JPH07126799A - 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルトの製造方法 - Google Patents

耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルトの製造方法

Info

Publication number
JPH07126799A
JPH07126799A JP27360193A JP27360193A JPH07126799A JP H07126799 A JPH07126799 A JP H07126799A JP 27360193 A JP27360193 A JP 27360193A JP 27360193 A JP27360193 A JP 27360193A JP H07126799 A JPH07126799 A JP H07126799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
bolt
tempering
delayed fracture
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP27360193A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Nakahara
猛 中原
Masao Toyama
雅雄 外山
Toyofumi Hasegawa
豊文 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP27360193A priority Critical patent/JPH07126799A/ja
Publication of JPH07126799A publication Critical patent/JPH07126799A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 C:0.30〜0.45%,Si:0.01
〜0.30%,Mn:0.20〜1.0%,Cr:0.
50〜2.5%,Mo:0.20〜1.5%,Al:
0.01〜0.05%を夫々含有し、残部がFeおよび
不可避不純物からなり、且つ該不可避不純物中P:0.
015以下,S:0.015以下(但し、いずれも0%
を含む)に夫々抑制してなる鋼材を使用し、これをボル
ト状に成形加工した後焼入れ処理し、引続き400℃以
上の温度で繰り返し焼戻し処理する。 【効果】 1300N/mm2 以上の引張強度を有し、
且つ優れた耐遅れ破壊特性を有するボルトを提供し得る
ことになった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車,産業機械,土
木機械などにおいて使用されるボルトの製造方法に関
し、特に引張強さが1300N/mm2 以上の高強度を
有し、且つ耐遅れ破壊性に優れたボルトの製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の燃費向上の要求から、車
体重量の低減化が指向され、それにともなって使用され
るボルトにも高強度ものが要求される様になってきてい
る。また構造物の大型化に伴い、産業機械や土木機械に
おいて用いられるボルトにおいてもより高強度のものが
要求される様になっている。
【0003】ボルトを高強度化していく場合、特に気を
つけなければならない項目としては、遅れ破壊現象があ
る。この現象は、ボルトのように鋭い切欠きが存在する
鋼材に対して、静的引張応力を加えた状態で突然破壊す
る現象である。特に引張強さが1200N/mm2 を超
えたあたりから鋼材の感受性が高くなり、遅れ破壊が生
じ易くなると言われている。このことは、現在のJIS
規格B1051の「ボルト・小ねじの機械的性質」の高
い強度区分が12.9であることや、JIS規格B11
86の「摩擦接合用高力六角ボルト、六角ナット、平座
金セット」の高い強度区分が11Tであることからも窺
える。従って、現在これらの業界で使用されているボル
トの強度の上限は、一部の場合を除いて殆どが1200
〜1300N/mm2 程度となっている。
【0004】上記の様な高強度材の遅れ破壊現象につい
ては、これまでも様々研究されており、その原因として
鋼材中の水素が遅れ破壊の助長要因であることがほぼ判
明しているが、その詳細な破壊メカニズムについては不
明な点が多い。また鋼成分の影響等についても十分に解
明されておらず、不明な点が多い。
【0005】上記の様なボルトの素材として用いられる
鋼材としては、通常SCM435やSCM440等の低
合金鋼が用いらており、ボルトに成形した後焼き入れ処
