TWI886802B - 螺栓及螺栓製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種適合作為大直徑、高強度且高韌性的螺栓的材料的鋼棒、大直徑、高強度且高韌性的螺栓及該螺栓的製造方法。鋼棒1中，化學組成以質量%計為C：0.35%以上且0.45%以下、Si：0.10%以上且0.50%以下、Mn：0.50%以上且2.00%以下、P：0.030%以下、S：0.030%以下、Ni：1.00%以上且3.00%以下、Cr：0.50%以上且2.00%以下及Mo：0.10%以上且0.50%以下，且剩餘部分為Fe及雜質，DI值為420以上，直徑為65 mm以上。

Description

螺栓及螺栓製造方法
本發明是有關於一種鋼棒、螺栓及螺栓製造方法。
在專利文獻1中揭示了粗徑螺栓的製造方法。在該製造方法中，由如下鋼線材、即以重量%計包含C：0.28%~0.38%、Si：0.10%以下、Mn：0.60%~1.20%、Cr：0.20%~0.60%，且藉由規定式計算的值滿足30~45的包含剩餘部分鐵及雜質的鋼線材，藉由冷鍛而成型M25~M40的螺栓，繼而進行加熱，並進行水淬火、回火。在該製造方法中，在製造M25~M40的螺栓的情況下，不需要軟化退火便能夠直接進行冷鍛，另外，具有充分的淬火性，在螺栓加工時不會產生裂紋的情況下可廉價地製造淬火、回火後的拉伸強度為75kgf/mm2以上的螺栓。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平02-166231號公報
如專利文獻1所揭示般，螺栓為了獲得所期望的強度，在其製造時實施淬火處理、回火處理。但是，在螺栓大型化的同時在 螺栓內部難以獲得淬火組織。在專利文獻1中記載的螺栓中，如上所述，其直徑最大為40mm(M40)。另外，對螺栓亦要求高韌性。因此，期望適合作為大直徑、高強度且高韌性的螺栓的材料的鋼棒、大直徑、高強度且高韌性的螺栓及該螺栓的製造方法。
本發明是鑒於所述實際情況而成，其目的在於提供一種適合作為大直徑、高強度且高韌性的螺栓的材料的鋼棒、大直徑、高強度且高韌性的螺栓及該螺栓的製造方法。
為了達成所述目的，本發明的鋼棒、螺栓及螺栓製造方法如以下所述。
1.一種鋼棒，其中，化學組成以質量%計為C：0.35%以上且0.45%以下、Si：0.10%以上且0.50%以下、Mn：0.50%以上且2.00%以下、P：0.030%以下、S：0.030%以下、Ni：1.00%以上且3.00%以下、Cr：0.50%以上且2.00%以下及Mo：0.10%以上且0.50%以下，且剩餘部分為Fe及雜質，下述式(1)所表示的淬透性指數(DI值)為420以上，直徑為65mm以上。
DI=(-23.7×[C]2+38.3×[C]+3.54)×(1+3.3×[Mn])×(1+0.7×[Si])×(1+2.16×[Cr])×(1+3×[Mo])×(1+0.36×[Ni])．．．(1)
此處，[C]、[Mn]、[Si]、[Cr]、[Mo]及[Ni]依次為以質量%表示的C、Mn、Si、Cr、Mo及Ni的含量。
2.一種螺栓，是使用如所述1所述的鋼棒的螺栓，其中，所述螺栓具有軸部，在所述軸部的與長度方向垂直的剖面上，舊γ粒徑為粒度編號4以上且10以下，在所述剖面的金屬組織中，回火麻田散鐵的面積率為80%以上。
