JPH11270531A - High strength bolt excellent in delayed fracture characteristics and method of manufacturing the same - Google Patents

High strength bolt excellent in delayed fracture characteristics and method of manufacturing the same

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JPH11270531A
JPH11270531A JP7104198A JP7104198A JPH11270531A JP H11270531 A JPH11270531 A JP H11270531A JP 7104198 A JP7104198 A JP 7104198A JP 7104198 A JP7104198 A JP 7104198A JP H11270531 A JPH11270531 A JP H11270531A
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martensite
delayed fracture
bolt
fracture characteristics
strength
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Japanese (ja)
Inventor
Shingo Yamazaki
真吾 山崎
Toshizo Tarui
敏三 樽井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、焼入れあるいはねじ転造の際、金
属組織、保持温度、冷却時間を調節することにより、遅
れ破壊特性の優れた高強度ボルト並びにその製造方法を
提供する。 【解決手段】 C,Si,Mn,Al,Ti,B,Cr,Mo,Ni,Cu,V,Nb,Ta,W
を特定した鋼において、マルテンサイトまたは焼き戻し
マルテンサイトあるいはベイナイトもしくはパーライト
を主体とした組織を有する鋼をAc3 〜Ac1 の温度範囲に
加熱し、ねじ転造した後、10℃/秒以上の冷却速度で冷
却し、次いで 200〜600 ℃の温度範囲に焼き戻すことに
より、表層から少なくとも深さ50μmの深さまでの領域
が、マルテンサイトとフェライトの層状組織からなり、
さらに引張強さが1300MPa 以上であることを特徴とする
遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトおよびその製造方法
である。
(57) [Problem] To provide a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics by adjusting a metal structure, a holding temperature, and a cooling time during quenching or thread rolling, and a manufacturing method thereof. I do. SOLUTION: C, Si, Mn, Al, Ti, B, Cr, Mo, Ni, Cu, V, Nb, Ta, W
In the steel specified, a steel having a structure mainly composed of martensite or tempered martensite or bainite or pearlite is heated to a temperature range of Ac 3 to Ac 1 and thread-rolled. By cooling at a cooling rate and then tempering to a temperature range of 200 to 600 ° C., a region from the surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of martensite and ferrite,
Further, the present invention provides a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, having a tensile strength of 1300 MPa or more, and a method for producing the same.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は1300MPa 以上の
引張強度を有する耐遅れ破壊性(以下、遅れ破壊特性と
いう)の優れた高強度ボルトおよびその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-strength bolt having a tensile strength of not less than 1300 MPa and excellent in delayed fracture resistance (hereinafter referred to as delayed fracture characteristic) and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】機械、自動車、橋、建物に数多く使用さ
れている高強度ボルトは、例えばJIS G 410
4,JIS G 4105に規定されているSCr,S
CM等の、C量が0.20〜0.35%の中炭素鋼を用
いて焼き入れ・焼き戻し処理をすることによって製造さ
れている。しかし、どの品種についても引張強度が13
00MPa 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、例えば現在使用されている建築用ボル
トの強度は1150MPa 級が上限となっているのが現状
である。
2. Description of the Related Art High-strength bolts widely used in machines, automobiles, bridges and buildings are, for example, JIS G410.
4, SCr, S specified in JIS G 4105
It is manufactured by quenching and tempering using medium carbon steel having a C content of 0.20 to 0.35% such as CM. However, the tensile strength was 13
It is well known that when the pressure exceeds 00 MPa, the risk of delayed fracture increases. For example, at present, the strength of building bolts currently used is limited to 1150 MPa class.

【0003】高強度ボルトの遅れ破壊特性を向上させる
従来の知見として、例えば、特公平3−243744号
公報では、旧オーステナイト粒を微細化させること、組
織をベイナイト化させることが有効であると提案してい
る。確かに、ベイナイト組織は遅れ破壊に対して有効で
あるが、ベイナイト化処理は製造コストが高くなる。
As a conventional finding for improving the delayed fracture characteristics of high strength bolts, for example, Japanese Patent Publication No. 3-243744 proposes that it is effective to make old austenite grains finer and to make the structure bainite. doing. Certainly, the bainite structure is effective against delayed fracture, but the bainite treatment increases the manufacturing cost.

【0004】旧オーステナイト粒の微細化に関しては、
特公昭64−4566号公報や特公平3−243745
号公報でも提案されている。また、特公昭61−648
15号公報は、Caを添加することを提案している。し
かしながら、いずれの提案も本発明者らの試験では、大
幅な遅れ破壊特性の改善には至っていない。
Regarding the refinement of old austenite grains,
Japanese Patent Publication No. 64-4566 and Japanese Patent Publication No. 3-243745.
It is also proposed in the official gazette. In addition, Japanese Patent Publication No. 61-648
No. 15 proposes to add Ca. However, none of the proposals has led to a significant improvement in delayed fracture characteristics in the tests of the present inventors.

【0005】以上のように、従来の技術では、遅れ破壊
特性を抜本的に向上させた高強度ボルトを製造すること
には限界があった。
As described above, in the prior art, there is a limit in manufacturing a high-strength bolt with drastically improved delayed fracture characteristics.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
実状に鑑みなされたものであって、遅れ破壊特性が良好
で、且つ強度が1300MPa 以上の高強度ボルトを実現
すると共に、その製造方法を提供することを目的とする
ものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and provides a high-strength bolt having good delayed fracture characteristics and a strength of 1300 MPa or more, and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず焼き
入れ・焼き戻し処理によって製造した種々の強度レベル
のボルト用鋼を用いて、遅れ破壊挙動を詳細に解析し
た。遅れ破壊が鋼材中の水素に起因して発生しているこ
とは既に明らかであるので、遅れ破壊特性について、遅
れ破壊が発生しない「限界拡散性水素量」を求めること
により評価した。この方法は、電解水素チャージにより
種々のレベルの拡散性水素量を含有させた後、遅れ破壊
試験中に試料から大気中に水素が抜けることを防止する
ためにCdめっきを施し、その後、大気中で所定の荷重
を負荷し、遅れ破壊が発生しなくなる拡散性水素量を評
価するものである。
Means for Solving the Problems The present inventors first analyzed in detail the delayed fracture behavior using bolt steels of various strength levels manufactured by quenching and tempering. Since it is already clear that delayed fracture has occurred due to hydrogen in the steel material, the delayed fracture characteristics were evaluated by determining the "critical diffusible hydrogen amount" at which delayed fracture does not occur. In this method, various levels of diffusible hydrogen are contained by electrolytic hydrogen charging, and then Cd plating is performed to prevent hydrogen from leaking from the sample to the atmosphere during the delayed fracture test, and then the air is charged in the atmosphere. A predetermined load is applied to evaluate the diffusible hydrogen amount at which delayed fracture does not occur.

