JPH0775846A - 耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法 - Google Patents
耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法Info
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- JPH0775846A JPH0775846A JP22256293A JP22256293A JPH0775846A JP H0775846 A JPH0775846 A JP H0775846A JP 22256293 A JP22256293 A JP 22256293A JP 22256293 A JP22256293 A JP 22256293A JP H0775846 A JPH0775846 A JP H0775846A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 成分を特定した鋼材を用いて焼鈍後の温間鍛
造成形と焼戻し温度を調節することにより引張強度１２
５kgf/mm2 以上を有し耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボ
ルトの製造方法の提供。 【構成】 Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａ
ｌ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｎを特定した鋼材を球状化焼鈍し
た後に、２００〜４００℃に加熱し、平均２００mm／秒
以上の加工速度でボルト成形し、その後の焼入れ・焼戻
しを行う際に焼戻し温度を４００℃以上にする。さらに
４００℃以上に加熱し鍛造する場合は、表面温度が１０
０℃以下のパンチを用いるか、鋼材表面温度が１００℃
以下で表層から素材径の１／１０での温度が２５０℃以
上になるよう抜熱した後、平均２００mm／秒以上の加工
速度でボルト成形し、その後の焼入れ・焼戻しでの焼戻
し温度を４００℃以上にする。
造成形と焼戻し温度を調節することにより引張強度１２
５kgf/mm2 以上を有し耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボ
ルトの製造方法の提供。 【構成】 Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａ
ｌ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｎを特定した鋼材を球状化焼鈍し
た後に、２００〜４００℃に加熱し、平均２００mm／秒
以上の加工速度でボルト成形し、その後の焼入れ・焼戻
しを行う際に焼戻し温度を４００℃以上にする。さらに
４００℃以上に加熱し鍛造する場合は、表面温度が１０
０℃以下のパンチを用いるか、鋼材表面温度が１００℃
以下で表層から素材径の１／１０での温度が２５０℃以
上になるよう抜熱した後、平均２００mm／秒以上の加工
速度でボルト成形し、その後の焼入れ・焼戻しでの焼戻
し温度を４００℃以上にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は１２５kgf/mm2 以上の引
張強度を有する耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの
製造方法に関するものである。
張強度を有する耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高強度ボルトは機械、自動車、橋、建物
に数多く使用されている他、ＰＣ鋼棒、自動車部品等数
多く使用されている。しかし、どの品種についても引張
強度が１２５kgf/mm2 を超えると遅れ破壊の危険性が高
まることがよく知られており、実際に使用されているボ
ルトの強度は１１０kgf/mm2 級が上限となっているのが
現状である。しかしながら近年構造物の大型化に伴い、
継ぎ手効率の向上、軽量化の目的からボルトの高強度化
に対する要求は高く、また燃費向上を要望されている自
動車においても軽量化を達成するためにボルトの高強度
化が強く要望されている。
に数多く使用されている他、ＰＣ鋼棒、自動車部品等数
多く使用されている。しかし、どの品種についても引張
強度が１２５kgf/mm2 を超えると遅れ破壊の危険性が高
まることがよく知られており、実際に使用されているボ
ルトの強度は１１０kgf/mm2 級が上限となっているのが
