＸガス雰囲気、４７０℃×１６Ｈｒ
◎研磨条件 第１砥石：粒度＃４００
第２砥石：粒度＃１０００
◎刃先角度 １８度
◎炭素固溶硬化層：厚み２５μｍ、硬度Ｈｖ９８０
◎母材：硬度Ｈｖ２１０
【００９５】
比較例２として、ＳＵＳ４４０Ｃを用いて焼入れ、焼き戻し処理を行った刃物を準備した。
【００９６】
〔５％塩水噴霧試験〕
室温１５〜２０℃で、朝夕の２回５％の塩水噴霧を行ない、錆の発生状況を観察した。その結果を下記の表１に示す。
【００９７】
【表１】
【００９８】
上記表１の結果から、実施例２，３は、比較例２に比べて良好な耐食性を示すことがわかる。
【００９９】
〔０．８％次亜塩素酸耐食試験〕
室温１５〜２０℃で、朝夕の２回０．８％の次亜塩素酸の噴霧を行ない、錆の発生状況を観察した。その結果を下記の表２に示す。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
上記表１の結果から、実施例３は、比較例２に比べて良好な耐食性を示すことがわかる。
【０１０２】
〔食肉スライス後の発錆試験〕
上記実施例２の刃物と比較例１（ＳＵＪ２）の刃物について、上述したスライス試験を行なった後、食肉片が付着したままの状態で室内保管し、錆の発生状態を観察した。その結果を下記の表３に示す。
【０１０３】
【表３】
【０１０４】
上記表３の結果から、実施例２は、比較例１に比べて良好な耐食性を示すことがわかる。
【０１０５】
以上のように、本発明の刃物は、良好な切れ味と耐食性を発揮することがわかる。
【０１０６】
また、本発明の刃物は、食肉スライサー用の丸刃に限定するものではなく、パン、野菜等の食品を切断するための食品用刃物をはじめ、医療用刃物等、各種の刃物に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１ マッフル炉
２ 外殻
３ ヒータ
４ 内容器
５ ガス導入管
６ 排気管
７ モーター
８ ファン
１０ 刃物素材
１１ かご
１３ 真空ポンプ
１４ 排ガス処理装置
１５ ボンベ
１６ ボンベ
１７ 流量計
１８ バルブ
２０ 丸刃
２１ 刃先
２２ 取付穴
２３ 母材
２４ 炭素固溶硬化層
３１ 第１の面
３２ 第２の面
３３ 第１の砥石
３４ セラミック繊維砥石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な切れ味を確保しながら高い耐食性を発揮するとともに非磁性の刃物およびその製造方法ならびにスライス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、食品加工機械におけるフードゾーン（食品接触部）には、オーステナイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４等）を使用することが主流になってきているところ、食品を切断するスライサー用の刃物については、焼入れ等の硬化処理が必要なため、ステンレス鋼であればＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系のものを使用せねばならず、さらに良好な切れ味を確保するためにはＳＫＤ１１やＳＵＪ２等のステンレス以外の鋼種を使用せねばならないのが実情である。
【０００３】
上記スライサーは、一般に、食品加工センターをはじめ町の精肉店や外食店等において広く使用されており、食肉等を任意に設定された厚みにスライスする機器である。このようなスライサーに用いる刃物は円盤状の丸刃であり、傘型の薄い刃物を高速回転させながら肉類等の食材をスライスするもので、生肉、冷凍肉、ベーコン、ハム、焼豚等を薄切りから厚切りまで処理することができる。スライス食材において、生肉や冷凍肉のようなその後に加熱調理を行ってから食べる食材よりも、ハム、焼豚等のようにスライス後は未調理で食する食材を加工する機器において、刃物の腐食が最も問題視される。
【０００４】
例えば、食肉用スライサーの刃物としては、軸受け鋼であるＳＵＪ２を丸刃に粗加工したものを、球状化焼鈍したのち旋盤加工を行い、焼入れ焼き戻し等で硬化して歪とりを行う。このような処理でＨＲＣ５９（Ｈｖ６７０）程度の硬度が得られる。このままでは、ＳＵＪ２の耐食性が悪くて使用できないため、硬質クロムめっきを施したものをスライサー装置に組み込んで使用する。実際に食肉用をスライスする場合は、スライサーに取り付けた砥石で刃付けを行うことが必要であるが、この際に研ぎ代が１〜２ｍｍ程度は必要で、当然のことながら研いだ部分のめっき層は研磨で除去されている。したがって、硬質クロムめっきを施したとしても、結局刃先は極めて錆びやすい状態であり、数日も経過すると刃物全体に錆が回ってしまうという問題がある。
【０００５】
また、ステンレス鋼であるＳＵＳ４４０Ｃを使用する場合は、上述と同様に、粗加工したものを焼鈍したのち旋盤加工を行い、焼入れ焼き戻し等で硬化して歪とりを行い、ＨＲＣ５６〜５８（Ｈｖ６２０〜６６０）程度の硬度が得られる。ＳＵＪ２よりも錆の進行は遅いもののその耐食性は十分でなく、硬質クロムめっきを施すことが多い。このものでも、研いだ部分のめっき層は研磨で除去されて刃先は容易に錆びが生じてしまう。
【０００６】
このように、ステンレス以外の鋼種による刃物では耐食性が極めて悪く、ステンレス鋼といえども、マルテンサイト系のものでは十分な耐食を発揮しない。したがって、衛生面等の配慮から、錆の問題を回避するために硬質クロムめっきやフッ素樹脂コーティングを施すことが行われている。しかしながら、これらのコーティングを施したものであっても、コーティング膜やめっき膜に存在するピンホールや欠陥から腐食成分が浸透して素材の腐食が進行し、コーティング膜やめっき膜の浮き上がりや剥離を生じ、食品中に混入するおそれがあるという問題がある。
【０００７】
また、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＪ２、ＳＫＤ１１等、従来のマルテンサイト鋼による刃物は、上述したように耐食性が圧倒的に劣るだけでなく、第２に硬度はある程度確保されているが靭性に乏しく、製造工程や使用中に欠けや亀裂が生じるおそれがあるうえ、刃厚を薄くしたり刃先角度を小さくすることができなかった。
【０００８】
