JPH06104864B2 - Manufacturing method of steel material for non-heat treated bolts with excellent toughness - Google Patents

Manufacturing method of steel material for non-heat treated bolts with excellent toughness

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JPH06104864B2
JPH06104864B2 JP61124190A JP12419086A JPH06104864B2 JP H06104864 B2 JPH06104864 B2 JP H06104864B2 JP 61124190 A JP61124190 A JP 61124190A JP 12419086 A JP12419086 A JP 12419086A JP H06104864 B2 JPH06104864 B2 JP H06104864B2
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temperature
heat treated
steel
bolt
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真三 芦田
康博 細木
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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、靭性のすぐれた非調質ボルト用鋼材の製造方
法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a steel material for a non-heat treated bolt having excellent toughness.

従来の技術 従来、例えば、引張強さ70kgf/mm2以上のボルトには、
主として調質ボルトが用いられている。調質ボルトは、
C量が0.3重量%以上の中炭素鋼の線材、棒鋼、或いは
低合金鋼の線材、棒鋼を用いて、通常、球状化焼鈍し処
理、冷間伸線加工、冷間ボルト成形、ねじ転造を経て、
最終的に焼入れ焼戻し処理されて製造されている。
Conventional technology Conventionally, for example, for bolts with a tensile strength of 70 kgf / mm 2 or more,
Mainly, temper bolts are used. The temper bolt is
Usually, spheroidizing annealing, cold wire drawing, cold bolt forming, thread rolling is performed using medium carbon steel wire rods or steel bars or low alloy steel wire rods or steel bars with a C content of 0.3% by weight or more. Through
Finally, it is manufactured by quenching and tempering.

しかし、近年、省エネルギーに対する要請の高まりを背
景として、球状化焼鈍しや、焼入れ焼戻し処理の熱処理
を省略し得る所謂非調質ボルトが要望されており、既に
かかるボルトを製造し得る非調質ボルト用鋼材が提案さ
れている。このような非調質ボルト用鋼材の一つとし
て、低炭素鋼を基本として、析出強化により所定の強度
を得る鋼材が提案されているが、従来、この種の鋼材か
ら製作した非調質ボルトは、調質ボルトに比してその靭
性が低く、また、強度のばらつきが大きいので、信頼性
に乏しい。
However, in recent years, so-called non-heat treated bolts capable of omitting spheroidizing annealing and heat treatment for quenching and tempering have been demanded against the backdrop of increasing demands for energy saving, and non-heat treated bolts that can already manufacture such bolts have been demanded. Steel materials for use have been proposed. As one of such steel materials for non-heat treated bolts, a steel material that obtains a predetermined strength by precipitation strengthening based on low carbon steel has been proposed, but conventionally, non-heat treated bolts manufactured from this type of steel material have been proposed. Has a lower toughness than a heat-treated bolt and has a large variation in strength, and therefore has poor reliability.

より詳細に説明すれば、JIS 1051には強度区分に対する
機械的性質が規定されており、機械的性質の一つとし
て、ボルトの靭性を評価するくさび引張強さ又は頭部打
撃強さ等が規定されている。ところで、製品の製造工程
の変更がある場合、一般に、非調質ボルトを含むその部
品の信頼性が重要視される。従つて、このような製品の
製造工程の変更に際しては、ボルトは上記規格特性を満
足するだけでなく、更に、厳しい条件の試験が施され
る。ここに、調質ボルトの場合は、上記規格値を満足す
るのみならず、規格以上の更に厳しい試験条件でも、満
足すべき値を達成し得るのに対し、従来の非調質ボルト
用鋼材で製作した非調質ボルトでは、例えばボルトの実
体試験の一つであるくさび引張試験を規格以上の厳しい
試験条件下で行なつた場合、くさび角度が10゜を越える
場合に首下破断が生じ、また、衝撃値も低い。このよう
に、従来の非調質ボルト用鋼材で製作した非調質ボルト
は靭性に劣る欠点がある。
More specifically, JIS 1051 stipulates mechanical properties for strength classification, and as one of the mechanical properties, wedge tensile strength or head impact strength for evaluating the toughness of bolts is specified. Has been done. By the way, when there is a change in the manufacturing process of a product, the reliability of the component including the non-heat treated bolt is generally regarded as important. Therefore, when the manufacturing process of such a product is changed, the bolt not only satisfies the above-mentioned standard characteristics, but also undergoes a strict test. Here, in the case of heat treated bolts, not only the above standard values can be satisfied, but also the values that can be satisfied can be achieved even under more severe test conditions above the standard. In the manufactured non-heat treated bolt, for example, when a wedge tensile test, which is one of the substantial tests of the bolt, is performed under strict test conditions exceeding the standard, under-neck fracture occurs when the wedge angle exceeds 10 °, Also, the impact value is low. As described above, the conventional non-heat treated bolts made of the steel material for non-heat treated bolts have a drawback of poor toughness.

