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    為了提供具有良好的彎曲加工性且耐久性更加改善之帶狀衝切刀，本發明提出一種耐久性佳的帶狀衝切刀用鋼板，距離鋼板表面超過200μm之基質部，係具有含有C：0.40至0.80質量%、Nb：0.10至0.50質量%之化學組成，並具有在變韌鐵中或回火麻田散鐵中存在有1.0體積%以上之包括雪明碳鐵的球狀碳化物、且圓相當直徑0.5μm以上之含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上之金屬組織，並且將硬度調整為300至450 HV；在表層部則具有包括肥粒鐵之厚度5μm以上的脫碳表層，且在表層15μm區域中圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有0至5.0個。
    公开号:TW201303041A
    申请号:TW101110330
    申请日:2012-03-26
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Shinichi Kodama；Hironori Kubo；Satoshi Tagashira；Masaru Fujihara
    申请人:Nisshin Steel Co Ltd；
    IPC主号:B26F1-00
    专利说明:
    耐久性佳的帶狀衝切刀用鋼板及帶狀衝切刀
    本發明係關於用來衝切瓦楞紙板、厚紙板、樹脂片、皮革等之帶狀衝切刀用的鋼板以及該帶狀衝切刀。
    上述的帶狀衝切刀，有湯姆森刀(Thomson blade)、尺規(rule)、衝模(die)等稱呼，係在由鋼鐵材料所構成的帶狀薄板的一側端部形成有前端尖細的刀鋒者。使用帶狀衝切刀時，要預先以雷射加工等在薄木板(veneer)等形成預定的衝切形狀的溝槽，然後將帶狀衝切刀之沒有刀鋒的側端部嵌入上述的溝槽來製作稱為「木模」之衝切模具。製作時，要將帶狀衝切刀彎曲加工成預定的形狀使之能嵌合於溝槽。因為溝槽的深度比帶狀衝切刀的寬度淺，所以刀鋒會從薄木板的板面突出，而在刀的周圍則會黏貼比刀鋒的突出量略厚之彈性體塊。於是，將被衝切材壓抵在此木模之上並加以切斷時，衝切成預定形狀之材料就會因彈性體的反彈力往回壓，而可容易地取出。
    對於帶狀衝切刀，除了要求要有作為刀具之「銳利感」及「耐久性」佳之點外，還要求要具有製作木模時容易進行彎曲半徑很小的彎曲加工之特性，亦即「彎曲加工性」佳。
    以往，一般而言，為了要實現良好之「銳利感」，必須使刀鋒部變硬、使附刃加工部(加工形成刀刃的部份)整體的剛性變高，而為了要確保「耐久性」，必須使刀鋒部及其附近的部份的耐磨耗性變高。因此，採用以調質熱處理(恆溫變態處理、淬火-回火處理等)來形成以變韌鐵(bainite)或回火麻田散鐵(tempered martensite)為主體之硬質的金屬組織之方法，以及以高頻焠火處理來使刀鋒部顯著地硬化之方法。
    另一方面，就確保「彎曲加工性」的方法而言，則是採用使鋼板的表層部進行脫碳處理而形成碳含量很少的表層(脫碳表層)之方法。脫碳表層即使在接受過淬火-回火處理等之調質熱處理後也維持肥粒鐵單相的組織狀態，利用此脫碳表層就可防止彎曲加工成預定形狀時之斷裂。
    就如上述利用調質熱處理而硬質化、利用高頻淬火處理而使刀鋒部顯著地硬質化、及可形成脫碳表層之鋼種而言，可列舉例如JIS規格所規定之S55C、SAE1050、SAE1055等。此等鋼種係可藉由恆溫變態及回火而具有280 HV以上、或更高之300 HV以上的硬度及適度的韌性，且可利用刀鋒之高頻淬火而得到500 HV以上的硬度。並且，可藉由適當地控制環境氣體之熱處理而形成脫碳表層。