現状である。しかしながら近年構造物の大型化に伴い、
継ぎ手効率の向上、軽量化の目的からボルトの高強度化
に対する要求は高く、また燃費向上を要望されている自
動車においても軽量化を達成するためにボルトの高強度
化が強く要望されている。
【０００３】高強度部材の遅れ破壊においては鋼中の水
素が原因とされている。特に常温近傍で容易に移動し得
る拡散性水素が引張応力集中部の結晶粒界に集積し、粒
界割れを助長するために遅れ破壊が起こると考えられて
いる。従って高強度機械構造用鋼を使用する場合、水素
特に拡散性水素に対する抵抗力のある鋼でなければなら
ない。
素が原因とされている。特に常温近傍で容易に移動し得
る拡散性水素が引張応力集中部の結晶粒界に集積し、粒
界割れを助長するために遅れ破壊が起こると考えられて
いる。従って高強度機械構造用鋼を使用する場合、水素
特に拡散性水素に対する抵抗力のある鋼でなければなら
ない。
【０００４】そこで本発明者らは、耐遅れ破壊特性に及
ぼす合金元素および焼戻し温度の影響を調べたところ、
機械構造用鋼に比べて、Ｍｎ，Ｐの低下、Ｍｏの増加、
Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂの添加および４００℃以上の焼戻しが有
効であることを見いだし、特願平４−１２７８０１号に
おいて、鋼の化学成分の調整、焼戻し温度の調整により
１２５kgf/mm2 以上の引張強度を有し、かつ遅れ破壊に
至らない限界の拡散性水素量（以下、限界拡散性水素と
呼ぶ）が増加できる機械構造用鋼と機械部品への成形方
法を提案した。
ぼす合金元素および焼戻し温度の影響を調べたところ、
機械構造用鋼に比べて、Ｍｎ，Ｐの低下、Ｍｏの増加、
Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂの添加および４００℃以上の焼戻しが有
効であることを見いだし、特願平４−１２７８０１号に
おいて、鋼の化学成分の調整、焼戻し温度の調整により
１２５kgf/mm2 以上の引張強度を有し、かつ遅れ破壊に
至らない限界の拡散性水素量（以下、限界拡散性水素と
呼ぶ）が増加できる機械構造用鋼と機械部品への成形方
法を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特願平４−１２７８０
１号に記載されているように、冷間鍛造によって高強度
ボルトを成形する場合、鍛造前の素材強度が高いため鍛
造時の金型寿命が低く、実用に供さないのが現状であ
る。本発明は以上の知見および課題に鑑みなされたもの
であり、鋼の化学成分の調整、鍛造方法、焼戻し温度の
調整との組み合わせによって耐遅れ破壊特性の優れた１
２５kgf/mm2 以上の引張強度を有し、かつ高い金型寿命
で製造可能な高強度ボルトの製造方法である。
１号に記載されているように、冷間鍛造によって高強度
ボルトを成形する場合、鍛造前の素材強度が高いため鍛
造時の金型寿命が低く、実用に供さないのが現状であ
る。本発明は以上の知見および課題に鑑みなされたもの
であり、鋼の化学成分の調整、鍛造方法、焼戻し温度の
調整との組み合わせによって耐遅れ破壊特性の優れた１
２５kgf/mm2 以上の引張強度を有し、かつ高い金型寿命
で製造可能な高強度ボルトの製造方法である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、次の通りである。 （１）重量％で、Ｃ：０．１５〜０．５０％、Ｓｉ：
０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜０．６％、Ｐ：
０．０１５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｒ：０．１
〜３．０％、Ｍｏ：０．２〜２．０％、Ａｌ：０．００
５〜０．０５％、Ｎ：０．０３％以下を含有し、さらに
鋼成分としてＶ：０．１０超〜０．５０％、Ｔｉ：０．
０１超〜０．１０％、Ｎｂ：０．０１超〜０．１０％の
一種または二種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不
純物よりなる棒鋼または線材を球状化焼鈍し、この鋼材
を鍛造直前温度が２００℃以上、４００℃未満になるよ
うに均一加熱した直後、平均２００mm／秒以上の加工速
度で所定のボルト形状に鍛造成形し、その後焼入れ・焼
戻しを行うに際して焼戻しを４００℃以上とすることを
特徴とする１２５kgf/mm2 以上の引張強度を有する耐遅
れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法。
ろは、次の通りである。 （１）重量％で、Ｃ：０．１５〜０．５０％、Ｓｉ：
