JP2002348637A - 高強度ねじ用鋼、高強度ねじおよび高強度ねじの製造方法 - Google Patents
高強度ねじ用鋼、高強度ねじおよび高強度ねじの製造方法Info
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- JP2002348637A JP2002348637A JP2001149735A JP2001149735A JP2002348637A JP 2002348637 A JP2002348637 A JP 2002348637A JP 2001149735 A JP2001149735 A JP 2001149735A JP 2001149735 A JP2001149735 A JP 2001149735A JP 2002348637 A JP2002348637 A JP 2002348637A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 Ｐ、Ｓなどの不純物元素が増加してもその悪
影響を改善でき、しかもボルトとしての所望の強度（８
００Ｎ／ｍｍ2以上）とタッピング性を兼備した高強度
ねじ用鋼を提供する。 【解決手段】 Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．
２０％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０１５
超〜０．０４０％、Ｓ：０．０４０％以下、Ａｌ：０．
０１０〜０．０８０％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｃｒ：
２．０％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％（以
上、ｗｔ．％）、残部：鉄および不可避的不純物からな
る。ねじに成形後、浸炭処理を施す。
影響を改善でき、しかもボルトとしての所望の強度（８
００Ｎ／ｍｍ2以上）とタッピング性を兼備した高強度
ねじ用鋼を提供する。 【解決手段】 Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．
２０％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０１５
超〜０．０４０％、Ｓ：０．０４０％以下、Ａｌ：０．
０１０〜０．０８０％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｃｒ：
２．０％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％（以
上、ｗｔ．％）、残部：鉄および不可避的不純物からな
る。ねじに成形後、浸炭処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高強度ねじ用鋼
および高強度ねじの製造方法、特に、下穴を開けた部材
に雌ねじを成形しながら締結するタッピング性を兼備し
た８００Ｎ／ｍｍ 2以上の強度を有する、高強度ねじ用
鋼および高強度ねじの製造方法に関するものである。
および高強度ねじの製造方法、特に、下穴を開けた部材
に雌ねじを成形しながら締結するタッピング性を兼備し
た８００Ｎ／ｍｍ 2以上の強度を有する、高強度ねじ用
鋼および高強度ねじの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】タッピンねじは、相手部材に下穴を開け
るだけで雌ねじを成形しながら締結するので、普通のボ
ルト・ナットによる締結よりも雌ねじの成形の点で大幅
に作業を軽減できる利点がある。この性能からタッピン
ねじは、相手部材に雌ねじを成形する必要が有るため相
手部材よりも十分硬くなければならず、また、締結手段
としての機械的性質も満足することが重要である。
るだけで雌ねじを成形しながら締結するので、普通のボ
ルト・ナットによる締結よりも雌ねじの成形の点で大幅
に作業を軽減できる利点がある。この性能からタッピン
ねじは、相手部材に雌ねじを成形する必要が有るため相
手部材よりも十分硬くなければならず、また、締結手段
としての機械的性質も満足することが重要である。
【０００３】このことから、従来、例えば、ＪＩＳＢ１
１２２の十字穴付きタッピンねじの材質には、ＪＩＳＧ
３５３９の冷間圧造用炭素鋼線のＳＷＲＣＨ１２Ａ〜２
２Ａ（アルミキルド鋼）またはＳＷＲＣＨ１２Ｋ〜２２
Ｋ（キルド鋼）が用いられ、転造加工等によってネジ成
形し、浸炭（浸炭窒化）焼入れ、焼戻しの調質処理によ
って製造されてきた。
１２２の十字穴付きタッピンねじの材質には、ＪＩＳＧ
３５３９の冷間圧造用炭素鋼線のＳＷＲＣＨ１２Ａ〜２
２Ａ（アルミキルド鋼）またはＳＷＲＣＨ１２Ｋ〜２２
Ｋ（キルド鋼）が用いられ、転造加工等によってネジ成
形し、浸炭（浸炭窒化）焼入れ、焼戻しの調質処理によ
って製造されてきた。
【０００４】タッピンねじ用鋼種の重要な要素の１つ
は、焼入れ後の靭性の確保で、この点から結晶粒の細か
いアルミキルドタイプが利用されている。しかし、一方
で靭性とは相反する傾向にある硬さや強さなどの特性も
同時に満足しなければならない。
は、焼入れ後の靭性の確保で、この点から結晶粒の細か
いアルミキルドタイプが利用されている。しかし、一方
で靭性とは相反する傾向にある硬さや強さなどの特性も
同時に満足しなければならない。
【０００５】そのため特開平９−６７６２５号公報に
は、Ｍｎを高め、炭素含有量を低め、且つ不純物元素で
あるＰ、Ｓを低めた素材を用いて浸炭焼入れ焼戻しを行
ったタッピンねじが開示されている。以下、従来技術１
という。
は、Ｍｎを高め、炭素含有量を低め、且つ不純物元素で
あるＰ、Ｓを低めた素材を用いて浸炭焼入れ焼戻しを行
ったタッピンねじが開示されている。以下、従来技術１