    第1圖係示意性顯示藉由形成脫碳表層來改善彎曲加工性之習知一般的帶狀衝切刀的剖面構造。其中，將脫碳表層的厚度描繪得比實際的情形誇張(在後述的第2圖中亦同)。在鋼板素材的階段施行脫碳退火及調質熱處理，表面附近的脫碳表層會成為軟質的肥粒鐵單相組織，表面附近以外的部份則會成為以變韌鐵或回火麻田散鐵為主體之強韌組織。在帶狀材料的側端部具有前端尖細之附刃加工部，其他的部份則為刀身部。可藉由高頻淬火在刀鋒形成「刀鋒淬火部」。此時，可將刀鋒硬度調整到500 HV以上。
    近年來，基於環境問題等之理由，家電製品等的包裝暨緩衝材逐漸捨棄發泡聚苯乙烯(保麗龍)而改用瓦楞紙板，包裝的設計性也日益提升。而且，緩衝材等的設計可利用電腦而迅速且容易地進行。因此，必須應付比過去增加很多之各式各樣且複雜形狀之衝切，帶狀衝切刀也用於更為嚴格之彎曲加工。此時，就形成有脫碳表層之帶狀衝切刀而言，斷裂之問題較容易發生在附刃加工部，而非刀身部。附刃加工部因為沒有脫碳表層，所以該部份之「彎曲加工性」在嚴格之彎曲加工中變得很重要。
    因此，過去曾開發出如專利文獻1所示之藉由形成含有一定量的球狀碳化物之組織狀態來確保刀的「耐久性」的同時也顯著改善刀鋒部的「彎曲加工性」之技術。 (先前技術文獻) (專利文獻)
    專利文獻1：日本特許第4152225號公報
    根據專利文獻1之技術，就可提供對於近年來的嚴格的彎曲加工需求也能夠應付之帶狀衝切刀。不過，現今對於帶狀衝切刀的要求變得更加嚴格，所要求的是要能承受比以往更長時間的使用之「耐久性」很高的帶狀衝切刀。
    因此，本發明之目的在於提供具有良好的「彎曲加工性」，且「耐久性」更為改善之帶狀衝切刀。
    上述的目的，已知可藉由以含有Nb(鈮)且形成為除了表層部以外分散有含Nb碳化物的組織狀態之鋼板作為素材來達成。
    亦即，本發明提供一種耐久性佳的帶狀衝切刀用鋼板，在將從鋼板兩側的表面算起的深度分別為200μm以下的區域稱為「表層部」，將從該「表層部」起之板厚方向內部的區域稱為「基質部」時，基質部係具有含有C：0.40至0.80質量%、Nb：0.10至0.50質量%之化學組成，並具有在變韌鐵(bainite)中或回火麻田散鐵(tempered martensite)中存在有1.0體積%以上之包括雪明碳鐵(cementite)的球狀碳化物、且圓相當直徑(equivalent circle diameter)1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上之金屬組織，並且硬度經調整為265至450 HV，較佳為300至450 HV；表層部則是具有包括肥粒鐵(ferrite)單相組織之厚度5μm以上、較佳為5至20μm的脫碳表層，且在從表面到15μm深度的區域(稱為「表層15μm區域」)中圓相當直徑1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有0至5.0個。
    另外，在上述基質部中，亦可具有在變韌鐵中或回火麻田散鐵中存在有1.0體積%以上之包括雪明碳鐵的球狀碳化物、且圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上之金屬組織，並且將硬度調整為265至450 HV。在此情況下，在上述的表層15μm區域中，只要使圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度減低到每900μm2有0至5.0個即可。
    其中，含Nb碳化物係以碳化鈮(niobium carbide)為主體者，可利用以EDX進行的分析等來與雪明碳鐵作區別。由雪明碳鐵所構成之球狀碳化物的量及含Nb碳化物的存在密度係可透過對於與板厚方向平行的剖面之顯微鏡觀察像進行圖像解析來決定其值。圓相當直徑係相當於假想與出現在測定剖面內的粒子的面積相等的圓時之該圓的直徑。含Nb碳化物的存在密度之測定，係藉由觀察4500μm2(900μm2區域×5個視野份)以上的區域，計數存在於該區域內之含Nb碳化物粒子中之具有前述預定的圓相當直徑(0.5μm以上或1.0μm以上)的粒子的總數，再換算為每900μm2的密度之方式進行。在表層15μm區域中，可藉由觀察5個視野以上之在板厚方向具有長15μm之一邊之15×60μm(=900μm2)的矩形區域來進行。橫跨於觀察區域的邊界而存在之含Nb碳化物，則在其面積的一半以上存在於該區域時計數為一個。
