JPS6014096B2 - 耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼 - Google Patents
耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼Info
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- JPS6014096B2 JPS6014096B2 JP6409881A JP6409881A JPS6014096B2 JP S6014096 B2 JPS6014096 B2 JP S6014096B2 JP 6409881 A JP6409881 A JP 6409881A JP 6409881 A JP6409881 A JP 6409881A JP S6014096 B2 JPS6014096 B2 JP S6014096B2
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- tensile strength
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- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
この発明は、高強度と、すぐれた耐遅れ破壊性を有し、
例えば高力ボルト用として最適な高張力鋼に関するもの
である。 近年、構造物の大型化にともない高張力鋼板の強度に対
する要求が高まつてきているが、それにともなって、そ
の締結臭としての例えば高張ボルトにも益々高強度化の
きざしが見受けられ、さらに、自動車や建設機械等にお
ける軽量化傾向も、より強力なボルト類の必要性に一層
拍車をかける要素となってきている。 従来、このような要求にこたえるための高力ボルト用鋼
としては、例えば、JIS・G4105(1979)の
SCM435たる0.35%C−1.0%Cて一0.2
%Mo鋼や、同じくJIS・G4103(1979)の
SNCM431たる0.31%C−1.8%Ni−0.
8%Cr−0.2%Mo鋼、あるいは0.2%C−0.
8%Cr−0.002%B鋼(JIS規格なし)のよう
なボロン鋼等の、嫌入焼戻された低合金鋼が使用されて
いた。 しかし、これらの低合金鋼を高力ボルトとして用いた場
合、特に引張強さが125kgf/側2 を越えるもの
は、使用中に遅れ破壊を生じるという問題点があった。 このような問題のために、JIS・BI186(197
9)の「摩擦接合用高力六角ボルト、六角ナット、平座
金のセット」においては、高力ボルト用の区分として、
F8T(引張強さ:80〜100k9f/側2 )、F
IOT(引張強さ:100〜120kgf/柳2)、お
よびFlIT(引張強さ:110〜130k9f/側2
)の3種類が規定されているものの、FlITは括弧付
で“なるべく使用しないこと”とされている。一方、1
8%Niマルェーンジング鋼(18%Ni−7.5%C
o−5%Mo−0.5%Ti−0.1%Aそ鋼)は、通
常の低合金鋼よりも耐遅れ破壊性がすぐれており、引張
強さ150
例えば高力ボルト用として最適な高張力鋼に関するもの
である。 近年、構造物の大型化にともない高張力鋼板の強度に対
する要求が高まつてきているが、それにともなって、そ
の締結臭としての例えば高張ボルトにも益々高強度化の
きざしが見受けられ、さらに、自動車や建設機械等にお
ける軽量化傾向も、より強力なボルト類の必要性に一層
拍車をかける要素となってきている。 従来、このような要求にこたえるための高力ボルト用鋼
としては、例えば、JIS・G4105(1979)の
SCM435たる0.35%C−1.0%Cて一0.2
%Mo鋼や、同じくJIS・G4103(1979)の
SNCM431たる0.31%C−1.8%Ni−0.
8%Cr−0.2%Mo鋼、あるいは0.2%C−0.