次に、強度のばらつきに関していえば、実用化されてい
る非調質ボルト用鋼材は主として、低炭素鋼を基本とし
て、析出強化により所定の強度を得ようとしているた
め、加熱時の温度むらや冷却速度のばらつきに起因し
て、強度ばらつきが比較的大きく、この鋼材の強度ばら
つきがそのままボルトの強度ばらつきとなる。
Next, regarding the variation in strength, the practically used steel materials for non-heat treated bolts are mainly low carbon steels, and they are trying to obtain a predetermined strength by precipitation strengthening. Due to the variation in the cooling rate, the variation in strength is relatively large, and the variation in the strength of the steel material directly becomes the variation in the strength of the bolt.

発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、上記した従来の非調質ボルト用鋼材にお
ける問題を解決するために鋭意研究した結果、鋼におけ
る合金元素量を所定の範囲とし、この低合金鋼を熱間加
工した後、所定の冷却速度にて所定の温度以下まで冷却
して、鋼組織をフエライトと低温変態生成相との複合組
織となしてその靭性を改善することにより、球状化焼鈍
処理や、焼入れ焼戻し処理を省略することを可能とし、
更に、調質ボルトに匹敵する強度及び靭性を有する非調
質ボルトを製作し得る鋼材を得ることができることを見
出して、本発明に至つたものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the problems in the conventional steel materials for non-heat treated bolts, and as a result, set the amount of alloying elements in the steel to a predetermined range, After hot working the steel, it is cooled to a predetermined temperature or lower at a predetermined cooling rate to form a steel structure into a composite structure of ferrite and low-temperature transformation forming phase to improve its toughness, and thus spheroidizing annealing. It is possible to omit processing and quenching and tempering processing,
Furthermore, the inventors have found that a steel material capable of producing a non-heat treated bolt having strength and toughness comparable to that of the heat treated bolt can be obtained, and thus achieved the present invention.

従つて、本発明は、靭性にすぐれると共に、強度ばらつ
きの少ない非調質ボルトを製作することができる非調質
ボルト用鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a steel material for a non-heat treated bolt, which is excellent in toughness and is capable of producing a non-heat treated bolt with less variation in strength.

問題点を解決するための手段 本発明による靭性のすぐれた非調質ボルト用鋼材の製造
方法は、重量%で (a)C 0.02〜0.10%、 Si 1%以下、 Mn 1.0〜2.5%、 S 0.015%以下、及び Al 0.01〜0.05%を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.20%、 Zr 0.01〜0.20%、及び V 0.01〜0.20% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
し、 残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を900〜1100℃に
加熱し、仕上温度を850〜1200℃として仕上圧延した
後、800〜950℃の温度範囲から平均冷却速度1〜15℃/
秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却して、体積含有率6
0%以上のフエライトと残部がマルテンサイト若しくは
ベイナイト又はそれらの混合組織からなる低温変態生成
相との複合組織することを特徴とする。
Means for Solving Problems A method for manufacturing a steel material for a non-heat treated bolt having excellent toughness according to the present invention is as follows: (a) C 0.02 to 0.10%, Si 1% or less, Mn 1.0 to 2.5%, S 0.015% or less and Al 0.01 to 0.05%, and (b) at least one element selected from the group consisting of Ti 0.01 to 0.20%, Zr 0.01 to 0.20%, and V 0.01 to 0.20%. Then, the steel consisting of the balance iron and unavoidable impurities is heated to 900 to 1100 ° C, finish rolling is performed at a finishing temperature of 850 to 1200 ° C, and then the average cooling rate is 1 to 15 ° C from the temperature range of 800 to 950 ° C.
Cools to a temperature range of 400 ° C or less in seconds, and has a volume content of 6
It is characterized by having a composite structure of 0% or more of ferrite and the balance being a low-temperature transformation forming phase composed of martensite, bainite, or a mixed structure thereof.

