JP7455668B2 - tightening tool - Google Patents
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Description
本開示は締付け工具に関する。 TECHNICAL FIELD This disclosure relates to tightening tools.
ドライバー、六角棒スパナおよび電動ドライバー用ビットなどの締付け工具に用いる鋼は、締付け時のトルクによる変形および折損が発生しにくいものであることが望まれる。また、締付け工具に用いる鋼は、使用中のすり減りおよび／または欠けを抑制するように、高い表面硬度を有することが望まれる。 It is desirable that steel used for tightening tools such as screwdrivers, hexagonal wrenches, and electric screwdriver bits be resistant to deformation and breakage due to tightening torque. Further, the steel used for the tightening tool is desired to have high surface hardness so as to suppress wear and/or chipping during use.
特許文献１では、結晶粒が微細化されており、使用中の破損等を防止し得る高靭性工具を製造する方法を開示している。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a high-toughness tool in which crystal grains are made fine and can prevent breakage during use.
特許文献２では、Ｓｉ量を比較的高めにすると共に、圧延材の圧延方向に垂直な断面における成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ）のバラツキを低減することにより、強度と耐ねじり折損性のバランスに優れた工具鋼を開示している。 In Patent Document 2, a balance between strength and torsional breakage resistance is achieved by increasing the amount of Si and reducing the variation in components (C, Si, Mn) in the cross section perpendicular to the rolling direction of the rolled material. An excellent tool steel is disclosed.
特許文献１および２に開示されるような従来技術では、締付け時のトルクによる変形および折損を十分に抑制し、かつ十分な表面硬度を有する鋼およびそれを含む締付け工具を提供することができないおそれがあることがわかった。なお、特許文献２は、実施例において硬さが約７００（ＨＶ）の鋼を開示しているが、当該硬さは鋼内部の硬さであって、鋼の表面硬度を示すものではない。そのため特許文献２の鋼においても十分な表面硬度を有しているとはいえない。 Conventional techniques such as those disclosed in Patent Documents 1 and 2 may not be able to sufficiently suppress deformation and breakage due to torque during tightening and provide steel having sufficient surface hardness and a tightening tool containing the same. It turns out that there is. Note that Patent Document 2 discloses steel with a hardness of about 700 (HV) in Examples, but the hardness is the hardness inside the steel and does not indicate the surface hardness of the steel. Therefore, the steel of Patent Document 2 cannot be said to have sufficient surface hardness.
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、締付け時のトルクによる変形および折損を十分に抑制し、かつ十分な表面硬度を有する鋼を含む、締付け工具を提供することである。 The present invention was made in view of these circumstances, and one of its objects is to provide a tightening tool that sufficiently suppresses deformation and breakage due to torque during tightening, and that includes steel that has sufficient surface hardness. The goal is to provide the following.
本発明の態様１は、
成分組成が、
Ｃ ：０．５５～０．７０質量％、
Ｓｉ：１．５０～２．５０質量％、
Ｍｎ：０．５０～１．５０質量％、
Ｐ ：０質量％超０．０５０質量％以下、
Ｓ ：０質量％超０．０５０質量％以下、
Ｎｉ：０．１０～０．６０質量％、
Ｃｒ：０．５０～１．５０質量％、
Ｖ ：０．０２～０．２０質量％、
Ａｌ：０質量％超０．０２０質量％以下、
Ｎ ：０質量％超０．０１０質量％以下、および
残部：鉄および不可避不純物からなり、
金属組織が焼戻しマルテンサイトからなり、下記式（１）を満たす鋼を含む、締付け工具である。
Ｃｉ－Ｃｓ≦０．１３０（質量％） ・・・（１）
Ｃｉは、前記鋼の長手方向に垂直な任意の断面において、前記鋼表面の任意の点から、前記断面の重心までの長さの１／３～２／３の位置のＣ濃度（質量％）の平均値であり、Ｃｓは、前記任意の点から、前記断面の重心に向かって０．１ｍｍの位置のＣ濃度（質量％）である。
Aspect 1 of the present invention is
The ingredient composition is
C: 0.55 to 0.70% by mass,
Si: 1.50 to 2.50% by mass,
Mn: 0.50 to 1.50% by mass,
P: more than 0% by mass and not more than 0.050% by mass,
S: more than 0% by mass and not more than 0.050% by mass,
Ni: 0.10 to 0.60% by mass,
Cr: 0.50 to 1.50% by mass,
V: 0.02 to 0.20% by mass,
Al: more than 0% by mass and not more than 0.020% by mass,
N: more than 0% by mass and not more than 0.010% by mass, and the balance: consisting of iron and inevitable impurities,
The tightening tool includes steel whose metal structure is tempered martensite and satisfies the following formula (1).
Ci-Cs≦0.130 (mass%) (1)
Ci is the C concentration (mass%) at a position from 1/3 to 2/3 of the length from any point on the steel surface to the center of gravity of the cross section in any cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel; Cs is the C concentration (mass %) at a position 0.1 mm from the arbitrary point toward the center of gravity of the cross section.
本発明の実施形態によれば、締付け時のトルクによる変形および折損を十分に抑制し、かつ十分な表面硬度を有する鋼を含む、締付け工具を提供することが可能である。 According to embodiments of the present invention, it is possible to provide a tightening tool that sufficiently suppresses deformation and breakage due to torque during tightening and includes steel that has sufficient surface hardness.
本発明者らは、締付け時のトルクによる変形および折損を十分に抑制し、かつ十分な表面硬度を有する鋼を含む締付け工具を実現するべく、様々な角度から検討した。 The present inventors investigated from various angles in order to realize a tightening tool containing steel that sufficiently suppresses deformation and breakage due to torque during tightening and has sufficient surface hardness.
本発明者らは、締付け工具用の鋼では、締付け時のトルクによる変形および折損を抑制するためにＳｉなどの合金元素添加量を多くすべきこと、および従来技術ではその合金元素の溶解を目的として、例えば９００℃以上の高温に加熱して長時間保持することにより焼入れが行われていることに着目した。このような場合、本発明者らは、鋼表層に脱炭層が形成されることを見出し、さらにその脱炭層に起因して鋼の表面硬度が低下することを見出した。
そこで、本発明者らは、Ｓｉなどの合金元素添加量を多くした鋼片に対し、加熱温度および保持時間を適切に制御して焼入れを行うことにより、鋼表層における脱炭層の形成が抑制されること、および鋼内部のＣ濃度と鋼表層から０．１ｍｍの位置のＣ濃度との差を所定値以下にすることにより、締付け時のトルクによる変形および折損を抑制しつつ、十分な表面硬度を有する鋼を含む、締付け工具が得られることを見出した。
The present inventors discovered that in steel for tightening tools, the amount of alloying elements such as Si should be increased in order to suppress deformation and breakage due to torque during tightening, and that the conventional technology aims to melt the alloying elements. As a result, we focused on the fact that quenching is performed by heating to a high temperature of 900° C. or higher and holding it for a long time. In such cases, the present inventors found that a decarburized layer is formed on the surface layer of the steel, and further discovered that the surface hardness of the steel decreases due to the decarburized layer.