【0008】図1に拡散性水素量と遅れ破壊に至るまで
の破断時間の関係について解析した一例を示す。試料中
に含まれる拡散性水素量が少なくなるほど遅れ破壊に至
るまでの時間が長くなり、拡散性水素量がある値以下で
は遅れ破壊が発生しなくなる。この水素量を「限界拡散
性水素量」と定義する。限界拡散性水素量が高いほど鋼
材の耐遅れ破壊特性は良好であり、鋼材の成分、熱処理
等の製造条件によって決まる鋼材固有の値である。な
お、試料中の拡散性水素量はガスクロマトグラフで容易
に測定することができる。
FIG. 1 shows an example in which the relationship between the amount of diffusible hydrogen and the rupture time until delayed fracture is analyzed. As the amount of diffusible hydrogen contained in the sample decreases, the time until delayed fracture increases, and when the amount of diffusible hydrogen is less than a certain value, delayed fracture does not occur. This amount of hydrogen is defined as “critical diffusible hydrogen amount”. The higher the critical diffusible hydrogen content, the better the delayed fracture resistance properties of the steel material, which is a value specific to the steel material determined by the composition of the steel material and manufacturing conditions such as heat treatment. The amount of diffusible hydrogen in a sample can be easily measured by gas chromatography.

【0009】そこで、高強度ボルトの限界拡散性水素量
を増加させる手段、即ち遅れ破壊特性を上げるべく、オ
ーステナイト結晶粒度、焼き入れ・焼き戻し条件の影響
等について検討を重ねた。この結果、上記の要因のいず
れを大きく変化させても、遅れ破壊特性は大幅に向上で
きないことが分かった。遅れ破壊が旧オーステナイト粒
界に沿った粒界割れであることから、遅れ破壊特性の大
幅な向上を達成するためには、粒界割れの発生を防止す
ることが重要であるとの結論に達した。
Therefore, in order to increase the critical diffusible hydrogen content of the high-strength bolt, that is, to increase the delayed fracture characteristics, the inventors repeated studies on the austenitic crystal grain size and the effects of quenching and tempering conditions. As a result, it was found that the delayed fracture characteristics could not be significantly improved even if any of the above factors was greatly changed. Since delayed fracture is grain boundary cracking along the former austenite grain boundary, it was concluded that prevention of grain boundary cracking is important to achieve significant improvement in delayed fracture characteristics. did.

【0010】そこでさらに、オーステナイト粒界割れを
防止する手段について、種々検討を重ねた結果、マルテ
ンサイトあるいは焼き戻しマルテンサイトとフェライト
の層状組織、または各組織の長軸方向をボルトの軸方向
に配向させたマルテンサイトあるいは焼き戻しマルテン
サイトとフェライトの層状組織を形成させれば、130
0MPa を超えるような高強度域でもオーステナイト粒界
割れを防止できること、即ち破壊形態が粒内割れになる
ため、限界拡散性水素量が大幅に増加し、耐遅れ破壊特
性が格段に向上するという知見を見出したのである。
[0010] Then, as a result of various studies on means for preventing austenite grain boundary cracking, the layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite, or the major axis direction of each structure is oriented in the axial direction of the bolt. When a layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite is formed, 130
Knowledge that austenite intergranular cracking can be prevented even in a high-strength region exceeding 0 MPa, that is, since the fracture mode is intragranular, the critical diffusible hydrogen content is greatly increased and the delayed fracture resistance is significantly improved. Was found.

【0011】また、熱処理条件と熱処理前の鋼材組織を
選択することによって、マルテンサイトとフェライトの
層状組織にさせることが可能であること、および転造温
度条件と転造前の鋼材組織を選択することによって、ボ
ルトの軸方向に配向したマルテンサイトとフェライトの
層状組織にさせることが可能である技術を確立した。
[0011] Further, it is possible to obtain a layered structure of martensite and ferrite by selecting heat treatment conditions and a steel structure before heat treatment, and to select a rolling temperature condition and a steel structure before rolling. As a result, a technique was established that could form a layered structure of martensite and ferrite oriented in the axial direction of the bolt.

【0012】以上の検討結果に基づき、鋼材組成、組織
形態、熱処理条件またはねじ転造条件を最適に選択すれ
ば、遅れ破壊特性に優れた高強度ボルトを実現できると
いう結論に達し、本発明を成したものである。
On the basis of the above examination results, it was concluded that a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics can be realized by optimally selecting a steel material composition, a structural form, heat treatment conditions or thread rolling conditions. It has been achieved.

【0013】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであって、その要旨とするところは、下記の通りであ
る。 (1)表層から少なくとも50μmの深さまでの領域
が、マルテンサイトとフェライトの層状組織からなり、
さらに引張強さが1300MPa 以上であることを特徴と
する遅れ破壊特性の優れた高強度ボルト。 (2)表層から少なくとも50μmの深さまでの領域
が、焼き戻しマルテンサイトとフェライトの層状組織か
らなり、さらに引張強さが1300MPa 以上であること
を特徴とする遅れ破壊特性の優れた高強度ボルト。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows. (1) A region from the surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of martensite and ferrite,
Further, a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, having a tensile strength of 1300 MPa or more. (2) A high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, characterized in that a region from the surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of tempered martensite and ferrite and has a tensile strength of 1300 MPa or more.

【0014】(3)表層から少なくとも50μmの深さ
までの領域が、ボルトの軸方向に配向したマルテンサイ
トとフェライトの層状組織からなり、さらに引張強さが
1300MPa 以上であることを特徴とする遅れ破壊特性
の優れた高強度ボルト。 (4)表層から少なくとも50μmの深さまでの領域
が、ボルトの軸方向に配向した焼き戻しマルテンサイト
とフェライトの層状組織からなり、さらに引張強さが1
300MPa 以上であることを特徴とする遅れ破壊特性の
優れた高強度ボルト。
(3) Delayed fracture characterized in that a region from the surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of martensite and ferrite oriented in the axial direction of the bolt, and has a tensile strength of 1300 MPa or more. High strength bolt with excellent properties. (4) A region from the surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of tempered martensite and ferrite oriented in the axial direction of the bolt, and further has a tensile strength of 1%.
A high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics characterized by being 300 MPa or more.