０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜０．６％、Ｐ：
０．０１５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｒ：０．１
〜３．０％、Ｍｏ：０．２〜２．０％、Ａｌ：０．００
５〜０．０５％、Ｎ：０．０３％以下を含有し、さらに
鋼成分としてＶ：０．１０超〜０．５０％、Ｔｉ：０．
０１超〜０．１０％、Ｎｂ：０．０１超〜０．１０％の
一種または二種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不
純物よりなる棒鋼または線材を球状化焼鈍し、この鋼材
を鍛造直前温度が２００℃以上、４００℃未満になるよ
うに均一加熱した直後、平均２００mm／秒以上の加工速
度で所定のボルト形状に鍛造成形し、その後焼入れ・焼
戻しを行うに際して焼戻しを４００℃以上とすることを
特徴とする１２５kgf/mm2 以上の引張強度を有する耐遅
れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法。
【０００７】（２）上記（１）記載の組成からなる棒鋼
または線材を球状化焼鈍し、この鋼材を鍛造直前温度が
４００℃以上になるように均一加熱した直後、平均２０
０mm／秒以上の加工速度で鍛造直前の表面温度が１００
℃以下のパンチを用いて所定のボルト形状に鍛造成形
し、その後焼入れ・焼戻しを行うに際して焼戻しを４０
０℃以上とすることを特徴とする１２５kgf/mm2 以上の
引張強度を有する耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルト
の製造方法。
または線材を球状化焼鈍し、この鋼材を鍛造直前温度が
４００℃以上になるように均一加熱した直後、平均２０
０mm／秒以上の加工速度で鍛造直前の表面温度が１００
℃以下のパンチを用いて所定のボルト形状に鍛造成形
し、その後焼入れ・焼戻しを行うに際して焼戻しを４０
０℃以上とすることを特徴とする１２５kgf/mm2 以上の
引張強度を有する耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルト
の製造方法。
【０００８】（３）上記（１）記載の組成からなる棒鋼
または線材を球状化焼鈍し、この鋼材を鍛造直前温度が
４００℃以上になるように均一加熱した後、鍛造直前の
鋼材表面が１００℃以下で、表層から素材径の１／１０
での温度が２５０℃以上になるよう潤滑液等を吹き付け
抜熱し、平均２００mm／秒以上の加工速度で所定のボル
ト形状に鍛造成形した後、焼入れ・焼戻しを行うに際し
て焼戻しを４００℃以上とすることを特徴とする１２５
kgf/mm2 以上の引張強度を有する耐遅れ破壊特性の優れ
た高強度ボルトの製造方法にある。
または線材を球状化焼鈍し、この鋼材を鍛造直前温度が
４００℃以上になるように均一加熱した後、鍛造直前の
鋼材表面が１００℃以下で、表層から素材径の１／１０
での温度が２５０℃以上になるよう潤滑液等を吹き付け
抜熱し、平均２００mm／秒以上の加工速度で所定のボル
ト形状に鍛造成形した後、焼入れ・焼戻しを行うに際し
て焼戻しを４００℃以上とすることを特徴とする１２５
kgf/mm2 以上の引張強度を有する耐遅れ破壊特性の優れ
た高強度ボルトの製造方法にある。
【０００９】本発明で用いられる鋼の合金成分は次の理
由で決定した。Ｃは、焼入れ・焼戻しにより高強度を得
るためには０．１５％以上必要であるが、多すぎると靭
性を劣化させるとともに耐遅れ破壊特性も劣化させる元
素であるために０．５０％以下とした。Ｓｉは鋼の脱酸
および強度を高めるのに必要な０．０５％以上必要であ
るが、素材強度が増加して鍛造性を損なう元素であるた
めに、２．０％以下とした。
由で決定した。Ｃは、焼入れ・焼戻しにより高強度を得
るためには０．１５％以上必要であるが、多すぎると靭
性を劣化させるとともに耐遅れ破壊特性も劣化させる元
素であるために０．５０％以下とした。Ｓｉは鋼の脱酸
および強度を高めるのに必要な０．０５％以上必要であ
るが、素材強度が増加して鍛造性を損なう元素であるた
めに、２．０％以下とした。
【００１０】Ｍｎは鋼の脱酸および焼入れ性の確保に
０．１％以上必要であるが、オーステナイト域加熱時に
粒界に偏析し粒界を脆化させるとともに耐遅れ破壊特性
を劣化させる元素であるために０．６％以下とした。Ｐ
は焼入れ性元素としては有効であるが、凝固時にミクロ
偏析し、さらにオーステナイト域加熱時に粒界に偏析し
粒界を脆化させるとともに耐遅れ破壊特性を劣化させる