Therefore, the present inventors conducted quenching on a steel slab with a large amount of alloying elements, such as Si, by appropriately controlling the heating temperature and holding time, thereby suppressing the formation of a decarburized layer on the surface layer of the steel. By controlling the difference between the C concentration inside the steel and the C concentration at a position 0.1 mm from the steel surface layer to a predetermined value or less, sufficient surface hardness can be achieved while suppressing deformation and breakage due to torque during tightening. It has now been found that a tightening tool can be obtained comprising a steel having a
以下に、本発明の実施形態が規定する各要件の詳細を示す。 Details of each requirement defined by the embodiment of the present invention are shown below.
＜１．化学成分組成＞
本発明の実施形態に係る締付け工具に含まれる少なくとも１つの鋼（以下「本発明の実施形態に係る鋼」ともいう）は、Ｃ：０．５５～０．７０質量％、Ｓｉ：１．５０～２．５０質量％、Ｍｎ：０．５０～１．５０質量％、Ｐ：０質量％超０．０５０質量％以下、Ｓ：０質量％超０．０５０質量％以下、Ｎｉ：０．１０～０．６０質量％、Ｃｒ：０．５０～１．５０質量％、Ｖ：０．０２～０．２０質量％、Ａｌ：０質量％超０．０２０質量％以下、およびＮ：０質量％超０．０１０質量％以下を含み、さらに、残部が鉄および不可避不純物であることが好ましい。
以下、各元素について詳述する。
<1. Chemical composition>
At least one steel included in the tightening tool according to the embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as "steel according to the embodiment of the present invention") contains C: 0.55 to 0.70% by mass and Si: 1.50%. ~2.50 mass%, Mn: 0.50 to 1.50 mass%, P: more than 0 mass% and 0.050 mass% or less, S: more than 0 mass% and 0.050 mass% or less, Ni: 0.10 ~0.60% by mass, Cr: 0.50-1.50% by mass, V: 0.02-0.20% by mass, Al: more than 0% by mass and 0.020% by mass or less, and N: 0% by mass It is preferred that the content be more than 0.010% by mass or less, with the remainder being iron and unavoidable impurities.
Each element will be explained in detail below.
（Ｃ：０．５５～０．７０質量％）
Ｃは、鋼の強度を向上させる元素である。鋼の強度を向上させ、締付け時のトルクによる変形を抑制し、表面硬度を向上させる観点から、Ｃ含有量は０．５５質量％以上とする。好ましくは０．５８質量％以上であり、より好ましくは０．６０質量％以上である。一方で、Ｃ含有量が過剰になると、鋼の強度が飽和して、靱性が大幅に低下するため、Ｃ含有量は０．７０質量％以下とする。好ましくは０．６８質量％以下であり、より好ましくは０．６７質量％以下である。
(C: 0.55-0.70% by mass)
C is an element that improves the strength of steel. From the viewpoint of improving the strength of the steel, suppressing deformation due to torque during tightening, and improving surface hardness, the C content is set to 0.55% by mass or more. Preferably it is 0.58% by mass or more, more preferably 0.60% by mass or more. On the other hand, if the C content becomes excessive, the strength of the steel will be saturated and the toughness will be significantly reduced, so the C content should be 0.70% by mass or less. Preferably it is 0.68% by mass or less, more preferably 0.67% by mass or less.
（Ｓｉ：１．５０～２．５０質量％）
Ｓｉは、鋼の強度を向上させる元素である。更に、Ｓｉは他の元素と異なり、強度を向上させても靭性の低下が小さいため、締付け時のトルクによる鋼の変形および折損を抑制し、高い表面硬度を得る上で特に重要な元素である。上記効果を十分に発揮させるために、Ｓｉ含有量は１．５０質量％以上とする。好ましくは１．７０質量％以上であり、より好ましくは１．８質量％以上である。一方で、Ｓｉを多量に添加することは、鋼中のＣ活量が増加することによる脱炭を助長するため、Ｓｉ含有量は２．５０質量％以下とする。好ましくは２．３０質量％以下であり、より好ましくは２．１０質量％以下である。
(Si: 1.50 to 2.50% by mass)
Si is an element that improves the strength of steel. Furthermore, unlike other elements, Si is a particularly important element in suppressing the deformation and breakage of steel due to torque during tightening and obtaining high surface hardness, because even if the strength is improved, the decrease in toughness is small. . In order to fully exhibit the above effects, the Si content is set to 1.50% by mass or more. Preferably it is 1.70% by mass or more, more preferably 1.8% by mass or more. On the other hand, since adding a large amount of Si promotes decarburization due to an increase in C activity in the steel, the Si content is set to 2.50% by mass or less. Preferably it is 2.30% by mass or less, more preferably 2.10% by mass or less.
（Ｍｎ：０．５０～１．５０質量％）
Ｍｎは、脱酸材としてとして有効に作用すると共に、焼入れ性を高めて強度向上に寄与する元素でもあるため、締付け時のトルクによる鋼の変形の抑制および表面硬度の向上に寄与する。これらの効果を有効に発揮させるに、Ｍｎ含有量は０．５０質量％以上とする。好ましくは０．６０質量％以上であり、より好ましくは０．７０質量％以上である。一方で、Ｍｎ含有量が多すぎると、残留オーステナイトが多量に生成するため、強度が低下して、締付け時のトルクによる鋼の変形を抑制できなくなり、かつ、加工性が低下するため、締付け時のトルクにより鋼が折損するリスクが高くなる。そのため、Ｍｎ含有量は１．５０質量％以下とする。好ましくは１．２０質量％以下であり、より好ましくは１．００質量％以下である。
(Mn: 0.50 to 1.50% by mass)
Mn effectively acts as a deoxidizing agent and is also an element that improves hardenability and contributes to improving strength, so it contributes to suppressing deformation of steel due to torque during tightening and improving surface hardness. In order to effectively exhibit these effects, the Mn content should be 0.50% by mass or more. Preferably it is 0.60% by mass or more, more preferably 0.70% by mass or more. On the other hand, if the Mn content is too high, a large amount of retained austenite will be generated, resulting in a decrease in strength, making it impossible to suppress the deformation of the steel due to torque during tightening, and reducing workability. torque increases the risk of steel breakage. Therefore, the Mn content is set to 1.50% by mass or less. It is preferably 1.20% by mass or less, more preferably 1.00% by mass or less.
（Ｐ：０質量％超０．０５０質量％以下）
Ｐ（リン）は、製造過程などで不可避的に不純物として含有される元素であり、鋼中で粒界偏析を起こして靭性を低下させるため、締付け時のトルクにより鋼が折損するリスクを高める有害元素である。よって、Ｐ含有量は０．０５０質量％以下とする。好ましくは０．０３０質量％以下であり、より好ましくは０．０２０質量％以下である。Ｐは少なければ少ないほど好ましいが、通常０質量％超含まれ、さらには０．０１０質量％程度含まれ得る。
(P: more than 0% by mass and 0.050% by mass or less)
P (phosphorus) is an element that is unavoidably contained as an impurity during the manufacturing process, and it causes grain boundary segregation in steel and reduces toughness, so it is harmful and increases the risk of steel breaking due to torque during tightening. It is an element. Therefore, the P content is set to 0.050% by mass or less. It is preferably 0.030% by mass or less, more preferably 0.020% by mass or less. The smaller the amount of P, the more preferable it is, but it is usually contained in excess of 0% by mass, and may even be contained in an amount of about 0.010% by mass.