理し、その後一回の焼き戻し処理が施されて使用されて
いる。またこれらの鋼材の高強度化を図る手段として
は、上記の様な低合金鋼に合金元素を添加し、焼き戻し
温度があまり低くならない様な対策が採用されるのが一
般的である。しかしながら、十分な耐遅れ破壊性がえら
れていない。従って、自動車メーカ等からの1300N
/mm2 以上の高強度を有するボルト材の要請に対処で
きていないのが実情である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、13
00N/mm2 以上の引張強度を有し、且つ耐遅れ疲労
破壊性にも優れたボルトを製造するための方法を確立し
ようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る製造方法の構成は、C:0.30
〜0.45%,Si:0.01〜0.30%,Mn:
0.20〜1.0%,Cr:0.50〜2.5%,M
o:0.20〜1.5%,Al:0.01〜0.05%
を夫々含有し、残部がFeおよび不可避不純物よりな
り、且つ該不可避不純物中P:0.015%以下,S:
0.015%以下(但し、いずれも0%を含む)に夫々
抑制してなる鋼材を使用し、これをボルト状に成形加工
した後焼入れ処理し、引き続き400℃以上の温度で繰
り返し焼戻し処理する点に要旨を有するものである。
【0008】
【作用】本発明者ら上記の目的を達成するため、遅れ破
壊発生の大きな要因である水素に着目し、各種鋼成分と
焼戻し条件について検討を重ねた。その結果、遅れ破壊
に影響する水素が鋼の合金成分と焼戻し条件に少なから
ず影響を受けることが分かった。即ち、適正な鋼成分の
選択と繰り返し焼き戻しの組み合わせによって、遅れ破
壊を助長する拡散性水素(即ち、室温〜200℃付近で
鋼中を移動する水素)が低減され、耐遅れ破壊性が著し
く向上することを見いだし、本発明を完成した。
【0009】上記の様な効果が得られた理由については
その詳細を解明した訳ではないが、おそらく繰り返し焼
戻しによって析出した微細炭窒化物が拡散性水素をトラ
ップすることによるものと考えられる。次に、本発明で
規定した各要件の設定理由について説明する。まず、本
発明で用いる鋼材の成分組成を定めた理由は下記の通り
である。
【0010】C:0.30〜0.45% Cは鋼の焼入性と強化確保のために必要な元素である
が、0.30%未満では本発明の対象であるボルトの引
っ張り強さを1300N/mm2 以上にするのに、40
0℃以上の焼き戻し温度で達成することができない。一
方、その含有量が0.45%を超えると、冷間加工性お
よび靭性を阻害する。
【0011】Si:0.01〜0.30% Siは、溶製時の脱酸剤として有用な元素であり、その
ためには0.01%以上含有させる必要があるが、過剰
に添加すると酸化物系の介在物を生成すると共に、球状
化焼なましや焼入れ処理等の熱処理の粒界酸化を助長
し、冷間鍛造性および耐遅れ破壊性を低下させる。こう
したことから、Siの含有量は0.01〜0.30%と
規定した。
【0012】Mn:0.20〜1.0% Mnは、鋼の焼入れ性の向上と脱酸性元素として必要で
あり、またSによる熱間脆性を防止するために添加する
ものであるが、そのためには少なくとも0.20%以上
含有させなければならない。しかし、多過ぎると粒界へ
の偏析が多くなり、粒界強度の低下や耐遅れ破壊性の低
下を招くので、1.0%以下に抑える必要がある。
【0013】Cr:0.50〜2.5% Crは焼入れ性向上に極めて有効な元素であり、耐食性
の向上にも有効な元素である。また本発明の特徴である
「繰り返し焼戻しによる微細炭窒化物の析出」にとって
も有用な元素である。この様な効果を発揮させるために
は、少なくとも0.50%以上添加する必要があるが、
その添加量が2.5%を超えると冷間加工性を阻害す
る。
【0014】Mo:0.20〜1.5% Moは焼入れ性と焼きもどし抵抗の向上に有効な元素で
あり、またCrと同様に繰り返し焼戻しによって炭窒化
物を微細析出し、水素のトラップ効果によって拡散性水
素を減少し、耐遅れ破壊性の改善に効果的である。その
含有量が0.20%未満では、400℃以上の繰り返し
焼戻し後に引っ張り強度が1300N/mm2 以上の高
強度ボルト用鋼としての特性を得るのに不十分であり、
1.5%を超えて添加してもその効果が小さく、いたず
らにコストアップを招くことになる。
【0015】Al:0.01〜0.05% Alは脱酸成分として欠くことのできない元素であり、
しかも鋼中のフリーのNを固定して焼戻し脆性の防止と
結晶粒の微細化に有用な元素であり、それらの効果を有
効に発揮させるには0.01%以上含有させなければな