3.一種螺栓製造方法，藉由切斷如所述1所述的鋼棒，並對所述切斷後的鋼棒實施熱鍛、螺紋滾軋(thread rolling)、淬火及回火，製造具有軸部及螺栓頭部的螺栓，所述螺栓製造方法中，在所述熱鍛中，形成所述螺栓頭部，在所述螺紋滾軋中，形成所述軸部的螺紋牙(thread ridge)，在所述淬火中，將加熱溫度設為820℃以上且1150℃以下，將800℃至300℃為止的平均冷卻速度設為0.5℃/s以上。
藉由本發明，可提供一種適合作為大直徑、高強度且高 韌性的螺栓的材料的鋼棒、大直徑、高強度且高韌性的螺栓及該螺栓的製造方法。
1:鋼棒
2:螺栓
21:螺栓頭部
22:軸部
S1:鋼棒製造步驟
S11:軋製步驟
S2:中間步驟
S21:發貨步驟
S22:搬送步驟
S23:接收步驟
S3:螺栓形成步驟
S31:切斷步驟
S32:熱鍛步驟
S33:螺紋滾軋步驟
S34:淬火步驟
S35:回火步驟
圖1是表示本實施形態的鋼棒的一例的圖。
圖2是表示本實施形態的螺栓的一例的圖。
圖3是表示製造螺栓的螺栓製造步驟的一例的流程圖。
圖4是表示製造螺栓的螺栓製造步驟的一例的流程圖。
首先，對本實施形態的鋼棒、螺栓及螺栓製造方法的概要進行說明。
本實施形態的鋼棒的化學組成以質量%計為C：0.35%以上且0.45%以下、Si：0.10%以上且0.50%以下、Mn：0.50%以上且2.00%以下、P：0.030%以下、S：0.030%以下、Ni：1.00%以上且3.00%以下、Cr：0.50%以上且2.00%以下及Mo：0.10%以上且0.50%以下，且剩餘部分為Fe及雜質。
而且，本實施形態的鋼棒的下述式(1)所表示的DI值 為420以上。再者，在下述式(1)中，[C]、[Mn]、[Si]、[Cr]、[Mo]及[Ni]依次為以質量%表示的C、Mn、Si、Cr、Mo及Ni的含量。另外，所述鋼棒的直徑為65mm以上。
DI=(-23.7×[C]2+38.3×[C]+3.54)×(1+3.3×[Mn])×(1+0.7×[Si])×(1+2.16×[Cr])×(1+3×[Mo])×(1+0.36×[Ni])．．．(1)
所述鋼棒適合作為用於製造大直徑的螺栓的材料。本實施形態的螺栓使用所述鋼棒，且具有如下軸部、即在與長度方向垂直的剖面上，舊γ粒徑為粒度編號4以上且10以下，在所述剖面的金屬組織中，回火麻田散鐵的面積率為80%以上的軸部。該螺栓的製造方法的一例為螺栓製造方法，所述製造方法中，對所述鋼棒實施形成螺栓頭部的熱鍛、形成軸部的螺紋牙的螺紋滾軋、以及淬火及回火，製成具有螺栓頭部及軸部的螺栓。另外，在所述淬火中，將加熱溫度設為820℃以上且1150℃以下，將800℃至300℃為止的平均冷卻速度設為0.5℃/s以上。
在圖1中，作為本實施形態的鋼棒的一例，示出了鋼棒1。在圖2中，作為本實施形態的螺栓的一例，示出了具有螺栓頭部21及形成有螺紋牙的軸部22的螺栓2。螺栓2是在將鋼棒1切斷為規定的長度之後，藉由熱鍛而在其中一個端部形成螺栓頭部21，且藉由滾軋而在另一端的軸部22形成螺紋牙，藉此可形成圖所示的形狀。再者，在圖2中，在軸部22的整體形成有螺紋牙，但在本實施形態中，只要螺紋牙形成於軸部的至少一部分即可。
以下，對鋼棒進行詳述。再者，在以下的說明中，在僅記載為「%」的情況下，只要不特別說明，則為「質量%」的含義。
本實施形態的鋼棒是棒狀的鋼。就製成適合於螺栓的材料的鋼棒的觀點而言，所述鋼棒例如可製成圓柱狀的鋼。
就製成適合於大直徑的螺栓的材料的鋼棒的觀點而言，本發明的鋼棒將直徑設為65mm以上。另一方面，所述直徑的上限並無限定，但較佳為100mm以下。