（Ｓ：０質量％超０．０５０質量％以下）
Ｓ（硫黄）もＰと同様、製造過程などで不可避的に不純物として含有される元素であり、鋼中で粒界偏析を起こして靭性を低下させるため、締付け時のトルクにより鋼が折損するリスクを高める有害元素である。よって、Ｓ含有量は０．０５０質量％以下とする。好ましくは０．０３０質量％以下であり、より好ましくは０．０２０質量％以下である。Ｓは少なければ少ないほど好ましいが、通常０質量％超含まれ、さらには０．０１０質量％程度含まれ得る。
(S: more than 0% by mass and 0.050% by mass or less)
S (sulfur), like P, is an element that is unavoidably contained as an impurity during the manufacturing process, and it causes grain boundary segregation in steel and reduces toughness, so there is a risk that the steel will break due to torque during tightening. It is a harmful element that increases the Therefore, the S content is set to 0.050% by mass or less. It is preferably 0.030% by mass or less, more preferably 0.020% by mass or less. The smaller the amount of S, the more preferable it is, but it is usually contained in excess of 0% by mass, and may even be contained in an amount of about 0.010% by mass.
（Ｎｉ：０．１０～０．６０質量％）
Ｎｉは鋼の靱性を高める作用を有する元素であるため、締付け時のトルクによる鋼の折損の抑制に寄与する。こうした作用を発揮させるため、Ｎｉ含有量は０．１０質量％以上とする。好ましくは０．１５質量％以上であり、より好ましくは０．１７質量％以上である。しかし、Ｎｉ含有量が過剰であると残留オーステナイトが多量に生成するため、強度が低下し、締付け時のトルクによる鋼の変形を抑制できなくなる。そのため、Ｎｉ含有量は０．６０質量％以下とする。好ましくは０．５０質量％以下であり、より好ましくは０．４０質量％以下である。
(Ni: 0.10 to 0.60% by mass)
Since Ni is an element that has the effect of increasing the toughness of steel, it contributes to suppressing breakage of steel due to torque during tightening. In order to exhibit these effects, the Ni content is set to 0.10% by mass or more. Preferably it is 0.15% by mass or more, more preferably 0.17% by mass or more. However, if the Ni content is excessive, a large amount of retained austenite will be generated, which will reduce the strength and make it impossible to suppress the deformation of the steel due to torque during tightening. Therefore, the Ni content is set to 0.60% by mass or less. It is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.40% by mass or less.
（Ｃｒ：０．５０～１．５０質量％）
Ｃｒは、鋼の焼入れ性を高めて強度向上に寄与する元素でもあるため、締付け時のトルクによる鋼の変形の抑制および表面硬度の向上に寄与する。そのため、Ｃｒ含有量は０．５０質量％以上とする。好ましくは０．７０質量％以上であり、より好ましくは０．８５質量％以上である。一方で、Ｃｒ含有量が多すぎると、鋼の靱性が低下するため、締付け時のトルクによる鋼の折損を抑制できなくなる。そのため、Ｃｒ含有量は１．５０質量％以下とする。好ましくは１．３０質量％以下であり、より好ましくは１．１０質量％以下である。
(Cr: 0.50 to 1.50% by mass)
Since Cr is an element that enhances the hardenability of steel and contributes to improving its strength, it contributes to suppressing deformation of steel due to torque during tightening and improving surface hardness. Therefore, the Cr content is set to 0.50% by mass or more. Preferably it is 0.70% by mass or more, more preferably 0.85% by mass or more. On the other hand, if the Cr content is too high, the toughness of the steel will decrease, making it impossible to suppress the steel from breaking due to torque during tightening. Therefore, the Cr content is set to 1.50% by mass or less. Preferably it is 1.30% by mass or less, more preferably 1.10% by mass or less.
（Ｖ：０．０２～０．２０質量％）
Ｖは、焼入れ焼戻しの熱処理時に結晶粒を微細化して鋼の靭性を向上させることから、締付け時のトルクによる鋼の折損の抑制に寄与する特に重要な元素である。上記効果を十分に発揮させるために、Ｖ含有量は０．０２質量％以上とした。好ましくは０．０４質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上である。一方で、Ｖを過剰に添加しても微細化による靭性の向上効果は飽和する。Ｖは希少価値が高い合金元素のひとつであるため、合金コストを抑制するため最小限の添加が好ましく、Ｖ含有量は０．２０質量％以下とする。好ましくは０．１７質量％以下であり、より好ましくは０．１５質量％以下である。
(V: 0.02-0.20% by mass)
V is a particularly important element that contributes to suppressing breakage of steel due to torque during tightening, since it improves the toughness of steel by refining crystal grains during heat treatment of quenching and tempering. In order to fully exhibit the above effects, the V content was set to 0.02% by mass or more. Preferably it is 0.04% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more. On the other hand, even if V is added in excess, the toughness improvement effect due to refinement is saturated. Since V is one of the alloying elements with high scarcity value, it is preferable to add the minimum amount in order to suppress the alloy cost, and the V content is set to 0.20% by mass or less. Preferably it is 0.17% by mass or less, more preferably 0.15% by mass or less.
（Ａｌ：０質量％超０．０２０質量％以下）
Ａｌは、製造過程などで不可避的に不純物として含有される元素であり、鋼中でＡｌ２Ｏ３等の介在物を生成し破壊の起点となるため、締付け時のトルクにより鋼が折損するリスクを高める有害元素である。よってＡｌ含有量は０．０２０質量％以下とする。好ましくは０．０１０質量％以下であり、より好ましくは０．００５質量％以下である。Ａｌは少なければ少ないほど好ましいが、通常０質量％超含まれ、さらには０．００１質量％程度含まれ得る。
(Al: more than 0% by mass and 0.020% by mass or less)
Al is an element that is unavoidably contained as an impurity during manufacturing processes, etc., and it forms inclusions such as Al 2 O 3 in steel and becomes a starting point for fracture, so there is a risk that the steel will break due to torque during tightening. It is a harmful element that increases the Therefore, the Al content is set to 0.020% by mass or less. Preferably it is 0.010% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or less. The smaller the amount of Al, the more preferable it is, but it is usually contained in excess of 0% by mass, and may even be contained in an amount of about 0.001% by mass.
（Ｎ：０質量％超０．０１０質量％以下）
Ｎは、製造過程などで不可避的に不純物として含有される元素であり、鋼の靱性を低下させるため、締付け時のトルクにより鋼が折損するリスクを高める有害元素である。よってＮ含有量は０．０１０質量％以下とする。好ましくは０．００８質量％以下であり、より好ましくは０．００７質量％以下である。Ｎは少なければ少ないほど好ましいが、通常０質量％超含まれ、さらには０．００３質量％程度含まれ得る。
(N: more than 0% by mass and 0.010% by mass or less)
N is an element that is unavoidably contained as an impurity during the manufacturing process, etc., and is a harmful element that reduces the toughness of steel and increases the risk that the steel will break due to torque during tightening. Therefore, the N content is set to 0.010% by mass or less. Preferably it is 0.008% by mass or less, more preferably 0.007% by mass or less. The smaller the amount of N, the more preferable it is, but it is usually contained in excess of 0% by mass, and may even be contained in an amount of about 0.003% by mass.
