JP2003183780A - ボルト用鋼及びそのボルト用鋼より製造されたボルトによる鋼構造物 - Google Patents
ボルト用鋼及びそのボルト用鋼より製造されたボルトによる鋼構造物Info
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Abstract
を高めたボルト製造性とを両立させ得るボルト用鋼を提
供する。 【解決手段】 ボルト用鋼は、質量%で、C:0.05
〜0.45%、Si:0.01〜1.50%、Cu:
0.2〜1.6%、Ni:1.2〜3.2%、Al:
0.01〜0.15%、Cr:0.10%以下(0%を
含む)、Ti:0.005〜0.15%と、更にMn:
1.50〜2.0%(1.50%を含まず)とを含有
し、残部がFe及び不可避的不純物からなる。
Description
のボルト用鋼より製造されたボルトによる鋼構造物に関
し、詳細には飛来塩分量の比較的高い海岸地帯などにお
ける構造物に用いることのできる高い耐候性を有すると
ともに、特にスケールの剥離性や酸洗い性を高め、高い
ボルト製造性を具備するボルト用鋼に関するものであ
る。
の低減要求が強まり、海浜地帯などの塩化物環境におい
ても錆止め塗装などをせずに用いられる構造部材が求め
られている。この観点から、Niを多量に添加した厚
板、形鋼などの鋼材が開発されてきている。こうした鋼
材をボルト締結するためには、腐食電位などの電気化学
的特性が鋼材と同等であるボルトを用いなければならな
い。それは、電気化学的特性が著しく異なる鋼材とボル
トを塗装せずに接触させると、ガルバニ腐食(異種金属
接触腐食)が起こり、いずれかが選択的に腐食するから
である。
も鋼材の成分に類似してNiを多く添加したものが開発
されてきている。例えば、特開2000−63978号
公報においてはNiを1.5〜7.0%、また本出願人
の先願である特開2000−212696号公報におい
てはNiを0.5〜2.7%それぞれ添加するととも
に、他成分を制限して含有せしめることで耐候性を改善
する方法が提案されている。
提案されているボルト材においては、Niの添加は耐食
性や耐候性を改善する効果が大きい反面、Niを多く含
有することで、圧延線材においてスケール噛み込みによ
る線状のしわキズが生じ後の鍛造工程において割れを発
生させたり、また伸線前の酸洗いにおいて十分スケール
が除去できないことで伸線加工を阻害するなど、厚板な
どの鋼材の製造過程では想定されなかった固有の問題が
生じることがわかった。
のであり、その目的は、高い耐候性と、スケールの剥離
性や酸洗い性を高めたボルト製造性とを両立させ得るボ
ルト用鋼及びそのボルト用鋼より製造されたボルトによ
る鋼構造物を提供するものである。
を見出した後その解決のため鋭意調査、研究を行った。
その結果、Ni添加によってスケール噛み込みキズや酸
洗い性不良が促進する原因は、まだ明確には突き止めら
れていないが次のように推測される。すなわち、Ni添
加による母材の性質変化(変形抵抗の増加や耐酸化性上
昇など)もあるが、熱間圧延時に緻密で密着性の高い酸
化皮膜が形成されることも大きな要因であると考えられ
る。
よりも安定な酸化物を形成するMn、Si、Alの量を
高めることで熱間圧延時のスケールを剥離性の高いもの
とすることができると考え、また更にSiやAlはNi
と同様に母材の腐食電位を貴にする作用があるため、そ
の分Niの添加量を低減することができると考え、実験
によりその効果、すなわち熱間圧延時のスケールの剥離
性を高めスケール噛み込みキズを低減し得るとともに、
酸洗い性を高め得ることを突きとめて本発明を完成させ
たものである。
は次の通りである。すなわち、請求項1に係る発明は、
質量%で、C:0.05〜0.45%、Si:0.01
〜1.50%、Cu:0.2〜1.6%、Ni:1.2
〜3.2%、Al:0.01〜0.15%、Cr:0.