そこで、例えば下記の特許文献３に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼を加工硬化することにより飲食用のナイフとしたものが開示されている。
【０００９】
また、例えば下記の特許文献４に示すように、ステンレス鋼に対してプラズマイオン窒化を施して表面硬化することにより刃物としたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１２７９５７号
【特許文献２】特開２００４−２９８５６２号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】カミソリの刃先と切れ味，山田克明 宮崎宏明，精密工学会誌 ５４／１１／１９８８，Ｐ２０４８
【非特許文献２】高性能刃物技術に関する研究，丸山英樹 本多章作，工業技術研究報告書，Ｎｏ．３２，２００３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献３記載のオーステナイト系ステンレス鋼では、耐食性は従来の鋼種よりもよくなるものの、たとえ加工硬化したとしてもその硬度は刃物として使用するには十分でなく、食器としての飲食用ナイフ等に用途が限られているのが実情である。また、低温アニールで硬度をＨｖ７００程度まで上げられるとの記載はあるが、圧下率を５０〜６０％もに上げなければならず、食肉スライサーにおける丸刃のような板厚の厚い材料に適用するのは現実問題として困難であり、そのような製品は提供されていないのが実情である。
【００１３】
また、上記特許文献４記載の刃物では、ステンレス鋼としてＳＵＳ４２０Ｊ２相当の鋼種（愛知記号ＡＵＳ６Ｍ）が適用されており、このような鋼種に窒化処理を施すと、窒化層の硬度はＨｖ１０００以上となり、硬すぎて脆性が生じてしまい、砥石による刃付けや再研磨が極めて困難となって、現実問題として刃物に適用できるものではない。したがって、刃先が脆くてシャープな刃が立たず、例えば食肉に使用した場合、セラミック刃物がそうであるように、肉の繊維が切れにくく、切れ味が悪いうえ、ドリップも多くて商品価値が低下し食感も悪くなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、良好な切れ味を確保しながら高い耐食性を発揮するとともに、非磁性の刃物およびその製造方法ならびにスライス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されていることを要旨とする。
【００１６】
また、本発明の刃物の製造方法は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素を固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成することを要旨とする。
【００１７】
また、本発明のスライス装置は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されている。
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００１９】
本発明の刃物において、上記刃先を構成する炭素固溶硬化層の硬度を１としたときに、母材であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲である場合には、母材および炭素固溶硬化層を含めた刃物自体に十分な靭性を確保でき、刃先角度を従来よりも鋭利にしたり、刃先の厚みを薄くしたりしても欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を確保できる。
【００２０】
本発明の刃物において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層が形成され、
上記第２の面の刃先線に沿った部分が研磨されることにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されている場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００２１】
本発明の刃物において、上記第２の面の刃先線に沿った部分の研磨によって形成される刃先角度は、１５度以上３０度以下である場合には、従来よりも鋭利な刃先角度で刃先の厚みが薄いものであるが、欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を発揮する。
【００２２】
本発明の刃物の製造方法は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成する
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００２３】
本発明の刃物の製造方法において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層を形成し、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨する第１研磨工程を行うことにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成する場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００２４】
本発明の刃物の製造方法において、上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２研磨工程を行う場合には、
研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【００２５】
本発明のスライス装置は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えている。
上記刃物は、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
また、再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
また、研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の刃物を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）（Ｄ）は刃先部分の拡大断面図である。