本発明の実施形態に係る鋼は、上記の成分組成を含み、本発明の１つの実施形態では、残部は鉄および不可避不純物であることが好ましい。不可避不純物として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素（例えば、Ｂ、Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｏ、Ｈ等）の混入が許容される。なお、例えば、Ｐ、Ｓ、ＡｌおよびＮのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、「不可避不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。本発明の別の実施形態では、他の特性を改善するために、例えばＣｕ、Ｃａ、Ｎｂ、Ｂ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＳｂおよびＺｎ等の微量成分（例えば合計で１．０質量％以下）を含んでもよい。 The steel according to the embodiment of the present invention includes the above-mentioned composition, and in one embodiment of the present invention, the balance is preferably iron and unavoidable impurities. As unavoidable impurities, elements (for example, B, As, Sn, Sb, Ca, O, H, etc.) brought in depending on the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc. are allowed to be mixed. Note that, for example, there are elements such as P, S, Al, and N, which are preferably contained in smaller amounts and are therefore unavoidable impurities, but whose composition ranges are separately specified as described above. Therefore, in this specification, the term "inevitable impurities" refers to a concept excluding elements whose composition ranges are separately defined. In another embodiment of the invention, minor components such as Cu, Ca, Nb, B, Mo, Mg, Zr, Sb, and Zn (e.g., 1.0% by mass or less in total) are added to improve other properties. ) may also be included.
＜２．金属組織＞
本発明の実施形態に係る鋼は、焼戻しマルテンサイト組織からなる。上記のように成分組成を調整した上で、後述する製造方法によって得られた焼戻しマルテンサイト組織からなる鋼とすることにより、締付け時のトルクによる鋼の変形および折損を十分に抑制することが可能となる。
<2. Metal structure>
The steel according to the embodiment of the present invention has a tempered martensitic structure. By adjusting the composition as described above and using a tempered martensitic structure obtained by the manufacturing method described below, it is possible to sufficiently suppress deformation and breakage of the steel due to torque during tightening. becomes.
＜３．Ｃ濃度差＞
本発明の実施形態に係る鋼は、下記式（１）を満たす。
Ｃｉ－Ｃｓ≦０．１３０（質量％） ・・・（１）
Ｃｉは、前記鋼の長手方向に垂直な任意の断面において、前記鋼表面の任意の点から、前記断面の重心までの長さの１／３～２／３の位置のＣ濃度（質量％）の平均値であり、Ｃｓは、前記任意の点から、前記断面の重心に向かって０．１ｍｍの位置のＣ濃度（質量％）である。
<3. C concentration difference>
The steel according to the embodiment of the present invention satisfies the following formula (1).
Ci-Cs≦0.130 (mass%) (1)
Ci is the C concentration (mass%) at a position from 1/3 to 2/3 of the length from any point on the steel surface to the center of gravity of the cross section in any cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel; Cs is the C concentration (mass %) at a position 0.1 mm from the arbitrary point toward the center of gravity of the cross section.
上記式（１）を満たすことにより、鋼の十分な表面硬度を得ることができる。上記式（１）の左辺が０．１３０質量％超だと、十分な表面硬度を得ることができなくなる。上記式（１）の左辺について、好ましくは、０．１２０質量％以下であり、より好ましくは０．１１０質量％以下である。 By satisfying the above formula (1), sufficient surface hardness of steel can be obtained. If the left side of the above formula (1) exceeds 0.130% by mass, sufficient surface hardness cannot be obtained. The left side of the above formula (1) is preferably 0.120% by mass or less, more preferably 0.110% by mass or less.
本発明の実施形態に係る鋼の形態としては、本発明の実施形態の目的が達成される範囲内で、どのような形態を有していてもよく、例えば、線材または棒鋼であってもよい。
本発明の実施形態に係る鋼のサイズは、本発明の実施形態の目的から逸脱しないようなサイズであればよく、例えば、鋼の長手方向に垂直な任意の断面において、前記鋼表面の任意の点から、前記断面の重心までの長さの１／３が、０．１ｍｍより長いことを満たすようなサイズであればよい。鋼の長手方向に垂直な断面形状としては、例えば正六角形、円等にすることができ、鋼の長手方向に垂直な断面の円相当直径としては、例えば０．８ｍｍ以上とすることができる。鋼の長手方向の長さとしては、例えば２ｍｍ以上とすることができる。
The form of the steel according to the embodiment of the present invention may have any form as long as the purpose of the embodiment of the present invention is achieved, for example, it may be a wire rod or a steel bar. .
The size of the steel according to the embodiment of the present invention may be any size that does not deviate from the purpose of the embodiment of the present invention. For example, in any cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel, any size of the steel surface The size may be such that 1/3 of the length from the point to the center of gravity of the cross section is longer than 0.1 mm. The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the steel can be, for example, a regular hexagon, a circle, etc., and the circle-equivalent diameter of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the steel can be, for example, 0.8 mm or more. The length of the steel in the longitudinal direction can be, for example, 2 mm or more.
本発明の実施形態に係る締付け工具は、上述のような本発明の実施形態に係る鋼を含む。本発明の実施形態に係る締付け工具の一例としては、本発明の実施形態に係る鋼からなる締付け工具が挙げられる。
また、本発明の実施形態に係る締付け工具は、本発明の目的が達成される範囲内で、本発明の実施形態に係る鋼以外の他の部材を含んでもよい。例えば、本発明の実施形態に係る締付け工具の他の例としては、本発明の実施形態に係る鋼からなる鋼部と、本発明の実施形態に係る鋼以外の材料からなる付加部とを含む締付け工具が挙げられる。付加部として、例えば工具を保持するための把手部が設けられていてもよく、例えば耐食性などを付与するために、鋼の表面に０．１～２０μｍ程度の表面処理（メッキ処理）部が施されていてもよい。本発明の実施形態に係る締付け工具の具体例としては、ドライバー、六角棒スパナ、電動ドライバー用ビット、片口レンチ、メガネレンチおよびモンキーレンチなどが挙げられる。
A tightening tool according to an embodiment of the invention includes a steel according to an embodiment of the invention as described above. An example of a tightening tool according to an embodiment of the present invention is a tightening tool made of steel according to an embodiment of the present invention.
Further, the tightening tool according to the embodiment of the present invention may include members other than the steel according to the embodiment of the present invention within the range where the object of the present invention is achieved. For example, another example of the tightening tool according to the embodiment of the present invention includes a steel part made of steel according to the embodiment of the present invention and an additional part made of a material other than the steel according to the embodiment of the present invention. Examples include tightening tools. As an additional part, for example, a handle part for holding a tool may be provided, and for example, a surface treatment (plating treatment) part of about 0.1 to 20 μm is applied to the steel surface in order to impart corrosion resistance. may have been done. Specific examples of the tightening tool according to the embodiment of the present invention include a screwdriver, a hexagonal wrench, a bit for an electric screwdriver, a single-end wrench, a box wrench, and an adjustable wrench.
＜４．製造方法＞
本発明の実施形態に係る締付け工具の製造方法は、上述の成分組成を有する鋼片を、（ａ）下記式（２）を満たすように焼入れする工程と、（ｂ）１００～３００℃に加熱して１０～３００分保持した後室温まで冷却することにより焼戻しする工程と、を含む。
以下、各工程について詳述する。なお、上述の成分組成を有する鋼片については、一般的な製鋼方法で製造されたものを使用することができ、例えば、上述の成分組成を満足する溶鋼を得て、これを連続鋳造したものを使用してもよく、さらに分解圧延したものを使用してもよい。また所望の鋼の形態に応じて、さらに熱間圧延したものを使用してもよい。
<4. Manufacturing method＞
A method for manufacturing a tightening tool according to an embodiment of the present invention includes (a) quenching a steel piece having the above-mentioned composition so as to satisfy the following formula (2), and (b) heating it to 100 to 300°C. and tempering by cooling to room temperature after holding for 10 to 300 minutes.