【0015】(5)マルテンサイトあるいは焼き戻しマ
ルテンサイトとフェライトの層状組織において、マルテ
ンサイト間あるいは焼き戻しマルテンサイト間の距離が
10μm以下であることを特徴とする前記(1)ないし
(4)項のいずれか1項に記載の遅れ破壊特性の優れた
高強度ボルト。 (6)重量%で、C :0.15〜0.50%、 S
i:0.05〜2.0%、Mn:0.2〜2.0%、
Al:0.005〜0.1%を含有し、残部がFe
および不可避的不純物よりなることを特徴とする前記
(1)ないし(5)項のいずれか1項に記載の遅れ破壊
特性の優れた高強度ボルト。
(5) In the layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite, the distance between martensite or tempered martensite is 10 μm or less, wherein (1) to (4). A high strength bolt excellent in delayed fracture characteristics according to any one of the above. (6) C: 0.15 to 0.50% by weight, S
i: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%,
Al: 0.005 to 0.1%, the balance being Fe
And a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics according to any one of the above items (1) to (5), wherein the bolt is made of unavoidable impurities.

【0016】(7)重量%で、C :0.15〜0.5
0%、 Si:0.05〜2.0%、Mn:0.2〜
2.0%、 Al:0.005〜0.1%を含有
し、さらにTi:0.005〜0.05%、B :0.
0003〜0.0050%、Cr:0.05〜2.0
%、 Mo:0.05〜1.0%、Ni:0.05〜
5.0%、 Cu:0.05〜1.0%、V :0.
05〜0.5%、 Nb:0.005〜0.2%、T
a:0.005〜0.5%、 W :0.05〜0.5
%の1種または2種以上を含有することを特徴とする前
記(1)ないし(5)項のいずれか1項に記載の遅れ破
壊特性の優れた高強度ボルト。 (8)重量%で、C :0.15〜0.50%、 S
i:0.05〜2.0%、Mn:0.2〜2.0%、
Al:0.005〜0.1%を含有し、残部がFe
および不可避的不純物よりなり、マルテンサイトまたは
焼き戻しマルテンサイトあるいはベイナイトもしくはパ
ーライトを主体とした組織を有する鋼をAc3 〜Ac1
の温度範囲に加熱した後、10℃/秒以上の冷却速度で
冷却することを特徴とする遅れ破壊特性の優れた高強度
ボルトの製造方法。
(7) C: 0.15 to 0.5% by weight
0%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to
2.0%, Al: 0.005 to 0.1%, Ti: 0.005 to 0.05%, B: 0.
0003-0.0050%, Cr: 0.05-2.0
%, Mo: 0.05-1.0%, Ni: 0.05-
5.0%, Cu: 0.05-1.0%, V: 0.
05-0.5%, Nb: 0.005-0.2%, T
a: 0.005 to 0.5%, W: 0.05 to 0.5
%, One or more kinds of the high-strength bolts having excellent delayed fracture characteristics as described in any one of the above items (1) to (5). (8) By weight%, C: 0.15 to 0.50%, S
i: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%,
Al: 0.005 to 0.1%, the balance being Fe
Ac 3 to Ac 1 is a steel made of martensite, tempered martensite, or bainite or pearlite.
And then cooling at a cooling rate of 10 ° C./sec or more.

【0017】(9)重量%で、C :0.15〜0.5
0%、 Si:0.05〜2.0%、Mn:0.2〜
2.0%、 Al:0.005〜0.1%を含有
し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、マルテ
ンサイトまたは焼き戻しマルテンサイトあるいはベイナ
イトもしくはパーライトを主体とした組織を有する鋼を
Ac3 〜Ac1 の温度範囲に加熱した後、10℃/秒以
上の冷却速度で冷却し、次いで200〜600℃の温度
範囲に焼き戻すことを特徴とする遅れ破壊特性の優れた
高強度ボルトの製造方法。 (10)重量%で、C :0.15〜0.50%、 S
i:0.05〜2.0%、Mn:0.2〜2.0%、
Al:0.005〜0.1%を含有し、残部がF
eおよび不可避的不純物よりなり、マルテンサイトまた
は焼き戻しマルテンサイトあるいはベイナイトもしくは
パーライトを主体とした組織を有する鋼をAc3 〜Ac
1 の温度範囲に加熱し、ねじ転造した後、10℃/秒以
上の冷却速度で冷却することを特徴とする遅れ破壊特性
の優れた高強度ボルトの製造方法。
(9) C: 0.15 to 0.5% by weight
0%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to
Ac is a steel containing 2.0%, Al: 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities and having a structure mainly composed of martensite or tempered martensite or bainite or pearlite. 3 after heating to the temperature range of to Ac 1, cooled at a cooling rate of more than 10 ° C. / sec, then 200 to 600 of the delayed fracture, characterized in that tempering in the temperature range of ° C. excellent high strength bolts Production method. (10) By weight%, C: 0.15 to 0.50%, S
i: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%,
Al: 0.005 to 0.1%, the balance being F
consists e and unavoidable impurities, Ac 3 the steel having a structure mainly composed of martensite or bainite or pearlite martensite or tempered ~Ac
A method for producing a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, wherein the bolt is heated to a temperature in the range of 1 and thread-rolled, and then cooled at a cooling rate of 10 ° C./sec or more.

【0018】(11)重量%で、C :0.15〜0.5
0%、 Si:0.05〜2.0%、Mn:0.2〜
2.0%、 Al:0.005〜0.1%を含有
し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、マルテ
ンサイトまたは焼き戻しマルテンサイトあるいはベイナ
イトもしくはパーライトを主体とした組織を有する鋼を
Ac3 〜Ac1 の温度範囲に加熱し、ねじ転造した後、
10℃/秒以上の冷却速度で冷却し、次いで200〜6
00℃の温度範囲に焼き戻すことを特徴とする遅れ破壊
特性の優れた高強度ボルトの製造方法。 (12)重量%で、さらにTi:0.005〜0.05
%、 B:0.0003〜0.0050%、Cr:0.
05〜2.0%、 Mo:0.05〜1.0%、N
i:0.05〜5.0%、 Cu:0.05〜1.
0%、V :0.05〜0.5% Nb:0.0
05〜0.2%、Ta:0.005〜0.5%、 W
:0.05〜0.5%の1種または2種以上を含有す
ることを特徴とする前記(8)ないし(11)項のいずれ
か1項に記載の遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製
造方法。
(11) C: 0.15 to 0.5% by weight
0%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to
Ac is a steel containing 2.0%, Al: 0.005 to 0.1%, the balance being Fe and unavoidable impurities and having a structure mainly composed of martensite or tempered martensite or bainite or pearlite. 3 was heated to a temperature range of to Ac 1, after thread rolling,
Cool at a cooling rate of 10 ° C./sec or more, and then
A method for producing a high-strength bolt having excellent delayed fracture characteristics, characterized by tempering to a temperature range of 00 ° C. (12) By weight%, further Ti: 0.005 to 0.05
%, B: 0.0003-0.0050%, Cr: 0.
05-2.0%, Mo: 0.05-1.0%, N
i: 0.05-5.0%, Cu: 0.05-1.
0%, V: 0.05 to 0.5% Nb: 0.0
05 to 0.2%, Ta: 0.005 to 0.5%, W
: High-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics according to any one of the above items (8) to (11), containing one or more of 0.05 to 0.5%. Manufacturing method.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。 (組織形態)まず、本発明の目的である高強度ボルトの
遅れ破壊特性の向上に対して最も重要な点である組織形
態の限定理由について述べる。
Next, an embodiment of the present invention will be described. (Structure form) First, the reason for limiting the structure form, which is the most important point for the improvement of the delayed fracture characteristic of the high strength bolt, which is the object of the present invention, will be described.