元素であるために０．０１５％以下とした。
０．１％以上必要であるが、オーステナイト域加熱時に
粒界に偏析し粒界を脆化させるとともに耐遅れ破壊特性
を劣化させる元素であるために０．６％以下とした。Ｐ
は焼入れ性元素としては有効であるが、凝固時にミクロ
偏析し、さらにオーステナイト域加熱時に粒界に偏析し
粒界を脆化させるとともに耐遅れ破壊特性を劣化させる
元素であるために０．０１５％以下とした。
【００１１】Ｓは不可避的不純物であるが、オーステナ
イト域加熱時に粒界に偏析し粒界を脆化させるとともに
耐遅れ破壊特性を劣化させる元素であるために０．０２
％以下とした。Ｃｒは鋼の焼入れ性を得るためには０．
１％以上必要であるが、多すぎると靭性の劣化、冷間加
工性の劣化を招く元素であるために３．０％以下とし
た。Ｍｏは鋼の焼入れ性を得るために必要であるととも
に焼戻し軟化抵抗を有し、４００℃以上の焼戻し温度で
安定して１２５kgf/mm2 以上の引張荷重を得るのに有効
な元素であるが、多すぎるとその効果は飽和しコストの
上昇を招くために２．０％以下とした。
イト域加熱時に粒界に偏析し粒界を脆化させるとともに
耐遅れ破壊特性を劣化させる元素であるために０．０２
％以下とした。Ｃｒは鋼の焼入れ性を得るためには０．
１％以上必要であるが、多すぎると靭性の劣化、冷間加
工性の劣化を招く元素であるために３．０％以下とし
た。Ｍｏは鋼の焼入れ性を得るために必要であるととも
に焼戻し軟化抵抗を有し、４００℃以上の焼戻し温度で
安定して１２５kgf/mm2 以上の引張荷重を得るのに有効
な元素であるが、多すぎるとその効果は飽和しコストの
上昇を招くために２．０％以下とした。
【００１２】Ａｌは鋼の脱酸に有効な元素であるために
０．００５％以上必要であるが、多すぎると靭性の劣化
を招くために０．０５％以下とした。Ｎはオーステナイ
ト加熱時に粒界に偏析し粒界を脆化させるとともに耐遅
れ破壊特性も劣化させる元素であるため０．０３％以下
とした。Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂは、結晶粒の微細化に寄与し、
かつ水素との親和性に富み鋼中での水素の拡散、集積を
抑制することにより耐遅れ破壊特性向上に有効な元素で
あるため、それぞれＶ：０．１０％超、Ｔｉ：０．０１
％超、Ｎｂ：０．０１％超必要である。ただし多すぎる
とその効果は飽和しむしろ靭性を劣化させる元素である
ためにそれぞれＶ：０．５％以下、Ｔｉ：０．１％以
下、Ｎｂ：０．１％以下とした。
０．００５％以上必要であるが、多すぎると靭性の劣化
を招くために０．０５％以下とした。Ｎはオーステナイ
ト加熱時に粒界に偏析し粒界を脆化させるとともに耐遅
れ破壊特性も劣化させる元素であるため０．０３％以下
とした。Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂは、結晶粒の微細化に寄与し、
かつ水素との親和性に富み鋼中での水素の拡散、集積を
抑制することにより耐遅れ破壊特性向上に有効な元素で
あるため、それぞれＶ：０．１０％超、Ｔｉ：０．０１
％超、Ｎｂ：０．０１％超必要である。ただし多すぎる
とその効果は飽和しむしろ靭性を劣化させる元素である
ためにそれぞれＶ：０．５％以下、Ｔｉ：０．１％以
下、Ｎｂ：０．１％以下とした。
【００１３】一方、本鋼材を球状化焼鈍しさらに鍛造直
前温度が２００℃以上になるように加熱することによ
り、鋼材強度が低減され鍛造時の金型寿命が向上できる
が、これより低い加熱温度では金型寿命向上効果は小さ
い。また加工速度を平均２００mm／秒以上とするのは、
これより加工速度が遅くなると鍛造中に鋼材温度が低下
するためである。
前温度が２００℃以上になるように加熱することによ
り、鋼材強度が低減され鍛造時の金型寿命が向上できる
が、これより低い加熱温度では金型寿命向上効果は小さ
い。また加工速度を平均２００mm／秒以上とするのは、
これより加工速度が遅くなると鍛造中に鋼材温度が低下
するためである。
【００１４】鍛造直前温度を４００℃以上に加熱する場
合、パンチ下部において鋼材の加工発熱による軟化が激
しく、成形後形状不良を招くため鍛造直前のパンチ温度
を１００℃以下として鋼材からパンチへの熱移動を制御
する必要がある。なお素材加熱に際しては、金型寿命を
決定するボルト頭部成形部分にあたる素材領域のみを加
熱する部分加熱とすることも可能である。
合、パンチ下部において鋼材の加工発熱による軟化が激
しく、成形後形状不良を招くため鍛造直前のパンチ温度
を１００℃以下として鋼材からパンチへの熱移動を制御
する必要がある。なお素材加熱に際しては、金型寿命を