Each step will be explained in detail below. As for the steel slabs having the above-mentioned composition, those manufactured by general steel-making methods can be used. For example, molten steel that satisfies the above-mentioned composition is obtained and continuously cast. may be used, or further disassembled and rolled material may be used. Furthermore, depending on the desired form of the steel, a product that has been further hot-rolled may be used.
（ａ）焼入れ工程
焼入れは、下記式（２）を満たすように行う。
Ｔ＋０．８（℃／分）×ｔ≦９２０（℃） ・・・（２）
Ｔは加熱温度（℃）であり、ｔは前記加熱温度での保持時間（分）である。
(a) Quenching process Quenching is performed so that the following formula (2) is satisfied.
T+0.8(℃/min)×t≦920(℃)...(2)
T is the heating temperature (° C.), and t is the holding time (minutes) at the heating temperature.
上記式（２）を満たすように焼入れすることにより、鋼表層において脱炭層の形成を抑制することができ、上記式（１）を満たす鋼を得ることが可能となる。上記式（２）の左辺が９２０℃超であると、上記式（１）の左辺が０．１３０質量％超となり、十分な表面硬度を有する鋼を得ることができない。好ましくは、上記式（２）の左辺が９１０℃以下である。 By quenching so as to satisfy the above formula (2), it is possible to suppress the formation of a decarburized layer in the steel surface layer, and it becomes possible to obtain steel that satisfies the above formula (1). If the left side of the above formula (2) exceeds 920°C, the left side of the above formula (1) exceeds 0.130% by mass, making it impossible to obtain steel with sufficient surface hardness. Preferably, the left side of the above formula (2) is 910° C. or less.
より好ましくは、下記式（３）を満たすことである。
Ｔ＜９００（℃） ・・・（３）
上記式（３）を満たすことにより、上記式（１）の左辺を０．１１０質量％以下とすることができ、さらに高い表面硬度を有する鋼を得ることが可能となる。
More preferably, the following formula (3) is satisfied.
T<900(℃)...(3)
By satisfying the above formula (3), the left side of the above formula (1) can be made 0.110% by mass or less, and it becomes possible to obtain steel having even higher surface hardness.
上記加熱温度での保持後に、油中または水中で冷却することができる。後述するように鋼片を所定形状に加工してから焼入れを行う場合、加工後の形状を維持するために油中で冷却することが好ましい。 After holding at the above heating temperature, it can be cooled in oil or water. When quenching is performed after processing a steel piece into a predetermined shape as described below, it is preferable to cool the steel piece in oil in order to maintain the shape after processing.
（ｂ）焼戻し工程
工程（ａ）後、１００～３００℃に加熱して１０～３００分保持した後室温まで冷却することにより焼戻しする。これにより金属組織が焼戻しマルテンサイトからなる鋼を得ることができる。
(b) Tempering step After step (a), tempering is performed by heating to 100 to 300°C, holding for 10 to 300 minutes, and then cooling to room temperature. Thereby, it is possible to obtain steel whose metal structure consists of tempered martensite.
加熱温度が３００℃超および／または保持時間が３００分超であると、鋼の強度が低くなり、締付け時のトルクによる鋼の変形を抑制することができない。一方で、加熱温度が１００℃未満および／または保持時間が１０分未満であると、鋼の靭性が低くなり、締付け時のトルクによる鋼の折損を抑制することができない。 When the heating temperature exceeds 300° C. and/or the holding time exceeds 300 minutes, the strength of the steel decreases, and deformation of the steel due to torque during tightening cannot be suppressed. On the other hand, if the heating temperature is less than 100° C. and/or the holding time is less than 10 minutes, the toughness of the steel will be low and it will not be possible to suppress the steel from breaking due to torque during tightening.
焼戻しは２回以上実施してもよい。この場合、１回目の焼戻しは靭性の調整、具体的には内部応力の除去、および残留オーステナイトの分解を目的として実施してよい。２回目の焼戻しは強度を調整する目的として実施してよい。そのため、１回目の加熱温度は２回目の加熱温度と同じ温度かまたはそれより低い温度としてよい。保持時間は、１回目の保持時間と２回目の保持時間の合計が１０～３００分であればよい。 Tempering may be performed two or more times. In this case, the first tempering may be performed for the purpose of adjusting toughness, specifically removing internal stress, and decomposing retained austenite. The second tempering may be performed for the purpose of adjusting the strength. Therefore, the first heating temperature may be the same as or lower than the second heating temperature. The holding time may be such that the total of the first holding time and the second holding time is 10 to 300 minutes.
上記のようにして得られた鋼を用いて、所定の締付け工具を製造する。所定の締付け工具を製造するために必要な工程を含んでもよく、六角棒スパナであれば、例えば上述の工程（ａ）の前に加工工程を含んでもよく、ドライバーであれば、加工工程に加え把手部材を設ける工程を含んでもよい。また、上述の工程（ａ）後、工程（ｂ）前に、残留オーステナイトを低減する目的でサブゼロ処理を行ってもよい。残留オーステナイトは不安定な組織であり、経時変化によって他の組織に変化し、寸法が変化する恐れがあり、締付け工具にとって悪影響となる。 A predetermined tightening tool is manufactured using the steel obtained as described above. It may include the steps necessary to manufacture a predetermined tightening tool, for example, a hexagonal wrench may include a processing step before the above step (a), and a screwdriver may include a processing step in addition to the processing step. The method may include a step of providing a handle member. Moreover, after the above-mentioned step (a) and before step (b), sub-zero treatment may be performed for the purpose of reducing retained austenite. Retained austenite is an unstable structure, and there is a risk that it will change into another structure over time and change its dimensions, which will have an adverse effect on tightening tools.
以下、本発明の実施形態に係る締付け工具の製造方法の一例として、六角棒スパナの製造方法の一例について記載する。 Hereinafter, as an example of a method for manufacturing a tightening tool according to an embodiment of the present invention, an example of a method for manufacturing a hexagonal screw key will be described.
本発明の１つの実施形態に係る六角棒スパナの製造方法は、工程（ａ）の前に、上述の成分組成を有する鋼片を六角棒スパナの形状に加工する。具体的には、（ｉ）線材または棒鋼に圧延加工する工程、（ｉｉ）六角断面形状に加工する工程、（ｉｉｉ）所定の長さに切断する工程および（ｉｖ）曲げ加工する工程を行う。その後上述の工程（ａ）および工程（ｂ）を行う。必要に応じて、上述の工程（ａ）後、工程（ｂ）前に、残留オーステナイトを低減する目的でサブゼロ処理を行ってもよく、工程（ｂ）後にめっき処理等の表面処理を施してもよい。 In the method for manufacturing a hexagonal wrench key according to one embodiment of the present invention, before step (a), a steel piece having the above-mentioned composition is processed into the shape of a hexagonal wrench key. Specifically, the following steps are performed: (i) rolling into a wire rod or steel bar, (ii) processing into a hexagonal cross-sectional shape, (iii) cutting into a predetermined length, and (iv) bending. Thereafter, the above steps (a) and (b) are performed. If necessary, after the above step (a) and before step (b), sub-zero treatment may be performed for the purpose of reducing residual austenite, or surface treatment such as plating treatment may be performed after step (b). good.