先ず、本発明において用いる鋼の化学成分について説明
する。
First, the chemical composition of the steel used in the present invention will be described.

Cは、固溶強化によつて鋼に所要の強度を与えるために
必要であり、本発明においては少なくとも0.02%の添加
を必要とする。しかし、0.10%を越えるときは、低温変
態生成相中のC濃度が高くなりすぎて、靭性が劣化す
る。
C is necessary to give the required strength to the steel by solid solution strengthening, and requires at least 0.02% addition in the present invention. However, if it exceeds 0.10%, the C concentration in the low temperature transformation forming phase becomes too high and the toughness deteriorates.

Siは、Cと同様に固溶強化によつて鋼の強度を高める効
果が大きいが、過多に添加するときは、著しい靭性劣化
をもたらし、更に、脱炭をも著しく増大させる。従つ
て、本発明においては、Siの添加量の上限を1%とす
る。
Similar to C, Si has a great effect of increasing the strength of steel by solid solution strengthening, but when it is added in an excessive amount, it causes a remarkable deterioration in toughness and further significantly increases decarburization. Therefore, in the present invention, the upper limit of the amount of Si added is 1%.

Mnは、鋼の強靭化と、熱間圧延後の冷却に際して、所望
の組織を得るために添加されるが、添加量が1.0%より
も少ないときは、上記効果を十分に得ることができず、
一方、2.5%を越えるときには、製造時にMnの偏析増大
に伴つて、靭性のみならず、線材、棒鋼成形時の加工性
が低下する。従つて、Mnの添加量は1.0〜2.5%の範囲と
する。
Mn is added in order to obtain a desired structure during toughening of steel and cooling after hot rolling, but when the addition amount is less than 1.0%, the above effect cannot be sufficiently obtained. ,
On the other hand, when it exceeds 2.5%, not only the toughness but also the workability at the time of forming the wire rod and the bar deteriorates as Mn segregation increases during manufacturing. Therefore, the amount of Mn added is in the range of 1.0 to 2.5%.

Ti、Zr及びVも、結晶粒微細化及び固溶Nの低減による
靭性向上を図るために添加される。しかし、いずれの元
素についても、その添加量が0.02%よりも少ないとき
は、上記効果を十分に得ることができず、一方、0.2%
を越えて過多に添加しても、その効果が飽和する。従つ
て、本発明においては、上記いずれの元素も0.02〜0.2
%の範囲で添加される。
Ti, Zr and V are also added in order to improve the toughness by refining the crystal grains and reducing the solute N. However, for any element, if the addition amount is less than 0.02%, the above effect cannot be sufficiently obtained, while 0.2%
Even if added in excess, the effect will be saturated. Therefore, in the present invention, any of the above elements 0.02 ~ 0.2
% Is added.

Sは、偏析しやすい元素であり、MnS系の非金属介在物
量を低減させ、靭性及び加工性を向上させるために0.01
5%以下にすることが必要である。
S is an element that easily segregates, and is 0.01% to reduce the amount of MnS-based non-metallic inclusions and improve toughness and workability.
It should be 5% or less.

Alは、結晶粒微細化及び固溶Nの低減による靭性向上を
図るために必要である。しかし、添加量が0.05%を越え
るときは、清浄度が低下すると共に靭性を損なう。
Al is necessary to improve the toughness by refining the crystal grains and reducing the solid solution N. However, if the amount added exceeds 0.05%, the cleanliness decreases and the toughness is impaired.

尚、Oは、25ppm以下とすれば、Al2O3のような酸化物系
介在物の多量の生成を防止することができ、靭性及び加
工性が一層向上する。
If O content is 25 ppm or less, it is possible to prevent a large amount of oxide inclusions such as Al 2 O 3 from being produced, and the toughness and workability are further improved.