如上所述，本實施形態的鋼棒作為化學組成而包含C(碳)、Si(矽)、Mn(錳)、P(磷)、S(硫)、Ni(鎳)、Cr(鉻)及Mo(鉬)，且剩餘部分為Fe(鐵)及雜質。所謂雜質，是指在對本發明的效果不造成不良影響的範圍內允許含有的元素。所述雜質中包含在工業上製造鋼棒時自作為原料的礦石、廢料、或製造環境等不可避免地混入的所謂不可避免的雜質。
以下，對鋼棒的化學組成(鋼棒中的各元素的含量)進行詳述。
C的含量為0.35%以上且0.45%以下。C是影響鋼棒的淬火性及拉伸強度的元素。在C的含量小於0.35%的情況下，鋼棒的拉伸強度不足。因此，C的含量為0.35%以上，較佳為0.38%以上。另一方面，在C的含量超過0.45%的情況下，鋼棒的韌性下降。因此，C的含量為0.45%以下，較佳為0.43%以下。
Si的含量為0.10%以上且0.50%以下。Si是影響鋼棒的淬火性及回火軟化阻力的元素。在Si的含量小於0.10%的情況下， 淬火性不足，鋼棒的拉伸強度下降。因此，Si的含量為0.10%以上，較佳為0.15%以上。另一方面，在Si量超過0.50%的情況下，回火軟化阻力上升，鋼棒的韌性下降。因此，Si的含量為0.50%以下，較佳為0.35%以下。
Mn的含量為0.50%以上且2.00%以下。Mn是影響鋼棒的淬火性及麻田散鐵相變溫度的元素。在Mn的含量小於0.50%的情況下，淬火性不足，鋼棒的拉伸強度下降。因此，Mn的含量為0.50%以上，較佳為0.70%以上。另一方面，在Mn的含量超過2.00%的情況下，麻田散鐵相變溫度下降，容易產生殘留沃斯田鐵，鋼棒的拉伸強度不足。因此，Mn的含量為2.00%以下，較佳為1.00%以下。
P的含量為0.030%以下。P是偏析於晶界，影響鋼棒的韌性的元素。在P的含量超過0.030%的情況下，晶界強度下降，鋼棒的韌性下降。因此，P的含量為0.030%以下，較佳為0.020%以下。另一方面，由於P的含有通常不可避免，因此過度的低P化有時會導致精煉時間的增長或精煉成本的上升。因此，P的含量較佳為設為0.003質量%以上，更佳為設為0.007質量%以上。
S的含量為0.030%以下。S是藉由與Mn鍵結而形成MnS從而影響鋼棒的拉伸強度及韌性的元素。MnS在鋼組織中成為破壞的起點。在S量超過0.030%的情況下，鋼棒的韌性下降。因此，S的含量為0.030%以下，較佳為0.015%以下。另一方面，由於S的含有通常不可避免，因此過度的低S化有時會使精煉成本上升。 因此，S的含量較佳為設為0.003質量%以上，更佳為設為0.007質量%以上。
Ni的含量為1.00%以上且3.00%以下。Ni是影響鋼棒的淬火性及韌性的元素。在Ni的含量小於1.00%的情況下，淬火性及韌性下降。因此，Ni的含量為1.00%以上，較佳為1.50%以上。另一方面，在Ni的含量超過3.00%的情況下，淬火性及韌性提高效果飽和，而成本變高。因此，Ni的含量為3.00%以下，較佳為2.00%以下。
Cr的含量為0.50%以上且2.00%以下。Cr是影響鋼棒的淬火性及麻田散鐵相變溫度的元素。在Cr的含量小於0.50%的情況下，淬火性不足，拉伸強度下降。因此，Cr的含量為0.50%以上，較佳為0.70%以上。另一方面，在Cr的含量超過2.00%的情況下，淬火性提高效果飽和，而成本變高。因此，Cr的含量為2.00%以下，較佳為1.00%以下。
Mo的含量為0.10%以上且0.50%以下。Mo是影響鋼棒的淬火性及回火軟化阻力的元素。在Mo量小於0.10%的情況下，淬火性不足，拉伸強度下降。因此，Mo的含量為0.10%以上。另一方面，在Mo量超過0.50%的情況下，淬火性提高效果飽和。因此，Mo的含量為0.50%以下。
