JP2000317738A - ステンレス鋼ボルトの製造方法 - Google Patents

ステンレス鋼ボルトの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品不良がほとんど発生しない安価なステン
レス鋼ボルトの製造方法を提供する。 【解決手段】 ボルト軸部(32)の外径よりも所定寸法大
きい外径の析出硬化型ステンレス鋼製の丸棒(20)の一端
側に、頭部粗形状部分(21)を鍛造加工した後、固溶化熱
処理及び析出硬化熱処理を行って規定の機械的性質に調
質し、その表面を切削加工することにより、酸化膜を除
去し、かつボルト頭部(31)を所定の外形状に仕上げ、ボ
ルト軸部(32)を所定の外径に形成するとともにその先端
側にねじ下部分(30)を形成し、そこにねじ(33)を転造又
は切削する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はステンレス鋼ボル
トの製造方法に関し、特に製品不良がほとんど発生せ
ず、しかも低コストで製造できるようにした方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】構造用のボルト、ナット及び座金にはス
テンレス鋼製のものが用いられることが多い。かかるボ
ルト等に用いるステンレス鋼にはオーステナイト系、オ
ーステナイト・フェライト系、フェライト系、マルテン
サイト系及び析出硬化系が知られているが、析出硬化系
のステンレス鋼のボルト等が特に機械的性質に優れてい
る。
【０００３】従来、析出硬化系のステンレス鋼ボルトを
製造する場合、析出硬化系ステンレス鋼線材（ＪＩＳ
Ｇ４３０３）を所定の長さに切断し、これをボルト粗形
状に熱間鍛造し、焼きなましを行い、ショットブラスト
で表面酸化膜を除去し、その後にねじ下切削を行うか、
又は析出硬化系ステンレス鋼線材を所定長さに切断して
冷間鍛造した後、ねじを転造し、固溶化熱処理及び析出
硬化熱処理を施して規定の機械的性質に調質し、最後に
熱処理によって生成される表面酸化膜を酸洗及び電解研
磨によって除去し、表面を不動態化して製品ボルトを得
る方法が採用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の製
造方法では酸洗及び電解研磨にコストがかかり、特に酸
化膜の生成を抑制すべく、固溶化熱処理及び析出硬化熱
処理を真空中で行う必要があり、これがコスト高の大き
な原因となっていた。
【０００５】また、酸洗及び電解研磨では表面の酸化膜
を完全に除去することが難しく、不動態化が不完全とな
って塩水噴霧試験で不合格になり、製品不良が発生する
ことがしばしばあった。
【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑み、製品不良
がほとんど発生せず、しかも安価に製造できるようにし
たステンレス鋼ボルトの製造方法を提供することを課題
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係るス
テンレス鋼ボルトの製造方法は、規定の機械的性質を有
するボルトを製造するにあたり、ボルト軸部の外径より
も所定寸法大きい外径の析出硬化型ステンレス鋼製の丸
棒の一端側に、頭部粗形状部分を鍛造によって成形する
工程と、該整形後の丸棒に対して固溶化熱処理及び析出
硬化熱処理を行って規定の機械的性質に調質する工程
と、該調質後の丸棒の全表面を切削加工することによ
り、酸化膜を除去しかつボルト頭部を所定の外形状に仕
上げ、ボルト軸部を所定の外径に成形するとともにねじ
下部分を形成する工程と、上記ねじ下部分にねじを転造
又は切削する工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】熱処理した析出硬化型ステンレス鋼を鍛造
加工する方法は、材料が硬く、鍛造割れが発生し、ある
いは鍛造荷重が過大になる等の理由により、到底採用で
きない。そこで、従来の製造方法では析出硬化熱処理前
の比較的軟らかい段階でボルト頭部の鍛造仕上げ及びね
じの転造加工を行い、その後に熱処理を行って硬度を高
める方法を採用せざるを得なかったものと考えられる。
【０００９】本発明の特徴の１つはボルト製造について
の従来の常識を全面的に変更し、ボルト頭部の鍛造仕上
げを止め、ボルト頭部の粗形状を鍛造加工し、熱処理後
に切削加工によってボルト頭部の形状に仕上げ、ボルト
軸部を規定の外径に形成し、ねじを転造又は切削するよ
うにした点にある。これにより、表面の酸化膜を完全に
除去でき、コスト高となる酸洗及び電解研磨を不要にで
き、又大気中で熱処理を行うことができるので、高価な
真空設備等を不要にできる。
【００１０】素材丸棒の外径はボルト軸部の外径に削り
代を加えた寸法であることが必要である。丸棒の素材に
は析出硬化型ステンレス鋼、具体的にはＪＩＳ Ｇ４３
０３を用いる。このＪＩＳ Ｇ４３０３にはＳＵＳ６３
０及びＳＵＳ６３１が含まれる。ＳＵＳ６３０は、Ｃ：
０．００７％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０
％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以
下、Ｎｉ：３．０〜５．０％、Ｃｒ：１５〜１７．５
％、Ｃｕ：３．０〜５．０％、Ｎｂ：０．１５〜０．４
５％の組成を有する。他方、ＳＵＳ６３１は、Ｃ：０．
００９％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以
下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎ
ｉ：６．５０〜７．５５％、Ｃｒ：１６〜１８％、Ａ