本発明においては、上記した元素に加えて、鋼にNbを添
加することができる。ここに、Nbは、析出硬化を目的と
してではなく、結晶粒微細化及び固溶Nの低減による靭
性の向上を目的として、0.1%以下の範囲で添加され
る。0.1%を越えて過多に添加しても、上記効果が飽和
するので、経済上の理由から、添加量は0.1%以下とす
る。
In the present invention, Nb can be added to steel in addition to the above-mentioned elements. Nb is added here in the range of 0.1% or less for the purpose of not only precipitation hardening but also for improving the toughness by refining the crystal grains and reducing the solid solution N. Even if added in excess of 0.1%, the above effect will be saturated, so for economic reasons, the addition amount should be 0.1% or less.

本発明においては、必要に応じて、鋼に Cr 1.5%以下、 Mo 0.3%以下、及び Ni 1%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を添加す
ることができる。
In the present invention, if necessary, at least one element selected from the group consisting of Cr 1.5% or less, Mo 0.3% or less, and Ni 1% or less can be added to steel.

これらの元素の添加によつて、鋼の一層の強靭化を図る
ことができると共に、熱間加工後の冷却に際して、後述
する所望の組織をより容易に得ることができる。
By adding these elements, it is possible to further strengthen the toughness of the steel, and it is possible to more easily obtain the desired structure described below during cooling after hot working.

本発明によれば、上記した化学成分を有する鋼を900〜1
100℃に加熱し、仕上温度を850〜1200℃として仕上圧延
した後、800〜950℃の温度範囲から平均冷却速度1〜15
℃/秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却して、体積含
有率60%以上のフエライトと残部がマルテンサイト若し
くはベイナイト又はそれらの混合組織からなる低温変態
生成相との複合組織とし、かかる方法によつて、靭性に
すぐれると共に、強度ばらつきの少ない非調質ボルト用
鋼材を得ることができる。
According to the present invention, the steel having the above chemical composition is 900-1
After heating to 100 ° C and finishing rolling at a finishing temperature of 850 to 1200 ° C, an average cooling rate of 1 to 15 from the temperature range of 800 to 950 ° C.
By cooling to a temperature range of 400 ° C or less at ℃ / sec to form a composite structure of a ferrite having a volume content of 60% or more and a low temperature transformation forming phase consisting of martensite or bainite or the mixed structure of the remainder. As a result, a steel material for non-heat treated bolts having excellent toughness and less variation in strength can be obtained.

先ず、本発明の方法において、鋼を900〜1100℃の範囲
の温度に加熱した後、熱間圧延を行なう。加熱温度が90
0℃よりも低いときは、熱間圧延に際して変形抵抗が高
くなり、生産性が低下する。他方、鋼加熱温度が1100℃
を越えるときは、結晶粒の粗大化や脱炭が増大する。更
に、Nbの炭化物や窒化物の固溶温度は比較的高いが、し
かし、鋼加熱温度が1100℃を越えるときは、固溶量が急
激に増大する結果、強度ばらつきが生じることとなる。
特に好ましい加熱温度は、900〜1050℃の範囲である。
First, in the method of the present invention, the steel is heated to a temperature in the range of 900 to 1100 ° C. and then hot rolled. Heating temperature is 90
When the temperature is lower than 0 ° C, the deformation resistance increases during hot rolling, and the productivity decreases. On the other hand, the steel heating temperature is 1100 ℃
When it exceeds, coarsening of crystal grains and decarburization increase. Furthermore, the solid solution temperature of Nb carbides and nitrides is relatively high, but when the steel heating temperature exceeds 1100 ° C., the solid solution amount rapidly increases, resulting in variation in strength.
A particularly preferred heating temperature is in the range of 900 to 1050 ° C.