8%Cr−0.002%B鋼(JIS規格なし)のよう
なボロン鋼等の、嫌入焼戻された低合金鋼が使用されて
いた。 しかし、これらの低合金鋼を高力ボルトとして用いた場
合、特に引張強さが125kgf/側2 を越えるもの
は、使用中に遅れ破壊を生じるという問題点があった。 このような問題のために、JIS・BI186(197
9)の「摩擦接合用高力六角ボルト、六角ナット、平座
金のセット」においては、高力ボルト用の区分として、
F8T(引張強さ:80〜100k9f/側2 )、F
IOT(引張強さ:100〜120kgf/柳2)、お
よびFlIT(引張強さ:110〜130k9f/側2
)の3種類が規定されているものの、FlITは括弧付
で“なるべく使用しないこと”とされている。一方、1
8%Niマルェーンジング鋼(18%Ni−7.5%C
o−5%Mo−0.5%Ti−0.1%Aそ鋼)は、通
常の低合金鋼よりも耐遅れ破壊性がすぐれており、引張
強さ150
【91/肋2程度まで使用できるが、これは
極めて高価な鋼であり、一般の±木津築用高力ボルトや
機械構造用高力ボルト(自動車や建設機械等)として使
用することのできないものであった。 本発明者等は、上述のような観点から、125k9f/
協以上の引張強さを有しているとともに、耐遅れ破壊性
が従釆の低合金鋼よりもすぐれており、かつ、安価で実
用的な高張力材料を得るべく研究を行なった結果、以下
aおよびbに示すような知見を得たのである。 a 遅れ破壊は、静荷重下におけれた鋼がある時間経過
後、突然脆性的に彼断する現象であり、外部環境から鋼
中に侵入した水素による一種の水素脆性とされているも
のであるが、鋼中に逆変態オーステナィトが存在すると
、外部環境から鋼中に侵入する水素がオーステナィト相
にトラップされて、このために遅れ破壊が生じにくくな
ること。 b 特に、特定成分の、0.2%C−9%Ni−2%M
o系鋼を油焼入れ等によって急冷した後、特定の温度範
囲で暁戻すと、鋼は、Mo等による析出強化がなされる
とともに、熱的に安定な逆変態オーステナィトを10〜
2咳容量%の割合で生じ、引張強さが125k9f/肋
2以上で、かつ耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼材とな
ること。 したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
もので、高張力鋼を、重量%で、C:0.15〜0.2
5%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.5〜0.9%、 Ni:8.0〜10.0%、 Mo:1.0〜2.5%、 Feおよび不可避不純物:残り、 の成分組成で構成するか、あるいはさらに、V:0.1
0〜0.25%、を含有せしめて構成するとともに、そ
の組織を焼民マルテンサィトと逆変態オーステナィトの
2相組織として、125k9f/側2以上の引張強ごと
、すぐれた耐遅れ破壊性を付与せしめたことに特徴を有
するものである。 ついで、この発明の耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼に
おいて、C,Si,Mn,Ni,MoおよびV成分の成
分組成範囲、ならぴに熱処理条件を上述のように限定し
た理由を説明する。{a】C C成分には、鋼に必要な強度を付与する作用があるが、
その含有量が0.15重量%禾満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方0.25重量%を越えて含有させ
ると、他の合金元素との関連で耐遅れ破壊性を損ない、
かつ轍性をも劣化するようになることから、その含有量
を0.15〜0.25重量%と限定した。 ‘b’Si Si成分は、鋼の脱酸のために必要な元素であるが、0
.5重量%を越えて含有させると腕化が著しくなるので
、その含有量を0.5重量%以下と限定した。 ‘c’ Mn Mn成分は、鋼の脱酸および脱硫に必要な元素であり、
その含有物が0.5重量%未満では脱酸・脱硫作用に所
望の効果が得られず、一方、0.9重量%を越えて含有
させると鋼の加工性を劣化させるようになることから、
その含有量を0.5〜0.9重量%と限定した。 風 Ni Ni成分は、鋼のオーステナィト安定化に有効な元素で
あり、A,点やA3点はいずれもNiの増量とともに低
下する。 そして、本発明高張力鋼の構成成分であるMoやVの析
出強化が利用できる暁戻温度範囲で、熱的に安定なオー
ステナィトを生成せしめるためには8.の雲量%以上の
Ni成分が必要であるが、10.の重量%を越えて含有
させると鋼の強度の低下が著しくなることから、その含
有量を8.0〜10.の重量%と限定した。‘e} M
o Mo成分は、析出硬化により鋼の強度を上昇させる作用
を有しているが、その含有量が1.の重量%未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方2.5重量%を越