という。
【０００６】また、特開平１０−１９６６２７号公報に
も、低炭素高Ｍｎ鋼で不純物元素であるＰ、Ｓを低めた
素材のねじが開示されている。以下、従来技術２とい
う。
も、低炭素高Ｍｎ鋼で不純物元素であるＰ、Ｓを低めた
素材のねじが開示されている。以下、従来技術２とい
う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、今後、低級ス
クラップの増加によって鋼中不純物元素量が高くなるこ
とが予想され、その場合、ＰやＳなどが高くなる可能性
があり、これら不純物元素を低減するために、製鋼・精
練段階で莫大なエネルギーを掛けて処理しなければなら
ず、コスト増加を招くことが考えられる。
クラップの増加によって鋼中不純物元素量が高くなるこ
とが予想され、その場合、ＰやＳなどが高くなる可能性
があり、これら不純物元素を低減するために、製鋼・精
練段階で莫大なエネルギーを掛けて処理しなければなら
ず、コスト増加を招くことが考えられる。
【０００８】このＰ、Ｓは、結晶粒界に偏析し、ねじ、
ボルトの靭性を低下させたり、あるいは浸炭処理によっ
て高強度化されたねじは、低い応力によって遅れ破壊が
生じ易くなることが知られていることから、一般的には
Ｐ、Ｓ低減が有効であるとされているが、製鋼段階での
処理コストを考慮すると、Ｐ、Ｓの悪影響を緩和する技
術が必要になると考える。しかもより高強度な部材を締
結し、ボルトとしての所望の強度を有しながらタッピン
ねじとして相手部材に雌ねじを成形する機能を備えたね
じに関しては、その素材成分や製造方法に関して十分確
立していないのが現状である。
ボルトの靭性を低下させたり、あるいは浸炭処理によっ
て高強度化されたねじは、低い応力によって遅れ破壊が
生じ易くなることが知られていることから、一般的には
Ｐ、Ｓ低減が有効であるとされているが、製鋼段階での
処理コストを考慮すると、Ｐ、Ｓの悪影響を緩和する技
術が必要になると考える。しかもより高強度な部材を締
結し、ボルトとしての所望の強度を有しながらタッピン
ねじとして相手部材に雌ねじを成形する機能を備えたね
じに関しては、その素材成分や製造方法に関して十分確
立していないのが現状である。
【０００９】従って、この発明の目的は、Ｐ、Ｓなどの
不純物元素が増加してもその悪影響を改善でき、しかも
ボルトとしての所望の強度（８００Ｎ／ｍｍ2以上）と
タッピング性を兼備した高強度ねじ用鋼および高強度ね
じの製造方法を提供するものである。
不純物元素が増加してもその悪影響を改善でき、しかも
ボルトとしての所望の強度（８００Ｎ／ｍｍ2以上）と
タッピング性を兼備した高強度ねじ用鋼および高強度ね
じの製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、以下の
知見を得た。
を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、以下の
知見を得た。
【００１１】ボロンを適量添加すること、 表面硬さ、内部硬さ、有効硬化層深さを適正に制御す
ること、 浸炭焼き入れ後の焼戻し温度を適正に制御すること によってＰ、Ｓなどの不純物元素が高くなってもそれに
よる悪影響が改善され、また浸炭による硬さのバランス
を制御でき所望の強度と高い靭性が得られることを知見
した。
ること、 浸炭焼き入れ後の焼戻し温度を適正に制御すること によってＰ、Ｓなどの不純物元素が高くなってもそれに
よる悪影響が改善され、また浸炭による硬さのバランス
を制御でき所望の強度と高い靭性が得られることを知見
した。
【００１２】この発明は、上記知見に基づいてなされた
もので、下記を特徴とするものである。
もので、下記を特徴とするものである。
【００１３】請求項１記載の発明は、Ｃ：０．０５〜
０．２０％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｐ：０．０１５超〜０．０４０％、Ｓ：０．
０４０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｎ：
０．０１０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｂ：０．００
０５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．％）、残部：鉄お
よび不可避的不純物からなることに特徴を有するもので
ある。
０．２０％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｐ：０．０１５超〜０．０４０％、Ｓ：０．
０４０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｎ：
０．０１０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｂ：０．００
０５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．％）、残部：鉄お
よび不可避的不純物からなることに特徴を有するもので
ある。
【００１４】請求項２記載の発明は、Ｎｉ：３．５％以
下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下の内の
少なくとも１種、および／または、Ｔｉ：０．００５〜
０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％（以
上、ｗｔ．％）の内の少なくとも１種を更に含有するこ
とに特徴を有するものである。
下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下の内の
少なくとも１種、および／または、Ｔｉ：０．００５〜