本発明においては、このように加熱した鋼を熱間圧延す
るが、圧延仕上温度は850〜1200℃の範囲とし、好まし
くは900〜1150℃の範囲である。圧延仕上温度が1200℃
を越える高温であるときは、結晶粒が粗大化するので、
例えば、得られた線材、棒鋼等の鋼材をボルトに成形す
る際の加工性がよくなく、また、得られるボルトも特性
に劣ることとなる。他方、圧延仕上温度は、結晶粒の挙
動からみれば、低温度であるほど、結晶粒が細かくな
り、鋼の靭性が向上するが、反面、生産性の低下が著し
いので、本発明においては、圧延仕上温度は、850℃以
上とする。
In the present invention, the thus heated steel is hot-rolled, but the rolling finish temperature is in the range of 850 to 1200 ° C, preferably 900 to 1150 ° C. Rolling finish temperature is 1200 ℃
When the temperature is higher than, the crystal grains become coarse,
For example, the workability at the time of forming the obtained steel material such as a wire rod and a steel bar into a bolt is not good, and the obtained bolt also has poor characteristics. On the other hand, the rolling finish temperature, in view of the behavior of the crystal grains, the lower the temperature, the finer the crystal grains, the toughness of the steel is improved, on the other hand, since the productivity is significantly reduced, in the present invention, The rolling finishing temperature is 850 ° C or higher.

本発明においては、上記の熱間圧延後の冷却開始温度を
800〜950℃の温度範囲とし、この温度範囲から平均冷却
速度1〜15℃/秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却す
る。冷却開始温度が950℃を越える高温であるときは、
フエライト析出量の調整が困難であり、結晶粒も大きく
なるので、所定の靭性を得ることができない。一方、冷
却開始温度が800℃よりも低いときも、フエライト析出
量の調整が困難であり、得られる製品の品質を一定に保
つことが困難となる。
In the present invention, the cooling start temperature after the hot rolling
The temperature range is 800 to 950 ° C, and cooling is performed from this temperature range to a temperature range of 400 ° C or less at an average cooling rate of 1 to 15 ° C / sec. When the cooling start temperature is higher than 950 ° C,
Since it is difficult to control the amount of ferrite deposited and the crystal grains become large, it is not possible to obtain a predetermined toughness. On the other hand, even when the cooling start temperature is lower than 800 ° C., it is difficult to control the amount of ferrite precipitation, and it is difficult to keep the quality of the obtained product constant.

次いで、上記冷却開始温度から平均冷却速度1〜15℃/
秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却することにより、
得られる鋼組織を体積含有率60%以上のフエライトと残
部がマルテンサイト、ベイナイト又はこれらの混合組織
からなる低温変態生成相との複合組織とする。冷却速度
が1℃/秒よりも遅いときは、フエライト相の析出に引
き続いてパーライト相が析出することがあるので好まし
くなく、他方、15℃/秒を越えるときは、所要のフエラ
イト体積含有率を有する複合組織を得ることが困難とな
り、この結果、強度及び靭性のばらつきが大きくなる傾
向が高まる。従つて、本発明の方法においては、平均冷
却速度を1〜15℃/秒の範囲とする。
Then, from the cooling start temperature, the average cooling rate is 1 to 15 ° C /
By cooling to a temperature range of 400 ° C or less in seconds,
The obtained steel structure has a composite structure of ferrite having a volume content of 60% or more and the balance of a low temperature transformation forming phase composed of martensite, bainite or a mixed structure thereof. When the cooling rate is slower than 1 ° C / sec, the pearlite phase may be precipitated subsequent to the precipitation of the ferrite phase, which is not preferable. On the other hand, when the cooling rate exceeds 15 ° C / sec, the required ferrite volume content is It becomes difficult to obtain a composite structure having this, and as a result, the tendency that the variations in strength and toughness become large increases. Therefore, in the method of the present invention, the average cooling rate is in the range of 1 to 15 ° C / sec.

本発明の方法において、400℃以下の温度まで冷却する
のは、400℃を越える温度で冷却を停止すると、熱間圧
延後の強度ばらつきは小さいが、低温変態生成相の自己
焼戻し効果のばらつきに伴つて、冷間伸線、ねじ転造等
の冷間加工の際の加工硬化が異なり、最終製品、例え
ば、実体ボルトの強度ばらつきを招くためである。
In the method of the present invention, cooling to a temperature of 400 ° C. or lower is because when the cooling is stopped at a temperature of higher than 400 ° C., the strength variation after hot rolling is small, but the variation in the self-tempering effect of the low-temperature transformation forming phase is caused. This is because work hardening during cold working such as cold drawing and thread rolling is different, which causes variations in the strength of the final product, for example, a body bolt.