【図２】本発明の刃物を製造するための熱処理炉の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例の刃物の刃先部分の断面顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を詳しく説明する。
【００２８】
本実施形態の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成される。
【００２９】
まず、本発明の刃物の母材であるオーステナイト系ステンレス鋼について説明する。
【００３０】
上記オーステナイト系ステンレス鋼は、例えば鉄分を５０重量％以上含有し、クロム分を１２重量％以上含有するとともにニッケルを含有するオーステナイト系ステンレス鋼があげられる。具体的には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０３Ｓ等の１８−８系ステンレス鋼材や、クロムを２５重量％、ニッケルを２０重量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３１０Ｓや３０９、さらに、クロム含有量が２３重量％、モリブデンを２重量％含むオーステナイト−フェライト２相系ステンレス鋼材等があげられる。
【００３１】
また、ニッケルを１９〜２２重量％、クロムを２０〜２７重量％、炭素を０．２５〜０．４５重量％含むＳＣＨ２１やＳＣＨ２２等の耐熱鋼鋳鋼も本発明のオーステナイト系ステンレス鋼として好適に用いられる。さらに、クロムを２０〜２２重量％、ニッケルを３．２５〜４．５重量％、マンガンを８〜１０重量％、炭素を０．４８〜０．５８重量％含むＳＵＨ３５や、クロムを１３．５〜１６重量％、ニッケルを２４〜２７重量％、モリブデンを１〜１．５重量％含むＳＵＨ６６０等の耐熱鋼も本発明のオーステナイト系ステンレス鋼として好適に用いることができる。
【００３２】
このように、ニッケルおよびクロムを含む低炭素のオーステナイト系ステンレス鋼を使用することにより、耐蝕性に優れてしかもクロム化合物の析出がなく、非磁性を保ったオーステナイト系ステンレス鋼の表層部に、炭素固溶硬化層を形成し、高硬度で耐蝕性に優れ、非磁性の刃物を得ることができる。
【００３３】
図１は、本発明が適用された刃物の一実施形態を示す図である。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は平面図であり、図１（Ｃ）は第１例であるストレート刃の刃先部分の拡大断面図、図１（Ｄ）は第２例であるＲ刃の刃先部分の拡大断面図である。
【００３４】
この例では、本発明の刃物を、本発明のスライス装置の一実施形態としての食肉スライサー用の丸刃２０に適用した例を説明する。
【００３５】
この丸刃２０は、円盤状に形成されて外周縁が刃先線を構成する刃先２１であり、円盤の中心に丸刃２０を軸に取り付けるための取付穴２２が形成されている。上記丸刃２０は、円盤の中心を通る軸線Ｃに対して垂直面となる第１の面３１と、上記第１の面３１に対して所定の角度θ１，θ２を保つ傘状の面である第２の面３２とを有している。
【００３６】
ここで、図１（Ｃ）に示す第１例であるストレート刃は、第２の面３２がストレート状であり、図１（Ｄ）に示す第２例であるＲ刃は、第２の面３２にＲが設けられてストレート刃よりも刃先を薄くすることができるようになっている。
【００３７】
上記第１の面３１と第２の面３２がなす角度θ１，θ２は、少なくとも後述する刃先角度αよりは鋭角となるように設定される。例えば、ストレート刃の場合のθ１は１７度程度に設定することができ、Ｒ刃の場合のθ２１は１２．５度程度に設定することができる。これにより、後述する第１の砥石３３による第１研磨工程により、第１の面３１の表層部に形成された炭素固溶硬化層２４に刃先２１を形成することができる。
【００３８】
本実施形態の刃物である丸刃２０は、母材２３がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃物の表層部に、母材２３のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材２３より硬度の高い炭素固溶硬化層２４が形成され、上記炭素固溶硬化層２４により刃先２１が構成されている。上記炭素固溶硬化層２４は、この例では、第１の面３１の表層部および第２の面３２の表層部に形成されている。
【００３９】
すなわち、上記第１の面３１と第２の面３２との交線によって形成される外周縁の部分に、第２の面３２側から第１の砥石３３で刃先線部分が研磨される第１研磨工程により、刃先２１が形成されるようになっている。図において鎖線Ｇは、第１の砥石３３で研磨したときの研磨面を示すものである。
【００４０】
上記第１の面３１と第１の砥石３３による研磨面Ｇのなす角度αはすなわち刃先角度αである。上記刃先角度αは、上述したように、第１の面３１と第２の面３２がなす角度θ１，θ２よりは鈍角となるように設定される。これにより、第１の砥石３３による第１研磨工程により、第１の面３１の表層部に形成された炭素固溶硬化層２４に刃先２１を形成することができる。
【００４１】
また、上記第２の面３２の刃先線に沿った部分の研磨である第１研磨工程によって形成される刃先角度αは、１８度以上３０度以下とするのが好適である。１８度未満では、刃先が鋭利になりすぎて刃先２１の寿命が極端に短くなったり、後述する第２研磨工程で刃先２１に変形をきたしたりしてしまうからである。反対に、３０度を越えると、本発明の持ち味である切れ味が低下してしまうからである。
【００４２】
また、上記第１の研磨工程に用いられる第１の砥石３３は、＃４００〜＃６００程度の粒度の砥石を用いることができる。＃４００未満では、粗すぎて、刃先線がそろわず、切れ味が低下し、反対に＃６００を超えると、細かすぎて再研磨によりシャープな刃を立てるのに時間がかかりすぎるからである。
【００４３】