０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％（以
上、ｗｔ．％）の内の少なくとも１種を更に含有するこ
とに特徴を有するものである。
【００１５】請求項３記載の発明は、Ｃ：０．０５〜
０．２０％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｐ：０．０１５超〜０．０４０％、Ｓ：０．
０４０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｎ：
０．０１０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｂ：０．００
０５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．％）、残部：鉄お
よび不可避的不純物からなり、表面硬さＨｖで５５０〜
７００、内部硬さＨｖで２００〜４００、引張強度で８
００Ｎ／ｍｍ2以上、有効硬化層深さ０．０５〜１．０
０ｍｍを有することに特徴を有するものである。
０．２０％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｐ：０．０１５超〜０．０４０％、Ｓ：０．
０４０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｎ：
０．０１０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｂ：０．００
０５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．％）、残部：鉄お
よび不可避的不純物からなり、表面硬さＨｖで５５０〜
７００、内部硬さＨｖで２００〜４００、引張強度で８
００Ｎ／ｍｍ2以上、有効硬化層深さ０．０５〜１．０
０ｍｍを有することに特徴を有するものである。
【００１６】請求項４記載の発明は、Ｎｉ：３．５％以
下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下の内の
少なくとも１種、および／または、Ｔｉ：０．００５〜
０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％（以
上、ｗｔ．％）の内の少なくとも１種を更に含有するこ
とに特徴を有するものである。
下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下の内の
少なくとも１種、および／または、Ｔｉ：０．００５〜
０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％（以
上、ｗｔ．％）の内の少なくとも１種を更に含有するこ
とに特徴を有するものである。
【００１７】請求項５記載の発明は、Ｃ：０．０５〜
０．２０％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｐ：０．０１５超〜０．０４０％、Ｓ：０．
０４０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｎ：
０．０１０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｂ：０．００
０５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．％）、残部：鉄お
よび不可避的不純物からなる鋼を用いて、熱間圧延、冷
間鍛造さらにねじ成形後、浸炭処理を施し、浸炭処理後
の焼戻し温度を２００〜４００℃の温度範囲内で調整す
ることを特徴とする、表面硬さＨｖで５５０〜７００、
内部硬さＨｖで２００〜４００、引張強度で８００Ｎ／
ｍｍ2以上、有効硬化層深さ０．０５〜１．００ｍｍを
有することに特徴を有するものである。
０．２０％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｐ：０．０１５超〜０．０４０％、Ｓ：０．
０４０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｎ：
０．０１０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｂ：０．００
０５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．％）、残部：鉄お
よび不可避的不純物からなる鋼を用いて、熱間圧延、冷
間鍛造さらにねじ成形後、浸炭処理を施し、浸炭処理後
の焼戻し温度を２００〜４００℃の温度範囲内で調整す
ることを特徴とする、表面硬さＨｖで５５０〜７００、
内部硬さＨｖで２００〜４００、引張強度で８００Ｎ／
ｍｍ2以上、有効硬化層深さ０．０５〜１．００ｍｍを
有することに特徴を有するものである。
【００１８】請求項６記載の発明は、前記鋼は、Ｎｉ：
３．５％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：０．３０％
以下の内の少なくとも１種、および／または、Ｔｉ：
０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０
５０％（以上、ｗｔ．％）の内の少なくとも１種を更に
含有することに特徴を有するものである。
３．５％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：０．３０％
以下の内の少なくとも１種、および／または、Ｔｉ：
０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０
５０％（以上、ｗｔ．％）の内の少なくとも１種を更に
