JPH07138706A - 高強度高耐銹ステンレスボルトセット用部材およびその製造方法と締結方法 - Google Patents

高強度高耐銹ステンレスボルトセット用部材およびその製造方法と締結方法

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JPH07138706A
JPH07138706A JP28127393A JP28127393A JPH07138706A JP H07138706 A JPH07138706 A JP H07138706A JP 28127393 A JP28127393 A JP 28127393A JP 28127393 A JP28127393 A JP 28127393A JP H07138706 A JPH07138706 A JP H07138706A
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JP
Japan
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nut
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bolt
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JP28127393A
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English (en)
Inventor
Teruhiko Hayashi
照彦 林
Mizuo Sakakibara
瑞夫 榊原
Wataru Murata
亘 村田
Masaki Konno
正喜 今野
Hiroshi Kongo
博 今後
Atsunori Ueno
敦紀 上野
Noboru Watanabe
昇 渡辺
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Nichia Corp
Nippon Steel Corp
Nichia Steel Works Ltd
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Nichia Corp
Nippon Steel Corp
Nichia Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は橋梁などの鋼構造物の締結用とし
て、防錆用塗装を必要としないF10Tクラスの高耐銹ボ
ルト、ナット、座金を提供する。 【構成】 重量%で、C:0.16〜0.19%、Si:0.20〜0.50
%、Mn:0.20〜0.50%、Ni:0.02〜0.60%、Cr:11.5〜
13.5%、Mo:0.02〜0.60%、Cr+Mo+1.5Si:12.5〜14.3
%、Ni+ 30C+0.5Mn:5.20〜6.40%、Cr+2.4Mo:12.3〜
14.5%からなるステンレス鋼線材を、ボルト、ナット、
座金に加工し、 920〜 970℃の温度範囲から焼入し、次
いで 500〜 570℃の温度範囲で焼戻処理することでF10
Tクラスの高耐銹ボルト、ナット、座金が得られる。更
にポリエチレンワックスに四フッ化エチレン樹脂を 5〜
30%添加した潤滑剤をナットのねじ部と座面部へ被覆す
ることでトルク係数の温度依存性の低い締結が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、機械・建築・土木・橋
梁関係の構造物に使用される、締結用F10Tクラスの
高力ステンレスボルト、ナット、座金(以下これらを本
明細書においてボルトセット用部材という。)およびそ
れらを用いた鋼構造部材の締結方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、橋梁などの鋼構造物の継手締結用
高力ボルト、ナット、座金などのボルトセット用部材に
対する鋼材は低合金鋼が使用されている。しかし、これ
らは使用環境において発銹するため防錆用の塗装が施さ
れ使用されているが、定期的点検や再塗装が必要など多
くの経済的・技術的課題が存在している。このため高耐
銹性ステンレス鋼を用いたF10Tクラスのボルトセッ
ト用部材の開発が進められているが、未だに実用に供さ
れていない現状にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ボルトセッ
ト自体に防錆処理を必要としないF10Tクラスのボル
トセット部材とその締結方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の解
決に当たり、強度、靭性および耐銹性に及ぼす材料構成
成分、熱処理条件の影響とトルク係数に及ぼすナットの
潤滑処理の影響を綿密に調査した結果、それぞれ以下に
示す最適条件範囲を見いだしたことによる。
【0005】すなわち、本発明のボルトセット用部材の
合金組成は、重量%で C :0.16%〜0.19%、Si:0.20%〜
0.50%、Mn:0.20%〜0.50%、Ni:
0.02%〜0.60%、Cr:11.5%〜13.5
%、Mo:0.02%〜0.60%、Cr+Mo+1.
5Si:12.5%〜14.3%、Ni+30C+0.