らない。しかし、それらの効果は0.05%で飽和し、
それ以上含有させると非金属介在物量が増大して靭性低
下を招く。
【0016】本発明で対象とする鋼材は上記の各元素を
基本成分とし、残部Feおよび不可避不純物からなるも
のであるが、該不可避不純物中のPやSは夫々下記の如
く抑制する必要がある。
【0017】P:0.015%以下(但し、0%を含
む) PはMnと同様に粒界に偏析して耐遅れ破壊性を低下さ
せる不可避不純物であり、できるだけ少ないほうがよ
く、その上限を0.015%と定めた。
【0018】S:0.015%以下(但し、0%を含
む) Sは熱間脆性を引き起こす不可避不純物である。また、
Mnと結合してMnSとなってボルト成形時の冷間鍛造
性を阻害すると共に、鋼の遅れ破壊性を低下させる。こ
うしたことから、Sはできるだけ少ないほうが良く、
0.015%を上限とする。
【0019】本発明で対象とする鋼材には、必要によっ
てNi,Ti,V,Nb等を添加しても良い。これらの
元素を添加するときの、成分範囲限定理由は下記の通り
である。
【0020】Ni:0.05〜1.0% Niは鋼の靭性の向上と焼入れ性の向上のために必要に
よって添加される。Crの添加量が0.05%未満では
その効果が発揮されず、1.0%を超える添加はそれ以
上の向上効果が望めず、いたずらにコストアップを招く
のでその上限を1.0%とした。
【0021】Ti:0.01〜0.10% Tiは結晶粒度を微細化して粒界面積を増加させること
によって、P等による粒界偏析成分の分散や、水素のト
ラップサイトの増加による拡散性水素の減少、更にはフ
リーの窒素の固定等による効果によって、耐遅れ破壊性
を改善するのに有効な元素であり、その効果を発揮させ
るためには、0.01%以上添加する必要がある。しか
しながら、過剰に添加すると粗大なTiNが多量にでき
て冷間加工性や耐遅れ破壊性を逆に阻害するので、その
上限を0.10%とした。
【0022】V:0.05〜0.40% Vは析出硬化による焼戻し軟化抵抗を付与と、結晶粒の
微細化のために必要によって添加するものであるが、
0.05%未満ではその効果が発揮されず、0.40%
を超える添加ではその効果が飽和する。
【0023】Nb:0.01〜0.10% Nbは結晶粒の微細化を目的としてAlやTiに加えて
必要によって添加するが、0.01%未満ではその効果
が発揮されず、0.10%を超える添加ではその効果が
飽和する。
【0024】本発明では、上記のような化学成分組成を
有する鋼材を使用し、これをボルト状に成形加工した後
焼き入れ処理し、引続き400℃以上の温度で繰り返し
焼戻しを行なうものであるが、これは繰り返し焼戻しを
行なうことによって炭窒化物を微細に析出させ、これに
よって遅れ破壊に悪影響のある拡散性水素を減少させる
ものである。即ち、従来行なわれている一回の焼戻しで
は、析出炭窒化物が少なく、十分な効果が得られない。
また焼き戻し時の温度を400℃以上としたのは、30
0〜400℃で認められる焼戻し脆性を回避して高い靭
性を付与するためである。このとき焼戻し後の冷却は、
できるだけ急冷のほうが良い。尚一回の焼戻し時間を長
くすることも考えられるが、そうすると微細に析出した
析出物が凝集してしまい、拡散性の減少という本発明の
効果が得られない。
【0025】以下、実施例によって本発明を更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定するものではな
く、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれ
も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0026】
【実施例】表1に示す符号A〜Iの成分組成の鋼材を使
用し、圧延した後、球状化焼鈍および伸線加工を行な
い、冷間鍛造によってM10ボルトを成形した。成形し
たボルトを焼入れし、その後本発明材については400
℃以上の温度で繰り返し焼戻し処理を行ない、比較材に
ついては一回の焼戻しを行ったり、400℃未満の温度
で繰り返し焼戻しを行ない、引張強さを約1400〜1
500N/mm2 に調整した後、耐遅れ破壊性と拡散性
水素量を調査した。尚遅れ破壊性の調査は、ボルトを酸
中に浸漬した後水洗・乾燥し、大気中で負荷する方法に
て100時間の遅れ破壊強さを求めて比較評価した。調
査結果を、焼戻し条件および引張強さと共に表2に示
す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表1,2からも明らかである様に、本発明
の規定要件を全て満足する実施例のもの(No. 1,3,
5.7)は、一回焼戻ししただけの比較例のもの(No.