含有することに特徴を有するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】この発明のおける数値の限定理由
について説明する。
について説明する。
【００２０】（１）Ｃ：０．０５〜０．２０ｗｔ．％ Ｃは、鋼の強度を確保するのに重要な元素であるが、
０．０５ｗｔ．％未満では所望の強度を得ることができ
ず、浸炭硬化性も低下する。一方、０．２０ｗｔ．％を
超えると、ねじ内部の硬度が高くなりすぎて鋼の靱性が
低下する。従って、Ｃ含有量を０．０５〜０．２０ｗ
ｔ．％の範囲内とする。
０．０５ｗｔ．％未満では所望の強度を得ることができ
ず、浸炭硬化性も低下する。一方、０．２０ｗｔ．％を
超えると、ねじ内部の硬度が高くなりすぎて鋼の靱性が
低下する。従って、Ｃ含有量を０．０５〜０．２０ｗ
ｔ．％の範囲内とする。
【００２１】（２）Ｓｉ：０．２０ｗｔ．％以下（０は
含まない） Ｓｉは、脱酸材として重要な作用をするので、製鋼段階
においては必ず添加する。また、焼戻し軟化抵抗性およ
び焼入性を向上させ強度を高くする元素である。しか
し、変形抵抗を増大させ、冷間鍛造性を低下させるので
上限を０．２０ｗｔ．％とする。
含まない） Ｓｉは、脱酸材として重要な作用をするので、製鋼段階
においては必ず添加する。また、焼戻し軟化抵抗性およ
び焼入性を向上させ強度を高くする元素である。しか
し、変形抵抗を増大させ、冷間鍛造性を低下させるので
上限を０．２０ｗｔ．％とする。
【００２２】（３）Ｍｎ：０．５〜２．０ｗｔ．％ ＭｎもＳｉと同様、鋼の脱酸処理に必要な元素である
が、焼入れ性を高める元素でもある。従って、所望の強
度を確保するために０．５ｗｔ．％以上の添加を必要と
するが、Ｐ、Ｓと同様にＭｎも鋼の結晶粒界に偏析し
て、粒界脆化を助長するので上限を２．０ｗｔ．％とす
る。
が、焼入れ性を高める元素でもある。従って、所望の強
度を確保するために０．５ｗｔ．％以上の添加を必要と
するが、Ｐ、Ｓと同様にＭｎも鋼の結晶粒界に偏析し
て、粒界脆化を助長するので上限を２．０ｗｔ．％とす
る。
【００２３】（４）Ｐ：０．０１５超〜０．０４０ｗ
ｔ．％ Ｐは、この発明において不純物元素であるが、安価な原
料(低級鉄スクラップ等)で低コストで製造すれば、０．
０１５ｗｔ．％超の含有は避けられず、粒界に偏析しボ
ルト靭性を低下させる。この悪影響をＢの添加によって
緩和するわけであるが、０．０４０ｗｔ．％を超える
と、Ｂ添加の効果が無くなる。従って、上限を０．０４
０ｗｔ．％とする。
ｔ．％ Ｐは、この発明において不純物元素であるが、安価な原
料(低級鉄スクラップ等)で低コストで製造すれば、０．
０１５ｗｔ．％超の含有は避けられず、粒界に偏析しボ
ルト靭性を低下させる。この悪影響をＢの添加によって
緩和するわけであるが、０．０４０ｗｔ．％を超える
と、Ｂ添加の効果が無くなる。従って、上限を０．０４
０ｗｔ．％とする。
【００２４】（５）Ｓ：０．０４０ｗｔ．％以下 Ｓは、この発明において不純物元素であるが、安価な原
料(低級鉄スクラップ等)で低コストで製造すれば、含有
量が高くなる可能性があり、粒界に偏析した場合ボルト
靭性を低下させることが考えられる。この悪影響をＢの
添加によって緩和するわけであるが、０．０４０ｗｔ．
％を超えると、Ｂ添加の効果が無くなり、また鋼中のＭ
ｎとでＭｎＳを形成して、亀裂の起点となる可能性が高
くなるので上限を０．０４０ｗｔ．％とする。
料(低級鉄スクラップ等)で低コストで製造すれば、含有
量が高くなる可能性があり、粒界に偏析した場合ボルト
靭性を低下させることが考えられる。この悪影響をＢの
添加によって緩和するわけであるが、０．０４０ｗｔ．
％を超えると、Ｂ添加の効果が無くなり、また鋼中のＭ
ｎとでＭｎＳを形成して、亀裂の起点となる可能性が高
くなるので上限を０．０４０ｗｔ．％とする。
【００２５】（６）ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１０〜０．０
８０ｗｔ．％ Ａｌは、脱酸材として必要な元素であるばかりでなく、
粒界に偏析するＮをＡｌＮとして固定して粒界強度を高
める作用を有する。Ａｌによるこのような効果を発揮さ
せるためには、ｓｏｌ．Ａｌ(酸可溶Ａｌ)として、０．
０１０ｗｔ．％以上の量が必要である。しかしながら、
ｓｏｌ．Ａｌが０．０８０ｗｔ．％を超えると、鋳片の
連続鋳造時にＡｌ2Ｏ3の凝集体を形成して、ノズル詰ま
りの原因となり鋳造作業を困難にする。従って、ｓｏ
ｌ．Ａｌ含有量を０．０１０〜０．０８０ｗｔ．％の範
囲内とする。
８０ｗｔ．％ Ａｌは、脱酸材として必要な元素であるばかりでなく、
粒界に偏析するＮをＡｌＮとして固定して粒界強度を高
める作用を有する。Ａｌによるこのような効果を発揮さ
せるためには、ｓｏｌ．Ａｌ(酸可溶Ａｌ)として、０．
０１０ｗｔ．％以上の量が必要である。しかしながら、
ｓｏｌ．Ａｌが０．０８０ｗｔ．％を超えると、鋳片の
連続鋳造時にＡｌ2Ｏ3の凝集体を形成して、ノズル詰ま
りの原因となり鋳造作業を困難にする。従って、ｓｏ
ｌ．Ａｌ含有量を０．０１０〜０．０８０ｗｔ．％の範
囲内とする。
【００２６】（７）Ｎ：０．０１０ｗｔ．％以下 Ｎは、ねじ加工時に歪み時効硬化を起こして鋼の冷問鍛
造性を低下させ、工具の寿命も低下させる。このよう
に、Ｎは、この発明において不純物元素であるので、そ
の含有量を０．０１０ｗｔ．％以下とする。
造性を低下させ、工具の寿命も低下させる。このよう
に、Ｎは、この発明において不純物元素であるので、そ
の含有量を０．０１０ｗｔ．％以下とする。
【００２７】（８）Ｃｒ：２．０ｗｔ．％以下 Ｃｒは、焼入性を高め、強度を確保するのに有用な元素
である。しかし、焼戻し軟化抵抗性を高める元素でもあ
り、多量に添加し過ぎると硬くなりすぎて靭性に悪影響
を与えるので上限は２．０ｗｔ．％とする。
である。しかし、焼戻し軟化抵抗性を高める元素でもあ