【0020】本発明で限定しているボルトのマルテンサ
イトもしくは焼き戻しマルテンサイトとフェライトの層
状組織の走査電子顕微鏡観察結果を図2および図3に示
す。図2,3共にマルテンサイトの場合であるが、図2
ではマルテンサイトとフェライトが微細な層状組織にな
っていることが分かる。図3ではボルトの軸方向に配向
したマルテンサイトとフェライトの微細な層状組織にな
っていることが分かる。このようなマルテンサイトとフ
ェライトの微細な層状組織、またはこれを焼き戻して焼
き戻しマルテンサイトとフェライトの微細な層状組織に
制御することによって、遅れ破壊特性を向上させること
が可能になる。
FIGS. 2 and 3 show the results of scanning electron microscope observation of the layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite of the bolt defined in the present invention. 2 and 3 show the case of martensite.
It turns out that martensite and ferrite have a fine layered structure. In FIG. 3, it can be seen that a fine layered structure of martensite and ferrite oriented in the axial direction of the bolt is obtained. Controlling such a fine layered structure of martensite and ferrite or a fine layered structure of tempered martensite and ferrite by tempering the same makes it possible to improve delayed fracture characteristics.

【0021】遅れ破壊特性に及ぼす組織形態の影響を解
析した例を図4に示す。マルテンサイトもしくは焼き戻
しマルテンサイトとフェライトの微細な層状組織に制御
することにより、従来の焼き入れ・焼き戻しによる焼き
戻しマルテンサイト組織と比較して限界拡散性水素量が
大幅に高くなること、ボルトの軸方向に配向した、マル
テンサイトもしくは焼き戻しマルテンサイトとフェライ
トの微細な層状組織に制御することにより、限界拡散性
水素量がさらに向上することが分かる。
FIG. 4 shows an example of analyzing the influence of the structure on the delayed fracture characteristics. By controlling to a fine layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite, the amount of critical diffusible hydrogen becomes significantly higher than that of tempered martensite structure by conventional quenching and tempering. It can be seen that the critical diffusible hydrogen content is further improved by controlling to a fine layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite oriented in the axial direction.

【0022】なお、高強度で且つ遅れ破壊特性を向上さ
せるためには、上記の層状組織において、マルテンサイ
ト間もしくは焼き戻しマルテンサイト間の距離は10μ
m以下が望ましく、より望ましい条件は5μm以下であ
る。
In order to improve the strength and the delayed fracture characteristics, the distance between the martensite or the tempered martensite is 10 μm in the above layered structure.
m is desirable, and a more desirable condition is 5 μm or less.

【0023】また、上記層状組織において、フェライト
分率の範囲は10〜70%が望ましい。これは、10%
未満では限界拡散性水素量の向上の効果が期待できず、
70%を超えると1300MPa 以上の高強度を得ること
が困難なためである。より望ましい条件は20〜60%
である。
In the above layered structure, the range of the ferrite fraction is preferably from 10 to 70%. This is 10%
If it is less than 50%, the effect of improving the amount of critical diffusible hydrogen cannot be expected,
If it exceeds 70%, it is difficult to obtain a high strength of 1300 MPa or more. More desirable condition is 20-60%
It is.

【0024】上記のフェライトとマルテンサイトもしく
は焼き戻しマルテンサイトの層状組織、およびボルトの
軸方向に配向したフェライトとマルテンサイトもしくは
焼き戻しマルテンサイトの層状組織は、ボルトの全断面
内で実現される必要はなく、表層から少なくとも50μ
m以上の深さまでの領域において上記層状組織が得られ
れば、限界拡散性水素が向上する。より望ましい条件
は、表層から300μm以上の深さまでの領域で上記層
状組織が得られることである。
The layered structure of ferrite and martensite or tempered martensite and the layered structure of ferrite and martensite or tempered martensite oriented in the axial direction of the bolt need to be realized in the entire cross section of the bolt. Not at least 50μ from the surface
If the layered structure is obtained in a region up to a depth of m or more, the critical diffusible hydrogen is improved. A more desirable condition is that the layered structure is obtained in a region from the surface to a depth of 300 μm or more.

【0025】(鋼材成分)次に、本発明の対象とする鋼
の成分の限定理由について述べる。C:Cはボルトの強
度を確保する上で必須の元素であるが、0.15%未満
では所要の強度が得られず、一方、0.50%を超える
と靭性を劣化させると共に、耐遅れ破壊特性も劣化させ
るために、0.15〜0.50%の範囲に制限した。
(Steel Material Components) Next, the reasons for limiting the components of the steel which are the subject of the present invention will be described. C: C is an essential element for securing the strength of the bolt, but if it is less than 0.15%, the required strength cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.50%, the toughness is deteriorated and the delay resistance is increased. In order to degrade the fracture characteristics, the range was limited to the range of 0.15 to 0.50%.

【0026】Si:Siは固溶体硬化作用によって強度
を高める作用がある。0.05%未満では前記作用が発
揮できず、一方、2.0%を超えると添加量に見合う効
果が期待できないために、0.05〜2.0%の範囲に
制限した。
Si: Si has an effect of increasing the strength by a solid solution hardening effect. If it is less than 0.05%, the above effect cannot be exerted. On the other hand, if it exceeds 2.0%, an effect commensurate with the added amount cannot be expected. Therefore, the content is limited to the range of 0.05 to 2.0%.

【0027】Mn:Mnは脱酸、脱硫のために必要であ
るばかりでなく、マルテンサイト組織を得るための焼入
性を高めるために有効な元素であるが、0.2%未満で
は上記の効果が得られず、一方、2.0%を超えるとオ
ーステナイト域加熱時に粒界に偏析し、粒界を脆化させ
ると共に、耐遅れ破壊特性を劣化させるために、0.2
〜2.0%の範囲に制限した。
Mn: Mn is an element not only necessary for deoxidation and desulfurization but also effective for enhancing the hardenability for obtaining a martensitic structure. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, segregation at the grain boundary during heating in the austenite region causes embrittlement of the grain boundary and deterioration of the delayed fracture resistance.
Limited to the range of 2.02.0%.