5Mn:5.20%〜6.40%、Cr+2.4Mo:
12.3%〜14.5%からなり、これらの部材は92
0℃〜970℃の温度範囲から焼入し、次いで500℃
〜570℃の温度範囲で焼戻処理によりF10Tに必要
な高強度と高耐銹性を付与することを特徴とする。更に
ポリエチレンワックスに四フッ化エチレン樹脂を5%〜
30%添加した潤滑剤をナットのねじ部と座面部へ被覆
することを特徴とする。
【0006】
【作用】以下に本発明の成分範囲、熱処理温度範囲、潤
滑処理条件を上記に限定した理由を述べる。Cは強度を
得るために0.16%以上添加するが、過剰の添加は靭
性を害するため上限を0.19%に限定した。Siは脱
酸による靭性改善のために0.20%以上添加するが、
過剰の添加はかえって靭性を害するため上限を0.50
%に限定した。Mnは鋼中の不可避的不純物であるSの
靭性に対する悪影響を低減するために0.20%以上添
加するが、過剰の添加は耐銹性を害するので上限を0.
50%に限定した。
【0007】Niは靭性を向上させるために0.02%
以上添加するが、過剰の添加はオーステナイトを生成し
強度を害するため上限を0.60%に限定した。Crは
強度と耐銹性を得るため11.5%以上添加するが、過
剰の添加はフェライトを生成し、強度を害するため上限
を13.5%に限定した。Moは強度と耐銹性を得るた
めに0.02%以上添加するが、過剰の添加はフェライ
トを生成し強度を害するため上限を0.60%に限定し
た。
【0008】Cr+1.5Si+MoはNi+0.5M
n+30Cとの関係において、マルテンサイト単層とし
て強度と靭性および耐銹性を得るため、前者は12.5
%以上、後者は5.20%以上添加する。しかし、前者
の過剰の添加はフェライト相を生成し強度と靭性および
耐銹性が低下するため上限を14.3%に限定した。ま
た、後者の過剰の添加はかえって靭性を害するので上限
を6.40%に限定した。Cr+2.4Moは耐銹性を
得るために12.3%以上添加するが、過剰の添加はフ
ェライト組織を生成し靭性と耐銹性を害するため上限を
14.5%に限定した。
【0009】次に、焼入処理は焼入後焼戻材の強度、靭
性、伸びと耐銹性を得るために920℃以上の温度で焼
入するが、焼入温度が高過ぎると靭性を害するので上限
を970℃に限定した。焼戻処理は焼戻後の強度と靭性
を得るために500℃以上の温度で焼戻するが、焼戻温
度が高過ぎると強度が低下するので上限を570℃に限
定した。
【0010】また、潤滑処理は締め付け時のトルク係数
を0.12〜0.14の範囲で安定させるために水性エ
マルジョンとしたポリエチレンワックス液に四フッ化エ
チレン樹脂を5%以上添加し行う。一方、過剰の添加は
潤滑効果の飽和とコスト増を招くと同時にワックス溶液
がゲル化し、作業性を著しく害するので上限を30%に
限定した。本発明範囲の液にナットを浸漬し、乾燥させ
ることにより10〜100μm厚さの安定した潤滑皮膜
が得られ安価な大量生産方式で潤滑処理が可能である。
【0011】
【実施例】次に、本発明の優位性を実施例と比較例を用
いて具体的に説明する。表1および表2に本発明例と比
較例の化学成分と強度、耐力、破断伸び、靭性および耐
銹性を示す。いずれの供試材もステンレス鋼の通常の精
錬工程で溶解・精錬後、連続鋳造により製造したビレッ
トを線材圧延した。その後、950℃焼入+540℃焼
戻の熱処理を行い特性を調査した。表3に本発明例の化
学成分を有した圧延材を用い、熱処理温度を変化させた
時の特性の変化を示す。表4に本発明例と比較例のトル
ク係数値の温度依存性に対する潤滑処理の効果を示す。
【0012】(1)強度、耐力と破断伸び JIS4号試験片によりJIS Z 2241に従って
引張試験を行い、引張強度と耐力および破断伸びを測定
した。本発明材の引張強度は990〜1170N/mm2
耐力は900N/mm2 以上で、破断伸びは14%以上であ
る。 (2)靭性 JIS3号試験片によりJIS Z 2242に従って
3号試験片にて衝撃試験を行い吸収エネルギーを測定し
た。本発明材の吸収エネルギーは試験温度25℃で5.