上述の工程（ｉ）～（Ｖ）は、六角棒スパナの一般的な製造方法を用いることができる。工程（ｉ）では、例えば熱間圧延することにより、線材または棒鋼を得ることができる。 For the above steps (i) to (V), a general method for manufacturing hexagonal screw keys can be used. In step (i), a wire rod or steel bar can be obtained, for example, by hot rolling.
工程（ｉｉ）の六角断面形状に加工する工程の一例としては、軟化焼鈍してから、線材または棒鋼の断面が六角形となるように引抜加工することが挙げられる。軟化焼鈍の条件は、例えば、７００℃～８００℃に加熱して１時間～１０時間保持し、次いで１～５０℃／時間の冷却速度で５５０℃～６５０℃の間の温度まで冷却し、その後放冷することができる。冷却の際は、途中で冷却速度を変更する多段冷却としてもよい。 An example of the process of processing the wire rod or steel bar into a hexagonal cross-sectional shape in step (ii) is to perform softening annealing and then draw the wire rod or steel bar so that the cross section thereof becomes hexagonal. The conditions for softening annealing are, for example, heating to 700°C to 800°C and holding for 1 to 10 hours, then cooling to a temperature between 550°C to 650°C at a cooling rate of 1 to 50°C/hour, and then It can be left to cool. During cooling, multistage cooling may be performed in which the cooling rate is changed midway through.
軟化焼鈍後、線材または棒鋼に軟化焼鈍と引抜加工を行い所定の六角断面に加工する。線材または棒鋼の断面積から六角断面積の差が大きく加工が厳しい場合は、軟化焼鈍および引抜加工を複数回繰り返してもよい。 After softening annealing, the wire rod or steel bar is subjected to softening annealing and drawing to form a predetermined hexagonal cross section. If the processing is difficult due to a large difference between the cross-sectional area of the wire rod or steel bar and the hexagonal cross-sectional area, the softening annealing and drawing may be repeated multiple times.
工程（ｉｉ）の六角断面形状に加工する工程の他の例としては、線材または棒鋼から切削加工で六角断面形状に加工することが挙げられる。 Another example of the step (ii) of machining into a hexagonal cross-sectional shape is machining a wire rod or a steel bar into a hexagonal cross-sectional shape by cutting.
その後、工程（ｉｉｉ）で所定の長さに切断し、工程（ｉｖ）で曲げ加工を施して、六角棒スパナの形状とすることができる。 Thereafter, it can be cut into a predetermined length in step (iii) and bent in step (iv) to form a hexagonal wrench shape.
本発明の実施形態の目的が達成される範囲内で、本発明の実施形態に係る締付け工具の製造方法は、他の工程を含んでいてもよい。 The method for manufacturing a tightening tool according to an embodiment of the present invention may include other steps as long as the object of the embodiment of the present invention is achieved.
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態をより具体的に説明する。本発明の実施形態は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前述および後述する趣旨に合致し得る範囲で、適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の実施形態の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The embodiments of the present invention are not limited by the following examples, and can be implemented with appropriate changes within the scope that can meet the spirit described above and below, and any of them can be implemented without limiting the scope of the present invention. It is included within the technical scope of the embodiment.
表１に示す成分組成の鋼片に対して、一般的な熱間圧延を行うことにより、直径８ｍｍ、長さ８０ｍｍ超の線材を得た。その後、この線材を切削により、二面幅６ｍｍの正六角形断面の棒鋼に加工した。その後、表２に示す条件で焼入れを行った。焼入れの冷却は油冷とした。その後、直ちに２００℃に加熱し１２０分保持して１回目の焼戻しを行い、次いで２２０℃×１２０分の２回目の焼戻しを行うことで実施例１の締付け工具を得た。また、実施例１から焼入れ条件（冷却を除く）を表２に示すように変更して、実施例２～４および比較例１～２の締付け工具を得た。 A wire rod having a diameter of 8 mm and a length of more than 80 mm was obtained by subjecting a steel slab having the composition shown in Table 1 to general hot rolling. Thereafter, this wire rod was processed into a steel bar having a regular hexagonal cross section with a width across flats of 6 mm by cutting. Thereafter, quenching was performed under the conditions shown in Table 2. Cooling during quenching was done using oil cooling. Thereafter, it was immediately heated to 200°C and held for 120 minutes to perform a first tempering, and then a second tempering was performed at 220°C for 120 minutes to obtain the tightening tool of Example 1. Furthermore, the quenching conditions (excluding cooling) were changed from Example 1 as shown in Table 2 to obtain tightening tools of Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
＜金属組織の観察＞
実施例１～４および比較例１～２の鋼の金属組織について、鋼の長手方向（すなわち圧延方向）とは垂直な正六角形断面をナイタール腐食液でエッチングした後光学顕微鏡で観察した結果、いずれも焼戻しマルテンサイト組織であった。
<Observation of metal structure>
Regarding the metallographic structures of the steels of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2, after etching a regular hexagonal cross section perpendicular to the longitudinal direction (i.e., rolling direction) of the steel with a nital corrosive solution, it was observed with an optical microscope. It also had a tempered martensitic structure.
＜Ｃ濃度差の測定＞
上記正六角形断面を露出させた状態で支持基材内に埋め込んだ後研磨した。その後、上記正六角形断面の任意の一辺の中心から、上記正六角形断面の重心に向かって２ｍｍの位置まで、０．００５ｍｍ（５μｍ）間隔で、Ｃ含有量を測定した。Ｃ含有量の測定には、日本電子株式会社製のＪＸＡ－８１００ＥＰＭＡ装置を用い、加速電圧は１５ＫＶ、照射電流は３×１０－７Ａとして測定した。
上記正六角形断面の任意の一辺の中心から、上記正六角形断面の重心に向かって１～２ｍｍの位置（すなわち上記正六角形断面の重心までの長さ３ｍｍの１／３～２／３の位置）のＣ濃度（質量％）の平均値（すなわちＣｉ）を求め、上記正六角形断面の任意の一辺の中心から、上記正六角形断面の重心に向かって０．１ｍｍの位置のＣ濃度（質量％）（すなわちＣｓ）を求め、そのＣｉおよびＣｓから（Ｃｉ－Ｃｓ）を求めた。
<Measurement of C concentration difference>
The regular hexagonal cross section was embedded in a supporting base material in an exposed state and then polished. Thereafter, the C content was measured at intervals of 0.005 mm (5 μm) from the center of any one side of the regular hexagonal cross section to a position 2 mm toward the center of gravity of the regular hexagonal cross section. The C content was measured using a JXA-8100EPMA device manufactured by JEOL Ltd., with an accelerating voltage of 15 KV and an irradiation current of 3×10 −7 A.
A position 1 to 2 mm from the center of any one side of the regular hexagonal cross section toward the center of gravity of the regular hexagonal cross section (that is, a position of 1/3 to 2/3 of the 3 mm length to the center of gravity of the regular hexagonal cross section) Find the average value (i.e. Ci) of the C concentration (mass %) of , and calculate the C concentration (mass %) at a position 0.1 mm from the center of any one side of the regular hexagonal cross section toward the center of gravity of the regular hexagonal cross section. (ie, Cs) was determined, and (Ci-Cs) was determined from the Ci and Cs.
