JPH03243721A - 高張力ボルトの耐遅れ破壊性向上方法 - Google Patents
高張力ボルトの耐遅れ破壊性向上方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は自動車用ボルトや長大橋梁用高強度ボルト等の
高強度部材を製造する方法に関し、詳細には該高強度部
材の表面に形成された燐酸塩皮膜による焼入れ処理中の
浸燐を防止して、高強力ボルトの耐遅れ破壊性を向上さ
せる熱処理方法に関するものである。
高強度部材を製造する方法に関し、詳細には該高強度部
材の表面に形成された燐酸塩皮膜による焼入れ処理中の
浸燐を防止して、高強力ボルトの耐遅れ破壊性を向上さ
せる熱処理方法に関するものである。
［従来の技術］
自動車用ボルトとしては、各種の締付ボルト、シリンダ
ーヘッドボルト、コンロッドボルト等、高強度を必要と
するボルトが数多く存在する。これらのボルトを製造す
るにあたっては圧延材を球状化焼鈍した後、潤滑処理を
施し、次いで伸線加工並びに冷・温間鍛造の各工程に付
してボルト形状に成形し、最後に焼入れ・焼戻しを行な
うのが一般的である。
ーヘッドボルト、コンロッドボルト等、高強度を必要と
するボルトが数多く存在する。これらのボルトを製造す
るにあたっては圧延材を球状化焼鈍した後、潤滑処理を
施し、次いで伸線加工並びに冷・温間鍛造の各工程に付
してボルト形状に成形し、最後に焼入れ・焼戻しを行な
うのが一般的である。
ところで上記ボルトに代表される高強度部品においては
、引張強さが１２０ Ｋｇｆ／ｌｌｌｍ２以上になると
急激に耐遅れ破壊性が劣化することが知られており、重
要な解決課題としてこれまでにも種々の研究がなされて
いる。例えば特公昭５１−２１３７４、特開昭５１−１
０８６２１、特開昭６０−９６７１４等においては、遅
れ破壊の起点がボルト表面あるいは表面近くであること
に着目し、ボルト表面での遅れ破壊感受性を小さくする
ことを目的として、焼入れ処理後に高周波加熱を施すな
どの手段により表面軟化を行なう方法を開示している。
、引張強さが１２０ Ｋｇｆ／ｌｌｌｍ２以上になると
急激に耐遅れ破壊性が劣化することが知られており、重
要な解決課題としてこれまでにも種々の研究がなされて
いる。例えば特公昭５１−２１３７４、特開昭５１−１
０８６２１、特開昭６０−９６７１４等においては、遅
れ破壊の起点がボルト表面あるいは表面近くであること
に着目し、ボルト表面での遅れ破壊感受性を小さくする
ことを目的として、焼入れ処理後に高周波加熱を施すな
どの手段により表面軟化を行なう方法を開示している。
しかしながら本発明者らの研究によれば該方法に従った
ときは表面硬度が低下することが分かっており、疲労特
性の劣化を招く恐れがある。
ときは表面硬度が低下することが分かっており、疲労特
性の劣化を招く恐れがある。
また上記遅れ破壊の主原因は水素の作用にょる脆化であ
ると考えられており、これまでは水素脆化誘起型破壊に
関する対応策が検討されてきた。
ると考えられており、これまでは水素脆化誘起型破壊に
関する対応策が検討されてきた。
しかしながら本発明者らが遅れ破壊に対する成分元素の
影響について再検討を行なった結果、燐が重要な役割を
果たしているとの知見を得て、冷間鍛造時の潤滑剤に燐
を含有しない潤滑剤を使用することで耐遅れ破壊性を向
上させる製造方法を完成させ、先に出願を済ませた（特
願平１−６９０３１）。即ち燐の含有量は精錬技術の向
上した現状レベルでは十分に低く抑えられており、遅れ
破壊に対する影響は小さいと考えられていた。しかしな
がら高強度部材の製造に際しては、冷間鍛造時の潤滑処
理を目的として燐酸塩皮膜形成剤が用いられており、こ
の潤滑虜ｕに含まれている燐が素材に付着したまま焼入
れ・焼戻し工程に持ち込まれ、素材表面層の主に粒界部
分に浸入して〈以下これを浸燐という〉遅れ破壊を促進
することが、本発明者らによって確認されたのである。
影響について再検討を行なった結果、燐が重要な役割を
果たしているとの知見を得て、冷間鍛造時の潤滑剤に燐
を含有しない潤滑剤を使用することで耐遅れ破壊性を向
上させる製造方法を完成させ、先に出願を済ませた（特
願平１−６９０３１）。即ち燐の含有量は精錬技術の向
上した現状レベルでは十分に低く抑えられており、遅れ
破壊に対する影響は小さいと考えられていた。しかしな
がら高強度部材の製造に際しては、冷間鍛造時の潤滑処