    表層部中之所謂的「肥粒鐵單相組織」，係指不存在有由於變韌鐵或麻田散鐵等的變態而產生的金屬相，且金屬基體(matrix)為肥粒鐵單相之組織。
    就基質部的具體的化學組成而言，以質量百分比(質量%)表示，可列舉的例子有C：0.40至0.80%、Si：0.05至0.50%、Mn：0.14至2.0%、P：0.002至0.020%、S：0.0005至0.020%、Cr：0.01至1.00%、Nb：0.10至0.50%、Mo：0至0.50%、V：0至0.50%、Ni：0至2.0%、B：0至0.005%、以及剩餘的百分比之Fe及不可避免的雜質。
    鋼板的板厚為例如0.4至1.5 mm。
    另外，本發明還提供一種在包括上述的鋼板之帶狀素材的側端部具有前端尖細的附刃加工部之帶狀衝切刀。刀鋒雖可利用硬度調整為265至450 HV或300至450 HV之基質部來構成，但具有將基質部的組織予以淬火而成之硬度500 HV以上的刀鋒淬火部者在「銳利感」上更有效果。
    根據本發明，就可在具有良好的彎曲加工性之帶狀衝切刀中，提供特別是高耐久性的衝切刀。由於此衝切刀在其基質部中以適當的密度存在有含Nb碳化物而使附刃加工部的耐磨耗性良好，所以最初的銳利感及衝切精度會維持很長的期間。而且，相較於並未利用由含Nb碳化物所產生的提高耐磨耗性作用之習知一般的進行過高頻淬火之衝切刀，其壽命在對刀鋒施加過高頻淬火的情況為大約2倍。即使並未施加高頻淬火也有1.5倍的壽命，所以也可將高頻淬火的步驟予以省略來減低製造成本。
    第2圖係示意性顯示在使用具有脫碳表層之習知的帶狀衝切刀時成為問題之附刃加工部的磨耗形態。在使用習知的帶狀衝切刀時，附刃加工部的磨耗會很嚴重，結果，附刃加工部的剛性會降低而使得切斷的尺寸精度變差。而且在切斷中無法充分地施加使已切斷的材料部份往兩側分離之力，因此銳利度也會變差。本發明係藉由改善在附刃加工部的耐磨耗性來提高刀具本身的耐久性。
    第3圖係示意性顯示依照本發明之帶狀衝切刀用鋼板之與板厚方向平行的剖面之剖面構造。其中，將表面附近的各區域的厚度描繪成相對於板厚誇張很多。在本說明書中，將從表面到深度200μm之區域稱為「表層部」，將從該「表層部」起之板厚方向內部的區域稱為「基質部」。分別稱為表層部及基質部並不表示兩者的組織狀態不同，只是表示其距離表面之深度位置的區域不同而已。亦即，在表層部與基質部的交界並不會發生劇烈的組織變化。不過，至少可說基質部係為並未受到脫碳退火的影響之區域。另外，在本說明書中，將從表面到15μm深度的區域稱為「表層15μm區域」。此情況也一樣並非表示在表層15μm區域的交界會有組織之急遽變化。 [基質部的化學組成]
    基質部的化學組成，係幾乎直接反映出熔製時的鋼的化學組成者。以下，關於化學組成中的「%」，若沒有特別指明，都是表示「質量%」。
    C(碳)係在確保鋼材的強度上很重要的元素。就帶狀衝切刀之用途而言，基質部的硬度必須要有265 HV以上，且視用途而定，有時還要求要有300 HV以上。另外，也有要求在對刀鋒進行淬火時要得到500 HV以上的硬度之情形。考慮到這些因素，就要使用含有至少0.4%以上的C之鋼。但是，若C含有量超過0.8%，則變韌鐵或回火麻田散鐵的韌性會降低，且彎曲加工性會變差，所以本發明係使用C：0.40至0.80%之鋼。
    Nb(鈮)係用來使以NbC(碳化鈮)為主體之硬質的含Nb碳化物形成之很重要的元素。在基質部以適度的密度分散之含Nb碳化物係在耐磨耗性之改善上很有效果。另外，Nb具有使作成為變韌鐵組織或回火麻田散鐵組織時之舊沃斯田鐵(austenite)粒徑微細化之作用，在防止彎曲加工時之附刃加工部的斷裂上很有效果。經過種種的研究之結果，發現要使上述的效果充分發揮，必須將Nb含有量設定在0.10%以上。但含有過多的Nb會成為使彎曲加工性降低之主因，故將Nb含有量設定在0.50%以下。