2,4,6,10)に比べて優れた遅れ破壊強性を示し
ていることが分かる。また鋼成分が本発明で規定する範
囲外であるNo. 8、9のものは、繰り返し焼き戻し処理
をしたものであるが、焼き戻し温度が400℃以下の低
い温度であるので、高い遅れ破壊強さが得られていな
い。
【0030】尚表2には、各鋼材の酸洗い後の拡散性水
素量も示したが、実施例のものは比較例のものに比べ
て、拡散性水素の量が少なく、遅れ破壊強さと良い相関
があることが分かる。
【0031】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、鋼
材の成分組成を特定すると共に、焼入れ後の焼戻しを繰
り返し行なうことによって、1300N/mm2 以上の
強度を有し、且つ優れた耐遅れ破壊特性を有するボルト
を提供し得ることになった。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.30〜0.45%(重量%の意
    味、以下同じ),Si:0.01〜0.30%,Mn:
    0.20〜1.0%,Cr:0.50〜2.5%,M
    o:0.20〜1.5%,Al:0.01〜0.05%
    を夫々含有し、残部がFeおよび不可避不純物よりな
    り、且つ該不可避不純物中P:0.015%以下,S:
    0.015%以下(但し、いずれも0%を含む)に夫々
    抑制してなる鋼材を使用し、これをボルト状に成形加工
    した後焼入れ処理し、引続き400℃以上の温度で繰り
    返し焼戻し処理することを特徴とする耐遅れ破壊性に優
    れた高強度ボルトの製造方法。
  2. 【請求項2】 更に、Ni:0.05〜1.0%を含有
    した鋼材を用いる請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 更に、Ti:0.01〜0.10%を含
    有した鋼材を用いる請求項1または2に記載の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 更に、V:0.05〜0.40%を含有
    した鋼材を用いる請求項1〜3のいずれかに記載の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 更に、Nb:0.01〜0.10%を含
    有した鋼材を用いる請求項1〜4のいずれかに記載の製
    造方法。
JP27360193A 1993-11-01 1993-11-01 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルトの製造方法 Withdrawn JPH07126799A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27360193A JPH07126799A (ja) 1993-11-01 1993-11-01 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルトの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27360193A JPH07126799A (ja) 1993-11-01 1993-11-01 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルトの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07126799A true JPH07126799A (ja) 1995-05-16

Family

ID=17530042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27360193A Withdrawn JPH07126799A (ja) 1993-11-01 1993-11-01 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルトの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07126799A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1371863A4 (en) * 2001-03-22 2004-10-20 Nippon Steel Corp HIGH-STRENGTH BOLT WITH EXCELLENT RESISTANCE TO DELAYED BREAKAGE AND STEEL PRODUCT FOR IT
JP2012233244A (ja) * 2011-05-09 2012-11-29 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼製ボルトおよびその製造方法
KR20200021754A (ko) * 2018-08-21 2020-03-02 주식회사 포스코 수소취성 저항성이 우수한 고강도 선재, 이를 이용한 볼트용 강재, 이들의 제조방법
CN115404399A (zh) * 2021-05-28 2022-11-29 宝山钢铁股份有限公司 一种均质高强耐久螺栓用钢及其制备方法
CN115433871A (zh) * 2021-06-02 2022-12-06 宝山钢铁股份有限公司 一种耐氢脆延迟断裂的高强度钢及其制造方法
CN117467889A (zh) * 2022-07-20 2024-01-30 宝山钢铁股份有限公司 一种高淬透性高强度中碳钢、圆钢及其制造方法