えて含有せしめても含有量の増加による強度上昇が少な
く、経済性を損なうようになることから、その含有量を
1.0〜2.5重量%と限定した。 ‘O V V成分には、Mo成分と同様に析出強化のために有効な
作用があるので、より高強度が要求される場合に必要に
応じて含有されるが、その含有量が0.1重量%未満で
は前記作用に所望の効果が発揮されず、一方0.25重
量%を越えて含有させると鋼の轍性が劣化するようにな
ることから、その含有量を0.1〜0.25重量%と限
定した。 なお、この発明に係る2相組織高張力鋼を製造するには
、前記成分組成に調整した鋼を急冷しマルテンサィト組
織にした後、570〜62500の比較的狭い温度範囲
内で暁戻すことは重要なことである。つまり、570〜
62yoの間で焼戻すことにより、MoやVによる析出
強化を利用し、かつ熱的に安定な逆変態オーステナィト
を10〜2庇容量%の.割合で生ぜしめることが可能と
なるのである。570oo未満の暁房温度では充分な析
出強化が得られず、また逆変態オーステナィト量も少な
く、強度、耐遅れ破壊性のいずれも良好でない。 一方、焼房温度が62500を越えると、焼戻し中に生
じる逆変態オーステナィトが熱的に不安定となり、焼戻
し後の冷却で再びマルテンサィト化するため、鞠性およ
び耐遅れ破壊性が劣化する。つぎに、この発明を実施例
により比較例と対比しながら説明する。 実施例 まず、第1表に示す成分組成をもった本発明鋼A〜G、
比較鋼H〜L{構成成分のうち、いずれかの成分含有量
(第1表には※印で表示)がこの発明の範囲から外れた
もの}、および従来鋼M〜○をそれぞれ溶製し、ついで
熱間鍛造により直径が22肋の榛鋼にした。 その後、袷間鍛造および冷間転造によってM22ボルト
に成形した後、本発明鋼A〜Gおよび比較鋼H〜Lにつ
いては、温度:950ooに30分保持後油焼入れの焼
入れ処理と、550℃、575q0、600q0、62
5o0、および65000のそれぞれの温度に1時間保
持後油冷の焼戻し処理からなる熱処理を施し、また従来
鋼MおよびN‘こついては、温度:850q0に30分
保持後油焼入れの焼入れ処理と、425℃および500
ooの温度にそれぞれ1時間保持後油冷の焼戻し処理か
らなる熱処理を、さらに従来鋼0については、温度:9
0000に30分保持後水焼入れの焼入れ処理と、32
500および3760の温度のそれぞれ1時間保持後油
冷の焼戻し処理からなる熱処理をそれぞれ施し、これら
のボルト船船から、平行部8.5肌ぐの引張試験片を切
出し、常温で引張式験を行なった。 また、各鋼種、各熱処理条件について、20本ずつのボ
ルトを50肌厚の欧鋼板に導入軸力30トン(続付引張
応力100k9f/柵2)で締付けた。 そしてこの綿付体を工業地帯自然大気中に曝露し、8年
間観測を続けて遅れ破壊による破断の有無を調べた。こ
のようにして調べた引張強さと破断本数もまとめて第1
表に示した。第1表からは、本発明で規定した成分組成
通りの鋼A〜Gのすべてのものにおいて引張強ごが12
5k9f/側2以上となっており、しかも570〜62
5o0で競戻したもの(焼房マルテンサィトと逆変態オ
ーステナイトの2相組織鋼となっていることが確認され
た)は遅れ破壊による被断本数が0であることが明白で
あり、特に、引張強さが150kgf/側2 レベルの
ものでも遅れ破壊を生じておらず、強度および耐遅れ破
壊性のバランスが極めて良好な高力ボルト用に最適の高
張力鋼が得られることがわかる。
極めて高価な鋼であり、一般の±木津築用高力ボルトや
機械構造用高力ボルト(自動車や建設機械等)として使
用することのできないものであった。 本発明者等は、上述のような観点から、125k9f/
協以上の引張強さを有しているとともに、耐遅れ破壊性
が従釆の低合金鋼よりもすぐれており、かつ、安価で実
用的な高張力材料を得るべく研究を行なった結果、以下
aおよびbに示すような知見を得たのである。 a 遅れ破壊は、静荷重下におけれた鋼がある時間経過
後、突然脆性的に彼断する現象であり、外部環境から鋼
中に侵入した水素による一種の水素脆性とされているも
のであるが、鋼中に逆変態オーステナィトが存在すると
、外部環境から鋼中に侵入する水素がオーステナィト相
にトラップされて、このために遅れ破壊が生じにくくな
ること。 b 特に、特定成分の、0.2%C−9%Ni−2%M
o系鋼を油焼入れ等によって急冷した後、特定の温度範
囲で暁戻すと、鋼は、Mo等による析出強化がなされる
とともに、熱的に安定な逆変態オーステナィトを10〜
2咳容量%の割合で生じ、引張強さが125k9f/肋
2以上で、かつ耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼材とな
ること。 したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