0kgf-m である。 (3)耐銹性 JIS Z 2371により塩水噴霧試験を行い、50
h試験後面積法により評価した。本発明材のレイティン
グナンバーは9.5−1以上である。 (4)トルク係数値 トルク係数値はボルトとナットを締結し−25℃〜60
℃の範囲でトルクの変化を測定して評価した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】本発明No.1,2と比較例No.19,20
はCの影響を調査したものである。Cが本発明範囲未満
のNo.19は強度が本発明に比較し劣っている。また、
Cが本発明の範囲を超えるNo.20は靭性が劣っており
本発明の優位性が明らかである。本発明No.3,4と比
較例No.21,22はSiの影響を調査したものであ
る。Siが本発明範囲未満のNo.21は靭性が本発明に
比較し劣っている。また、Siが本発明の範囲を超える
No.22においても靭性が劣っており本発明の優位性が
明らかである。本発明No.5,6と比較例No.23,2
4はMnの影響を調査したものである。Mnが本発明範
囲未満のNo.23は靭性が本発明に比較し劣っている。
また、Mnが本発明の範囲を超えるNo.24は耐銹性が
劣っており本発明の優位性が明らかである。本発明No.
7,8と比較例No.25,26はNiの影響を調査した
ものである。Niが本発明範囲未満のNo.25は靭性が
本発明に比較し劣っている。また、Niが本発明の範囲
を超えるNo.26は強度が劣っており本発明の優位性が
明らかである。本発明No.9,10と比較例No.27,
28はCrの影響を調査したものである。Crが本発明
範囲未満のNo.27は耐銹性が本発明に比較し劣ってい
る。また、Crが本発明の範囲を超えるNo.28はフェ
ライトが存在し、強度が劣っており本発明の優位性が明
らかである。本発明No.11,12と比較例No.29,
30はMoの影響を調査したものである。Moが本発明
範囲未満のNo.29は耐銹性が本発明に比較し劣ってい
る。また、Moが本発明の範囲を超えるNo.30はフェ
ライトが存在し、強度が劣っており本発明の優位性が明
らかである。
【0016】本発明No.13〜16と比較例No.31〜
34はCr+1.5Si+MoとNi+0.5Mn+3
0Cの影響を調査したものである。Cr+1.5Si+
Moが本発明範囲未満のNo.31は耐銹性が本発明に比
較し劣っている。また、Cr+1.5Si+Moが本発
明の範囲を超えるNo.32は強度、靭性と耐銹性が本発
明に比較し劣っている。更に、Ni+0.5Mn+30
Cが本発明範囲未満のNo.33は靭性が本発明に比較し
劣っている。また、Ni+0.5Mn+30Cが本発明
範囲を超えるNo.34は引張破断伸びと靭性が劣ってお
り本発明の優位性が明らかである。本発明No.17,1
8と比較例No.35,36はCr+2.4Moの影響を
調査したものである。Cr+2.4Moが本発明範囲未
満のNo.35は耐銹性が本発明に比較し劣っている。ま
た、Cr+2.4Moが本発明の範囲を超えるNo.48
はフェライトが存在し、靭性と耐銹性が劣っており本発
明の優位性が明らかである。
【0017】本発明No.37〜45と比較例No.46〜
49は焼入温度と焼戻温度の影響を調査したものであ
る。焼入温度が本発明範囲未満のNo.46は強度と耐銹
性が本発明に比較し低い。また、焼入温度が本発明範囲
を超えるNo.47は伸びと靭性が本発明に比較し劣って
いる。焼戻温度が本発明範囲未満のNo.48は伸びと靭
性が本発明に比較し劣っている。また、焼戻温度が本発
明を超えるNo.49は強度と耐銹性が本発明に比較し劣
っており、本発明の優位性が明らかである。
【0018】
【表3】
【0019】本発明No.50〜58と比較例No.59〜
62は四フッ化エチレン樹脂の含有量と潤滑膜厚さの影
響を調査したものである。四フッ化エチレン樹脂の含有
量が本発明範囲未満のNo.59はトルク係数の温度依存
性が高く本発明に比較し劣っている。また、四フッ化エ
チレン樹脂の含有量が本発明範囲を超えるNo.60は塗
膜状況にむらがあり、トルク係数のばらつきが大きく本
発明に比較し劣っている。潤滑膜厚さが本発明範囲未満