このように、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面３１と、上記第１の面３１の反対面である第２の面３２とを備え、少なくとも上記第１の面３１の表層部に炭素固溶硬化層２４が形成され、上記第２の面３２の刃先線に沿った部分が研磨され、上記第１の面３１の炭素固溶硬化層２４によって刃先２１が構成されている。このとき、上記第２の面３２の炭素固溶硬化層２４は研磨によって除去され、刃先２１近傍の第２の面３２の周辺部には、母材２３が露出する部分が形成される。
【００４４】
そして、上記第１の砥石３３による第１研磨工程の後、第１の面３１の側から刃先２１をセラミック繊維砥石３４により押さえる第２研磨工程を行う。
【００４５】
上記第２研磨工程で用いられるセラミック繊維砥石３４は、砥石３３による第１研磨工程によって新しい刃先を形成（刃付け）したときに生じる刃のかえりを修正できる程度の極弱い研磨力があれば十分である。上記セラミック繊維砥石３４は、＃８００〜＃１０００程度の粒度の砥石を用いることができる。＃８００未満では、粗すぎてせっかく第１の研磨工程で形成した刃先２１が鈍ってしまって切れ味が低下し、反対に＃１０００を超えても、細かすぎて刃先２１が鈍ってしまって切れ味が低下するからである。
【００４６】
本実施形態の丸刃２０では、上記刃先２１を構成する炭素固溶硬化層２４の硬度を１としたときに、母材２３であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲とするのが好適である。すなわち、炭素固溶硬化層２４の硬度はＨｖ６００〜Ｈｖ１１００程度が好適であり、母材硬度はＨｖ１５０〜Ｈｖ３５０程度が好適である。例えば、炭素固溶硬化層２４の硬度がＨｖ６００のときは、炭素固溶硬化層２４の硬度１のときの母材２３の硬度は０．２５〜０．５８の範囲が好適である。炭素固溶硬化層２４の硬度がＨｖ１１００のときは、炭素固溶硬化層２４の硬度１のときの母材２３の硬度は０．１４〜０．３２の範囲が好適である。このようにすることにより、オーステナイト系ステンレスを母材２３として表層部に形成された炭素固溶硬化層２４により刃先２１を構成した刃物において、靭性と切れ味の双方を満足したものを得ることができる。
【００４７】
本実施形態の刃物は例えばつぎのようにしてつくることができる。まず、上記オーステナイト系ステンレス鋼を、所定の機械加工で丸刃２０のニアネットシェイプまで形成し、刃物素材を形成する。上記オーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物素材に対し、例えば、つぎのようにして、上記炭素固溶硬化層２４を形成する。
【００４８】
すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物素材を、フッ素系ガス雰囲気下で加熱保持してフッ化処理を行い、上記フッ化処理と同時期および／またはその後に、上記刃物素材に対して浸炭処理を行って、当該刃物素材の表層部に、クロム炭化物が実質的に析出していない炭素固溶硬化層２４を形成する。
【００４９】
上記フッ化処理について説明する。
【００５０】
上記フッ化処理に用いられるフッ素系ガスとしては、ＮＦ３，ＢＦ３，ＣＦ４，ＨＦ，ＳＦ６，Ｃ２Ｆ６，ＷＦ６，ＣＨＦ３，ＳｉＦ４，ＣｌＦ３等からなるフッ素化合物ガスがあげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて使用される。
【００５１】
また、これらのガス以外にも、分子内にフッ素（Ｆ）を含むフッ素系ガスも本発明のフッ素系ガスとして用いることができる。また、このようなフッ素化合物ガスを熱分解装置で熱分解させて生成させたＦ２ガスや、あらかじめ作られたＦ２ガスも上記フッ素系ガスとして用いることができる。このようなフッ素化合物ガスとＦ２ガスとは、場合によって混合使用することができる。
【００５２】
これらのなかでも、本発明に用いるフッ素系ガスとして最も実用性を備えているのはＮＦ３である。上記ＮＦ３は、常温においてガス状を呈し、化学的安定性が高く、取扱いが容易だからである。このようなＮＦ３ガスは、通常、後述するように、Ｎ２ガスと組み合わせて、所定の濃度範囲内で希釈して用いられる。
【００５３】
上記に例示された各種のフッ素系ガスは、それのみで用いることもできるが、通常はＮ２ガス等の不活性ガスで希釈されて使用される。このような希釈されたガスにおけるフッ素系ガス自身の濃度は、例えば、容量基準で１００００〜１０００００ｐｐｍであり、好ましくは２００００〜７００００ｐｐｍ、より好ましくは、３００００〜５００００ｐｐｍである。
【００５４】
上記フッ素系ガスを雰囲気ガスとして用いたフッ化処理は、後述するようなマッフル炉等の雰囲気加熱炉を使用し、炉内に未処理のオーステナイト系ステンレス鋼を装入し、上記濃度のフッ素系ガス雰囲気下において加熱状態で保持することにより行われる。
【００５５】
このときの、加熱保持は、オーステナイト系ステンレス鋼自体を、例えば、１８０〜６００℃、好適には２００〜４５０℃の温度に保持することによって行われる。上記フッ素系ガス雰囲気中での上記オーステナイト系ステンレス鋼の保持時間は、通常は、１０数分〜数時間に設定される。オーステナイト系ステンレス鋼をこのようなフッ素系ガス雰囲気下で加熱処理することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の表面に形成されたＣｒ２Ｏ３を含む不働態皮膜が、フッ化膜に変化する。上記不働態被膜は従来浸炭不可能とされてきたが、フッ化処理を行うことにより、上記不働態被膜がフッ化膜に変化する。このフッ化膜は、不働態皮膜に比べ、浸炭に用いる炭素原子の浸透を容易にし、オーステナイト系ステンレス鋼の表面は、上記フッ化処理によって炭素原子の浸透の容易な表面状態になるものと考えられる。
【００５６】
つぎに、上記フッ化処理と同時期および／またはその後に、上記オーステナイト系ステンレス鋼に対して浸炭処理を行う。
【００５７】
浸炭処理は上記オーステナイト系ステンレス鋼自体を６８０℃以下の浸炭処理温度に加熱し、ＣＯ＋Ｈ２からなる浸炭用ガス、または、ＲＸガス〔ＣＯ２３容量％，ＣＯ２１容量％，Ｈ２３１容量％，Ｈ２Ｏ１容量％，残部Ｎ２〕＋ＣＯ２からなる浸炭用ガス等を用い、炉内を浸炭用ガス雰囲気にして行われる。この浸炭用ガス雰囲気に、必要に応じてプロパンガス等の炭素源ガスをエンリッチすることもできる。例えば、ＣＯ＋Ｈ２生成方法では、ＬＰガス変成だけでなく、メタノール、イソプロパノール、などの液状炭化水素もＨ２濃度が高いため、浸炭ガス変成材として有用である。