所述式(1)所表示的DI值成為淬火性的基準。在所述DI值低的情況下，淬火性不足。因此，將所述DI值設為420以上，較佳為設為450，更佳為設為500。另一方面，所述DI值的 上限並無特別限定，例如可為8000以下。
以下，對本實施形態的螺栓進行詳述。
本實施形態的螺栓使用所述鋼棒。另外，所述螺栓具有軸部。所述軸部的外徑相當於作為材料使用的鋼棒的直徑。因此，可將所述軸部的外徑設為65mm以上。另外，所述軸部的外徑較佳為100mm以下。
接著，對螺栓的軸部的金屬組織進行說明。以下說明的螺栓的軸部的金屬組織是在軸部的與長度方向垂直的剖面上觀察到的組織。
在所述金屬組織中，舊γ粒徑(亦稱為舊沃斯田鐵結晶粒徑)的粒度為粒度編號4以上且10以下。再者，本實施形態中的粒度編號基於日本工業標準(Japanese Industrial Standards，JIS)G 0551「鋼-結晶粒度的顯微鏡試驗方法」的規定，在自軸部的徑向中心起向外側為d/4的距離的位置進行測定。再者，d是指軸部的外徑。更具體而言，藉由實施例中記載的方法進行測定。
舊γ粒徑影響鋼棒的韌性。在舊γ粒徑的粒度小於粒度編號4的情況下，螺栓的韌性下降。因此，舊γ粒徑的粒度為粒度編號4以上，較佳為粒度編號6以上。另一方面，在舊γ粒徑的粒度超過粒度編號10的情況下，拉伸強度下降。因此，舊γ粒徑的粒度為粒度編號10以下，較佳為粒度編號9以下。
接著，對所述剖面的金屬組織中的回火麻田散鐵的面積率進行說明。再者，回火麻田散鐵的面積率是在軸部的徑向中心 進行測定。更具體而言，藉由實施例中記載的方法進行測定。
回火麻田散鐵的面積率影響螺栓的拉伸強度及韌性。在回火麻田散鐵的面積率小的情況下，螺栓的拉伸強度及韌性下降。因此，回火麻田散鐵的面積率為80%以上，較佳為85%以上。另一方面，回火麻田散鐵的面積率的上限並無限定，可為100%，所述金屬組織亦可包含回火麻田散鐵。再者，剩餘部分的組織並無限定，可設為選自由鐵氧體、波來鐵、變韌鐵及殘留沃斯田鐵所組成的群組中的一個或兩個以上的組織。
藉由提高所述軸部的拉伸強度，可製成適合於使用的螺栓。因此，所述軸部的拉伸強度較佳為1040MPa以上。再者，軸部的拉伸強度是基於JIS Z 2241，在自徑向中心起向外側為d/4的距離的位置進行測定。更具體而言，藉由實施例中記載的方法進行測定。
藉由提高所述軸部的韌性，可製成適合於使用的螺栓。因此，所述軸部的夏比吸收能量較佳為27J以上。再者，軸部的夏比吸收能量藉由JIS Z 2242中規定的夏比衝擊試驗，在自徑向中心起向外側為d/4的距離的位置進行測定。更具體而言，藉由實施例中記載的方法進行測定。
以下，對螺栓製造方法進行詳述。
在圖3中，示出了製造螺栓的螺栓製造步驟的流程的一例。在螺栓製造步驟中，使用鋼材製造本實施形態的鋼棒及螺栓。
螺栓製造步驟包含：鋼棒製造步驟S1，使用鋼材製造作 為螺栓的材料的鋼棒；以及螺栓形成步驟S3，將在鋼棒製造步驟S1中製造的鋼棒加工成螺栓。該螺栓製造步驟可包含中間步驟S2，所述中間步驟S2自執行鋼棒製造步驟S1的作業場或事務所向執行螺栓形成步驟S3的作業場或事務所搬送鋼棒。
在鋼棒製造步驟S1中，對具有所述化學組成及DI值的鋼材進行熱軋或熱鍛(軋製步驟S11)而製成規定的直徑的鋼棒(例如直徑為65mm以上的鋼棒)。作為所述鋼材，例如可使用藉由連續鑄造法鑄造的鋼坯、藉由鑄錠法鑄造的鋼錠(steel ingot)等。鋼棒根據需要進行規定的品質檢查。
在中間步驟S2中，將鋼棒發貨(發貨步驟S21)及搬送(搬送步驟S22)至執行螺栓形成步驟S3的作業場或事務所，由執行螺栓形成步驟S3的作業場或事務所接收(接收步驟S23)。