り、多量に添加し過ぎると硬くなりすぎて靭性に悪影響
を与えるので上限は２．０ｗｔ．％とする。
【００２８】（９）Ｂ：０．０００５〜０．００５０ｗ
ｔ．％ Ｂは、適量添加すれば、粒界に偏析することでＰ、Ｓな
どの不純物元素の粒界への偏析を防止し、これによる遅
れ破壊特性の劣化を防止する効果がある。また微量の添
加で焼入れ性を向上させる作用を有し、ＭｎやＣｒ、Ｍ
ｏ含有量を低減することができ、鋼の冷間鍛造性を更に
向上させることができる。Ｂによるこのような効果を発
揮させるためには、０．０００５ｗｔ．％以上添加する
必要がある。しかしながら、０．００５０ｗｔ．％を超
えて添加するとボロンセメンタイトを析出して粒界強度
を弱める。従って、Ｂ含有量を０．０００５〜０．００
５０ｗｔ．％の範囲内とする。
ｔ．％ Ｂは、適量添加すれば、粒界に偏析することでＰ、Ｓな
どの不純物元素の粒界への偏析を防止し、これによる遅
れ破壊特性の劣化を防止する効果がある。また微量の添
加で焼入れ性を向上させる作用を有し、ＭｎやＣｒ、Ｍ
ｏ含有量を低減することができ、鋼の冷間鍛造性を更に
向上させることができる。Ｂによるこのような効果を発
揮させるためには、０．０００５ｗｔ．％以上添加する
必要がある。しかしながら、０．００５０ｗｔ．％を超
えて添加するとボロンセメンタイトを析出して粒界強度
を弱める。従って、Ｂ含有量を０．０００５〜０．００
５０ｗｔ．％の範囲内とする。
【００２９】（１０）Ｎｉ：３．５ｗｔ．％以下 Ｎｉは、鋼に焼き入れ性を付与し、静的強度を上昇させ
るのに有効な元素である。しかも靭性を向上させる効果
も有するので、焼き入れ性と靭性を確保するためには有
効な元素である。しかし、多量に添加してもその効果が
飽和し、且つ非常に高価な元素なので上限を３．５ｗ
ｔ．％とする。
るのに有効な元素である。しかも靭性を向上させる効果
も有するので、焼き入れ性と靭性を確保するためには有
効な元素である。しかし、多量に添加してもその効果が
飽和し、且つ非常に高価な元素なので上限を３．５ｗ
ｔ．％とする。
【００３０】（１１）Ｃｕ：１．０ｗｔ．％以下 Ｃｕは、鋼に焼入れ性を付与し静的強度を上昇させるの
に有効な元素である。適正量添加することは機械的性質
向上には有効であるが、添加しすぎると熱間圧延時に表
面疵は発生しやすくなり、冷問鍛造不良が起きるので上
限を１．０ｗｔ．％とする。
に有効な元素である。適正量添加することは機械的性質
向上には有効であるが、添加しすぎると熱間圧延時に表
面疵は発生しやすくなり、冷問鍛造不良が起きるので上
限を１．０ｗｔ．％とする。
【００３１】（１２）Ｍｏ：０．３０ｗｔ．％以下 Ｍｏは、Ｐなどの不純物元素の粒界への偏析を防止し、
粒界強度を高め、焼入性を向上させる有用な元素であ
る。しかし、多量に添加するとＣｒと同様に冷間鍛造性
を阻害する。また、Ｍｏは、高価な元素なので上限を
０．３０ｗｔ．％とする。
粒界強度を高め、焼入性を向上させる有用な元素であ
る。しかし、多量に添加するとＣｒと同様に冷間鍛造性
を阻害する。また、Ｍｏは、高価な元素なので上限を
０．３０ｗｔ．％とする。
【００３２】（１３）Ｔｉ：０．００５〜０．０５０ｗ
ｔ．％ Ｔｉは、結晶粒の微細化効果を有する。しかしながら、
０．００５ｗｔ．％未満ではその効果が小さく、またＮ
をＴｉＮとして固定する効果も小さい。ところが、０．
０５０ｗｔ．％を超えて添加しても、これらの効果は飽
和するのみならず、Ｔｉ含有量が高すぎると、硬質のＴ
ｉＮ、ＴｉＣが多数形成し、鍛造性が低下する他、合金
コストもかかる。従って、Ｔｉ含有量を０．００５〜
０．０５０ｗｔ．％の範囲内とする。
ｔ．％ Ｔｉは、結晶粒の微細化効果を有する。しかしながら、
０．００５ｗｔ．％未満ではその効果が小さく、またＮ
をＴｉＮとして固定する効果も小さい。ところが、０．
０５０ｗｔ．％を超えて添加しても、これらの効果は飽
和するのみならず、Ｔｉ含有量が高すぎると、硬質のＴ
ｉＮ、ＴｉＣが多数形成し、鍛造性が低下する他、合金
コストもかかる。従って、Ｔｉ含有量を０．００５〜
０．０５０ｗｔ．％の範囲内とする。
【００３３】（１４）Ｎｂ：０．００５〜０．０５０ｗ
ｔ．％ Ｎｂは、Ｔｉと同様、結晶粒の微細化効果を有し、０．
００５ｗｔ．％未満ではその効果が小さいので、下限を
０．００５ｗｔ．％とした。しかし、Ｔｉと同様にＮｂ
は、Ｃ、Ｎとの親和力が強いので炭化物や窒化物を形成
しやすく、多量に添加されると粒界析出して脆化を促進
する他、合金コストもかかる。従って、上限を０．０５
０ｗｔ．％とする。
ｔ．％ Ｎｂは、Ｔｉと同様、結晶粒の微細化効果を有し、０．
００５ｗｔ．％未満ではその効果が小さいので、下限を
０．００５ｗｔ．％とした。しかし、Ｔｉと同様にＮｂ
は、Ｃ、Ｎとの親和力が強いので炭化物や窒化物を形成
しやすく、多量に添加されると粒界析出して脆化を促進
する他、合金コストもかかる。従って、上限を０．０５
０ｗｔ．％とする。
【００３４】（１５）表面のビッカース硬さＨｖ：５５
０〜７００ 所望のボルト強度および相手部材に雌ネジを成形する上
で、ビッカース硬さＨｖで５５０未満では先端が欠けた
り、折れたりして雌ネジ成形が不可能になる。一方、Ｈ
ｖで７００を超えると切り欠き効果が高まり亀裂発生を
促進させる、従って、ねじ表面の硬さＨｖは、５５０〜
７００の範囲内とする。
０〜７００ 所望のボルト強度および相手部材に雌ネジを成形する上
で、ビッカース硬さＨｖで５５０未満では先端が欠けた
り、折れたりして雌ネジ成形が不可能になる。一方、Ｈ
ｖで７００を超えると切り欠き効果が高まり亀裂発生を
促進させる、従って、ねじ表面の硬さＨｖは、５５０〜
７００の範囲内とする。
【００３５】（１６）内部のビッカース硬さＨｖ：２０
０〜４００ 表面硬さ同様、所望のボルト強度を得るため必要とす
る。Ｈｖ：２００未満では所望のボルト強度が得られな