理を目的として燐酸塩皮膜形成剤が用いられており、こ
の潤滑虜ｕに含まれている燐が素材に付着したまま焼入
れ・焼戻し工程に持ち込まれ、素材表面層の主に粒界部
分に浸入して〈以下これを浸燐という〉遅れ破壊を促進
することが、本発明者らによって確認されたのである。
また上記以外の浸燐防止手段としては日本材料学会発表
論文（第３７期学術講演会概要集、Ｎｏ。
論文（第３７期学術講演会概要集、Ｎｏ。
２１７．１０４頁）に述べられている方法があり、これ
は焼入れ処理前に燐酸塩皮膜を酸によって除去すること
で、浸燐を防止し、耐遅れ破壊性を向上させるものであ
る。しかしこの方法によれば、酸と鋼材との反応によっ
て発生する水素が鋼中に吸収され、前述した水素脆化誘
起型破壊の感受性を増大させることとなるので好ましく
ない。
は焼入れ処理前に燐酸塩皮膜を酸によって除去すること
で、浸燐を防止し、耐遅れ破壊性を向上させるものであ
る。しかしこの方法によれば、酸と鋼材との反応によっ
て発生する水素が鋼中に吸収され、前述した水素脆化誘
起型破壊の感受性を増大させることとなるので好ましく
ない。
さらに燐を含有しない潤滑剤を使用する前記の方法にお
いても、燐酸塩皮膜を形成した場合に比べると、潤滑能
が低いために、冷間鍛造工具の寿命が短くなり、工具交
換の頻度が上昇するというコスト上の問題を抱えている
。
いても、燐酸塩皮膜を形成した場合に比べると、潤滑能
が低いために、冷間鍛造工具の寿命が短くなり、工具交
換の頻度が上昇するというコスト上の問題を抱えている
。
［発明が解決しようとする課題］
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、熱処理条件の適正化を図ることによって、燐酸塩皮膜
を形成しても浸燐を防止することができる高張力ボルト
の製造方法を提供しようとするものである。
、熱処理条件の適正化を図ることによって、燐酸塩皮膜
を形成しても浸燐を防止することができる高張力ボルト
の製造方法を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
上記目的を遠戚した本発明とは、燐酸塩皮膜処理鋼材を
冷間成形したボルトを熱処理するにあたって、酸化雰囲
気下で下記の関係式を満足させる条件によって中間熱処
理を行ない、その後焼入れ焼戻し処理することを要旨と
するものである。
冷間成形したボルトを熱処理するにあたって、酸化雰囲
気下で下記の関係式を満足させる条件によって中間熱処
理を行ない、その後焼入れ焼戻し処理することを要旨と
するものである。
６００≦Ｔ≦７５０（ｔ、）
ｔ≧０．００２７’ −３．２Ｔ＋１２９０ （分）（
但しＴは加熱温度 ｔは温度Ｔでの保持時間） ［作用］ 本発明者らは鋭意研究の結果、燐酸塩皮膜処理した鋼材
を用いた場合であっても、ある特定の熱処理条件で中間
処理を行なっておけば燐酸塩皮膜を除去でき、浸燐を防
止することが可能であるとの知見を得、上記熱処理条件
を加熱温度と加熱保持時間の関係式で表わすことによっ
て本発明を完成させた。
但しＴは加熱温度 ｔは温度Ｔでの保持時間） ［作用］ 本発明者らは鋭意研究の結果、燐酸塩皮膜処理した鋼材
を用いた場合であっても、ある特定の熱処理条件で中間
処理を行なっておけば燐酸塩皮膜を除去でき、浸燐を防
止することが可能であるとの知見を得、上記熱処理条件
を加熱温度と加熱保持時間の関係式で表わすことによっ
て本発明を完成させた。
即ち本発明方法においては、燐酸塩度ｌｌ１ＩＡ理を施
した鋼材を用いて冷間鍛造によってボルトに成形し、次
いで該ボルト表面に付着している燐酸塩皮膜を除去する
目的で、酸化雰囲気下、６００〜７５０℃の加熱温度で
ｔ≧０．００２ Ｔ２−３．２ ＋１２９０の関係式を
満足させる時間加熱保持する。向上記関係式を満たす組
合せとしては、例えば７００℃近辺で３０分前後加熱保
持する方法等が一般的である。
した鋼材を用いて冷間鍛造によってボルトに成形し、次
いで該ボルト表面に付着している燐酸塩皮膜を除去する
目的で、酸化雰囲気下、６００〜７５０℃の加熱温度で
ｔ≧０．００２ Ｔ２−３．２ ＋１２９０の関係式を
満足させる時間加熱保持する。向上記関係式を満たす組
合せとしては、例えば７００℃近辺で３０分前後加熱保
持する方法等が一般的である。
上記条件で中間熱処理を行なえば、鋼材表面の燐酸塩皮
膜は酸化され、次工程の焼入れ工程における浸燐を防止
することができ、その結果耐遅れ破壊性が向上するもの