ｌ：０．７５〜１．５０％の組成を有する。
【００１１】また、ＳＵＳ６３０の固溶化熱処理は１０
２０〜１０６０℃で保持した後、急冷することにより行
う。析出硬化熱処理は４７０〜４９０℃で保持した
後、空冷する、５４０〜５６０℃で保持した後、空冷
する、５７０〜５９０℃で保持した後、空冷する、
６１０〜６３０℃で保持した後、空冷する、のいずれか
に方法で行う。
【００１２】ＳＵＳ６３１の固溶化熱処理は１０００〜
１１００℃で保持した後、急冷することにより行う。析
出硬化熱処理は７６０±１５℃に９０分保持し、１時
間以内に１５℃以下に冷却して３０分保持するか、５６
５±１０℃に９０分間保持して空冷する、９５５±１
０℃に１０分保持し、室温まで空冷するか、固溶化熱処
理後、２４時間以内に−７３±６℃に８時間保持する
か、５１０±１０℃に６０分間保持して空冷する、の
いずれかの方法で行う。
【００１３】ボルト頭部と軸部とは直接連続した形態で
もよく、ボルト頭部と軸部との間に首下部を設けた形態
でもよい。首下部は頭部粗形状部分から頭部を切削する
際に形成することができる。
【００１４】
【作用及び発明の効果】本発明によれば、析出硬化型ス
テンレス鋼製の丸棒に対してボルト頭部の粗形状を鍛造
した後、熱処理して規定の機械的性質を付与した後、切
削加工によってボルト頭部及び首下部を所定の外形状に
仕上げるとともに、ボルト軸部を所定の外径に形成し、
ボルト軸部にねじを転造又は切削するようにしたので、
酸化膜を完全に除去でき、製品不良の発生を大幅に削減
できる。また、高価な真空処理設備及び高価な酸洗や電
解研磨の工程を不要にでき、製造コストを大幅に低減で
きる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す具体例
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るステン
レス鋼ボルトの製造方法の好ましい実施形態を模式的に
示す。本例の方法でステンレス鋼ボルトを製造する場
合、図１の(a) に示されるように、製品のボルト軸部の
外径より削り代だけ大きい外径を有する析出硬化型ステ
ンレス鋼丸棒１０を材料として用い、該丸棒１０を所定
寸法に切断して図１の(b) に示される丸棒２０を得る。
【００１６】次に、丸棒２０を所定温度に加熱して鍛造
機にセットし、図１の(c) に示されるように丸棒２０の
端部にボルト頭部の粗形状を熱間鍛造にて加工した後、
図１の(d) に示されるように固溶化熱処理を行って固溶
体化を行い、析出硬化熱処理を行って規定の機械的性質
に調質する。固溶化熱処理及び析出硬化熱処理はＪＩＳ
規格に沿って行うことができる。
【００１７】熱処理が済むと、図１の(e) に示されるよ
うに、丸棒２０をＮＣ旋盤（図示せず）にチャッキング
し、切削バイトを用い、丸棒２０の外表面の全体を切削
加工し、ボルト頭部３１及び首下部３４を所定の外形状
に仕上げるとともに、ボルト軸部３２は規定の外径に形
成し、さらにねじ下部分３０はねじ径に対応する寸法に
切削する。これにより、表面の酸化膜は全て取り除くこ
とができる。
【００１８】最後に、ねじ下部分３０に対してねじ３３
を転造すると、図１の(f) に示される製品のボルトを得
ることができる。なお、転造に代え、切削によってねじ
３３を形成することもできる。
【００１９】例えば、材料径２０．３ｍｍのＳＵＳ６３
０の丸棒１０を材料として用い、長さ１２６ｍｍに切り
出して丸棒２０を製作した。この丸棒２０を１１００〜
１３００℃の温度に加熱し、丸棒２０の一端側に外径３
８ｍｍ、厚み１８ｍｍのボルト頭部粗形状を熱間鍛造で
成形した。
【００２０】次に、１０２０〜１０６０℃の温度で５０
〜７０分間保持し、水冷して固溶化熱処理を行い、６１
０〜６３０℃の温度で４〜５時間保持した後、空冷して
析出硬化処理を行い、硬度をＨＲＣ３２に調質した。
【００２１】その後、表面全体に対して切削加工を行
い、頭部粗形状部分３１を二面幅３１．６ｍｍ、高さ１
３ｍｍの六角形状に、又頭部３１に続く首下部３４を高
さ１ｍｍの規定の形状に各々仕上げ、又首下部３４に続
くボルト軸部３２を外径２０ｍｍに形成し、さらにボル
ト軸部３２に続く３５ｍｍの部分にねじ下部分３０を形
成した後、ねじ下部分３０にねじ３３を転造し、呼び径
Ｍ２０、首下１００ｍｍの六角ボルトを製造した。これ
に塩水噴霧試験を行ったところ、２４時間経過しても錆
は発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るステンレス鋼ボルトの製造方法
の好ましい実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ 丸棒 ２０ 丸棒 ３０ ねじ下部分 ３１ 頭部粗形状部分 ３２ ボルト軸部 ３３ ねじ ３４ 首下部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 規定の機械的性質を有するボルトを製造
    するにあたり、 ボルト軸部の外径よりも所定寸法大きい外径の析出硬化
    型ステンレス鋼製の丸棒の一端側に、頭部粗形状部分を
    鍛造によって成形する工程と、 該整形後の丸棒に対して固溶化熱処理及び析出硬化熱処
    理を行って規定の機械的性質に調質する工程と、 該調質後の丸棒の全表面を切削加工することにより、酸
    化膜を除去しかつボルト頭部を所定の外形状に仕上げ、
    ボルト軸部を所定の外径に成形するとともにねじ下部分
    を形成する工程と、 上記ねじ下部分にねじを転造又は切削する工程と、を備
    えたことを特徴とするステンレス鋼ボルトの製造方法。
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