【0028】Al:Alは脱酸および熱処理時において
AlNを形成することにより、オーステナイト粒の粗大
化を防止する効果と共に、Nを固定する効果も有してい
るが、0.005%未満ではこれらの効果が発揮され
ず、0.1%を超えても効果が飽和するため、0.00
5〜0.1%の範囲に限定した。
Al: Al forms AlN during deoxidation and heat treatment, thereby preventing the austenite grains from being coarsened and also fixing N. Effect is not exhibited, and even if it exceeds 0.1%, the effect is saturated.
It was limited to the range of 5 to 0.1%.

【0029】以上が本発明の対象とする鋼の基本成分で
あるが、本発明においては、さらにこの鋼にTi:0.
005〜0.05%、B :0.0003〜0.005
0%、Cr:0.05〜2.0%、 Mo:0.05
〜1.0%、Ni:0.05〜5.0%、 Cu:
0.05〜1.0%、V :0.05〜0.5%
Nb:0.005〜0.1%、Ta:0.005〜0.
5%、 W :0.05〜0.5%の1種または2種以
上を含有せしめることができる。
The above are the basic components of the steel targeted by the present invention. In the present invention, the steel further contains Ti: 0.
005-0.05%, B: 0.0003-0.005
0%, Cr: 0.05 to 2.0%, Mo: 0.05
-1.0%, Ni: 0.05-5.0%, Cu:
0.05-1.0%, V: 0.05-0.5%
Nb: 0.005 to 0.1%, Ta: 0.005 to 0.
One or more of 5% and W: 0.05 to 0.5% can be contained.

【0030】Ti:TiはAlと同様に脱酸および熱処
理時においてTiNを形成することにより、オーステナ
イト粒の粗大化を防止する効果と共に、Nを固定する効
果も有しているが、0.005%未満ではこれらの効果
が発揮されず、0.05%を超えても効果が飽和するた
め、0.005〜0.05%の範囲に限定した。
Ti: Like Al, Ti forms TiN during deoxidation and heat treatment, thereby not only preventing the austenite grains from becoming coarse, but also fixing N. %, These effects are not exhibited, and even if it exceeds 0.05%, the effect is saturated. Therefore, the range is limited to the range of 0.005 to 0.05%.

【0031】B:Bは粒界破壊を抑制し、遅れ破壊特性
を向上させる効果がある。さらに、Bはオーステナイト
粒界に偏析することにより、焼入性を著しく高めるが、
0.0003%未満では前記の効果が発揮されず、0.
0050%を超えても効果が飽和するため、0.000
3〜0.0050%に制限した。
B: B has the effect of suppressing grain boundary fracture and improving delayed fracture characteristics. Further, B segregates at austenite grain boundaries, thereby significantly improving hardenability.
If it is less than 0.0003%, the above-mentioned effect is not exhibited,
Even if it exceeds 0050%, the effect is saturated.
Limited to 3-0.0050%.

【0032】Cr:Crは焼入性の向上および焼き戻し
処理時の軟化抵抗を増加させるために有効な元素である
が、0.05%未満ではその効果が十分に発揮できず、
一方、2.0%を超えると靭性の劣化、冷間加工性の劣
化を招くために、0.05〜2.0%に限定した。
Cr: Cr is an element effective for improving hardenability and increasing softening resistance during tempering, but if it is less than 0.05%, its effect cannot be fully exhibited.
On the other hand, if it exceeds 2.0%, the toughness and the cold workability deteriorate, so the content is limited to 0.05 to 2.0%.

【0033】Mo:MoはCrと同様に強い焼き戻し軟
化抵抗を有し、熱処理後の引張強さを高めるために有効
な元素であるが、0.05%未満ではその効果が少な
く、一方、1.0%を超えるとその効果は飽和し、コス
トの上昇を招くために0.05〜1.0%に制限した。
Mo: Mo, like Cr, has a strong tempering softening resistance and is an effective element for increasing the tensile strength after heat treatment, but if it is less than 0.05%, its effect is small, while If the content exceeds 1.0%, the effect is saturated, and the cost is increased, so that the content is limited to 0.05 to 1.0%.

【0034】Ni:Niは高強度化に伴って劣化する延
性を向上させると共に、熱処理時の焼入性を向上させて
引張強さを増加させるために添加されるが、0.05%
未満ではその効果が少なく、一方、5.0%を超えても
添加量に見合う効果が発揮できないため、0.05〜
5.0%の範囲に制限した。
Ni: Ni is added in order to improve ductility, which deteriorates with increasing strength, and to improve the hardenability during heat treatment to increase the tensile strength.
If it is less than 0.05%, the effect is small. On the other hand, if it exceeds 5.0%, the effect corresponding to the added amount cannot be exhibited.
Limited to 5.0% range.

【0035】Cu:Cuは焼き戻し軟化抵抗を高めるた
めに有効な元素であるが、0.05%未満では効果が発
揮できず、1.0%を超えると熱間加工性が劣化するた
め、0.05〜1.0%に制限した。
Cu: Cu is an effective element for increasing the tempering softening resistance. However, if it is less than 0.05%, the effect cannot be exhibited, and if it exceeds 1.0%, hot workability is deteriorated. Limited to 0.05-1.0%.

【0036】V:Vは焼き入れ処理時において炭窒化物
を生成することにより、オーステナイト粒を微細化させ
る効果があるが、0.05%未満では前記作用の効果が
得られず、一方、0.5%を超えても効果が飽和するた
め、0.05〜0.5%に限定した。
V: V has the effect of reducing the size of austenite grains by forming carbonitrides during the quenching treatment. However, if it is less than 0.05%, the above effect cannot be obtained. Since the effect saturates even if it exceeds 0.5%, it was limited to 0.05 to 0.5%.

【0037】Nb:NbもVと同様に炭窒化物を生成す
ることにより、オーステナイト粒を微細化させるために
有効な元素であるが、0.005%未満では上記効果が
不十分であり、一方、0.1%を超えるとこの効果が飽
和するため、0.005〜0.1%に制限した。
Nb: Like V, Nb is also an effective element for forming carbonitrides to refine austenite grains, but if it is less than 0.005%, the above effect is insufficient. , 0.1%, the effect is saturated, so that the content is limited to 0.005 to 0.1%.

【0038】Ta:TaもNbと同様にオーステナイト
粒の微細化効果を有しているが、0.005%未満では
前記の効果が発揮されず、0.5%を超えて添加しても
効果が飽和するため、0.005〜0.5%に限定し
た。
Ta: Ta also has an effect of refining austenite grains like Nb. However, if it is less than 0.005%, the above effect is not exerted. Is saturated, so the content is limited to 0.005 to 0.5%.