    關於C、Nb以外的鋼成分，則可在能得到後述的金屬組織且不會損及彎曲加工性的範圍內進行調整。可列舉例如以下的鋼成分來進行說明。
    Si(矽)為使鋼脫酸之有效的元素，其含有量以0.05至0.50%為佳。
    Mn(錳)、Cr(鉻)具有使淬火性提高之作用，且為用來獲得均勻的變韌鐵組織或回火麻田散鐵組織之有效的元素。Mn含有量以0.14至2.0%為佳，Cr含有量以0.01至1.00%為佳。Mn含有量設定在0.20%以上則更佳。
    P(磷)、S(硫)可能會成為使鋼的韌性降低之主因，所以其含有量最好低些，但過度的脫磷、脫硫會使得製鋼時的負荷增大而不妥。P含有量可設定在0.002至0.020%之範圍內，S含有量可設定在0.0005至0.020%之範圍內。
    此外，可視需要而含有Mo(鉬)：0.50%以下、V(釩)：0.50%以下、Ni(鎳)：2.0%以下、B(硼)：0.005%以下之一種以上。 [基質部的金屬組織]
    基質部的金屬組織，係為了確保作為刀具的基本特性之硬度及耐磨耗性，而採用以變韌鐵或回火麻田散鐵為主體之組織。較佳為不存在肥粒鐵及波來鐵(perlite)組織。究竟是成為變韌鐵組織或是成為回火麻田散鐵組織係由熱處理履歷所決定。亦即，前者係藉由從沃斯田鐵區域開始之冷卻過程中的恆溫變態處理而得者，後者係藉由從沃斯田鐵區域開始利用淬火處理而成為麻田散鐵組織後進行回火處理而得者。帶狀衝切刀之用途方面，基質部的硬度最好調整為265至450 HV，調整為300至450 HV則更好。
    為了改善在有基質部露出之附刃加工部的彎曲加工性，係先將上述的變韌鐵組織或回火麻田散鐵組織設為基礎(base)，然後再作成為在其中分散有由雪明碳鐵所構成的球狀碳化物之組織狀態。經過種種的研究之結果，發現當基質部中存在有1.0體積%以上的球狀碳化物時，彎曲加工性會顯著地提升。其原因據推測或許是因為：分佈在基質部中的球狀碳化物受到彎曲變形時，會引起周圍的金屬基體(matrix)(變韌鐵或回火麻田散鐵)之微觀的降伏，因而避免會導致斷裂發生之金屬基體的局部的應力集中，使得彎曲加工性提升的緣故。球狀碳化物的粒徑(圓相當直徑)最好為0.2至4.0μm。 [基質部的含Nb碳化物]
    基質部會在附刃加工部露出於表面，而容易受到由於磨耗所造成之損傷(參照第2圖)。本發明中，為了提高基質部的耐磨耗性，而採用使含Nb碳化物分散之方法。含Nb碳化物係為以NbC為主體之硬質的化合物。在附刃加工部的表面以點狀露出有含Nb碳化物，且滑動性會變佳而使得摩擦面不易磨耗，此點已經獲得確認。根據本案發明人等所做的詳細的探討，發現：在基質部中圓相當直徑1.0μm以上之含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上時，相對於瓦楞紙板之耐磨耗性會顯著地提升。另外，根據本案發明人所做的研究得知，即使是圓相當直徑未達0.5至1.0μm之較微細的含Nb碳化物，對於基質部的耐磨耗性的提升也很有效。經過種種的研究探討之結果，發現：只要圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上，就算圓相當直徑1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度未達每900μm2有10.0個以上，也可充分確保相對於瓦楞紙板之耐磨耗性。基質部中的含Nb碳化物的存在密度，係主要藉由鋼中的Nb含有量來加以控制。由於若有過多量的含Nb碳化物存在，就會有損及彎曲加工性之情形，因此通常只要將基質部中之圓相當直徑1.0μm以上或0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度之任一者控制在每900μm2有30.0個以下之範圍內就可避免損及彎曲加工性，此外亦可管理在20.0個以下。另外，將單位面積設為900μm2，係因為要與在表層15μm區域中的含Nb碳化物的存在密度的值相配合之緣故。 [脫碳表層]