決定するボルト頭部成形部分にあたる素材領域のみを加
熱する部分加熱とすることも可能である。
【００１５】さらに鍛造直前温度を４００℃以上に加熱
する場合、加熱した素材を金型内に挿入した後に素材の
表層部を冷却することによってパンチ温度を制御するの
と同様の効果を得ることができる。この場合、鍛造直前
の鋼材表面が１００℃以下で、表層から素材径の１／１
０での温度が２５０℃以上になるよう潤滑液等を吹き付
け抜熱するが、鋼材表層の温度を１００℃以下とするの
は、これより高い温度ではパンチ下部の鋼材が加工発熱
による軟化により成形後形状不良を招くためである。ま
た表層から素材径の１／１０での温度が２５０℃以上と
するのは、これより温度が低いと成形加重が大きくなり
金型寿命が低下するからである。なお抜熱には液体の
他、実質的に非酸化性ガスを用いることも可能である。
する場合、加熱した素材を金型内に挿入した後に素材の
表層部を冷却することによってパンチ温度を制御するの
と同様の効果を得ることができる。この場合、鍛造直前
の鋼材表面が１００℃以下で、表層から素材径の１／１
０での温度が２５０℃以上になるよう潤滑液等を吹き付
け抜熱するが、鋼材表層の温度を１００℃以下とするの
は、これより高い温度ではパンチ下部の鋼材が加工発熱
による軟化により成形後形状不良を招くためである。ま
た表層から素材径の１／１０での温度が２５０℃以上と
するのは、これより温度が低いと成形加重が大きくなり
金型寿命が低下するからである。なお抜熱には液体の
他、実質的に非酸化性ガスを用いることも可能である。
【００１６】
【実施例】供試鋼の化学成分を表１に示す。Ａ〜Ｅは本
発明のボルト用鋼に従ったものであり、Ｆ〜Ｊは比較鋼
である。これらのφ２２mm棒鋼を球状化焼鈍した後、Ｍ
２２トリミングボルト相当の頭部成形を行った。球状化
焼鈍は７７０℃に３hr保持後、０．５℃／min で７１０
℃まで徐冷し、７１０℃で４hr保持後空冷した。焼鈍後
これらの鋼材に燐酸亜鉛による潤滑処理を行った。
発明のボルト用鋼に従ったものであり、Ｆ〜Ｊは比較鋼
である。これらのφ２２mm棒鋼を球状化焼鈍した後、Ｍ
２２トリミングボルト相当の頭部成形を行った。球状化
焼鈍は７７０℃に３hr保持後、０．５℃／min で７１０
℃まで徐冷し、７１０℃で４hr保持後空冷した。焼鈍後
これらの鋼材に燐酸亜鉛による潤滑処理を行った。
【００１７】
【表１】
【００１８】鍛造時の荷重測定を行う供試材は、長さ１
００mmに切断した後、高周波により１０〜２０℃／秒の
速度で均一加熱し、サーボタイプの油圧圧縮試験機で所
定の加工速度で成形した。また金型寿命評価を行う場合
には、焼鈍コイルを用いボルト成形用パーツフォーマー
とコイルとの間で鋼材を高周波により均一加熱し、切断
後ボルト頭部成形を行った。なお、素材温度はどちらの
場合も、放射温度計により測温した。
００mmに切断した後、高周波により１０〜２０℃／秒の
速度で均一加熱し、サーボタイプの油圧圧縮試験機で所
定の加工速度で成形した。また金型寿命評価を行う場合
には、焼鈍コイルを用いボルト成形用パーツフォーマー
とコイルとの間で鋼材を高周波により均一加熱し、切断
後ボルト頭部成形を行った。なお、素材温度はどちらの
場合も、放射温度計により測温した。
【００１９】パンチには図１に示すようにヒーターを埋
め込むとともに、水冷パイプを通じて温度制御を行っ
た。鍛造前温度を４００℃以上に加熱する場合には黒鉛
系潤滑材をパンチ表面に吹き付け、焼き付き防止ととも
にパンチ表面の温度制御を行った。パンチ温度の測定
は、図１に示すようにパンチ表面から２mmの位置に埋め
込んだ熱伝対によって行い、鍛造直前温度をもってパン
チ温度とした。なお金型形状は図１に示す通りである。
め込むとともに、水冷パイプを通じて温度制御を行っ
た。鍛造前温度を４００℃以上に加熱する場合には黒鉛
系潤滑材をパンチ表面に吹き付け、焼き付き防止ととも
にパンチ表面の温度制御を行った。パンチ温度の測定
は、図１に示すようにパンチ表面から２mmの位置に埋め
込んだ熱伝対によって行い、鍛造直前温度をもってパン
チ温度とした。なお金型形状は図１に示す通りである。
【００２０】
【表２】
【００２１】表２には成形実験の結果を示す。記号Ｘ１
〜Ｘ７が本発明法による場合であり、記号Ｙ１〜Ｙ９が
比較法の場合である。記号Ｙ１，Ｙ５が特願平４−１２
７８０１号記載による冷間鍛造法による結果であるが、
最大荷重は１８０以上となり金型寿命は５０００個以下
である。記号Ｙ４，Ｙ７，Ｙ９ではパンチ温度が高いた
め、いずれの場合も図２に示すように頭部側面が段状と
なる形状不良に至った。そこで、記号Ｙ４，Ｙ７，Ｙ９
については金型寿命評価は行わなかった。これに対し本