＜最大トルクおよび耐ねじり折損性評価＞
締付け時のトルクによる鋼の変形が十分に抑制されているかを評価するために、鋼に対してねじり試験を行い、その鋼の最大トルクを評価した。また、そのねじり試験の際、締付け時のトルクによる鋼の折損が十分に抑制されているかを評価するために、その鋼の耐ねじり折損性を評価した。
具体的には、鋼の長手方向を８０ｍｍの長さに切断し、両端をチャックで固定し、回転数０．２ｒｐｍでねじり試験を行った。このときの、最大トルクが８８．０Ｎ・ｍ以上であった場合、締付け時のトルクによる鋼の変形が十分に抑制されていると判断した。さらに、破断捻回角度が２５０ｄｅｇ以上であった場合、締付け時のトルクによる鋼の折損が十分に抑制されていると判断した。
<Maximum torque and torsional breakage resistance evaluation>
In order to evaluate whether the deformation of the steel due to torque during tightening was sufficiently suppressed, a torsion test was conducted on the steel and the maximum torque of the steel was evaluated. Furthermore, during the torsion test, the torsional breakage resistance of the steel was evaluated in order to evaluate whether breakage of the steel due to torque during tightening was sufficiently suppressed.
Specifically, the steel was cut into a length of 80 mm in the longitudinal direction, both ends were fixed with chucks, and a torsion test was conducted at a rotation speed of 0.2 rpm. If the maximum torque at this time was 88.0 N·m or more, it was determined that the deformation of the steel due to the torque during tightening was sufficiently suppressed. Furthermore, when the fracture twist angle was 250 degrees or more, it was determined that breakage of the steel due to torque during tightening was sufficiently suppressed.
＜表面硬度評価＞
鋼の、長手方向両端の正六角形表面を含まない任意の表面に対してロックウェル硬さ（ＨＲＣ）を測定し、ＨＲＣが５５．０以上であった場合、十分な表面硬度を有すると判断した。
<Surface hardness evaluation>
The Rockwell hardness (HRC) was measured for any surface of the steel that did not include the regular hexagonal surfaces at both ends in the longitudinal direction, and if the HRC was 55.0 or more, it was judged that the surface had sufficient hardness. .
二面幅６ｍｍの六角棒スパナを無作為に１０種類市場から購入し、比較例３～１２とした。比較例３～１２を解析した結果、表１に示す成分組成を有していた。また、比較例３～１２の金属組織を実施例１～４および比較例１～２と同様に評価した結果、いずれも焼戻しマルテンサイトであった。その他のＣ濃度差、最大トルク、耐ねじり折損性および表面硬度についても、実施例１～４および比較例１～２と同様に評価した。なお、比較例３～１２の「鋼の長手方向」は、比較例１～１２の六角棒スパナの長柄の長手方向としている。 Ten types of hexagonal wrenches with a width across flats of 6 mm were randomly purchased from the market and used as Comparative Examples 3 to 12. As a result of analyzing Comparative Examples 3 to 12, they had the component compositions shown in Table 1. Furthermore, the metal structures of Comparative Examples 3 to 12 were evaluated in the same manner as Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2, and as a result, they were all tempered martensite. Other C concentration differences, maximum torque, torsional breakage resistance, and surface hardness were also evaluated in the same manner as Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2. Note that the "longitudinal direction of the steel" in Comparative Examples 3 to 12 is the longitudinal direction of the long handle of the hexagonal wrench key in Comparative Examples 1 to 12.
実施例１～４および比較例１～１２の評価結果を表３に示す。なお、最大トルクの判定としては、８８．０Ｎ・ｍ未満を不十分であるとして×を記載し、８８．０Ｎ・ｍ以上を十分であるとして〇を記載し、９５．０Ｎ・ｍ以上を特に優れているとして◎を記載した。破断捻回角度の判定としては、２５０ｄｅｇ未満を不十分であるとして×を記載し、２５０ｄｅｇ以上を十分であるとして〇を記載し、２６０ｄｅｇ以上を特に優れているとして◎を記載した。表面硬度の判定としては、ＨＲＣが５５．０未満の場合、不十分であるとして×を記載し、ＨＲＣが５５．０以上の場合、十分であるとして〇を記載し、ＨＲＣが５６．０以上の場合、特に優れているとして◎を記載した。また、実施例２～４および比較例１～２については、実施例１と鋼の成分組成、金属組織および焼戻し条件が同じであることから、実施例１と同様の最大トルク及び破断捻回角度を示すと考えられたため、最大トルク及び破断捻回角度を評価していない。 The evaluation results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 12 are shown in Table 3. In addition, as for the judgment of the maximum torque, less than 88.0 N・m is considered insufficient and written as ×, 88.0 N・m or more is written as sufficient and ○ is written, and 95.0 N・m or more is particularly marked. A rating of ◎ was given as excellent. As for the determination of the fracture twist angle, less than 250 degrees was considered insufficient and marked with "X", 250 degrees or more was considered sufficient and marked with "O", and 260 degrees or more was marked as particularly excellent and marked with "◎". As for the judgment of surface hardness, if HRC is less than 55.0, mark it as insufficient and mark it as "x"; if HRC is 55.0 or more, mark it as sufficient, and mark ○ as if HRC is 56.0 or more. In the case of , ◎ was given as being particularly excellent. In addition, since Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 have the same steel composition, metal structure, and tempering conditions as Example 1, the maximum torque and fracture twist angle are the same as in Example 1. Therefore, the maximum torque and twist angle at failure were not evaluated.
表３の結果より、次のように考察できる。表３の実施例１～４は、いずれも本発明の実施形態で規定する要件の全てを満足する例であり、十分な最大トルク、破断捻回角度および表面硬度を有していた。特に実施例１、３および４は、実施例２とは異なり、焼入れ条件に関する好ましい要件（すなわち上記式（３））をさらに満たしたため、「Ｃｉ－Ｃｓ」に関するより好ましい要件（すなわち０．１１０質量％以下）を満たし、表面硬度が特に優れていた。なお、実施例２～４については、最大トルクおよび破断捻回角度を評価していないが、実施例１と鋼の成分組成、金属組織および焼戻し条件が同じであることから、実施例１と同様に最大トルクおよび破断捻回角度が特に優れた結果となると予想される。
一方、比較例１～１２は、本発明の実施形態で規定する要件を満たしていない例であり、最大トルク、破断捻回角度および表面硬度のいずれかが不十分であった。
From the results in Table 3, the following can be considered. Examples 1 to 4 in Table 3 were all examples that satisfied all of the requirements specified in the embodiment of the present invention, and had sufficient maximum torque, fracture twist angle, and surface hardness. In particular, Examples 1, 3, and 4, unlike Example 2, further satisfied the preferable requirements regarding the quenching conditions (i.e., the above formula (3)), and therefore the more preferable requirements regarding "Ci-Cs" (i.e., 0.110 mass % or less), and the surface hardness was particularly excellent. Note that the maximum torque and fracture twist angle were not evaluated for Examples 2 to 4, but since the steel composition, metal structure, and tempering conditions are the same as in Example 1, the results are the same as in Example 1. It is expected that the results will be particularly good in terms of maximum torque and fracture twist angle.
On the other hand, Comparative Examples 1 to 12 were examples that did not meet the requirements specified in the embodiment of the present invention, and were insufficient in either the maximum torque, the twist angle at break, or the surface hardness.
比較例１および２は、焼入れ条件において上記式（２）を満たさなかったため、「Ｃｉ－Ｃｓ」が０．１３０質量％超となり、表面硬度が不十分であった。 Comparative Examples 1 and 2 did not satisfy the above formula (2) under the quenching conditions, so the "Ci-Cs" content exceeded 0.130% by mass, resulting in insufficient surface hardness.