【００５８】
このように、本発明では、浸炭処理を従来公知の浸炭処理に比べて極めて低い温度領域で行うのである。この場合、上記ＣＯ＋Ｈ２の比率は、ＣＯ２〜５０容量％、Ｈ２３０〜９０容量％が好ましく、ＲＸ＋ＣＯ２は、ＲＸが８０〜９０容量％、ＣＯ２が０〜７容量％の割合が好ましい。また、浸炭に用いるガスは、ＣＯ＋ＣＯ２＋Ｈ２も用いられる。この場合、それぞれの比率は、ＣＯ５〜５５容量％、ＣＯ２０〜３容量％、Ｈ２５０〜９５容量％の割合が好適である。
【００５９】
上記浸炭処理の際の加熱温度すなわち浸炭処理温度としては、６８０℃以下すなわち４００〜６８０℃の温度が好適である。浸炭処理温度が６８０℃を超えると、オーステナイト系ステンレス鋼の母材自体の軟化が生じたり、浸炭された炭素原子が母材に固溶したクロムと結合してクロム炭化物を生じたりし、母材自体に含まれるクロム量を減少させて表層部の耐蝕性が大幅に低下するうえ、浸炭層に侵入固溶した状態で存在する炭素量が減少し、母材の強度や耐蝕性が低下するとともに、磁性を帯びることとなるからである。
【００６０】
同様の理由により、上記浸炭処理温度としてより好適なのは４００〜６００℃の温度範囲であり、さらに好適なのは４００〜５５０℃、もっと好適なのは４５０〜５００℃の温度範囲である。本発明においては、上記フッ化処理を行うことにより、このような極めて低温における浸炭処理が可能となり、浸炭処理中にクロム炭化物粒子をほとんど生成させずに母材中に炭素を侵入固溶させ、格子サイズを増大させて表層部に炭素固溶硬化層を形成するのである。
【００６１】
このように処理することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の表層部に炭素が拡散浸透した炭素固溶硬化層が深く均一に形成される。この炭素拡散層は、基相であるオーステナイト相中に、多量のＣ原子が侵入固溶して格子拡張を起こした状態となっており、母材に比べて著しく硬度の向上を実現している。しかも、上記炭素原子は、母材中のクロムとＣｒ７Ｃ３やＣｒ２３Ｃ６等の炭化物をほとんど形成することなく結晶格子中に侵入固溶していることから、上記炭素固溶硬化層中にはクロム炭化物粒子が実質的に存在せず、母材に固溶するクロム量を減少させることもないことから、母材と同程度の耐蝕性を維持できる。
【００６２】
また、上記のようにして浸炭処理を行ったオーステナイト系ステンレス鋼は、表面粗度もほとんど悪化せず、膨れによる寸法変化や磁性も生じない。したがって、面粗度低下や寸法変化も少なく、比較的精度よく表面改質をすることができる。また、オーステナイト系ステンレス鋼の中でも、ニッケルを多量に含む安定型オーステナイト系ステンレス鋼や、モリブデンを含有する安定型オーステナイト系ステンレス鋼では、炭素拡散層の耐蝕性がより良好である。
【００６３】
図２は、上述したようなフッ化処理および浸炭処理を行うことができる装置の一例としての金属製のマッフル炉１である。すなわち、このマッフル炉１内において、まずフッ化処理をし、このフッ化処理と同時期もしくはその後に浸炭処理を行う。
【００６４】
また、フッ化処理終了後も浸炭処理が継続していることが好ましい。このようにすることにより、フッ化処理により表面が活性化した刃物素材に対して、純粋な浸炭雰囲気でより多くの炭素原子を拡散浸透させることができ、表面強度を高くしたり硬化深さを大きくしたりする際に有利で、表面硬度の向上に対して有効だからである。また、上記浸炭処理をフッ化処理の終了を待たずに開始することにより、フッ化による表面の活性化を行ないながら炭素の拡散浸透を行なうことができ、表面強度を高くしたり硬化深さを大きくしたりする際に有利となる。また、上記浸炭処理は、フッ化処理が終了してから開始することもできるし、フッ化処理の開始と同時に浸炭処理を開始してもよいし、フッ化処理の開始後浸炭処理の終了を待たずに浸炭処理を開始してもよい趣旨である。
【００６５】
図２において、１はマッフル炉であり、外殻２と、内部が処理室に形成された内容器４と、上記内容器４と外殻２の間に設けられたヒータ３とを備えている。上記内容器４内には、ガス導入管５および排気管６が連通している。上記ガス導入管５には、浸炭ガスであるＨ２，ＣＯが充填されたボンベ１５、およびフッ化処理ガスであるＮ２＋ＮＦ３，ＣＯ２が充填されたボンベ１６が連通している。１７は流量計、１８はバルブである。
【００６６】
また、上記排気管６には、排ガス処理装置１４および真空ポンプ１３が接続されている。これにより、内容器４内の処理室内に処理ガスを導入して排出するようになっている。上記処理室内には処理ガスを攪拌するモーター７付きのファン８が設けられている。１１はワークであるオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物素材１０が装入されるかごである。
【００６７】
このマッフル炉１内に、例えば、刃物素材１０を入れ、ボンベ１６を流路に接続しＮＦ３等のフッ素系ガスをマッフル炉１内に導入して加熱しながらフッ化処理をし、ついで排気管６からそのガスを真空ポンプ１３の作用で引き出し、排ガス処理装置１４内で無毒化して外部に放出する。ついで、ボンベ１５を流路に接続しマッフル炉１内に先に述べた浸炭用ガスを導入して浸炭処理を行い、その後、排気管６、排ガス処理装置１４を経由してガスを外部に排出する。この一連の作業によりフッ化処理と浸炭処理が行われる。
【００６８】
上記のようにしてフッ化処理と浸炭処理を行うことにより、オーステナイト系ステンレス鋼の表層部に、炭素固溶硬化層２４が形成される。
【００６９】
上記フッ化処理および浸炭処理によって形成される炭素固溶硬化層２４の硬度はＨｖ６００以上とされ、さらにはＨｖ７００以上、さらにはＨｖ８００以上やＨｖ９００以上であれば一層好適である。
【００７０】
このように、上記炭素固溶硬化層２４の硬度がＨｖ６００以上とすることにより、従来のマルテンサイト系の刃物と同様の切れ味を実現することができる。
【００７１】
また、炭素固溶硬化層２４以外の母材部分の硬度は、Ｈｖ３５０以下とするのが好ましい。このように、母材部分の硬度をＨｖ３５０以下とすることにより、オーステナイト系ステンレスを母材２３として表層部に形成された炭素固溶硬化層２４により刃先２１を構成した刃物において、靭性と切れ味の双方を満足したものを得ることができる。
【００７２】