のNo.61はトルク係数値と温度依存性が高く本発明に
劣っている。また、潤滑膜厚さが本発明範囲を超えるN
o.62はトルク係数値および温度依存性も安定してい
るが、本発明範囲にあり厚くした効果がなく、本発明に
比較し経済的に劣っており、本発明の優位性が明らかで
ある。
【0020】
【表4】
【0021】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、耐銹性
およびトルク係数の温度依存性の課題を解決し、防錆処
理を必要とせず、かつ、トルク係数の温度依存性の低い
高耐銹性のF10Tクラスのボルト、ナットおよび座金
セットを提供することができ産業上有効な効果がもたら
される。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C10M 107/00 107:04 107:38) C10N 40:00 (72)発明者 村田 亘 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 今野 正喜 北海道札幌市中央区北2西4−1 新日本 製鐵株式会社札幌支店内 (72)発明者 今後 博 兵庫県尼崎市道意町6丁目74番地 日亜鋼 業株式会社内 (72)発明者 上野 敦紀 兵庫県尼崎市道意町6丁目74番地 日亜鋼 業株式会社内 (72)発明者 渡辺 昇 北海道札幌市中央区南15条西6丁目3−7

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.16%〜0.19%、 Si:0.20%〜0.50%、 Mn:0.20%〜0.50%、 Ni:0.02%〜0.60%、 Cr:11.5%〜13.5%、 Mo:0.02%〜0.60%、 Cr+Mo+1.5Si:12.5%〜14.3%、 Ni+30C+0.5Mn:5.20%〜6.40%、 Cr+2.4Mo:12.3%〜14.5%を含有し引
    張強さが990〜1170N/mm2 であることを特徴とす
    る高強度高耐銹ステンレスボルトセット用部材。
  2. 【請求項2】ボルトセット用部材がボルト、ナットおよ
    び座金であることを特徴とする請求項1記載の高強度高
    耐銹ステンレスボルトセット用部材。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の合金組成のステンレス
    鋼線材をボルト、ナット、座金に加工し、焼入温度が9
    20℃〜970℃、焼戻温度が500℃〜570℃であ
    る焼入焼戻処理をすることを特徴とする高強度高耐銹ス
    テンレスボルトセット用部材の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の高強度高耐銹ステンレ
    スナットで少なくともねじ部と座面部が四フッ化エチレ
    ン樹脂を5%〜30%含有するポリエチレンワックスを
    主成分とする厚みが10μm〜100μmの潤滑剤で被
    覆されていることを特徴とする高強度高耐銹ステンレス
    ナット。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載のボルト、座金および請
    求項3記載のナットを用いてトルク係数を0.11〜
    0.15として締結することを特徴とする構造用鋼構造
    部材の締結方法。
JP28127393A 1993-11-10 1993-11-10 高強度高耐銹ステンレスボルトセット用部材およびその製造方法と締結方法 Withdrawn JPH07138706A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007105752A (ja) * 2005-10-13 2007-04-26 Hamanaka Nut Kk 高強度座金の製造方法
KR101296252B1 (ko) * 2011-12-08 2013-08-14 삼화강봉주식회사 유볼트의 제조방법

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Effective date: 20010130