10%以下(0%を含む)、Ti:0.005〜0.1
5%と、更にMn:1.50〜2.0%(1.50%を
含まず)とを含有し、残部がFe及び不可避的不純物か
らなることを特徴とするボルト用鋼である。
る発明のボルト用鋼において、Siを0.60〜1.5
0%(0.60%を含まず)に規制して含有するボルト
用鋼である。
0.05〜0.45%、Mn:0.10〜2.0%、C
u:0.2〜1.6%、Ni:1.2〜3.2%、A
l:0.01〜0.15%、Cr:0.10%以下(0
%を含む)、Ti:0.005〜0.15%と、更にS
i:0.60〜1.50%(0.60%を含まず)とを
含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを
特徴とするボルト用鋼である。
3のいずれかに係る発明のボルト用鋼の鋼成分として、
更にB:0.0010〜0.0060%を含有するボル
ト用鋼である。
載のボルト用鋼の鋼成分として、更にZr:0.01〜
0.10%を含有するボルト用鋼である。
2.5〜3.2%、Mn:0.3〜1.5%含む耐候性
鋼板を、上記請求項1乃至5の何れかに記載のボルト用
鋼を用いて製造されたボルトにより施工してなる鋼構造
物である。
する。まず本発明の鋼の化学成分の限定理由について説
明する。
る。0.05%以下では強度が不足する。一方、上限
は、耐候性の観点からは低い方が好ましく、0.25%
以下、更に好ましくは0.15%以下である。0.45
%以上では靱性が低下し、遅れ破壊等の問題を生じる。
離しやすい良質なものに変える。更に腐食電位を貴にす
る作用もあるので、Niを低下させても高い耐候性を保
つことができる。このSiは、後記Mnが1.50%以
下の添加の場合には下限は0.60%を超えて添加する
ことが必要である。一方、上限は、1.50%を超えて
の添加は冷間鍛造性を阻害するので1.50%までとす
る。
のスケールを剥離しやすい良質なものに変える。このM
nは、上記Siが0.60%以下の添加の場合には下限
は1.50%を超えて添加することが必要である。一
方、上限は、2.0%を超えると効果が飽和するので経
済性を考慮して2.0%までとする。
以上でその効果が現れるが、1.6%以上ではその効果
が飽和するうえ熱間圧延時に割れなどを起こしやすくな
る。
が大きい。しかし、3.2%を超えると、上記Mn、S
i及び後記Alなどを添加しても、スケール噛み込みキ
ズの生成や酸洗い不良を抑制できなくなる。従って、上
限を3.2%以下とするが、好ましくは2.7%以下、
更に好ましくは1.5%以下である。
ール改質効果を有するので0.01%以上とするが、製
鋼時の鋳造割れなどの原因となるため0.15%以上の
多量添加は好ましくない。
害し、錆の進行を促進するため0.10%以下、より好
ましくは0.06%以下とすることが必要である。
候性を高める元素である。0.005%未満ではその効
果がない。また、0.15%以上では粗大な窒化物を形
成し、疲労特性に悪影響を及ぼす。
0.0010〜0.0060%を含有させることが好ま
しい。Bは、微量で焼入れ性を高めるので、他の成分が
少量であるときや、ボルトの径が太くで焼きが入りにく
いときに添加する。0.0010%未満ではその効果が
なく、0.0060%以上ではその効果が飽和する。
1〜0.10%を含有させてもよい。この場合、Zr
は、Ni、Cu、Tiの複合添加による耐候性改善効果
を更に高めるはたらきがある。0.01%未満ではその
効果がなく、0.10%以上では粗大な窒化物を形成
し、疲労特性に悪影響を及ぼす。
て、不可避的不純物には種々あるが、主なものには、
P、S、Nなどがある。P、Sは靱性を阻害するので少
ない方がよく、いずれも0.035%以下が好ましく、
0.015%以下が更に好ましい。Nは製鋼、熱間圧延
時の欠陥の原因となるので、0.020%以下が好まし
く、0.010%以下が更に好ましい。
れたボルトは、質量%で、Ni:2.5〜3.2%、M
n:0.3〜1.5%含む耐候性鋼板を鋼構造物に施工
する際に用いることが好ましく、少なくともNi、Mn
を前記範囲で含有した耐候性鋼板であれば、本発明のボ
ルト用鋼より製造されたボルトとの間でガルバニ腐食を
抑制でき、耐候性に優れる鋼構造物が施工できる。
製し、直径21mmの線材に熱間圧延した。この圧延線
材を対象にスケール噛み込みキズの検査、酸洗い性の評
価、及び耐候性の評価を行った。これらの評価結果を表
2に示す。
延線材の横断面(各鋼種N=10断面)を光学顕微鏡で
観察し、検出されたキズのうち一番深いものの深さで評
価した。また、酸洗い性評価は、圧延線材のカットサン
プルを26℃、10%の塩酸溶液に20秒間浸漬した後
のスケール除去状態を目視評価した。また、耐候性の評
価は、圧延線材にボルトと同等の調質処理を施した長さ
100mmのサンプルを用い、週1回5%食塩水を散布
しながら屋外に3ヶ月放置する大気暴露試験を行った。
いずれも暴露前の重量と、暴露後に錆を化学的に除去し
たサンプルの重量との差を表面積で除して腐食減量を算
出した。
明鋼、No.6〜8は比較鋼である。本発明鋼No.1
は、本発明の特徴成分であるMn、Si、AlのうちM
nのみを特に多く(1.52%)含有したもの、本発明
鋼No.2は、本発明の特徴成分であるMn及びAlを
特に多く(Mn:1.54%、Al:0.110%)含
有したもの、本発明鋼No.3は、本発明の特徴成分で
あるSiのみ特に多く(0.63%)含有し、更にB:
0.0020%を含有したもの、本発明鋼No.4は、
本発明の特徴成分であるMn、Siを特に多く(Mn:
1.57%、Si:0.62%)含有したもの、本発明
鋼No.5は、本発明の特徴成分であるSiのみ特に多
く(0.75%)含有し、更にB:0.0018%とZ
r:0.064%を複合添加したものである。これら本
発明鋼No.1〜5は、いずれもキズ深さは比較的浅く
(0.02mm以下)、酸洗い性についてもスケールが
60%以上除去され、また、腐食減量も比較的良好であ
った。
鋼No.6は、Al:0.053%、B:0.0022
%を含有するものの、本発明の特徴成分であるMn、S
iがともに少量であるため、耐候性には優れたがキズ深
さ、酸洗い性がともに本発明鋼よりやや劣る結果となっ
た。また、比較鋼No.7は、本発明の特徴成分である
Mnを多量に含有しているが、Ni:3.83%と多く
含有したため改善効果が十分に得られず、耐候性は非常
に良いがキズ深さ、酸洗い性が顕著に低かった。また、
比較鋼No.8は、Al:0.026%、B:0.00
20%を含有するものの、本発明の特徴成分であるM
n、Siがともに少量であるうえに、Ni:1.45%
と低く含有させたもので、キズ深さ、酸洗い性、耐候性
のいずれも本発明例よりやや劣る結果となった。
ト用鋼によれば、スケールの剥離性や酸洗い性を高める
ことができボルト製造性を高めることができるととも
に、製造されたボルトは高い耐候性を有する。
トによる鋼構造物によれば、質量%で、Ni:2.5〜
3.2%、Mn:0.3〜1.5%含む耐候性鋼板を対
象として、耐候性に優れる鋼構造物とすることができ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 質量%で、C:0.05〜0.45%、
Si:0.01〜1.50%、Cu:0.2〜1.6
%、Ni:1.2〜3.2%、Al:0.01〜0.1
5%、Cr:0.10%以下(0%を含む)、Ti:
0.005〜0.15%と、更にMn:1.50〜2.
0%(1.50%を含まず)とを含有し、残部がFe及
び不可避的不純物からなることを特徴とするボルト用
鋼。 - 【請求項2】 請求項1に記載のボルト用鋼において、
Si:0.60〜1.50%(0.60%を含まず)に
規制して含有するボルト用鋼。 - 【請求項3】 質量%で、C:0.05〜0.45%、
Mn:0.10〜2.0%、Cu:0.2〜1.6%、
Ni:1.2〜3.2%、Al:0.01〜0.15
%、Cr:0.10%以下(0%を含む)、Ti:0.
005〜0.15%と、更にSi:0.60〜1.50
%(0.60%を含まず)とを含有し、残部がFe及び
不可避的不純物からなることを特徴とするボルト用鋼。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のボル
ト用鋼の鋼成分として、更にB:0.0010〜0.0
060%を含有するボルト用鋼。 - 【請求項5】 請求項4に記載のボルト用鋼の鋼成分と
して、更にZr:0.01〜0.10%を含有するボル
ト用鋼。 - 【請求項6】 質量%で、Ni:2.5〜3.2%、M
n:0.3〜1.5%含む耐候性鋼板を、請求項1乃至
5の何れかに記載のボルト用鋼を用いて製造されたボル
トにより施工してなることを特徴とするボルト用鋼より
製造されたボルトによる鋼構造物。
Priority Applications (1)
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JP2001388029A JP3869265B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | ボルト用鋼 |
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JP2003183780A true JP2003183780A (ja) | 2003-07-03 |
JP3869265B2 JP3869265B2 (ja) | 2007-01-17 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016158361A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸洗性、および焼入れ焼戻し後の耐遅れ破壊性に優れたボルト用線材、並びにボルト |
CN113462976A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-01 | 钢铁研究总院 | 一种高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法 |
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2001
- 2001-12-20 JP JP2001388029A patent/JP3869265B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2016158361A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸洗性、および焼入れ焼戻し後の耐遅れ破壊性に優れたボルト用線材、並びにボルト |
JP2016186099A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸洗性、および焼入れ焼戻し後の耐遅れ破壊性に優れたボルト用線材、並びにボルト |
CN107429352A (zh) * | 2015-03-27 | 2017-12-01 | 株式会社神户制钢所 | 酸洗性和淬火回火后的抗延迟断裂性优异的螺栓用线材及螺栓 |
CN107429352B (zh) * | 2015-03-27 | 2019-07-19 | 株式会社神户制钢所 | 酸洗性和淬火回火后的抗延迟断裂性优异的螺栓用线材及螺栓 |
CN113462976A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-01 | 钢铁研究总院 | 一种高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法 |
CN113462976B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-05-13 | 钢铁研究总院 | 一种高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法 |
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