在螺栓形成步驟S3中，將接收到的鋼棒切斷為規定的尺寸(切斷步驟S31)。然後，對於被切斷的所述鋼棒，藉由熱鍛形成螺栓的頭部(熱鍛步驟S32)，藉由滾軋而形成螺紋牙(螺紋滾軋步驟S33)之後，進行淬火(淬火步驟S34)及回火處理(回火步驟S35)，獲得作為製品的螺栓。
在圖4中示出了製造螺栓的步驟的流程的另一例。如圖4所示，在螺栓形成步驟S3中，亦可在淬火處理(淬火步驟S34)及回火處理(回火步驟S35)後進行滾軋(螺紋滾軋步驟S33)。
在螺栓形成步驟S3後，亦可對螺栓進行油漆或鍍敷等皮膜處理。
以下，對淬火處理(淬火步驟S34)及回火處理(回火步驟S35)進行詳述。關於螺栓，對用於獲得所期望的拉伸強度與韌性的步驟條件進行說明。再者，在以下步驟的說明中，形成螺栓形狀的鋼的溫度由軸部的徑向中心的溫度表示。
淬火步驟S34中的淬火以820℃以上且1150℃以下的加熱溫度及800℃至300℃為止為0.5℃/s以上的平均冷卻速度進行。在加熱溫度小於820℃的情況下，無法將軸部的組織設為沃斯田鐵單相組織。因此，加熱溫度為820℃以上。另一方面，若使加熱溫度過度上升，則會導致結晶粒的粗大化，韌性下降，因此加熱溫度為1150℃以下，較佳為900℃以下。
藉由將所述冷卻速度設為800℃至300℃為止為0.5℃/s以上的平均冷卻速度，抑制向鐵氧體或波來鐵等麻田散鐵以外的組織的相變。在平均冷卻速度慢的情況下，無法獲得所期望的組織。因此，800℃至300℃為止的平均冷卻速度設為0.5℃/s以上。另外，藉由將所述冷卻停止溫度設為150℃以下，可進行麻田散鐵相變。因此，所述冷卻停止溫度較佳為150℃以下。
回火步驟S35中的回火較佳為在加熱至500℃以上之後保持30min以上。即，保持溫度較佳為500℃以上。保持時間較佳為30min以上。保持後，較佳為冷卻至室溫。在進行該冷卻時，為了避免P的晶界偏析所引起的脆化，理想的是儘可能加快冷卻速度。
[實施例]
以下，對實施例進行說明。在以下的實施例中，為了評價鋼棒的特性與由該鋼棒製造的螺栓的特性的關係，藉由對鋼棒不形成螺紋牙及螺栓頭部而實施淬火及回火，製成模仿螺栓的軸部的試樣，使用該試樣進行評價。
藉由連續鑄造機鑄造表1所示的組成(剩餘部分為Fe及雜質)及DI值的鋼水(鋼No.A至鋼No.V)，製成剖面300mm×400mm的鑄片。再者，在表1中，各數值所示的下劃線表示該數值在本實施形態中規定的組成或DI值的範圍外。
[表1]
Figure 113106047-A0305-12-0014-1
接著，將該鑄片在1250℃下均熱30分鐘後，藉由熱軋製成一邊為140mm的矩形剖面的鋼片。進而，以成為表2所示的直徑的方式，對各鋼片進行熱軋，製成鋼棒No.1至鋼棒No.30的鋼棒(熱軋狀態下為原材料)。此處，鋼No.J以外的鋼片藉由該熱軋而製成直徑65mm至100mm的鋼棒。鋼No.J的鋼片藉由該熱軋而製成直徑40mm的鋼棒。鋼棒No.1至鋼棒No.30的鋼棒為圓柱狀。
[表2]
Figure 113106047-A0305-12-0015-2
接著，對所述熱軋狀態下的鋼棒，以表3所示的加熱溫度、冷卻方法及平均冷卻速度進行淬火。表3中，「加熱溫度」的項目是淬火中的加熱時的溫度。另外，「冷卻方法」是在用於淬火 的加熱後進行的冷卻方法，「平均冷卻速度」表示800℃至300℃為止的平均冷卻速度。再者，在表3中，各數值所示的下劃線表示該數值在本實施形態中規定的製造方法的條件的範圍外。
[表3]
Figure 113106047-A0305-12-0017-3