このようにすることにより、浸炭処理によって形成される炭素固溶硬化層２４の、特に表面近傍の炭素濃度が十分に高くなり、格子拡張によって十分に強度が向上して優れた表面硬度が付与される。また、浸炭処理あがりの中間製品を抜き取り検査することにより、製品の表面硬度を計測できるため、中間製品の品質特性の基準をつくり、それに満たないものについては再度フッ化処理と浸炭処理を行うことができ、最終製品の不良率を減少して歩留まりを向上させることができる。特に、上記炭素固溶硬化層２４の硬度として、母材２３の表面から測定したマイクロビッカース硬度やヌープ硬度を基準とすることにより、非破壊で製品の検査をできて歩留まり低下を減少できる。
【００７３】
フッ化処理および浸炭処理により炭素固溶硬化層２４を形成した刃物素材１０について、上述した第１の砥石３３による第１の研磨工程およびセラミック繊維砥石３４による第２の研磨工程を実施し、刃先２１を形成することが行われる。
【００７４】
このようにして得られた刃物は、上記炭素固溶硬化層２４は、母材２３であるオーステナイト系ステンレスの結晶格子中に炭素原子が固溶した状態であることから、炭素濃度が高くなって格子定数が増大し、硬度および強度が向上する。このような炭素固溶硬化層２４は、母材２３に固溶するクロム量を減少させることもなく、母材２３であるオーステナイト系ステンレス鋼と同程度の耐蝕性を維持できる。また、表面粗度もほとんど悪化せず、膨れによる寸法変化や磁性も生じないため、表面精度よく表面改質をすることができ、刃物素材１０として優れている。さらに、上記炭素固溶硬化層２４は、従来のマルテンサイト変態や加工硬化させたステンレス材に比べて格子状態が均一かつ安定で、経時的な結晶安定性が高く、長期間安定した特性を維持できる。
【００７５】
上述して得られた刃物について、表面コーティングとしてＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）被膜を形成することもできる。このようにすることにより、第１の面３１の表層部に形成された炭素固溶硬化層２４の表面に、超硬質のＤＬＣ被膜を形成し、その状態で刃先２１を形成することにより、刃先２１の部分に超硬質のＤＬＣ被膜が存在し、さらに切れ味が良好になるうえ、長時間にわたって切れ味を維持し、研磨周期を延長することも可能である。
【００７６】
以上のように、本実施形態の刃物は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されている。
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００７７】
本実施形態の刃物において、上記刃先を構成する炭素固溶硬化層の硬度を１としたときに、母材であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲である場合には、母材および炭素固溶硬化層を含めた刃物自体に十分な靭性を確保でき、刃先角度を従来よりも鋭利にしたり、刃先の厚みを薄くしたりしても欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を確保できる。
【００７８】
本実施形態の刃物において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層が形成され、
上記第２の面の刃先線に沿った部分が研磨されることにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されている場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００７９】
本実施形態の刃物において、上記第２の面の刃先線に沿った部分の研磨によって形成される刃先角度は、１５度以上３０度以下である場合には、従来よりも鋭利な刃先角度で刃先の厚みが薄いものであるが、欠けや層剥離が生じず、極めて良好な切れ味を発揮する。
【００８０】
また、刃先にＲを設けて刃先を薄くしたＲ刃の場合、マルテンサイト系の焼入硬化材では、焼入れ歪や残留応力によって亀裂がしばしば生じて不良率が高くなったり、冷凍肉のような硬いワークを切断しようとすると刃先が振れてスライス厚みが不揃いになったりする不都合が起こることがある。これに対し、本実施形態の刃物では、Ｒ刃であっても母材によって靭性が確保されることから、刃先の厚みが薄くても、切れ味は良好で、焼入れ歪や残留応力による亀裂がほとんど生じず歩留まりがよいほか、冷凍肉のような硬いワークでもスライス厚みが不揃いになることもなくなる。
【００８１】
本実施形態の刃物の製造方法は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成する
このように、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
【００８２】
本実施形態の刃物の製造方法において、上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層を形成し、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨する第１研磨工程を行うことにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成する場合には、
再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
【００８３】
本実施形態の刃物の製造方法において、上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２研磨工程を行う場合には、
研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【００８４】
本実施形態のスライス装置は、母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えている。
上記刃物は、母材が十分に靭性を保ちうるオーステナイト相であるうえ、刃物として十分な硬度を確保できる炭素固溶硬化層によって刃先が構成されていることから、脆性によって刃付けや再研磨ができないという問題が生じることがなく、高硬度でシャープな刃を立てて、例えば食肉に使用した場合にも優れた切れ味を発揮し、ドリップによる商品価値の低下や食感の悪化という問題が生じにくい。