    在鋼板的兩側的表面分別形成脫碳表層。脫碳表層係經脫碳退火使碳濃度減低之區域，且為在調質熱處理後也不會產生變韌鐵、麻田散鐵等的變態相，金屬基體為肥粒鐵單相之區域。此脫碳表層為軟質且富有彈性之層，所以具有在帶狀衝切刀成形後，在進行彎曲加工之際防止刀身部的表面斷裂之功能。關於刀身部，其板厚會有很厚之情形，此時以使球狀碳化物分散來提升彎曲加工性之方法將難以確保充分的彎曲加工性，而必須形成脫碳表層。經過種種的研究探討之結果發現：脫碳表層的厚度有必要確保在5μm以上。通常只要設在5至20μm之範圍內即可。 [表層15μm區域的含Nb碳化物]
    另一方面，存在於表層部中之含Nb碳化物，則已知會成為使彎曲加工性劣化的原因。其原因雖還不明確，但可推測是因為其硬度與脫碳表層的肥粒鐵單相組織的硬度差非常大的緣故。儘可能地使表層部之特別是表面附近的區域中不存在有含Nb碳化物，在維持藉由脫碳表層而得到的良好的彎曲加工性上很重要。經過詳細的探討之結果發現：在將基質部中的圓相當直徑1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度調整為每900μm2有10.0個以上之情況下，只要將在表層15μm區域中的圓相當直徑1.0μm以上之含Nb碳化物的存在密度抑制在每900μm2有0至5.0個，即可確保良好的彎曲加工性。藉由如此抑制，就可使存在於靠近板厚中央部之區域之含Nb碳化物不會影響到刀身部的彎曲加工性。另外，在調整為基質部中的圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上之情況下，只要將在表層15μm區域中的圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度抑制在每900μm2有0至5.0個，即可確保良好的彎曲加工性。
    為了減少在表層15μm區域中的含Nb碳化物的存在密度，使鋼板的表層部成為源自於鑄片(例如連續鑄造板坯(slab))的表層部20 mm左右的部份(凝固速度較大的部份)很有效果。由於鑄片的表層部附近其凝固時的冷卻速度很大，所以凝固組織中的共晶碳化物的網狀結構(network)會比鑄片的內部區域小。利用如此之鑄片中的碳化物分佈之差異，就可使表層15μm區域中的含Nb碳化物的存在密度減少至比基質部小。反之，若鋼板的表層部源自於鑄片內部的共晶碳化物的網狀結構(network)較大的部份，則會在鋼板表層部產生該粗大的共晶碳化物的網狀結構經過熱軋、冷軋而破碎、斷裂後的組織狀態，就有可能無法充分地減低表層15μm區域中的含Nb碳化物的存在密度。 [製造程序]
    為了得到本發明之鋼板，必須實施脫碳退火及調質熱處理等各步驟。具體而言可列舉以下之步驟為例來進行說明。
    熔製→熱間軋延→冷間軋延→脫碳退火→冷間軋延→調質熱處理
    其中，供給至熱間軋延之鋼材，最好採用鑄片的表層部20 mm之區域出現在表面之狀態的鋼材。若採用過度去除表層部之鑄片，就會在上述粗大的共晶碳化物的網狀結構出現在表面附近之狀態下供熱間軋延用，而有可能難以減低表層15μm區域中的含Nb碳化物的存在密度。
    板厚係以最後成為0.4至1.5 mm者為佳。
    脫碳退火可藉由例如使鋼板表面在例如調整過露點之700℃的75% H2+25% N2+H2O的氣體環境中曝露3至10小時之熱處理來實施。
    調質熱處理可列舉以下之條件為例來進行說明。 ．要作成變韌鐵組織之情形
    860℃×120秒→急速冷卻→400℃×480秒→空氣冷卻至常溫 ．要作成回火麻田散鐵組織之情形
    860℃×120秒→急速冷卻至約60℃→500℃×180秒→空氣冷卻至常溫
    在這些調質熱處理中，若沃斯田鐵化溫度過高或沃斯田鐵化時間過長，便難以使1.0體積%以上的球狀碳化物分散。
    將經過調質熱處理而調整為上述的組織狀態之鋼板裁為預定寬度，然後對側端部施行使前端尖細之附刃加工，即可得到耐久性佳之帶狀衝切刀。可視需要而對刀鋒部施行高頻淬火，而得到耐久性更佳之帶狀衝切刀。 (實施例) 《實施例1》