【0039】W:Wは高強度ボルトの遅れ破壊特性を向
上させるために有効な元素であるが、0.05%未満で
は前記の効果が発揮されず、一方、0.5%を超えて添
加しても効果が飽和するため、0.05〜0.5%の範
囲に限定した。
W: W is an element effective for improving the delayed fracture characteristics of high-strength bolts. However, if the content is less than 0.05%, the above-mentioned effect is not exhibited. However, the effect is saturated, so the range is limited to 0.05 to 0.5%.

【0040】P,Sについては特に制限しないものの、
遅れ破壊特性を向上させる観点から、それぞれ0.01
5%以下が好ましい範囲である。
Although P and S are not particularly limited,
From the viewpoint of improving delayed fracture characteristics,
A preferred range is 5% or less.

【0041】また、NはTi,Al,V,Nbの窒化物
を生成することにより、オーステナイト粒の細粒化効果
があるため、0.003〜0.015%が好ましい範囲
である。さらにNについては、Al,V,Nb,Tiの
窒化物を形成することによって、旧オーステナイト粒の
微細化、降伏強度の増加の効果があるため、0.002
〜0.015%が望ましい範囲である。
N is effective in reducing the size of austenite grains by forming nitrides of Ti, Al, V, and Nb, so that the preferred range is 0.003 to 0.015%. Further, with respect to N, the formation of nitrides of Al, V, Nb, and Ti has the effect of refining old austenite grains and increasing the yield strength.
-0.015% is a desirable range.

【0042】(製造条件)本発明の高強度ボルトの製造
方法は、上記成分の鋼をAc1 〜Ac3 の温度範囲に加
熱した後に10℃/秒以上の冷却速度で冷却するか、も
しくは冷却後に200〜600℃の温度範囲で焼き戻す
もの、または上記成分の鋼をAc1 〜Ac3 の温度範囲
でねじ転造した後に10℃/秒以上の冷却速度で冷却す
るか、あるいは冷却後に200〜600℃の温度範囲で
焼き戻すものである。
The production method of (Production conditions) High-strength bolt of the present invention, either cooled at 10 ° C. / sec or more cooling rate after heating the steel of the component to a temperature range of Ac 1 to Ac 3, or cooling After that, the steel tempered in the temperature range of 200 to 600 ° C., or the steel of the above component is thread-rolled in the temperature range of Ac 1 to Ac 3 and then cooled at a cooling rate of 10 ° C./sec or more, or 200 ° C. Tempering in a temperature range of up to 600 ° C.

【0043】以下に製造条件の規定理由を述べる。本発
明は、鋼材をフェライトとオーステナイトの2相域に加
熱してから冷却する、あるいは2相域に加熱して転造し
てから冷却することによってフェライトとマルテンサイ
トの層状組織を得るものであり、加熱温度がAc1 未満
あるいはAc3 を超えると上記の層状組織を得られない
ため、加熱温度域をAc1 以上Ac3 以下とした。より
望ましい条件は、Ac1 +10℃〜Ac3 −10℃の範
囲である。
The reasons for defining the manufacturing conditions will be described below. The present invention is to obtain a layered structure of ferrite and martensite by heating a steel material to a two-phase region of ferrite and austenite and then cooling, or by heating to a two-phase region and rolling after cooling. since the heating temperature is more than Ac 1 below or Ac 3 not obtained the layered tissue, the heating temperature range and the Ac 1 or Ac 3 or less. More desirable conditions are in the range of Ac 1 + 10 ° C. to Ac 3 -10 ° C.

【0044】また、加熱・冷却後あるいは加熱・転造・
冷却後にフェライトとマルテンサイトの層状組織の微細
化を図る上で、加熱前の鋼材の組織は、マルテンサイト
もしくは焼き戻しマルテンサイト、あるいはベイナイト
を主体とした組織に調整しておくことが望ましい。より
望ましい条件は、これらの組織においてフェライト分率
が10%未満であることである。
Further, after heating / cooling or after heating / rolling /
In order to refine the layered structure of ferrite and martensite after cooling, it is desirable to adjust the structure of the steel material before heating to a structure mainly composed of martensite or tempered martensite, or bainite. A more desirable condition is that the ferrite fraction be less than 10% in these structures.

【0045】加熱後の冷却速度が10℃/秒未満である
と、冷却中に多量のフェライト、パーライト、ベイナイ
トが生成する可能性が大きいため、10℃/秒以上とし
た。より望ましい条件は50℃/秒以上である。
If the cooling rate after heating is less than 10 ° C./sec, a large amount of ferrite, pearlite and bainite are likely to be formed during cooling, so that the rate was set to 10 ° C./sec or more. More desirable conditions are 50 ° C./sec or more.

【0046】冷却後に焼き戻す場合は、焼き戻し温度が
200℃未満では焼き戻しの効果が少なく、600℃を
超えると1300MPa 以上の高強度を得ることが困難な
ため、200〜600℃以下とした。より望ましい条件
は400℃以上である。
In the case of tempering after cooling, the tempering effect is small when the tempering temperature is lower than 200 ° C., and when it is higher than 600 ° C., it is difficult to obtain high strength of 1300 MPa or more. . A more desirable condition is 400 ° C. or higher.

【0047】[0047]

【実施例】以下、実施例により本発明の効果をさらに具
体的に説明する。表1に示す化学組成を有する供試材
を、種々の条件で熱処理してマルテンサイト、焼き戻し
マルテンサイト、フェライト+パーライト、ベイナイト
の組織に調整した後、様々な温度に加熱した後、一部の
材料について転造し、続いて種々の速度で冷却し、さら
に一部の材料については冷却後に焼き戻しを行った。
EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be described more specifically with reference to examples. A test material having the chemical composition shown in Table 1 was heat-treated under various conditions to adjust the structure to martensite, tempered martensite, ferrite + pearlite, and bainite. Was rolled, then cooled at various speeds, and some materials were tempered after cooling.

【0048】上記の試料を用いて、機械的性質、組織形
態、遅れ破壊特性について評価した結果を表2に示す。
遅れ破壊特性は、前に述べた限界拡散性水素量で評価を
行い、負荷応力は引張強さの90%の条件で実施した。
Table 2 shows the results of evaluation of the mechanical properties, microstructure, and delayed fracture characteristics using the above samples.
The delayed fracture characteristics were evaluated based on the critical diffusible hydrogen amount described above, and the load stress was evaluated under the condition of 90% of the tensile strength.

【0049】表2の試験No.1〜11が本発明例で、
その他は比較例である。同表に見られるように、本発明
例はいずれもボルトの引張強さが1300MPa 以上であ
り、且つフェライトとマルテンサイト、もしくは焼き戻
しマルテンサイトとの層状組織である。これらは遅れ破
壊形態が粒内割れとなっており、限界拡散性水素量が従
来のボルトに比べて高く、遅れ破壊特性の優れたボルト
が実現されている。
Test No. 2 in Table 2 1 to 11 are examples of the present invention,
Others are comparative examples. As can be seen from the table, all of the examples of the present invention have a bolt tensile strength of 1300 MPa or more and have a layered structure of ferrite and martensite or tempered martensite. In these, the delayed fracture mode is intragranular cracking, the critical diffusible hydrogen content is higher than conventional bolts, and bolts having excellent delayed fracture characteristics are realized.

【0050】これに対して比較例であるNo.12は加
熱時の温度がAc3 より高いため、焼き戻しマルテンサ
イトの単相の組織である。このため、遅れ破壊形態が粒
界割れであり、限界拡散性水素量が低く、遅れ破壊特性
が悪い例である。
On the other hand, the comparative example No. 12 is a single-phase structure of tempered martensite because the temperature during heating is higher than Ac 3 . Therefore, the delayed fracture mode is grain boundary cracking, the critical diffusible hydrogen content is low, and the delayed fracture characteristic is poor.

【0051】比較例であるNo.13は加熱時の温度が
Ac1 より低く、所定の強度が得られていない。No.
14,16は、加熱前の組織がF+P、またはPであっ
たため、最終的な組織が微細化していない例である。
In Comparative Example No. In No. 13, the temperature at the time of heating was lower than Ac1, and the predetermined strength was not obtained. No.
14 and 16 are examples in which the final structure is not fine because the structure before heating is F + P or P.

【0052】No.17は、冷却速度が10℃/秒以下
であったため、最終的な組織がF+P+Mとなり、遅れ
破壊特性が向上していない。
No. In No. 17, since the cooling rate was 10 ° C./sec or less, the final structure was F + P + M, and the delayed fracture characteristics were not improved.

【0053】さらに、比較例であるNo.15,18,
19は、いずれも鋼の化学成分が不適切な例である。即
ち、No.15はC含有量が低すぎるために、本発明で
目的とする1300MPa 以上の高強度のボルトが実現で
きていない。また、No.18はC含有量が高すぎるた
めに、No.19はMn含有量が高すぎるために、いず
れも遅れ破壊特性が悪かった例である。
Further, in Comparative Example No. 15, 18,
No. 19 is an example in which the chemical composition of steel is inappropriate. That is, No. In No. 15, because the C content is too low, a high-strength bolt of 1300 MPa or more intended in the present invention has not been realized. In addition, No. No. 18 has a too high C content. 19 is an example in which the Mn content was too high and the delayed fracture characteristics were all poor.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】[0056]

【発明の効果】以上の実施例からも明かなごとく、本発
明はフェライトとマルテンサイトもしくは焼き戻しマル
テンサイトの層状組織を微細化させることによって、ボ
ルトの遅れ破壊形態を粒界割れから粒内割れにさせて、
引張強さが1300MPa 以上の高強度ボルトの遅れ破壊
特性を大幅に向上させることを可能にすると共に、鋼の
化学成分、熱処理条件および熱処置前の組織を最適に選
択することによって、その製造方法を確立したものであ
り、産業上の効果は極めて顕著なものがある。
As is clear from the above embodiments, the present invention reduces the layered structure of ferrite and martensite or tempered martensite to reduce the delayed fracture mode of bolts from intergranular cracks to intragranular cracks. Let me
It is possible to greatly improve the delayed fracture characteristics of high-strength bolts having a tensile strength of 1300 MPa or more, and at the same time, to optimally select the chemical composition of steel, heat treatment conditions, and the structure before heat treatment, thereby producing the steel. The industrial effects are extremely remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】拡散性水素量と遅れ破壊時間の関係の一例を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between the amount of diffusible hydrogen and delayed fracture time.

【図2】フェライトとマルテンサイトの微細な層状組織
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a fine layered structure of ferrite and martensite.

【図3】ボルトの軸方向に配向した、フェライトとマル
テンサイトの微細な層状組織を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a fine layered structure of ferrite and martensite oriented in the axial direction of the bolt.