EP4060072A4 (en) * 2019-12-18 2024-06-12 Posco Wire rod and component, for cold forging, each having excellent delayed fracture resistance characteristics, and manufacturing methods therefor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1371863A4 (en) * 2001-03-22 2004-10-20 Nippon Steel Corp HIGH-STRENGTH BOLT WITH EXCELLENT RESISTANCE TO DELAYED BREAKAGE AND STEEL PRODUCT FOR IT
US7070664B2 (en) 2001-03-22 2006-07-04 Nippon Steel Corporation High strength bolt superior in delayed fracture resistant property and steel material for the same
JP2012233244A (ja) * 2011-05-09 2012-11-29 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼製ボルトおよびその製造方法
KR20200021754A (ko) * 2018-08-21 2020-03-02 주식회사 포스코 수소취성 저항성이 우수한 고강도 선재, 이를 이용한 볼트용 강재, 이들의 제조방법
EP4060072A4 (en) * 2019-12-18 2024-06-12 Posco Wire rod and component, for cold forging, each having excellent delayed fracture resistance characteristics, and manufacturing methods therefor
US12529117B2 (en) 2019-12-18 2026-01-20 Posco Wire rod and component, for cold forging, each having excellent delayed fracture resistance characteristics, and manufacturing methods therefor
CN115404399A (zh) * 2021-05-28 2022-11-29 宝山钢铁股份有限公司 一种均质高强耐久螺栓用钢及其制备方法
CN115433871A (zh) * 2021-06-02 2022-12-06 宝山钢铁股份有限公司 一种耐氢脆延迟断裂的高强度钢及其制造方法
CN117467889A (zh) * 2022-07-20 2024-01-30 宝山钢铁股份有限公司 一种高淬透性高强度中碳钢、圆钢及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6479527B2 (ja) 酸洗性、および焼入れ焼戻し後の耐遅れ破壊性に優れたボルト用線材、並びにボルト
CN110468341B (zh) 一种1400MPa级耐延迟断裂高强度螺栓及制造方法
JP5608145B2 (ja) 耐遅れ破壊性に優れたボロン添加高強度ボルト用鋼および高強度ボルト
JP2001348618A (ja) 耐遅れ破壊性および耐リラクセーション特性に優れた高強度ボルトの製造方法
WO2013145868A1 (ja) 耐遅れ破壊性に優れたボロン添加高強度ボルト用鋼および高強度ボルト
JP4381355B2 (ja) 耐遅れ破壊特性に優れた引張強さ1600MPa級以上の鋼およびその成型品の製造方法
CN112703267A (zh) 用于冷镦的线材、使用其的加工产品、及其制造方法
JPS61130456A (ja) 高強度ボルト及びその製造方法
CN114787409A (zh) 具有优异的抗氢脆性的用于高强度冷镦品质钢的线材及其制造方法
CN109790602B (zh)
CN114262851A (zh) 一种热锻用高强韧非调质钢、圆钢及其制造方法
JP3100492B2 (ja) 高疲労強度熱間鍛造品の製造方法
JPH07126799A (ja) 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルトの製造方法
CN116724131A (zh) 具有优异的热处理特性和抗氢致延迟断裂性的冷镦用高强度线材、热处理组件及其制造方法
JPH036352A (ja) 耐遅れ破壊性及び冷間鍛造性を備えた高強度ボルト用鋼
JP4773106B2 (ja) 強度−捻れ特性バランスに優れた鋼部品およびその製造方法と該鋼部品用鋼材
JP3718369B2 (ja) 高強度ボルト用鋼及び高強度ボルトの製造方法
JP3358679B2 (ja) 耐遅れ破壊特性に優れた高張力ボルト
JP2861698B2 (ja) 高降伏比高靱性非調質高強度鋼の製造方法
JP2842238B2 (ja) 冷間加工性と耐遅れ破壊性に優れたボルト用鋼の製造方法
JPH09104945A (ja) 冷間加工性および耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルト用鋼、高強度ボルトの製造方法および高強度ボルト
JPH0559431A (ja) 耐遅れ破壊性に優れた高応力ばねの製造方法
JP3343505B2 (ja) 冷間加工性と耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルト用鋼およびその製法
JPH062033A (ja) 高強度ボルト用鋼の製法
JP3806602B2 (ja) 冷間・温間鍛造性および耐遅れ破壊性に優れたボルト用の線材または鋼線

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010130