い。一方、Ｈｖで４００を超えると靭性が低下し亀裂進
展しやすくなる。従って、内部のビッカース硬さＨｖ
は、２００〜４００の範囲内とする。
０〜４００ 表面硬さ同様、所望のボルト強度を得るため必要とす
る。Ｈｖ：２００未満では所望のボルト強度が得られな
い。一方、Ｈｖで４００を超えると靭性が低下し亀裂進
展しやすくなる。従って、内部のビッカース硬さＨｖ
は、２００〜４００の範囲内とする。
【００３６】（１７）焼戻し温度：２００〜４００℃ 焼戻し温度は、ボルトとしての最終的な性能(表面・内
部硬さ)と密接に関係していて、２００℃未満では硬く
なり過ぎ、一方、４００℃を超えると所望の強度が得ら
れない。従って、焼戻し温度は、２００〜４００℃の範
囲内とする。
部硬さ)と密接に関係していて、２００℃未満では硬く
なり過ぎ、一方、４００℃を超えると所望の強度が得ら
れない。従って、焼戻し温度は、２００〜４００℃の範
囲内とする。
【００３７】（１８）有効硬化層深さ：０．０５〜１．
００ｍｍ 相手部材に雌ネジを成形する上で表面に所望の硬さを必
要するが、その硬化深さが０．０５ｍｍ未満であると浅
すぎて雌ネジ成形性に劣り、一方、１．００ｍｍを超え
ると深すぎて、内部の靭性が低下し亀裂進展が促進され
る。従って、有効硬化層深さは、０．０５〜１．００ｍ
ｍの範囲とする。
００ｍｍ 相手部材に雌ネジを成形する上で表面に所望の硬さを必
要するが、その硬化深さが０．０５ｍｍ未満であると浅
すぎて雌ネジ成形性に劣り、一方、１．００ｍｍを超え
ると深すぎて、内部の靭性が低下し亀裂進展が促進され
る。従って、有効硬化層深さは、０．０５〜１．００ｍ
ｍの範囲とする。
【００３８】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて更に説明
する。
する。
【００３９】表１に示す化学成分を含有する鋼材を、１
５０ｋｇ／ｃｈ、真空溶解炉にて溶製し、１１６角のビ
レットに鍛伸後、熱間圧延によりφ８ｍｍの線材にし、
冷間鍛造・ねじ転造後、浸炭焼入れ焼き戻しして、Ｍ８
のタッピンボルトを製造した。このボルトの形状は、ね
じの呼び径：８ｍｍ、呼び長さ：３０ｍｍの十字穴付六
角ツバ付きボルトであった。このボルトを各種試験に供
した。引張試験は、ＪＩＳＢ１０５１のくさび引張試験
で、くさびの角度は１０°で実施し、頭部靭性試験は、
ＪＩＳＢ１０５５に準じて実施した。
５０ｋｇ／ｃｈ、真空溶解炉にて溶製し、１１６角のビ
レットに鍛伸後、熱間圧延によりφ８ｍｍの線材にし、
冷間鍛造・ねじ転造後、浸炭焼入れ焼き戻しして、Ｍ８
のタッピンボルトを製造した。このボルトの形状は、ね
じの呼び径：８ｍｍ、呼び長さ：３０ｍｍの十字穴付六
角ツバ付きボルトであった。このボルトを各種試験に供
した。引張試験は、ＪＩＳＢ１０５１のくさび引張試験
で、くさびの角度は１０°で実施し、頭部靭性試験は、
ＪＩＳＢ１０５５に準じて実施した。
【００４０】硬さについては、表面硬さは表層下０．０
２ｍｍ位置、内部硬さはＤ／４位置を測定した。有効硬
化層深さは表層からＨｖ５５０までの硬さの位置として
評価した。なお、硬さはすべてビッカース硬度計で測定
した。
２ｍｍ位置、内部硬さはＤ／４位置を測定した。有効硬
化層深さは表層からＨｖ５５０までの硬さの位置として
評価した。なお、硬さはすべてビッカース硬度計で測定
した。
【００４１】
【表１】
【００４２】これらの結果を表２に示す。
【００４３】タッピング性の評価は、下穴を開けた部材
に一定トルクでボルトを締める試験を行い、破断の有
無、ねじ山の破損状況、ねじ谷部の亀裂有無の状況で評
価した（ｎ＝１０）。表中、タッピング性の○印は、破
断や破損、亀裂が発生しなかったボルトの数が８個以上
の場合であり、×印は、７個以下の場合を表している。
に一定トルクでボルトを締める試験を行い、破断の有
無、ねじ山の破損状況、ねじ谷部の亀裂有無の状況で評
価した（ｎ＝１０）。表中、タッピング性の○印は、破
断や破損、亀裂が発生しなかったボルトの数が８個以上
の場合であり、×印は、７個以下の場合を表している。
【００４４】
【表２】
【００４５】表２から明らかなように、本発明実施例で
あるＮｏ．１〜１２は、本発明の条件を満足する鋼を用
いて造られているので、何れも、冷間鍛造性に優れ、所
望の強度、靭性を有するタッピング性に優れたボルトで
あった。
あるＮｏ．１〜１２は、本発明の条件を満足する鋼を用
いて造られているので、何れも、冷間鍛造性に優れ、所
望の強度、靭性を有するタッピング性に優れたボルトで
あった。
【００４６】これに対して、比較例Ｎｏ．１３は、Ｃ量
が本発明より多いので、表面硬さおよび芯部硬さが高く
なり過ぎ、引張試験時および頭部靭性試験にて頭抜けが
生じ、靭性に乏しかった。
が本発明より多いので、表面硬さおよび芯部硬さが高く
なり過ぎ、引張試験時および頭部靭性試験にて頭抜けが
生じ、靭性に乏しかった。
【００４７】比較例Ｎｏ．１４は、Ｃ量が本発明より少
ないので、所望の強度および表面硬さ、内部硬さが得ら
れておらず雌ネジ成形ができずタッピング性能不良であ
った。
ないので、所望の強度および表面硬さ、内部硬さが得ら
れておらず雌ネジ成形ができずタッピング性能不良であ
った。
【００４８】比較例Ｎｏ．１５は、Ｓｉ量が本発明より
多いので、フェライト地の硬さ上昇により変形抵抗が高
くなり内部硬さも上昇し靭性が乏しかった。
多いので、フェライト地の硬さ上昇により変形抵抗が高
くなり内部硬さも上昇し靭性が乏しかった。
【００４９】比較例Ｎｏ．１６は、Ｍｎ量が本発明の上
限を超えて多いので、焼き入れ性が高すぎて硬化層深さ
が増加し、表面・内部硬度が上昇し、靭性が不足してい
た。
限を超えて多いので、焼き入れ性が高すぎて硬化層深さ
が増加し、表面・内部硬度が上昇し、靭性が不足してい
た。
【００５０】比較例Ｎｏ．１７は、Ｍｎ量が本発明の下