である。
膜は酸化され、次工程の焼入れ工程における浸燐を防止
することができ、その結果耐遅れ破壊性が向上するもの
である。
中間熱処理加熱温度を６００℃以上７５０℃以下の範囲
に限定した理由は、７５０℃より高い温度になると皮膜
の酸化反応に比べて鋼中への燐の拡散反応の方が活発と
なり、結果的には中間熱処理の状態で浸燐が進行してし
まうので好ましくないからである。一方６５０℃未満で
は温度が低いために燐酸塩皮膜が安定化しており、容易
に酸化されない。従って中間熱処理に非常に長い時間を
必要とするので実用に供し難い。
に限定した理由は、７５０℃より高い温度になると皮膜
の酸化反応に比べて鋼中への燐の拡散反応の方が活発と
なり、結果的には中間熱処理の状態で浸燐が進行してし
まうので好ましくないからである。一方６５０℃未満で
は温度が低いために燐酸塩皮膜が安定化しており、容易
に酸化されない。従って中間熱処理に非常に長い時間を
必要とするので実用に供し難い。
［実施例］
第１表に示す成分組成の鋼材をｌＯ，３ｍｍφの線材に
熱間圧延し、°球状化焼鈍を施した後、酸洗いした。次
に各種の潤滑皮膜形成剤で処理した後、スキンバス並び
に冷間鍛造によってＭＩＣボルトに成形加工して試験片
を得た。該試験片を第２表に示す各種条件で中間熱処理
を施した後、８６０℃で４０分間保持して油焼入れし、
次に４３０℃で９０分間加熱保持後水玲して焼戻しを行
ない、弓張強さ１３０ Ｋｇｆ／ｍｕｎ’の強度に調質
した。得られた高強度ボルトについて夫々後述する遅ね
破壊試験を実施したところ、第２表に示す結果が得られ
た。
熱間圧延し、°球状化焼鈍を施した後、酸洗いした。次
に各種の潤滑皮膜形成剤で処理した後、スキンバス並び
に冷間鍛造によってＭＩＣボルトに成形加工して試験片
を得た。該試験片を第２表に示す各種条件で中間熱処理
を施した後、８６０℃で４０分間保持して油焼入れし、
次に４３０℃で９０分間加熱保持後水玲して焼戻しを行
ない、弓張強さ１３０ Ｋｇｆ／ｍｕｎ’の強度に調質
した。得られた高強度ボルトについて夫々後述する遅ね
破壊試験を実施したところ、第２表に示す結果が得られ
た。
遅れ破壊試験は、１５％ＨＣＩ水溶液へ３０分間浸漬し
た後、水洗、乾燥したボルトに種々の９張応力を加えて
１００時間経過後でも破断しない応力値を測定すること
により行ない、この応力値を１００時間遅れ破壊強さと
した。またボルト表面をＥＰＭＡで分析し、燐含有量を
定量した。
た後、水洗、乾燥したボルトに種々の９張応力を加えて
１００時間経過後でも破断しない応力値を測定すること
により行ない、この応力値を１００時間遅れ破壊強さと
した。またボルト表面をＥＰＭＡで分析し、燐含有量を
定量した。
本発明の中間熱処理条件に従った実施例１〜５は、１５
５ Ｋｇｆ／ｍｍ”以上の１００時間遅れ破壊強さを示
しており、優れた耐遅れ破壊性を示している。
５ Ｋｇｆ／ｍｍ”以上の１００時間遅れ破壊強さを示
しており、優れた耐遅れ破壊性を示している。
これに対して比較例１〜１０は下記の様に本発明方法の
中間熱処理におけるいずれかの条件を欠くものであり、
１００時間遅れ破壊強さが１４０Ｋｇｆ／ｍｍ２以下と
低い。
中間熱処理におけるいずれかの条件を欠くものであり、
１００時間遅れ破壊強さが１４０Ｋｇｆ／ｍｍ２以下と
低い。
比較例１〜３は保持時間が短かすぎる場合の例であり、
比較例４は加熱温度が低すぎ、比較例５．６は逆に加熱
温度が高過ぎる場合の例である。
比較例４は加熱温度が低すぎ、比較例５．６は逆に加熱
温度が高過ぎる場合の例である。
比較例７はＲＸガス雰囲気中で中間熱処理を行なった場
合の例であり、比較例８．９では中間熱処理を施さず、
また比較例１０では真空中で熱処理を行なった場合の例
である。
合の例であり、比較例８．９では中間熱処理を施さず、
また比較例１０では真空中で熱処理を行なった場合の例
である。
尚試験片のほとんどは燐酸亜鉛皮膜を形成しているもの
であるが、実施例５、比較例９．１０は燐酸鉄を潤滑皮
膜として形成したものである。
であるが、実施例５、比較例９．１０は燐酸鉄を潤滑皮
膜として形成したものである。
［発明の効果］
本発明は以上の様に構成されているので、高強度でしか
も耐遅れ破壊性に優れた各種鋼部材を提供することが可
能となり、自動車用ボルトや長大橋梁用ボルトの一層の
安全性向上が図れることとなった。
も耐遅れ破壊性に優れた各種鋼部材を提供することが可
