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
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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)
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---|---|
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 |
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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 |
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---|---|
JP3048238B2 (ja) | 2000-06-05 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |