JP4476834B2 - 耐遅れ破壊性に優れた高強度鋼 - Google Patents
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(1)Mg、Ca、Sr、Ba、Li、NaおよびKのそれぞれの上限値は0.05%、
(1)Mg、Ca、Sr、Ba、Li、NaおよびKのそれぞれの上限値は0.05%、
Nは、水酸化物形成元素の窒化物を形成し、これらを安定的に析出物として微細分散させることができるため、Nを0.001%以上含有させることが望ましい。より好ましい下限は0.002%、さらに好ましい下限は0.004%である。しかし、N量が過剰になると析出物が粗大化するため、0.010%以下とすることが好ましい。より好ましい上限は0.007%である。
Oは、水酸化物形成元素の酸化物を形成し、これらを安定的に析出物として微細分散させることができるため、0.0005%以上含有させることが望ましい。より好ましい下限は0.001%である。しかし、O量が過剰になると粗大な酸化物が析出し易くなるので、0.005%以下とすることが好ましい。より好ましい上限は0.003%である。
Sは、水酸化物形成元素の硫化物を形成し、これらを安定的に析出物として微細分散させることができるため、0.001%以上含有させることが望ましい。より好ましい下限は0.003%である。しかし、S量が過剰になると、水素とラップ作用の弱い粗大なMnS等が析出してくるので、0.025%以下とすることが好ましい。より好ましい上限は0.015%である。
Siは、多すぎると粗大なSi系析出物が形成されて、靭性や耐遅れ破壊性が低下するため、2.5%以下とすることが好ましい。
V、Moは、いずれも鋼中の水素を多量にトラップして、耐遅れ破壊性を向上させる効果を有する。また、これらが少ないと、焼き入れ性が悪くなって機械的強度が得られにくくなる。よって、これらを合計で0.05%以上含有することが好ましい。ただし、これらが過剰になると、鋼の靭性が低下するだけでなく、水酸化物形成元素を安定化させるためのN、O、Sの必要量が確保できなくなるため、上限は2%とすることが好ましい。
Ti、Zr、HfおよびNbは、いずれも鋼中の水素を強くトラップして、耐遅れ破壊性を向上させる効果を有する。従って、これらの元素が含まれていないと、環境変化等によって水素の放出が一気に生じて耐遅れ破壊性が低下してしまうことがある。よって、これらを合計で0.03%以上含有することが好ましい。ただし、これらが過剰になると、鋼の靭性が低下するだけでなく、水酸化物形成元素を安定化させるためのN、O、Sの必要量が確保できなくなるため、上限は0.5%とすることが好ましい。
NiとCuは耐食性向上に寄与するが、腐食ピット形成を促進するおそれがないため、上記範囲内で添加しても構わない。しかし、上記上限を超えても、耐食性向上効果が飽和し、コストアップにつながるだけなので、上記上限以下の使用に抑えることが望ましい。より好ましいNi量の上限は1.5%、さらに好ましくは1.0%であり、より好ましいCu量の上限は0.8%、さらに好ましくは0.6%である。
表1に示した化学成分(質量%)と0.05%Siを含有し、残部Feおよび不可避不純物である供試鋼を、150kg真空溶解炉で溶製し、150kgのインゴットに鋳造して冷却した。その後、25mmφに鍛造し、1200℃、30分の溶体化処理と、焼きならし処理を施し、引張強度が1400〜1500N/mm2になるように焼き入れ・焼き戻し処理を行った。なお、表1に示した鋼のC量は0.3%以上のみであるが、Cが0.3%より少ない鋼では引張強度が1200N/mm2以上にならなかったため、その後の試験を実施していない。
Claims (5)
- 引張強度が1200N/mm2以上の高強度鋼であって、
C:0.3〜0.5%(質量%:元素量に関する限り、以下同じ)、
Cr:0.5〜5.0%、
Mn:0.2〜1.0%、
N:0.002〜0.01%、
O:0.0005〜0.005%、
S:0.001〜0.015%、
Si:2.5%以下、
更にTi、Zr、HfおよびNbのうちの1種以上を合計で0.03〜0.5%、および/または、Vおよび/またはMoを合計で0.1〜2%を含むと共に、
Mg、Ca、Sr、Ba、Li、NaおよびKよりなる群から選択される1種以上を、
下記要件(1)および(2)を満足するように含み、残部Feおよび不可避不純物であることを特徴とする耐遅れ破壊性に優れた高強度鋼。
(1)Mg、Ca、Sr、Ba、Li、NaおよびKのそれぞれの上限値は0.05%、
- さらに、Ni:2.0%以下および/またはCu:1.0%以下を含むものである請求項1に記載の高強度鋼。
- 前記高強度鋼の最表面に、Mg、Ca、Sr、Ba、Li、NaおよびKよりなる群から選択される1種以上を含む化合物の層が連続または不連続に形成されてなり、当該化合物層は、鋼断面観察時に鋼表面の単位長さの10%以上を占めている請求項1または2に記載の高強度鋼。
- 上記化合物層が、Mg(OH)2とCaCO3を含むものである請求項3に記載の高強度鋼。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の高強度鋼から得られたものであることを特徴とする高強度ボルト。
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