また、上記炭素固溶硬化層は、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して形成された層であるため、従来のコーティング層のようなピンホール等の問題も存在せず、しかも母材自体が耐食性に極めて優れたオーステナイト系ステンレスである。したがって、従来のマルテンサイト系のものに比べて格段に高い耐食性を発揮する。また、従来のコーティング品のように、ピンホールや層欠陥に起因した錆やコーティング層の浮き上がりによる層剥離が生じないため、特に、食品分野に使用したときに剥離層が食材中に混入するといった問題が生じない。
また、再研磨により刃先をシャープにすることを繰り返しても、そのたびに第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されるため、常にシャープな刃先を得ることができ、良好な切れ味を維持できる。
また、研磨力の極めて小さいセラミック繊維砥石により、第１研磨工程によって刃先に生じた返りを刃先を鈍らせることなく除去することができ、シャープな切れ味を損なうことなく切れ味を維持できる時間を長く出来る。
【００８５】
つぎに、実施例について説明する。
【実施例１】
【００８６】
つぎの条件により実施例１の丸刃を作った。
◎母材の鋼種：ＳＵＳ３１６
◎フッ化処理条件：３容量％ＮＦ３＋残部Ｎ２雰囲気
３００℃×３０分
◎浸炭処理条件：ＣＯ＋Ｈ２雰囲気でＣＯ３０％，Ｈ２７０％、４７０℃×２０Ｈｒ
◎研磨条件 第１砥石：粒度＃４００
第２砥石：粒度＃１０００
◎刃先角度 ２５度
◎炭素固溶硬化層：厚み３０μｍ、硬度Ｈｖ１０５０
◎母材：硬度Ｈｖ２１０
【００８７】
〔断面顕微鏡写真〕
図３は、上記のようにして得た実施例１の刃物の刃先の断面顕微鏡写真である。炭素固溶硬化層によって刃先が形成されていることがわかる。
【００８８】
比較例１として、ＳＵＪ２材に焼入れ、焼き戻し処理を行った刃物を準備した。
【００８９】
〔スライス試験〕
上記実施例１および比較例１の刃物について、食肉スライサーに取付けてスライス試験を行った。
【００９０】
豚ロース肉約２ｋｇをそれぞれの刃物でスライス試験を２回実施した。スライス厚さは１．２ｍｍに設定した。スライスの際、切れ味が悪くて機械周辺部に付着した切りかすを集めてその重量を測定し、製品歩留まりによって切れ味の評価とした。
実施例１：製品４７６５ｇ カス ９５ｇ 歩留９８．０％
比較例１：製品３８３０ｇ カス１６５ｇ 歩留９５．９％
以上のように、実施例１のほうが比較例１よりも歩留まりがよく、良好な切れ味を発揮していることがわかる。
【００９１】
上記実施例１および比較例１でスライスした肉のスライス片の顕微鏡組織を観察した。
【００９２】
実施例１によるスライス片は、切断面の筋繊維がそろっており、筋繊維間のずれ（隙間）が小さい傾向があり、切断面がなめらかで、良好な切れ味を発揮していることがわかる。これに対し、比較例１のスライス片は、筋繊維の向きがばらばらで、切断端の曲がりや反りが見られ、切断面が荒れていることがわかる。
【実施例２】
【００９３】
つぎの条件により実施例２の丸刃を作った。
◎母材の鋼種：ＳＵＳ３１６
◎フッ化処理条件：５容量％ＮＦ３＋残部Ｎ２雰囲気
２６０℃×１８０分
◎浸炭処理条件：ＣＯ＋Ｈ２雰囲気でＣＯ２０％，Ｈ２８０％、５００℃×８Ｈｒ
◎研磨条件 第１砥石：粒度＃４００
第２砥石：粒度＃１０００
◎刃先角度 ２０度
◎炭素固溶硬化層：厚み３５μｍ、硬度Ｈｖ９４０
◎母材：硬度Ｈｖ２１０
【実施例３】
【００９４】
母材としてＳＵＳ３１６を使用し、つぎの条件により実施例３の丸刃を得た。丸刃の中心部をアルミ箔でマスキングして炭素を浸透させないようにし、刃先近傍１０ｍｍの部分に炭素固溶硬化層を形成した。
◎母材の鋼種：ＳＵＳ３１６
◎フッ化処理条件：３容量％ＮＦ３＋残部Ｎ２雰囲気
２８０℃×６０分
◎浸炭処理条件：ＲＸガス雰囲気、４７０℃×１６Ｈｒ
◎研磨条件 第１砥石：粒度＃４００
第２砥石：粒度＃１０００
◎刃先角度 １８度
◎炭素固溶硬化層：厚み２５μｍ、硬度Ｈｖ９８０
◎母材：硬度Ｈｖ２１０
【００９５】
比較例２として、ＳＵＳ４４０Ｃを用いて焼入れ、焼き戻し処理を行った刃物を準備した。
【００９６】
〔５％塩水噴霧試験〕
室温１５〜２０℃で、朝夕の２回５％の塩水噴霧を行ない、錆の発生状況を観察した。その結果を下記の表１に示す。
【００９７】
【表１】
【００９８】
上記表１の結果から、実施例２，３は、比較例２に比べて良好な耐食性を示すことがわかる。
【００９９】
〔０．８％次亜塩素酸耐食試験〕
室温１５〜２０℃で、朝夕の２回０．８％の次亜塩素酸の噴霧を行ない、錆の発生状況を観察した。その結果を下記の表２に示す。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
上記表１の結果から、実施例３は、比較例２に比べて良好な耐食性を示すことがわかる。
【０１０２】
〔食肉スライス後の発錆試験〕
上記実施例２の刃物と比較例１（ＳＵＪ２）の刃物について、上述したスライス試験を行なった後、食肉片が付着したままの状態で室内保管し、錆の発生状態を観察した。その結果を下記の表３に示す。
【０１０３】
【表３】
【０１０４】
上記表３の結果から、実施例２は、比較例１に比べて良好な耐食性を示すことがわかる。
【０１０５】
以上のように、本発明の刃物は、良好な切れ味と耐食性を発揮することがわかる。
【０１０６】
また、本発明の刃物は、食肉スライサー用の丸刃に限定するものではなく、パン、野菜等の食品を切断するための食品用刃物をはじめ、医療用刃物等、各種の刃物に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１ マッフル炉
２ 外殻
３ ヒータ
４ 内容器
５ ガス導入管
６ 排気管
７ モーター
８ ファン
１０ 刃物素材
１１ かご
１３ 真空ポンプ
１４ 排ガス処理装置
１５ ボンベ
１６ ボンベ
１７ 流量計
１８ バルブ
２０ 丸刃
２１ 刃先
２２ 取付穴
２３ 母材
２４ 炭素固溶硬化層
３１ 第１の面
３２ 第２の面
３３ 第１の砥石