もので、高張力鋼を、重量%で、C:0.15〜0.2
5%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.5〜0.9%、 Ni:8.0〜10.0%、 Mo:1.0〜2.5%、 Feおよび不可避不純物:残り、 の成分組成で構成するか、あるいはさらに、V:0.1
0〜0.25%、を含有せしめて構成するとともに、そ
の組織を焼民マルテンサィトと逆変態オーステナィトの
2相組織として、125k9f/側2以上の引張強ごと
、すぐれた耐遅れ破壊性を付与せしめたことに特徴を有
するものである。 ついで、この発明の耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼に
おいて、C,Si,Mn,Ni,MoおよびV成分の成
分組成範囲、ならぴに熱処理条件を上述のように限定し
た理由を説明する。{a】C C成分には、鋼に必要な強度を付与する作用があるが、
その含有量が0.15重量%禾満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方0.25重量%を越えて含有させ
ると、他の合金元素との関連で耐遅れ破壊性を損ない、
かつ轍性をも劣化するようになることから、その含有量
を0.15〜0.25重量%と限定した。 ‘b’Si Si成分は、鋼の脱酸のために必要な元素であるが、0
.5重量%を越えて含有させると腕化が著しくなるので
、その含有量を0.5重量%以下と限定した。 ‘c’ Mn Mn成分は、鋼の脱酸および脱硫に必要な元素であり、
その含有物が0.5重量%未満では脱酸・脱硫作用に所
望の効果が得られず、一方、0.9重量%を越えて含有
させると鋼の加工性を劣化させるようになることから、
その含有量を0.5〜0.9重量%と限定した。 風 Ni Ni成分は、鋼のオーステナィト安定化に有効な元素で
あり、A,点やA3点はいずれもNiの増量とともに低
下する。 そして、本発明高張力鋼の構成成分であるMoやVの析
出強化が利用できる暁戻温度範囲で、熱的に安定なオー
ステナィトを生成せしめるためには8.の雲量%以上の
Ni成分が必要であるが、10.の重量%を越えて含有
させると鋼の強度の低下が著しくなることから、その含
有量を8.0〜10.の重量%と限定した。‘e} M
o Mo成分は、析出硬化により鋼の強度を上昇させる作用
を有しているが、その含有量が1.の重量%未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方2.5重量%を越
えて含有せしめても含有量の増加による強度上昇が少な
く、経済性を損なうようになることから、その含有量を
1.0〜2.5重量%と限定した。 ‘O V V成分には、Mo成分と同様に析出強化のために有効な
作用があるので、より高強度が要求される場合に必要に
応じて含有されるが、その含有量が0.1重量%未満で
は前記作用に所望の効果が発揮されず、一方0.25重
量%を越えて含有させると鋼の轍性が劣化するようにな
ることから、その含有量を0.1〜0.25重量%と限
定した。 なお、この発明に係る2相組織高張力鋼を製造するには
、前記成分組成に調整した鋼を急冷しマルテンサィト組
織にした後、570〜62500の比較的狭い温度範囲
内で暁戻すことは重要なことである。つまり、570〜
62yoの間で焼戻すことにより、MoやVによる析出
強化を利用し、かつ熱的に安定な逆変態オーステナィト
を10〜2庇容量%の.割合で生ぜしめることが可能と
なるのである。570oo未満の暁房温度では充分な析
出強化が得られず、また逆変態オーステナィト量も少な
く、強度、耐遅れ破壊性のいずれも良好でない。 一方、焼房温度が62500を越えると、焼戻し中に生
じる逆変態オーステナィトが熱的に不安定となり、焼戻
し後の冷却で再びマルテンサィト化するため、鞠性およ
び耐遅れ破壊性が劣化する。つぎに、この発明を実施例
により比較例と対比しながら説明する。 実施例 まず、第1表に示す成分組成をもった本発明鋼A〜G、
比較鋼H〜L{構成成分のうち、いずれかの成分含有量
(第1表には※印で表示)がこの発明の範囲から外れた
もの}、および従来鋼M〜○をそれぞれ溶製し、ついで
熱間鍛造により直径が22肋の榛鋼にした。 その後、袷間鍛造および冷間転造によってM22ボルト
に成形した後、本発明鋼A〜Gおよび比較鋼H〜Lにつ
いては、温度:950ooに30分保持後油焼入れの焼
入れ処理と、550℃、575q0、600q0、62
5o0、および65000のそれぞれの温度に1時間保
持後油冷の焼戻し処理からなる熱処理を施し、また従来
鋼MおよびN‘こついては、温度:850q0に30分
保持後油焼入れの焼入れ処理と、425℃および500
ooの温度にそれぞれ1時間保持後油冷の焼戻し処理か
らなる熱処理を、さらに従来鋼0については、温度:9