比較例３～１０は、本発明の実施形態に係る鋼の成分組成を満たしておらず、特に重要な成分であるＳｉ含有量が低いため、最大トルクおよび破断捻回角度のいずれか一方または両方が不十分であった。また、破断捻回角度が優れているが最大トルクが不十分である比較例４は、焼戻し時の加熱温度を高く（例えば３００℃超に）しているか、または保持時間を長く（例えば３００分超に）していると考えられる。一方、最大トルクが優れているが破断捻回角度が不十分である比較例５～１０は、焼戻し時の加熱温度を低く（例えば１００℃未満に）しているか、または保持時間を短く（例えば１０分未満に）していると考えられる。 Comparative Examples 3 to 10 do not satisfy the chemical composition of the steel according to the embodiment of the present invention, and the Si content, which is a particularly important component, is low, so either or both of the maximum torque and the twist angle at break were was insufficient. In addition, in Comparative Example 4, which has an excellent fracture twist angle but insufficient maximum torque, the heating temperature during tempering is high (for example, over 300°C) or the holding time is long (for example, 300 minutes). It is thought that the On the other hand, in Comparative Examples 5 to 10, which have excellent maximum torque but insufficient fracture twist angle, the heating temperature during tempering is low (for example, less than 100°C) or the holding time is short (for example, (less than 10 minutes).
比較例１１は、本発明の実施形態に係る鋼の成分組成を満たしておらず、特に重要な成分であるＶ含有量が低いため、破断捻回角度が不十分であった。また、最大トルクも不十分であるため、焼戻し時の加熱温度を高く（例えば３００℃超に）しているか、または保持時間を長く（例えば３００分超に）していると考えられる。 Comparative Example 11 did not satisfy the chemical composition of the steel according to the embodiment of the present invention, and the V content, which is a particularly important component, was low, so the fracture twist angle was insufficient. Moreover, since the maximum torque is also insufficient, it is thought that the heating temperature during tempering is set high (for example, over 300° C.) or the holding time is made long (for example, over 300 minutes).
さらに、比較例１１は、「Ｃｉ－Ｃｓ」が０．１３０質量％超であり、表面硬度が不十分であった。比較例１１はＳｉ含有量が１．５０質量％以上と多く、一般的な製造方法（焼入れ条件）により製造された六角棒スパナである。このような場合には、表層に脱炭層が形成され、表面硬度が不十分となることがわかる。 Furthermore, in Comparative Example 11, "Ci-Cs" was more than 0.130% by mass, and the surface hardness was insufficient. Comparative Example 11 has a high Si content of 1.50% by mass or more, and is a hexagonal wrench manufactured by a common manufacturing method (quenching conditions). It can be seen that in such a case, a decarburized layer is formed on the surface layer, resulting in insufficient surface hardness.
比較例１２は、「Ｃｉ－Ｃｓ」が０．１３０質量％超であり、表面硬度が不十分であった。比較例１２はＳｉ含有量が１．５０質量％以上と多く、一般的な製造方法（焼入れ条件）により製造された六角棒スパナである。このような場合には、表層に脱炭層が形成され、表面硬度が不十分となることがわかる。 In Comparative Example 12, "Ci-Cs" was more than 0.130% by mass, and the surface hardness was insufficient. Comparative Example 12 has a high Si content of 1.50% by mass or more, and is a hexagonal wrench manufactured by a common manufacturing method (quenching conditions). It can be seen that in such a case, a decarburized layer is formed on the surface layer, resulting in insufficient surface hardness.
なお、比較例４および７は、「Ｃｉ－Ｃｓ」が０．１１０質量％以下と、より好ましい要件を満たしているにもかかわらず、ＨＲＣが５６．０未満であり、表面硬度が特に優れたものではなかった。この要因としては、比較例４ではＣ含有量が０．５０質量％未満かつＳｉ含有量が１．５０質量％未満と低く、比較例７ではＳｉ含有量が１．５０質量％未満かつＣｒ含有量が０．５０質量％未満と低いことに起因すると考えられる。 In addition, in Comparative Examples 4 and 7, although the "Ci-Cs" content was 0.110% by mass or less, which met the more preferable requirements, the HRC was less than 56.0, and the surface hardness was particularly excellent. It wasn't something. This is because Comparative Example 4 has a low C content of less than 0.50 mass% and Si content of less than 1.50 mass%, and Comparative Example 7 has a low Si content of less than 1.50 mass% and a Cr content. This is thought to be due to the low amount of less than 0.50% by mass.
本発明の実施形態に係る締付け工具は、締付け時のトルクによる変形および折損を十分に抑制することができ（すなわち十分な最大トルクおよび破断捻回角度を有し）、かつ十分な表面硬度を有する鋼を含むため、例えばドライバー、六角棒スパナ、電動ドライバー用ビット、片口レンチ、メガネレンチおよびモンキーレンチなどの締付け工具として好適である。 The tightening tool according to the embodiment of the present invention can sufficiently suppress deformation and breakage due to torque during tightening (that is, has sufficient maximum torque and fracture twist angle), and has sufficient surface hardness. Since it contains steel, it is suitable for tightening tools such as screwdrivers, hexagonal wrenches, electric screwdriver bits, single-ended wrenches, box-end wrenches, and adjustable wrenches.
Claims (1)
Ｃ ：０．５５～０．７０質量％、
Ｓｉ：１．５０～２．５０質量％、
Ｍｎ：０．５０～１．５０質量％、
Ｐ ：０質量％超０．０５０質量％以下、
Ｓ ：０質量％超０．０５０質量％以下、
Ｎｉ：０．１０～０．６０質量％、
Ｃｒ：０．５０～１．５０質量％、
Ｖ ：０．０２～０．２０質量％、
Ａｌ：０質量％超０．０２０質量％以下、
Ｎ ：０質量％超０．０１０質量％以下、および
残部：鉄および不可避不純物からなり、
金属組織が焼戻しマルテンサイトからなり、下記式（１）を満たす鋼を含む、締付け工具。
Ｃｉ－Ｃｓ≦０．１３０（質量％） ・・・（１）
Ｃｉは、前記鋼の長手方向に垂直な任意の断面において、前記鋼表面の任意の点から、前記断面の重心までの長さの１／３～２／３の位置のＣ濃度（質量％）の平均値であり、Ｃｓは、前記任意の点から、前記断面の重心に向かって０．１ｍｍの位置のＣ濃度（質量％）である。 The ingredient composition is
C: 0.55 to 0.70% by mass,
Si: 1.50 to 2.50% by mass,
Mn: 0.50 to 1.50% by mass,
P: more than 0% by mass and not more than 0.050% by mass,
S: more than 0% by mass and not more than 0.050% by mass,
Ni: 0.10 to 0.60% by mass,
Cr: 0.50 to 1.50% by mass,
V: 0.02 to 0.20% by mass,
Al: more than 0% by mass and not more than 0.020% by mass,
N: more than 0% by mass and not more than 0.010% by mass, and the balance: consisting of iron and inevitable impurities,
A tightening tool comprising steel whose metal structure is tempered martensite and satisfies the following formula (1).
Ci-Cs≦0.130 (mass%) (1)
Ci is the C concentration (mass%) at a position from 1/3 to 2/3 of the length from any point on the steel surface to the center of gravity of the cross section in any cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel; Cs is the C concentration (mass %) at a position 0.1 mm from the arbitrary point toward the center of gravity of the cross section.
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