３４ セラミック繊維砥石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されていることを特徴とする刃物。
【請求項２】
上記刃先を構成する炭素固溶硬化層の硬度を１としたときに、母材であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲である請求項１記載の刃物。
【請求項３】
上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層が形成され、
上記第２の面の刃先線に沿った部分が研磨されることにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されている請求項１または２記載の刃物。
【請求項４】
上記第２の面の刃先線に沿った部分の研磨によって形成される刃先角度は、１５度以上３０度以下である請求項３記載の刃物。
【請求項５】
母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成することを特徴とする刃物の製造方法。
【請求項６】
上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層を形成し、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨する第１研磨工程を行うことにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成する請求項５記載の刃物の製造方法。
【請求項７】
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２研磨工程を行う請求項６記載の刃物の製造方法。
【請求項８】
母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えたことを特徴とするスライス装置。
【請求項１】
母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶することにより、最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層が形成され、上記炭素固溶硬化層により刃先が構成されていることを特徴とする刃物。
【請求項２】
上記刃先を構成する炭素固溶硬化層の硬度を１としたときに、母材であるオーステナイト相の硬度が０．１４〜０．５８の範囲である請求項１記載の刃物。
【請求項３】
上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層が形成され、
上記第２の面の刃先線に沿った部分が研磨されることにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先が構成されている請求項１または２記載の刃物。
【請求項４】
上記第２の面の刃先線に沿った部分の研磨によって形成される刃先角度は、１５度以上３０度以下である請求項３記載の刃物。
【請求項５】
母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなる刃物の製造方法であって、
刃物の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶させることにより、最大硬度をＨｖ６００以上の母材より硬度の高い炭素固溶硬化層を形成し、上記炭素固溶硬化層により刃先を構成することを特徴とする刃物の製造方法。
【請求項６】
上記刃物は、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、
少なくとも上記第１の面の表層部に炭素固溶硬化層を形成し、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨する第１研磨工程を行うことにより、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成する請求項５記載の刃物の製造方法。
【請求項７】
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２研磨工程を行う請求項６記載の刃物の製造方法。
【請求項８】
母材がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、刃先を構成するための第１の面と、上記第１の面の反対面である第２の面とを備え、少なくとも上記第１の面の表層部に、母材のオーステナイト相に炭素が固溶して最大硬度がＨｖ６００以上の母材より硬度が高い炭素固溶硬化層が形成された刃物と、
上記第２の面の刃先線に沿った部分を研磨して、上記第１の面の炭素固溶硬化層によって刃先を構成するための第１の砥石と、
上記第１研磨工程の後、第１の面の側から刃先をセラミック繊維砥石により押さえる第２の砥石とを備えたことを特徴とするスライス装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２８００５０（Ｐ２０１０−２８００５０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７１５２（Ｐ２００９−１３７１５２）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、経済産業省、地域新生コンソーシアム研究開発事業（革新的低温表面熱処理技術とステンレス鋼の耐食・耐摩耗部材開発）、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１２６１１５）エア・ウォーター株式会社 (254)
【出願人】（５９１０７６０２８）株式会社なんつね (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、経済産業省、地域新生コンソーシアム研究開発事業（革新的低温表面熱処理技術とステンレス鋼の耐食・耐摩耗部材開発）、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１２６１１５）エア・ウォーター株式会社 (254)
【出願人】（５９１０７６０２８）株式会社なんつね (27)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]