0000に30分保持後水焼入れの焼入れ処理と、32
500および3760の温度のそれぞれ1時間保持後油
冷の焼戻し処理からなる熱処理をそれぞれ施し、これら
のボルト船船から、平行部8.5肌ぐの引張試験片を切
出し、常温で引張式験を行なった。 また、各鋼種、各熱処理条件について、20本ずつのボ
ルトを50肌厚の欧鋼板に導入軸力30トン(続付引張
応力100k9f/柵2)で締付けた。 そしてこの綿付体を工業地帯自然大気中に曝露し、8年
間観測を続けて遅れ破壊による破断の有無を調べた。こ
のようにして調べた引張強さと破断本数もまとめて第1
表に示した。第1表からは、本発明で規定した成分組成
通りの鋼A〜Gのすべてのものにおいて引張強ごが12
5k9f/側2以上となっており、しかも570〜62
5o0で競戻したもの(焼房マルテンサィトと逆変態オ
ーステナイトの2相組織鋼となっていることが確認され
た)は遅れ破壊による被断本数が0であることが明白で
あり、特に、引張強さが150kgf/側2 レベルの
ものでも遅れ破壊を生じておらず、強度および耐遅れ破
壊性のバランスが極めて良好な高力ボルト用に最適の高
張力鋼が得られることがわかる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 C:0.15%〜0.25%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.5〜0.9%、 Ni:8.0〜10.0%、 Mo:1.0〜2.5%、 Feおよび不可避不純物:残り、 (以上重量%)からなる組成を有するとともに、焼戻マ
ルテンサイトと逆変態オーステナイトの2相組織を有し
ていることを特徴とする耐遅れ破壊性のすぐれた高張力
鋼。 2 C:0.15%〜0.25%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.5〜0.9%、 Ni:8.0〜10.0%、 Mo:1.0〜2.5%、 V:0.10〜0.25%、 Feおよび不可避不純物:残り、 (以上重量%)からなる組成を有するとともに、焼戻マ
ルテンサイトと逆変態オーステナイトの2相組織を有し
ていることを特徴とする耐遅れ破壊性のすぐれた高張力
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6409881A JPS6014096B2 (ja) | 1981-04-30 | 1981-04-30 | 耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6409881A JPS6014096B2 (ja) | 1981-04-30 | 1981-04-30 | 耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57181366A JPS57181366A (en) | 1982-11-08 |
| JPS6014096B2 true JPS6014096B2 (ja) | 1985-04-11 |
Family
ID=13248254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6409881A Expired JPS6014096B2 (ja) | 1981-04-30 | 1981-04-30 | 耐遅れ破壊性のすぐれた高張力鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014096B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112662954A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 上海交通大学 | 一种析出强化的低温用钢及其热处理工艺 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5925548B2 (ja) * | 2011-07-19 | 2016-05-25 | 濱中ナット株式会社 | ねじ節鉄筋の製造方法 |
-
1981
- 1981-04-30 JP JP6409881A patent/JPS6014096B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112662954A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 上海交通大学 | 一种析出强化的低温用钢及其热处理工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57181366A (en) | 1982-11-08 |
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