【図4】マルテンサイトとフェライトの層状組織の、マ
ルテンサイトの平均間隔と限界拡散性水素量の関係を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the average interval between martensite and the critical diffusible hydrogen amount in the layered structure of martensite and ferrite.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表層から少なくとも50μmの深さまで
の領域が、マルテンサイトとフェライトの層状組織から
なり、さらに引張強さが1300MPa 以上であることを
特徴とする遅れ破壊特性の優れた高強度ボルト。
1. A high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, wherein a region from a surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of martensite and ferrite, and has a tensile strength of 1300 MPa or more.
【請求項2】 表層から少なくとも50μmの深さまで
の領域が、焼き戻しマルテンサイトとフェライトの層状
組織からなり、さらに引張強さが1300MPa 以上であ
ることを特徴とする遅れ破壊特性の優れた高強度ボル
ト。
2. A high strength with excellent delayed fracture characteristics, characterized in that a region from a surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of tempered martensite and ferrite and has a tensile strength of 1300 MPa or more. bolt.
【請求項3】 表層から少なくとも50μmの深さまで
の領域が、ボルトの軸方向に配向したマルテンサイトと
フェライトの層状組織からなり、さらに引張強さが13
00MPa 以上であることを特徴とする遅れ破壊特性の優
れた高強度ボルト。
3. A region from the surface layer to a depth of at least 50 μm is composed of a layered structure of martensite and ferrite oriented in the axial direction of the bolt, and further has a tensile strength of 13 μm.
A high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, characterized in that it is not less than 00 MPa.
【請求項4】 表層から少なくとも50μmの深さまで
の領域が、ボルトの長手方向に配向した焼き戻しマルテ
ンサイトとフェライトの層状組織からなり、さらに引張
強さが1300MPa 以上であることを特徴とする遅れ破
壊特性の優れた高強度ボルト。
4. A lag comprising a region from the surface layer to a depth of at least 50 μm comprising a layered structure of tempered martensite and ferrite oriented in the longitudinal direction of the bolt, and further having a tensile strength of 1300 MPa or more. High strength bolt with excellent breaking characteristics.
【請求項5】 マルテンサイトあるいは焼き戻しマルテ
ンサイトとフェライトの層状組織において、マルテンサ
イト間あるいは焼き戻しマルテンサイト間の距離が10
μm以下であることを特徴とする請求項1ないし4のい
ずれか1項に記載の遅れ破壊特性の優れた高強度ボル
ト。
5. In a layered structure of martensite or tempered martensite and ferrite, the distance between martensite or tempered martensite is 10 or more.
The high-strength bolt according to any one of claims 1 to 4, wherein the high-strength bolt has excellent delayed fracture characteristics.
【請求項6】 重量%で、 C :0.15〜0.50%、 Si:0.05〜2.0% Mn:0.2〜2.0%、 Al:0.005〜0.1% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなるこ
とを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載
の遅れ破壊特性の優れた高強度ボルト。
6. In% by weight, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 2.0% Mn: 0.2 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.1 The high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics according to any one of claims 1 to 5, wherein the high-strength bolt contains% and a balance of Fe and unavoidable impurities.
【請求項7】 重量%で、 C :0.15〜0.50%、 Si:0.05〜2.0%、 Mn:0.2〜2.0%、 Al:0.005〜0.1% を含有し、さらに Ti:0.005〜0.05%、 B :0.0003〜0.0050%、 Cr:0.05〜2.0%、 Mo:0.05〜1.0%、 Ni:0.05〜5.0%、 Cu:0.05〜1.0%、 V :0.05〜0.5%、 Nb:0.005〜0.2%、 Ta:0.005〜0.5%、 W :0.05〜0.5% の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか1項に記載の遅れ破壊特性の優
れた高強度ボルト
7. In% by weight, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.5%. 1%, Ti: 0.005 to 0.05%, B: 0.0003 to 0.0050%, Cr: 0.05 to 2.0%, Mo: 0.05 to 1.0% Ni: 0.05 to 5.0%, Cu: 0.05 to 1.0%, V: 0.05 to 0.5%, Nb: 0.005 to 0.2%, Ta: 0.005 6. 0.5%, W: 0.05 to 0.5%, one or more of the following: excellent in delayed fracture characteristics according to any one of claims 1 to 5, High strength bolt
【請求項8】 重量%で、 C :0.15〜0.50%、 Si:0.05〜2.0%、 Mn:0.2〜2.0%、 Al:0.005〜0.1% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、
マルテンサイト、焼き戻しマルテンサイト、ベイナイ
ト、パーライトのいずれかを主体とした組織を有するボ
ルトをAc3 〜Ac1 の温度範囲に加熱した後、10℃
/秒以上の冷却速度で冷却することを特徴とする遅れ破
壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法。
8. In weight%, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.5%. 1%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
After heating a bolt having a structure mainly composed of martensite, tempered martensite, bainite, or pearlite to a temperature range of Ac 3 to Ac 1 , 10 ° C.
A method for producing a high-strength bolt having excellent delayed fracture characteristics, characterized in that the bolt is cooled at a cooling rate of at least / sec.
【請求項9】 重量%で、 C :0.15〜0.50%、 Si:0.05〜2.0%、 Mn:0.2〜2.0%、 Al:0.005〜0.1% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、
マルテンサイト、焼き戻しマルテンサイト、ベイナイ
ト、パーライトのいずれかを主体とした組織を有するボ
ルトをAc3 〜Ac1 の温度範囲に加熱した後、10℃
/秒以上の冷却速度で冷却し、次いで200〜600の
温度範囲に焼き戻すことを特徴とする遅れ破壊特性の優
れた高強度ボルトの製造方法。
9. In% by weight, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.5%. 1%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
After heating a bolt having a structure mainly composed of martensite, tempered martensite, bainite, or pearlite to a temperature range of Ac 3 to Ac 1 , 10 ° C.
A method for producing a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, characterized in that the bolt is cooled at a cooling rate of not less than / sec and then tempered to a temperature range of 200 to 600.
【請求項10】 重量%で、 C :0.15〜0.50%、 Si:0.05〜2.0%、 Mn:0.2〜2.0%、 Al:0.005〜0.1% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、
マルテンサイト、焼き戻しマルテンサイト、ベイナイ
ト、パーライトのいずれかを主体とした組織を有する鋼
をAc3 〜Ac1 の温度範囲に加熱し、ねじ転造した
後、10℃/秒以上の冷却速度で冷却することを特徴と
する遅れ破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法。
10. In% by weight, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.5%. 1%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
After heating a steel having a structure mainly composed of martensite, tempered martensite, bainite, or pearlite to a temperature range of Ac 3 to Ac 1 and thread rolling, the steel is cooled at a cooling rate of 10 ° C./sec or more. A method for producing a high-strength bolt excellent in delayed fracture characteristics, characterized by cooling.
【請求項11】 重量%で、 C :0.15〜0.50%、 Si:0.05〜2.0%、 Mn:0.2〜2.0%、 Al:0.005〜0.1% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、
マルテンサイト、焼き戻しマルテンサイト、ベイナイ
ト、パーライトのいずれかを主体とした組織を有する鋼
をAc3 〜Ac1 の温度範囲に加熱し、ねじ転造した
後、10℃/秒以上の冷却速度で冷却し、次いで200
〜600℃の温度範囲に焼き戻すことを特徴とする遅れ
破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法。
11. In% by weight, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.5%. 1%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
After heating a steel having a structure mainly composed of martensite, tempered martensite, bainite, or pearlite to a temperature range of Ac 3 to Ac 1 and thread rolling, the steel is cooled at a cooling rate of 10 ° C./sec or more. Cool, then 200
A method for producing a high-strength bolt having excellent delayed fracture characteristics, characterized by tempering to a temperature range of up to 600 ° C.
【請求項12】 重量%で、 C :0.15〜0.50%、 Si:0.05〜2.0%、 Mn:0.2〜2.0%、 Al:0.005〜0.1% を含有し、さらに Ti:0.005〜0.05%、 B :0.0003〜0.0050%、 Cr:0.05〜2.0%、 Mo:0.05〜1.0%、 Ni:0.05〜5.0%、 Cu:0.05〜1.0%、 V :0.05〜0.5%、 Nb:0.005〜0.2%、 Ta:0.005〜0.5%、 W :0.05〜0.5% の1種または2種以上を含有する鋼を用いることを特徴
とする請求項8ないし11のいずれか1項に記載の遅れ
破壊特性の優れた高強度ボルトの製造方法。
12. In% by weight, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.5%. 1%, Ti: 0.005 to 0.05%, B: 0.0003 to 0.0050%, Cr: 0.05 to 2.0%, Mo: 0.05 to 1.0% Ni: 0.05 to 5.0%, Cu: 0.05 to 1.0%, V: 0.05 to 0.5%, Nb: 0.005 to 0.2%, Ta: 0.005 12. The delayed fracture characteristic according to claim 8, wherein a steel containing one or more of W to 0.05% and W: 0.05 to 0.5% is used. Method for manufacturing high strength bolts with excellent quality.
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