尚、本発明において用いる鋼は、例えばLD転炉にて溶製
されるが、溶製方法については何ら制限されるものでは
ない。
The steel used in the present invention is melted, for example, in an LD converter, but the melting method is not limited at all.

以上のようにして得られる本発明の方法による鋼材は、
ボルトのほか、例えば、ピン、リベツト等を製作するの
に好適に用いることができる。
The steel material according to the method of the present invention obtained as described above,
Besides bolts, it can be suitably used for manufacturing pins, rivets, and the like.

発明の効果 本発明によれば、合金元素量を所定の範囲とした低合金
鋼を熱間加工した後、所定の冷却速度にて所定の温度以
下まで冷却して、鋼組織をフエライトと低温変態生成相
との複合組織となして、その靭性を改善することによ
り、球状化焼鈍処理や、焼入れ焼戻し処理を省略して、
調質ボルトに匹敵する強度及び靭性を有し、しかも、強
度ばらつきの少ない非調質ボルトを製作し得る鋼材を得
ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a low alloy steel having an alloying element content in a predetermined range is hot worked, and then cooled to a predetermined temperature or lower at a predetermined cooling rate to transform a steel structure into a ferrite and a low temperature transformation. By forming a composite structure with the produced phase and improving its toughness, spheroidizing annealing treatment and quenching and tempering treatment are omitted,
It is possible to obtain a steel material which has strength and toughness comparable to that of a heat-treated bolt and which can be used to manufacture a non-heat-treated bolt with little variation in strength.

実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

第1表に示す化学組成を有する鋼をLD溶炉で溶製し、第
2表に示す圧延条件にて10.3mm径線材に圧延した。
Steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted in an LD smelting furnace and rolled into a wire having a diameter of 10.3 mm under the rolling conditions shown in Table 2.

これらの線材について、引張試験及び顕微鏡試験を行な
つて、機械的性質及び金属組織を観察した。その結果を
第3表に示す。第3表に示すように本発明の方法による
鋼材においては、強度ばらつきが著しく少ないことが明
らかである。
These wires were subjected to a tensile test and a microscopic test to observe their mechanical properties and metallic structure. The results are shown in Table 3. As shown in Table 3, it is clear that in the steel material produced by the method of the present invention, the variation in strength is extremely small.

次に、第1表の供試材のうち、番号2、3、4、6、
7、8、11、12、14、15、16及び17の圧延材を9.05mm径
に伸線し、ねじ寸法M10の六角アプセツトボルトに成形
した後、ブルーイング処理を施して、非調質ボルトを製
作した。番号12については、従来の製造工程にて調質ボ
ルトを製作した。ボルトの製作中に割れは発生しなかつ
た。
Next, among the test materials in Table 1, the numbers 2, 3, 4, 6,
Rolled materials of 7, 8, 11, 12, 14, 15, 16, and 17 are drawn to a diameter of 9.05 mm, formed into hexagonal upset bolts with a screw size of M10, and then subjected to bluing treatment and non-tempered. I made a bolt. As for No. 12, a temper bolt was manufactured by the conventional manufacturing process. No cracks occurred during the production of the bolt.

上記のようにして製作したボルトについて、ボルト実体
試験を行なつた。尚、JIS規格によれば、ねじ寸法M10の
六角ボルトの首下のR(第1図)は最小0.4mmである
が、本試験ではRを0.15mmとした。
A bolt substance test was performed on the bolt manufactured as described above. According to the JIS standard, the R under the neck of a hexagon bolt having a screw size of M10 (Fig. 1) is a minimum of 0.4 mm, but in this test, the R was 0.15 mm.

試験としては、くさび引張試験、頭部打撃試験及び製品
引張試験を行なつた。尚、本試験においては、試験条件
をJIS規格に比して極めて厳しいものとするために、く
さび引張試験におけるくさび角度α(第2図)を15゜
(JIS規格では最大10゜)、頭部打撃試験における角度
β(第3図)を50゜(JIS規格では60〜80゜)とした。
As the test, a wedge tensile test, a head impact test and a product tensile test were performed. In this test, the wedge angle α (Fig. 2) in the wedge tensile test was set to 15 ° (maximum 10 ° in JIS standard) and head in order to make the test conditions extremely strict compared to JIS standard. The angle β (Fig. 3) in the impact test was set to 50 ° (JIS standard: 60 to 80 °).