限を外れて少ないので、所望の強度が得られておらず、
比較例Ｎｏ．１５と同様にタッピング性能不良であっ
た。
限を外れて少ないので、所望の強度が得られておらず、
比較例Ｎｏ．１５と同様にタッピング性能不良であっ
た。
【００５１】比較例Ｎｏ．１８は、Ｂが添加されていな
いので、粒界強度の低下による引張り時および頭部靭性
試験時に頭抜けが生じた。
いので、粒界強度の低下による引張り時および頭部靭性
試験時に頭抜けが生じた。
【００５２】比較例Ｎｏ．１９は、Ａｌ量が本発明より
低いので、結晶粒の粗大化によって焼きが入りすぎて内
部靭性が不足して頭抜けが生じた。
低いので、結晶粒の粗大化によって焼きが入りすぎて内
部靭性が不足して頭抜けが生じた。
【００５３】比較例Ｎｏ．２０は、Ｎが本発明より高い
ので、内部の靭性が不足し頭抜けが生じた。
ので、内部の靭性が不足し頭抜けが生じた。
【００５４】比較例Ｎｏ．２１は、Ｂ量が本発明より多
いので、ボロンを含むセメンタイトが粒界に析出し粒界
強度を弱めているために亀裂が発生した。また、Ｔｉ量
も本発明より多いので、硬質なＴｉＣ、ＴｉＮが多数存
在して冷間鍛造性が悪く靭性も乏しかった。
いので、ボロンを含むセメンタイトが粒界に析出し粒界
強度を弱めているために亀裂が発生した。また、Ｔｉ量
も本発明より多いので、硬質なＴｉＣ、ＴｉＮが多数存
在して冷間鍛造性が悪く靭性も乏しかった。
【００５５】比較例Ｎｏ．２２は、Ｎｂ量が本発明より
多いので、ＮｂＣ、Ｎｂ（ＣＮ）等の金属間化合物が多
数存在し、このために粒界が弱くなり亀裂の発生が起き
ていた。
多いので、ＮｂＣ、Ｎｂ（ＣＮ）等の金属間化合物が多
数存在し、このために粒界が弱くなり亀裂の発生が起き
ていた。
【００５６】比較例Ｎｏ．２３は、Ｃｒ量が本発明より
多く、比較例Ｎｏ．２４は、Ｍｏ量が本発明より多いの
で、頭部靭性試験時に頭飛びが発生し、靭性が不足して
いた。
多く、比較例Ｎｏ．２４は、Ｍｏ量が本発明より多いの
で、頭部靭性試験時に頭飛びが発生し、靭性が不足して
いた。
【００５７】比較例Ｎｏ．２５は、Ｐ量が本発明の上限
を超えて異常に多いので、Ｂの添加効果が無くなって粒
界強度の低下による引張り時および頭部靭性試験時に頭
抜けが生じた。
を超えて異常に多いので、Ｂの添加効果が無くなって粒
界強度の低下による引張り時および頭部靭性試験時に頭
抜けが生じた。
【００５８】比較例Ｎｏ．２６は、Ｓ量が本発明の上限
を超えて多いので、頭部靭性試験時に首下に亀裂が生じ
た。
を超えて多いので、頭部靭性試験時に首下に亀裂が生じ
た。
【００５９】比較例Ｎｏ．２７は、焼戻し温度が本発明
より低いので、靭性の不足により頭抜けが生じた。
より低いので、靭性の不足により頭抜けが生じた。
【００６０】比較例Ｎｏ．２８は、焼戻し温度が本発明
より高いので、所望の強度が得られなかった。
より高いので、所望の強度が得られなかった。
【００６１】比較例Ｎｏ．２９は、所定の有効硬化深さ
が得られていないので、強度不足およびタッピング性が
不良であった。
が得られていないので、強度不足およびタッピング性が
不良であった。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、安価な原料を使用し低コストで製造することによっ
てＰ、Ｓの不純物元素が高くなっても、Ｂを適量添加す
ることにより優れたタッピング性、即ち、優れた雌ねじ
成形性および内部靭性を有し、且つ所定のボルト強度を
有する高強度ねじを製造することができるといった有用
な効果がもたらされる。
ば、安価な原料を使用し低コストで製造することによっ
てＰ、Ｓの不純物元素が高くなっても、Ｂを適量添加す
ることにより優れたタッピング性、即ち、優れた雌ねじ
成形性および内部靭性を有し、且つ所定のボルト強度を
有する高強度ねじを製造することができるといった有用
な効果がもたらされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 克彦 東京都中央区新川２丁目12番８号 エヌケ ーケー条鋼株式会社内 (72)発明者 尾上 廣司 大阪市東成区大今里南４丁目13番22号 Ｆターム(参考） 4K042 AA25 BA01 BA03 CA02 CA05 CA06 CA08 CA09 CA10 CA12 DA01 DA02 DA06
Claims (6)
- 【請求項１】Ｃ ：０．０５〜０．２０％、 Ｓｉ：０．２０％以下、 Ｍｎ：０．５〜２．０％、 Ｐ ：０．０１５超〜０．０４０％、 Ｓ ：０．０４０％以下、 Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、 Ｎ ：０．０１０％以下、 Ｃｒ：２．０％以下、 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．
％）、 残部：鉄および不可避的不純物からなることを特徴とす
る高強度ねじ用鋼。 - 【請求項２】Ｎｉ：３．５％以下、 Ｃｕ：１．０％以下、 Ｍｏ：０．３０％以下 の内の少なくとも１種、および／または、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％（以上、ｗｔ．％） の内の少なくとも１種を更に含有することを特徴とす
る、請求項１記載の高強度ねじ用鋼。 - 【請求項３】Ｃ ：０．０５〜０．２０％、 Ｓｉ：０．２０％以下、 Ｍｎ：０．５〜２．０％、 Ｐ ：０．０１５超〜０．０４０％、 Ｓ ：０．０４０％以下、 Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、 Ｎ ：０．０１０％以下、 Ｃｒ：２．０％以下、 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．
％）、 残部：鉄および不可避的不純物 からなり、表面硬さＨｖで５５０〜７００、内部硬さＨ