発明法ではいずれの場合も形状不良を生じることなく、
また金型寿命は１７万個以上となり、比較法に比べ２倍
以上の金型寿命となった。
〜Ｘ７が本発明法による場合であり、記号Ｙ１〜Ｙ９が
比較法の場合である。記号Ｙ１，Ｙ５が特願平４−１２
７８０１号記載による冷間鍛造法による結果であるが、
最大荷重は１８０以上となり金型寿命は５０００個以下
である。記号Ｙ４，Ｙ７，Ｙ９ではパンチ温度が高いた
め、いずれの場合も図２に示すように頭部側面が段状と
なる形状不良に至った。そこで、記号Ｙ４，Ｙ７，Ｙ９
については金型寿命評価は行わなかった。これに対し本
発明法ではいずれの場合も形状不良を生じることなく、
また金型寿命は１７万個以上となり、比較法に比べ２倍
以上の金型寿命となった。
【００２２】次に遅れ破壊特性を評価するために、本発
明法で成形されたボルト形状素材を表２に示す温度にて
焼入れ・焼戻しを行い、図３に示すＭ１０ボルトで軸部
に２mmＶの円周ノッチを設けた試験片を製作した。また
比較鋼Ｆ〜Ｊについても本発明法による成形を行い、焼
入れ・焼戻しを行った後に図３の試験片を製作した。な
おいずれの場合も焼入れ温度は９００℃とし、焼戻し後
の引張強度が１５０〜１６０kgf/mm2 となるように焼戻
し温度を設定した。
明法で成形されたボルト形状素材を表２に示す温度にて
焼入れ・焼戻しを行い、図３に示すＭ１０ボルトで軸部
に２mmＶの円周ノッチを設けた試験片を製作した。また
比較鋼Ｆ〜Ｊについても本発明法による成形を行い、焼
入れ・焼戻しを行った後に図３の試験片を製作した。な
おいずれの場合も焼入れ温度は９００℃とし、焼戻し後
の引張強度が１５０〜１６０kgf/mm2 となるように焼戻
し温度を設定した。
【００２３】以下に限界水素量を求める方法について述
べる。図３に示す試験片を２本組にして水素を富化する
ために、２０〜３６％ＨＣｌに２０〜１２０分間浸漬し
て試験片中の水素量を変化させる。このうち１本はＨＣ
ｌに浸漬し大気中に３０分放置した後、熱的分析法によ
り水素量を測定し、他の１本は浸漬後３０分間大気中に
放置した後、図４に示した試験機で遅れ破壊試験を行
う。図４において１は試験片、２はバランスウェイト、
３は支点を示す。また遅れ破壊試験における試験荷重は
ＨＣｌ溶液に浸漬する前の各試験片の破断荷重の７０％
と一定にした。
べる。図３に示す試験片を２本組にして水素を富化する
ために、２０〜３６％ＨＣｌに２０〜１２０分間浸漬し
て試験片中の水素量を変化させる。このうち１本はＨＣ
ｌに浸漬し大気中に３０分放置した後、熱的分析法によ
り水素量を測定し、他の１本は浸漬後３０分間大気中に
放置した後、図４に示した試験機で遅れ破壊試験を行
う。図４において１は試験片、２はバランスウェイト、
３は支点を示す。また遅れ破壊試験における試験荷重は
ＨＣｌ溶液に浸漬する前の各試験片の破断荷重の７０％
と一定にした。
【００２４】以上の手順に従い、ＨＣｌの濃度および浸
漬時間を種々変えた場合に、得られた拡散性水素量と遅
れ破壊試験における破断時間との関係を表３に示す。同
表から、４０００分を経って遅れ破壊を起こさない上限
の拡散性水素量を限界拡散性水素量として各鋼種につい
て推定すると表４のようになる。この表より、開発鋼Ａ
〜Ｅを用い本発明法により成形されたＸ１〜Ｘ７の試験
片は、比較鋼Ｆ〜Ｊを用いたＺ１〜Ｚ５に比べて限界水
素量が高く、遅れ破壊しにくいことがわかる。
漬時間を種々変えた場合に、得られた拡散性水素量と遅
れ破壊試験における破断時間との関係を表３に示す。同
表から、４０００分を経って遅れ破壊を起こさない上限
の拡散性水素量を限界拡散性水素量として各鋼種につい
て推定すると表４のようになる。この表より、開発鋼Ａ
〜Ｅを用い本発明法により成形されたＸ１〜Ｘ７の試験
片は、比較鋼Ｆ〜Ｊを用いたＺ１〜Ｚ５に比べて限界水
素量が高く、遅れ破壊しにくいことがわかる。
【表３】
【００２５】
【表４】
【００２６】
【表５】
【００２７】表５には、鍛造前温度が４００℃以上にな
るように高周波により均一加熱し、素材を金型に挿入し
た後にミスト状の黒鉛型潤滑材を噴射して抜熱を行った
場合の成形を示す。高周波加熱時の素材温度は、放射温
度計により測温した。また加熱した素材の抜熱時温度
は、荷重測定の際に用いるφ２２＊１００mmの試験片に
表層から２．２mmの位置に埋め込んだ熱伝対と表層に付
けた熱伝対により、潤滑液噴射時の素材温度を測温し
た。
るように高周波により均一加熱し、素材を金型に挿入し
た後にミスト状の黒鉛型潤滑材を噴射して抜熱を行った
場合の成形を示す。高周波加熱時の素材温度は、放射温
度計により測温した。また加熱した素材の抜熱時温度