また、製作したボルトから微小衝撃試験片を採取し、常
温にて衝撃試験に供した。
Further, a micro impact test piece was sampled from the manufactured bolt and subjected to an impact test at room temperature.

第4表に以上の試験結果を示す。本実施例に係る鋼材か
ら製作した非調質ボルトは、靭性、強度バラツキともに
調質ボルトに比して遜色ない特性を有することが理解さ
れる。尚、第4表に記載した以外にも、ボルトの疲労試
験、リラクセーシヨン試験、保証荷重試験も実施した
が、本発明による非調質ボルトは、調質ボルトに劣らな
い特性を有することが確認された。
Table 4 shows the above test results. It is understood that the non-heat treated bolt manufactured from the steel material according to the present example has characteristics comparable to the heat treated bolt in terms of toughness and strength variation. In addition to the results shown in Table 4, a bolt fatigue test, a relaxation test, and a proof load test were also performed. The non-heat treated bolt according to the present invention may have characteristics comparable to those of the heat treated bolt. confirmed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、ボルトのボルト首下Rを示すための側面図、
第2図は、くさび引張試験におけるくさび角度を示すた
めの断面図、第3図は頭部打撃試験における角度を示す
ための断面図である。
FIG. 1 is a side view showing a bolt neck R of a bolt,
FIG. 2 is a sectional view showing the wedge angle in the wedge tensile test, and FIG. 3 is a sectional view showing the angle in the head impact test.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量%で (a)C 0.02〜0.10%、 Si 1%以下、 Mn 1.0〜2.5%、 S 0.015%以下、及び Al 0.01〜0.05%を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.20%、 Zr 0.01〜0.20%、及び V 0.01〜0.20% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
し、 残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を900〜1100℃に
加熱し、仕上温度を850〜1200℃として仕上圧延した
後、800〜950℃の温度範囲から平均冷却速度1〜15℃/
秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却して、体積含有率6
0%以上のフエライトと残部がマルテンサイト若しくは
ベイナイト又はそれらの混合組織からなる低温変態生成
相との複合組織とすることを特徴とする靭性のすぐれた
非調質ボルト用鋼材の製造方法。
1. By weight%, (a) C 0.02 to 0.10%, Si 1% or less, Mn 1.0 to 2.5%, S 0.015% or less, and Al 0.01 to 0.05% are contained, and (b) Ti 0.01 ~ 0.20%, Zr 0.01 ~ 0.20%, and V 0.01 ~ 0.20% containing at least one element selected from the group consisting of the balance iron and inevitable impurities steel heated to 900 ~ 1100 ℃, finish After finish rolling at a temperature of 850-1200 ℃, the average cooling rate is 1-15 ℃ / in the temperature range of 800-950 ℃.
Cools to a temperature range of 400 ° C or less in seconds, and the volume content is 6
A method for producing a steel material for a non-heat treated bolt having excellent toughness, which comprises a composite structure of 0% or more of ferrite and the balance of a low temperature transformation forming phase composed of martensite or bainite or a mixed structure thereof.
【請求項2】重量%で (a)C 0.02〜0.10%、 Si 1%以下、 Mn 1.0〜2.5%、 S 0.015%以下、及び Al 0.01〜0.05%を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.20%、 Zr 0.01〜0.20%、及び V 0.01〜0.20% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (c)Nb 0.1%以下とを含有し、 残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を900〜1100℃に
加熱し、仕上温度を850〜1200℃として仕上圧延した
後、800〜950℃の温度範囲から平均冷却速度1〜15℃/
秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却して、体積含有率6
0%以上のフエライトと残部がマルテンサイト若しくは
ベイナイト又はそれらの混合組織からなる低温変態生成
相との複合組織とすることを特徴とする靭性のすぐれた
非調質ボルト用鋼材の製造方法。
2. By weight%, (a) C 0.02 to 0.10%, Si 1% or less, Mn 1.0 to 2.5%, S 0.015% or less, and Al 0.01 to 0.05% are contained, and (b) Ti 0.01 To 0.20%, Zr 0.01 to 0.20%, and V 0.01 to 0.20%, and at least one element selected from the group consisting of (c) Nb 0.1% or less and the balance iron and unavoidable impurities. To 900-1100 ° C, finish rolling at finishing temperature 850-1200 ° C, and then average cooling rate 1-15 ° C from the temperature range 800-950 ° C.