在淬火中，首先，將鋼棒的徑向中心加熱至達到表3所示的加熱溫度，在該溫度下保持30min之後，進而以表3所示的冷卻方法及平均冷卻速度進行冷卻。再者，用於油冷的油是日本潤滑脂(Nippon Grease)(股)製造的快速淬火油(HIGH SPEED QUENCH OIL)。冷卻時的油溫或水溫設為室溫。除了製品No.15及製品No.18以外，冷卻時的800℃至300℃為止的平均冷卻速度設為1.5℃/s~9.2℃/s。製品No.15及製品No.18是將冷卻時的800℃至300℃為止的平均冷卻速度分別設為6.7℃/s、0.3℃/s。
在所述淬火後，將鋼棒加熱至徑向中心達到540℃，在該溫度下保持120min後，進而進行水冷的回火處理。
對於以如上方式獲得的淬火及回火後的製品No.1至製品No.30的試樣，將試樣當作螺栓的軸部，進行剖面的組織觀察、舊γ粒度的測定、拉伸試驗及夏比衝擊試驗。
組織觀察是在試樣的與長度方向垂直的剖面上進行。剖面是將試樣在長度方向上交叉切斷而露出。藉由1%硝酸浸蝕(nital)液腐蝕所述剖面，使用光學顯微鏡進行觀察。
觀察位置設為冷卻速度最慢、難以獲得麻田散鐵組織的中心部(試樣的徑向上的中心部)4mm×4mm的矩形的範圍內。以放大的倍率為400倍觀察隨機選擇的三個視場，藉由目視觀察，進行回火麻田散鐵與其以外的組織的判別。其後，基於該判別結果，求出回火麻田散鐵組織的面積率。面積率採用了三個視場的平均值。在表3中示出回火麻田散鐵的面積率。在表3中，對於 各試樣中的回火麻田散鐵組織的面積率並非100%的試樣，在「剩餘部分組織」的項目中，示出了在麻田散鐵組織以外觀察到的組織。
舊γ粒徑的測定與組織觀察同樣地在與長度方向垂直的剖面上進行。使用苦味酸水溶液，使所述剖面上的舊γ晶界出現，使用光學顯微鏡進行觀察。觀察位置設為以試樣的直徑為d，自試樣的中心起向外側為d/4的距離的位置。粒度編號的判定是基於JIS G 0551，藉由與標準圖的比較進行。在表3中一併示出舊γ粒徑的測定結果。
拉伸試驗是基於JIS Z 2241進行。供於拉伸試驗的試驗片的採集位置設為所述d/4的距離的位置。試驗片形狀設為JIS4號(平行部的直徑為14mm)。試驗是以3mm/min的拉伸速度來實施。拉伸強度是將拉伸試驗中所示的最大載荷除以試驗前測定的試驗片的剖面積而求出。
為了評價韌性，基於JIS Z 2242進行夏比衝擊試驗。供於夏比衝擊試驗的試驗片(具有一邊為10mm的正方形剖面的長方體)的採集位置設為將所述d/4的距離的位置作為試驗片的正方形剖面的中心位置的位置。夏比衝擊試驗片的採集是在試驗片的沿著長度方向的一面相對於試樣的徑向上的中心垂直地相向(試驗片的沿著長度方向且自與鋼的徑向上的中心相向的面延伸的垂線和試樣的中心重疊)的位置關係下進行。夏比衝擊試驗片的凹口形形狀設為2mmV(深度2mm的V字形形狀，V凹口)。凹口 是在自試樣採集時，賦予至相對於試樣的徑向上的中心垂直地相向的面上。夏比衝擊試驗是在-40℃下實施。將藉由該夏比衝擊試驗求出的吸收能量一併示於表3中。
表3所示的製品No.1至製品No.30中，製品No.1至製品No.14相當於發明例。製品No.16至製品No.30不滿足本實施形態中規定的必要條件，相當於比較例。製品No.15為使用直徑40mm的鋼棒作為材料的參考例。
在作為螺栓的用途中，拉伸強度只要為1040MPa以上即可(即合格)，吸收能量只要為27J以上即可(即合格)。