    熔製出表1所示之鋼，然後將所得到的鑄片在1250℃下加熱1小時後，以完軋溫度(finish rolling temperature)850℃、捲取溫度(coiling temperature)550℃之條件進行熱間軋延而軋成板厚3 mm之熱軋鋼板。關於一部份的試料(表2之編號4)，係為了在凝固組織中的共晶碳化物的網狀結構很大的部份出現在表面的狀態下實施熱間軋延，而將削除鑄片的表層部20 mm後的鋼材供作為熱間軋延用。對於所得到的各熱軋鋼板施行冷間軋延到板厚成為2.2 mm後，施行脫碳退火，接著再施行冷間軋延到板厚成為0.7 mm後，在連續退火爐中實施淬火回火處理或恆溫變態處理，而得到供試材。
    熱處理條件如下所述。 [脫碳退火]
    使鋼板表面在調整露點之700℃的75% H2+25% N2+H2O的氣體環境中曝露5小時。 [恆溫變態處理]
    保持在780至980℃中30至600秒→在保持320至480℃之熔融的鉍(bismuth)浴中急速冷卻→保持在320至480℃中60至600秒→空氣冷卻至常溫 [淬火回火]
    保持在780至980℃中30至600秒→在60℃之淬火劑中急速冷卻→保持在400℃中300秒→空氣冷卻至常溫
    [組織觀察]
    觀察各供試材之與板厚方向平行的剖面，並調查脫碳表層的厚度(金屬基體為肥粒鐵單相之區域的平均厚度)、基質部的金屬組織、基質部之由雪明碳鐵所構成之球狀碳化物的面積比率(體積%)、基質部及表層15μm區域中之圓相當直徑1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度。碳化物是否為含Nb碳化物係利用以EDX進行的分析來確認。球狀碳化物的量及含Nb碳化物的圓相當直徑係以圖像解析方式來進行測定。含Nb碳化物的存在比率，在基質部及表層15μm區域都是先測定4500μm2之區域再算出每900μm2之密度。其中，在表層15μm區域方面，係觀察5個視野之在板厚方向具有長度15μm之一邊之15×60μm(=900μm2)的矩形區域。
    其中，表1中之鋼d係為C含有量少而無法得到適於衝切刀之充分的硬度之鋼種，所以除了基質部及表層15μm區域中之圓相當直徑1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度之外，剔除在調查對象之外。
    另外，從削除表面之200μm以上深度的表層而只留下基質部之試料採取分析樣本，調查基質部的化學組成後，發現不論是哪一種鋼都與表1所示之熔製時的分析值相當一致。因此，可直接將表1之分析值掌握作為基質部的化學組成。 [彎曲加工性之評價]
    以使軋延方向成為長度方向之方式從各供試料切出長100 mm、寬25 mm之窄長方形試驗片，並在其一個側端部進行切削來施行附刃加工，以形成刀鋒角為45°之衝切刀試料。刀身部的厚度為0.7 mm。
    對此經過附刃加工之試料進行衝頭(punch)前端半徑為0.25 mm、彎曲角度為120°之頂彎測試，分別針對刀身部及附刃加工部進行彎曲加工性評價。評價基準係對刀身部及附刃加工部皆進行如以下之評斷，且評價結果在評價點4以上即判定為合格。
    評價點5：看不到裂痕、也看不到表面粗糙。
    評價點4：雖看不到裂痕，但可觀察到表面粗糙。
    評價點3：觀察到微小裂痕。
    評價點2：觀察到連結在寬度方向之微小裂痕。
    評價點1：試驗片斷裂。 [耐久性評價]
    從彎曲加工性合格之供試料製作出刀鋒與上述者同樣形狀之帶狀衝切刀，並對刀鋒施加高頻淬火後，彎曲加工成正方形的衝切形狀，然後將該帶狀衝切刀埋入薄木板(veneer)之木模中來製作出衝切模具。使用此正方形的衝切模具以一定的負荷及壓入速度將切斷試驗用紙切斷，以一定的基準調查在能維持實用上充分的切斷精度及良好作業性之狀態下的切斷張數，並針對使用JIS中規定的S55C相當鋼(無添加Nb)之習知帶狀衝切刀進行同樣的試驗，然後比較兩者的試驗結果，對於耐久性明顯高於S55C相當鋼之鋼作出○(耐久性良好)之評價，對於耐久性與S55C相當鋼同等程度之鋼作出×(耐久性普通)之評價，且將評價為○者視為合格。