は、荷重測定の際に用いるφ２２＊１００mmの試験片に
表層から２．２mmの位置に埋め込んだ熱伝対と表層に付
けた熱伝対により、潤滑液噴射時の素材温度を測温し
た。
【００２８】そして表５に示す所定の温度条件になるよ
う噴出潤滑液の流量および液圧を設定した。荷重測定は
熱伝対を付け試験片を用い、所定の温度条件にあること
を確認した後に、そのまま鍛造成形した。金型寿命評価
では、設定した潤滑液の流量および液圧を用い、放射温
度計により表層温度を確認した後に鍛造成形した。
う噴出潤滑液の流量および液圧を設定した。荷重測定は
熱伝対を付け試験片を用い、所定の温度条件にあること
を確認した後に、そのまま鍛造成形した。金型寿命評価
では、設定した潤滑液の流量および液圧を用い、放射温
度計により表層温度を確認した後に鍛造成形した。
【００２９】表５より、本発明法では比較法に比べ２倍
以上の金型寿命で成形できることがわかる。なお本発明
法Ｘ８，Ｘ９について焼入れ温度９００℃、焼戻し温度
５２５℃の焼入れ・焼戻しを行い、限界拡散性水素を測
定した。その結果、限界拡散性水素推定量は０．７４pp
m と表４の本発明法と同様のレベルであり、比較法に比
べ高い耐遅れ破壊特性であった。
以上の金型寿命で成形できることがわかる。なお本発明
法Ｘ８，Ｘ９について焼入れ温度９００℃、焼戻し温度
５２５℃の焼入れ・焼戻しを行い、限界拡散性水素を測
定した。その結果、限界拡散性水素推定量は０．７４pp
m と表４の本発明法と同様のレベルであり、比較法に比
べ高い耐遅れ破壊特性であった。
【００３０】
【発明の効果】本発明により１２５kgf/mm2 以上の引張
強度を有し、耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトが高
い金型寿命で成形できる。これによってボルトの継ぎ手
効率の向上が図られ、かつ自動車等の軽量化に寄与でき
ることになり工業的効果は大きい。
強度を有し、耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトが高
い金型寿命で成形できる。これによってボルトの継ぎ手
効率の向上が図られ、かつ自動車等の軽量化に寄与でき
ることになり工業的効果は大きい。
【図１】鍛造時の金型形状とパンチ温度制御および温度
測定の説明図。
測定の説明図。
【図２】鍛造時の形状不良状況を示す試験片断面図。
【図３】試験片形状の説明図。
【図４】遅れ破壊試験装置の説明図。
１ 試験片 ２ パンチ ３ ダイス ４ 水冷パイプ ５ ヒーター ６ 熱伝対取り付け用のドリル穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２１Ｋ 1/46 Ｚ 8824−4Ｅ
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で Ｃ ：０．１５〜０．５０％、 Ｓｉ：０．０５〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜０．６％、 Ｐ ：０．０１５％以下、 Ｓ ：０．０２％以下、 Ｃｒ：０．１〜３．０％、 Ｍｏ：０．２〜２．０％、 Ａｌ：０．００５〜０．０５％、 Ｎ ：０．０３％以下、 さらに鋼成分として Ｖ ：０．１０超〜０．５０％、 Ｔｉ：０．０１超〜０．１０％、 Ｎｂ：０．０１超〜０．１０％ の一種または二種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的
不純物よりなる棒鋼または線材を球状化焼鈍し、この鋼
材を鍛造直前温度が２００℃以上、４００℃未満になる
ように均一加熱した直後、平均２００mm／秒以上の加工
速度で所定のボルト形状に鍛造成形し、その後焼入れ・
焼戻しを行うに際して焼戻しを４００℃以上とすること
を特徴とする耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製
造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の組成からなる棒鋼または
線材を球状化焼鈍し、この鋼材を鍛造直前温度が４００
℃以上になるように均一加熱した直後、平均２００mm／
秒以上の加工速度で鍛造直前の表面温度が１００℃以下
のパンチを用いて所定のボルト形状に鍛造成形し、その
後焼入れ・焼戻しを行うに際して焼戻しを４００℃以上
とすることを特徴とする耐遅れ破壊特性の優れた高強度
ボルトの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の組成からなる棒鋼または
線材を球状化焼鈍し、この鋼材を鍛造直前温度が４００