ｖで２００〜４００、引張強度で８００Ｎ／ｍｍ2以
上、有効硬化層深さ０．０５〜１．００ｍｍを有するこ
とを特徴とする高強度ねじ。 - 【請求項４】Ｎｉ：３．５％以下、 Ｃｕ：１．０％以下、 Ｍｏ：０．３０％以下 の内の少なくとも１種、および／または、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％（以上、ｗｔ．％） の内の少なくとも１種を更に含有することを特徴とす
る、請求項３記載の高強度ねじ。 - 【請求項５】Ｃ ：０．０５〜０．２０％、 Ｓｉ：０．２０％以下、 Ｍｎ：０．５〜２．０％、 Ｐ ：０．０１５超〜０．０４０％、 Ｓ ：０．０４０％以下、 Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、 Ｎ ：０．０１０％以下、 Ｃｒ：２．０％以下、 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％（以上、ｗｔ．
％）、 残部：鉄および不可避的不純物 からなる鋼を用いて、熱間圧延、冷間鍛造さらにねじ成
形後、浸炭処理を施し、浸炭処理後の焼戻し温度を２０
０〜４００℃の温度範囲内で調整することを特徴とす
る、表面硬さＨｖで５５０〜７００、内部硬さＨｖで２
００〜４００、引張強度で８００Ｎ／ｍｍ2以上、有効
硬化層深さ０．０５〜１．００ｍｍを有する高強度ねじ
の製造方法。 - 【請求項６】前記鋼は、 Ｎｉ：３．５％以下、 Ｃｕ：１．０％以下、 Ｍｏ：０．３０％以下 の内の少なくとも１種、および／または、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％（以上、ｗｔ．％） の内の少なくとも１種を更に含有することを特徴とす
る、請求項５記載の高強度ねじの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001149735A JP4422924B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 高強度タッピングボルト用鋼、高強度タッピングボルトおよび高強度タッピングボルトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001149735A JP4422924B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 高強度タッピングボルト用鋼、高強度タッピングボルトおよび高強度タッピングボルトの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002348637A true JP2002348637A (ja) | 2002-12-04 |
| JP4422924B2 JP4422924B2 (ja) | 2010-03-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001149735A Expired - Fee Related JP4422924B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 高強度タッピングボルト用鋼、高強度タッピングボルトおよび高強度タッピングボルトの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4422924B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008231444A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Jfe Bars & Shapes Corp | 高強度部材締結用タッピングねじ |
| KR101043856B1 (ko) * | 2008-10-14 | 2011-06-22 | 현대다이모스(주) | 냉간단조 성형성이 우수한 자동차용 크롬 합금강을 이용한 자동차용 차동기어 제조방법 |
| JP2012112024A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Kobe Steel Ltd | 熱処理歪みの少ない肌焼鋼 |
| CN104674123A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-06-03 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种免球化退火耐腐蚀紧固件用盘条及其制备方法 |
| CN113278868A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-20 | 石横特钢集团有限公司 | 一种耐氯离子腐蚀钢筋用坯冶炼工艺及其生产方法 |
| CN114855093A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-08-05 | 本钢板材股份有限公司 | 一种高冷镦成型性低碳低硅含铝冷镦钢热轧盘条及其制备方法 |
-
2001
- 2001-05-18 JP JP2001149735A patent/JP4422924B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR101043856B1 (ko) * | 2008-10-14 | 2011-06-22 | 현대다이모스(주) | 냉간단조 성형성이 우수한 자동차용 크롬 합금강을 이용한 자동차용 차동기어 제조방법 |
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