    將比較結果顯示於表2中。
    從表2可知，依照本發明之鋼板之表層部、基質部皆具有預定的金屬組織狀態，利用這些預定的金屬組織狀態就可實現彎曲加工性及耐久性更佳的帶狀衝切刀。
    相對於此，作為比較例之編號4，由於是將凝固組織中的共晶碳化物網狀結構很大的部份露出在表面之鋼材供作熱間軋延而得到的鋼板，所以在此鋼板的表層部中，會有可能因為粗大的共晶碳化物網狀結構在熱軋、冷軋後破碎、斷裂而導致之大量的含Nb碳化物存在，使得彎曲加工性劣化。編號5則因為C含有量低所以並無法透過刀鋒的高頻淬火而得到500 HV之硬度。編號6、8係使用不含有Nb之鋼，無法在附刃加工部得到由於含Nb碳化物而具有之耐磨耗性的改善效果，故耐久性並未改善。編號12因為使用C含有量過高之鋼，所以彎曲加工性會劣化。編號13因為使用Nb含有量過高之鋼，所以含Nb碳化物的量變多，使得彎曲加工性劣化。 《實施例2》
    本實施例除了係計數圓相當直徑0.5μm以上的粒子的數目來求出基質部中之含Nb碳化物的存在密度之外，進行與實施例1同樣之各試驗。熔製出表1及表3所示之鋼，然後以與實施例1同樣之條件進行冷間軋延到板厚成為0.7 mm後，在連續退火爐中實施淬火回火處理或恆溫變態處理，而得到供試材。淬火回火處理或恆溫變態處理也採用實施例1中記載之條件。
    [組織觀察]
    觀察各供試材之與板厚方向平行的剖面，並調查脫碳表層的厚度(金屬基體為肥粒鐵單相之區域的平均厚度)、基質部的金屬組織、基質部之由雪明碳鐵所構成之球狀碳化物的面積比率(體積%)、基質部及表層15μm區域中之含Nb碳化物的存在密度。含Nb碳化物的存在密度，在基質部中係以圓相當直徑0.5μm以上的粒子作為計數的對象，在表層15μm區域中則是以圓相當直徑1.0μm以上的粒子作為計數的對象。測定方法與實施例1相同。 [彎曲加工性評價]
    以與實施例1相同的方法進行評價。 [耐久性評價]
    從彎曲加工性合格之供試料製作出刀鋒與上述者同樣形狀之帶狀衝切刀，然後針對施行高頻淬火之情形及未施行高頻淬火之情形，分別進行與實施例1同樣之試驗。評價係與針對使用JIS中規定的S55C相當鋼(無添加Nb)之習知帶狀衝切刀進行同樣的試驗所得到的結果相比較而進行。
    對於具有S55C相當鋼的2倍程度以上的耐久性之鋼作出◎(耐久性優良)之評價，對於具有S55C相當鋼的1.5倍程度以上的耐久性之鋼作出○(耐久性良好)之評價，對於耐久性與S55C相當鋼同等程度之鋼作出×(耐久性普通)之評價，且將有施行高頻淬火者之評價為◎者視為合格，將未施行高頻淬火者之評價為○以上者視為合格。
    將比較結果顯示於表4中。
    從表4得知，藉由使用在表層部中圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度減低到每900μm2有0至5.0個、且在基質部中圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上之依照本發明之鋼板，即可實現彎曲加工性及耐久性皆良好之帶狀衝切刀。而且在耐久性方面，即使未進行刀鋒之高頻熔接，也可得到比習知材料更良好之耐久性。
    相對於此，作為比較例之編號34，由於是將凝固組織中的共晶碳化物網狀結構很大的部份露出在表面之鋼材供作為熱間軋延用而得到的鋼板，所以在此鋼板的表層部中，會有可能因為粗大的共晶碳化物網狀結構在熱軋、冷軋後破碎、斷裂而導致之大量的含Nb碳化物存在，使得彎曲加工性劣化。編號35則因為C含有量低，所以無論有無刀鋒之高頻淬火都無法實現良好的耐久性。編號36、38係使用不含有Nb之鋼，所以無法在附刃加工部得到由於含Nb碳化物而具有之耐磨耗性的改善效果，故耐久性並未改善。編號42因為使用C含有量過高之鋼，所以彎曲加工性會劣化。編號43因為使用Nb含有量過高之鋼，所以含Nb碳化物的量變多，使得彎曲加工性劣化。