Cools to a temperature range of 400 ° C or less in seconds, and has a volume content of 6
A method for producing a steel material for a non-heat treated bolt having excellent toughness, which comprises a composite structure of 0% or more of ferrite and the balance of a low temperature transformation forming phase composed of martensite or bainite or a mixed structure thereof.
【請求項3】重量%で (a)C 0.02〜0.10%、 Si 1%以下、 Mn 1.0〜2.5%、 S 0.015%以下、及び Al 0.01〜0.05%を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.20%、 Zr 0.01〜0.20%、及び V 0.01〜0.20% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (c)Cr 1.5%以下、 Mo 0.3%以下、及び Ni 1%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とを含有
し、 残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を900〜1100℃に
加熱し、仕上温度を850〜1200℃として仕上圧延した
後、800〜950℃の温度範囲から平均冷却速度1〜15℃/
秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却して、体積含有率6
0%以上のフエライトと残部がマルテンサイト若しくは
ベイナイト又はそれらの混合組織からなる低温変態生成
相との複合組織とすることを特徴とする靭性のすぐれた
非調質ボルト用鋼材の製造方法。
3. By weight%, (a) C 0.02 to 0.10%, Si 1% or less, Mn 1.0 to 2.5%, S 0.015% or less, and Al 0.01 to 0.05% are contained, and (b) Ti 0.01 To 0.20%, Zr 0.01 to 0.20%, and V 0.01 to 0.20%, and at least one element selected from the group consisting of (c) Cr 1.5% or less, Mo 0.3% or less, and Ni 1% or less. After heating the steel containing at least one element selected from the group consisting of balance iron and unavoidable impurities to 900 to 1100 ° C and finishing rolling at a finishing temperature of 850 to 1200 ° C, a temperature of 800 to 950 ° C. Average cooling rate from range 1 to 15 ℃ /
Cools to a temperature range of 400 ° C or less in seconds, and has a volume content of 6
A method for producing a steel material for a non-heat treated bolt having excellent toughness, which comprises a composite structure of 0% or more of ferrite and the balance of a low temperature transformation forming phase composed of martensite or bainite or a mixed structure thereof.
【請求項4】重量%で (a)C 0.02〜0.10%、 Si 1%以下、 Mn 1.0〜2.5%、 S 0.015%以下、及び Al 0.01〜0.05%を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.20%、 Zr 0.01〜0.20%、及び V 0.01〜0.20% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (c)Nb 0.1%以下と、 (d)Cr 1.5%以下、 Mo 0.3%以下、及び Ni 1%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とを含有
し、 残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を900〜1100℃に
加熱し、仕上温度を850〜1200℃として仕上圧延した
後、800〜950℃の温度範囲から平均冷却速度1〜15℃/
秒にて400℃以下の温度範囲まで冷却して、体積含有率6
0%以上のフエライトと残部がマルテンサイト若しくは
ベイナイト又はそれらの混合組織からなる低温変態生成
相との複合組織することを特徴とする靭性のすぐれた非
調質ボルト用鋼材の製造方法。
4. By weight%, (a) C 0.02 to 0.10%, Si 1% or less, Mn 1.0 to 2.5%, S 0.015% or less, and Al 0.01 to 0.05% are contained, and (b) Ti 0.01 To 0.20%, Zr 0.01 to 0.20%, and V 0.01 to 0.20%, and at least one element selected from the group consisting of (c) Nb 0.1% or less, (d) Cr 1.5% or less, and Mo 0.3% or less. , And at least one element selected from the group consisting of 1% or less of Ni, the balance iron and inevitable impurities are heated to 900 to 1100 ° C and the finishing temperature is 850 to 1200 ° C. After that, from the temperature range of 800-950 ℃, average cooling rate 1-15 ℃ /
Cools to a temperature range of 400 ° C or less in seconds, and has a volume content of 6
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