℃以上になるように均一加熱した後、鍛造直前の鋼材表
面が１００℃以下で、表層から素材径の１／１０での温
度が２５０℃以上になるよう潤滑液等を吹き付け抜熱
し、平均２００mm／秒以上の加工速度で所定のボルト形
状に鍛造成形した後、焼入れ・焼戻しを行うに際して焼
戻しを４００℃以上とすることを特徴とする耐遅れ破壊
特性の優れた高強度ボルトの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22256293A JPH0775846A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 耐遅れ破壊特性の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 |
|---|---|---|---|
| JP22256293A JPH0775846A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0775846A true JPH0775846A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=16784407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22256293A Withdrawn JPH0775846A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 耐遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775846A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5908689A (en) * | 1997-01-24 | 1999-06-01 | Ppg Industries, Inc. | Glass fiber strand mats, thermosetting composites reinforced with the same and methods for making the same |
| JP2007255471A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Nissan Motor Co Ltd | セルフピアスリベットの製造方法 |
| JP2011200906A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Kagoshima Prefecture | 小径棒材の部分加熱ヘッディング加工方法及び加工装置 |
| CN114875323A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-09 | 首钢长治钢铁有限公司 | 一种高强屈比mg600锚杆钢及其生产方法 |
-
1993
- 1993-09-07 JP JP22256293A patent/JPH0775846A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5908689A (en) * | 1997-01-24 | 1999-06-01 | Ppg Industries, Inc. | Glass fiber strand mats, thermosetting composites reinforced with the same and methods for making the same |
| JP2007255471A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Nissan Motor Co Ltd | セルフピアスリベットの製造方法 |
| JP2011200906A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Kagoshima Prefecture | 小径棒材の部分加熱ヘッディング加工方法及び加工装置 |
| CN114875323A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-09 | 首钢长治钢铁有限公司 | 一种高强屈比mg600锚杆钢及其生产方法 |
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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: 20001107 |