如根據表3明確般，關於製品No.1至製品No.14的試樣，儘管直徑為65mm以上的大直徑，但拉伸強度為1040MPa以上，吸收能量為27J以上。因此，具有作為螺栓所需要的強度及韌性。具體而言，製品No.1至製品No.14的試樣具有和製品No.15的試樣般的直徑40mm的與現有技術相當的直徑的試樣同等的拉伸強度及吸收能量。另外，製品No.1至製品No.14的試樣與不滿足本實施形態中規定的必要條件的製品No.15至製品No.30的試樣相比，拉伸強度及吸收能量明顯高。
即，為了製造具有高拉伸強度及韌性的螺栓，有效的是使用具有所述中說明的化學組成及DI值的鋼棒。另外，藉由使用所述鋼棒的螺栓滿足所述舊γ粒徑及回火麻田散鐵的面積率的必要條件，可達成高拉伸強度及韌性。
再者，所述實施形態(包含其他實施形態，以下相同) 中揭示的結構只要不產生矛盾，則能夠與其他實施形態中揭示的結構組合來應用，另外，本說明書中揭示的實施形態是例示，本發明的實施形態不限定於此，能夠在不脫離本發明的目的的範圍內適宜改變。
[產業上的可利用性]
本發明可應用於鋼棒、螺栓及螺栓製造方法。
1:鋼棒

Claims (2)

  1. 一種螺栓，是使用鋼棒的螺栓， 所述鋼棒中， 化學組成以質量%計為 C：0.35%以上且0.45%以下、 Si：0.10%以上且0.50%以下、 Mn：0.50%以上且2.00%以下、 P：0.030%以下、 S：0.030%以下、 Ni：1.00%以上且3.00%以下、 Cr：0.50%以上且2.00%以下及 Mo：0.10%以上且0.50%以下，且 剩餘部分為Fe及雜質， 下述式（1）所表示的DI值為420以上， 直徑為65 mm以上， 所述螺栓具有軸部， 在所述軸部的與長度方向垂直的剖面上，舊γ粒徑為粒度編號4以上且10以下， 在所述剖面的金屬組織中，回火麻田散鐵的面積率為80%以上， DI=（-23.7×[C] 2+38.3×[C]+3.54）×（1+3.3×[Mn]）×（1+0.7×[Si]）×（1+2.16×[Cr]）×（1+3×[Mo]）×（1+0.36×[Ni]）･･･（1） 此處，[C]、[Mn]、[Si]、[Cr]、[Mo]及[Ni]依次為以質量%表示的C、Mn、Si、Cr、Mo及Ni的含量。
  2. 一種螺栓製造方法，藉由切斷鋼棒，並對切斷後的所述鋼棒實施熱鍛、螺紋滾軋、淬火及回火，製造具有軸部及螺栓頭部的螺栓， 所述鋼棒中， 化學組成以質量%計為 C：0.35%以上且0.45%以下、 Si：0.10%以上且0.50%以下、 Mn：0.50%以上且2.00%以下、 P：0.030%以下、 S：0.030%以下、 Ni：1.00%以上且3.00%以下、 Cr：0.50%以上且2.00%以下及 Mo：0.10%以上且0.50%以下，且 剩餘部分為Fe及雜質， 下述式（1）所表示的DI值為420以上， 直徑為65 mm以上， 所述螺栓製造方法中， 在所述熱鍛中，形成所述螺栓頭部， 在所述螺紋滾軋中，形成所述軸部的螺紋牙， 在所述淬火中，將加熱溫度設為820℃以上且1150℃以下，並將800℃至300℃為止的平均冷卻速度設為0.5℃/s以上， DI=（-23.7×[C] 2+38.3×[C]+3.54）×（1+3.3×[Mn]）×（1+0.7×[Si]）×（1+2.16×[Cr]）×（1+3×[Mo]）×（1+0.36×[Ni]）･･･（1） 此處，[C]、[Mn]、[Si]、[Cr]、[Mo]及[Ni]依次為以質量%表示的C、Mn、Si、Cr、Mo及Ni的含量。
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