能となり、自動車用ボルトや長大橋梁用ボルトの一層の
安全性向上が図れることとなった。
第１図は、本発明の中間熱処理条件の範囲を表わすグラ
フである。
フである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 燐酸塩皮膜処理鋼材を冷間成形したボルトを熱処理す
るにあたって、酸化雰囲気下で下記の関係式を満足させ
る条件によって中間熱処理を行ない、その後焼入れ焼戻
し処理することを特徴とする高張力ボルトの耐遅れ破壊
性向上方法。 ６００≦Ｔ≦７５０（℃） ｔ≧０．００２Ｔ＾２−３．２Ｔ＋１２９０（分）（但
しＴは加熱温度ｔは温度Ｔでの保持時間）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040370A JP3048238B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 高張力ボルトの耐遅れ破壊性向上方 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040370A JP3048238B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 高張力ボルトの耐遅れ破壊性向上方 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243721A true JPH03243721A (ja) | 1991-10-30 |
| JP3048238B2 JP3048238B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=12578759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2040370A Expired - Fee Related JP3048238B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 高張力ボルトの耐遅れ破壊性向上方 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3048238B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016050330A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 日産自動車株式会社 | 高強度ボルト用鋼及び高強度ボルト |
| CN114317901A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-12 | 贵阳华丰航空科技有限公司 | 一种十字槽盘头螺钉加工方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107354465A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-11-17 | 江苏军威电子科技有限公司 | 一种高强度锤子头加工工艺 |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP2040370A patent/JP3048238B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016050330A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 日産自動車株式会社 | 高強度ボルト用鋼及び高強度ボルト |
| CN114317901A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-12 | 贵阳华丰航空科技有限公司 | 一种十字槽盘头螺钉加工方法 |
| CN114317901B (zh) * | 2021-12-20 | 2024-04-12 | 贵阳华丰航空科技有限公司 | 一种十字槽盘头螺钉加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3048238B2 (ja) | 2000-06-05 |
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