    第1圖係示意性顯示藉由形成脫碳表層而改善彎曲加工性之習知一般的帶狀衝切刀的剖面構造之圖。
    第2圖係示意性顯示在使用具有脫碳表層之習知的帶狀衝切刀時成為問題之附刃加工部的磨耗形態之圖。
    第3圖係示意性顯示依照本發明之帶狀衝切刀用鋼板之與板厚方向平行的剖面之剖面構造之圖。
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種耐久性佳的帶狀衝切刀用鋼板，在將從鋼板兩側的表面算起的深度分別為200μm以下的區域稱為「表層部」，將從該「表層部」起之板厚方向內部的區域稱為「基質部」時，基質部係具有含有C：0.40至0.80質量%、Nb：0.10至0.50質量%之化學組成，並具有在變韌鐵中或回火麻田散鐵中存在有1.0體積%以上之包括雪明碳鐵的球狀碳化物、且圓相當直徑1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上之金屬組織，並且將硬度調整為265至450 HV；表層部則是具有包括肥粒鐵單相組織之厚度5μm以上的脫碳表層，且在從表面到15μm深度的區域(稱為「表層15μm區域」)中圓相當直徑1.0μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有0至5.0個。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之耐久性佳的帶狀衝切刀用鋼板，其中，基質部的硬度係調整為300至450 HV。
    [3] 一種耐久性佳的帶狀衝切刀用鋼板，在將從鋼板兩側的表面算起的深度分別為200μm以下的區域稱為「表層部」，將從該「表層部」起之板厚方向內部的區域稱為「基質部」時，基質部係具有含有C：0.40至0.80質量%、Nb：0.10至0.50質量%之化學組成，並具有在變韌鐵中或回火麻田散鐵中存在有1.0體積%以上之包括雪明碳鐵的球狀碳化物、且圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有10.0個以上之金屬組織，並且將硬度調整為265至450 HV；表層部則是具有包括肥粒鐵單相組織之厚度5μm以上的脫碳表層，且在從表面到15μm深度的區域(稱為「表層15μm區域」)中圓相當直徑0.5μm以上的含Nb碳化物的存在密度為每900μm2有0至5.0個。
    [4] 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之帶狀衝切刀用鋼板，其中，基質部的化學組成，以質量%表示係為C：0.40至0.80%、Si：0.05至0.50%、Mn：0.14至2.0%、P：0.002至0.020%、S：0.0005至0.020%、Cr：0.01至1.00%、Nb：0.10至0.50%、Mo：0至0.50%、V：0至0.50%、Ni：0至2.0%、B：0至0.005%、以及剩餘的百分比之Fe及不可避免的雜質。
    [5] 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之帶狀衝切刀用鋼板，其中，脫碳表層的厚度係為5至20μm。
    [6] 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之帶狀衝切刀用鋼板，其中，鋼板的板厚係為0.4至1.5 mm。
    [7] 一種帶狀衝切刀，其係在包括申請專利範圍第1至6項中任一項所述之鋼板之帶狀素材的側端部具有前端尖細之附刃加工部者。
    [8] 一種帶狀衝切刀，係為在包括申請專利範圍第1至6項中任一項所述之鋼板之帶狀素材的側端部具有前端尖細之附刃加工部，且在其前端部份具有對基質部的組織進行淬火而形成之硬度500 HV以上的刀鋒淬火部者。
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