JPH0770695A

JPH0770695A - 耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼

Info

Publication number: JPH0770695A
Application number: JP21614193A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kuratomi; 直行倉富; Takahiro Kushida; 隆弘櫛田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】140kgf/mm²以上の引張強さを有し、耐遅れ破壊
性に優れた高張力ボルトや大型機械用の高張力鋼板に使
用される機械構造用鋼を安価に提供する。【構成】重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si： 0.5〜2.0
％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、Cr：0.10〜1.
50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.20％、Ni：0.
05〜0.50％およびＶ：0.01〜0.30％を含有し、残部はFe
および不可避不純物からなり、不純物としてMoが0.01％
以下、Ｐが 0.015％以下およびＳが0.01％以下である機
械構造用鋼。この鋼は、更にZr：0.01〜0.15％、Ti：0.
01〜0.10％およびＢ：0.0003〜0.0050％の中の１種以上
を含むことができる。また、この鋼の組織は、焼入れ焼
戻し組織であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、140kgf/mm²以上の引張
強さを有し、かつ、耐遅れ破壊性に優れた高張力ボルト
やＰＣ鋼棒、または大型機械用の高張力鋼板に使用され
る機械構造用鋼に関するものである。

【０００２】更に詳細には、構造物の大型化に伴い自重
の軽減と断面減少による材料と施工費の節約によって経
済性の向上が要求されつつある高張力鋼、または、構造
物、機械部品等の高性能化および軽量化に伴って高応力
に耐え、しかも比強度の高いことが要求される強力鋼お
よび超強力鋼に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、構造物の大型化、或いは自動車や
トラックおよび土木鉱山機械等の軽量化に伴い、今まで
以上に高強度な機械構造用鋼、特に、高張力ボルトやＰ
Ｃ鋼棒の開発が必要とされている。

【０００４】従来、一般に使用されている機械構造用鋼
は、適用する引張強度レベルに応じて種々の鋼種が製造
されている。例えば、引張強度100kgf/mm²レベルでは、
0.4％Ｃ−1.05％Cr−0.23％Moの組成を有するJIS G 41
05(1989)に規定されたSCM440の低合金鋼が製造されてお
り、引張強度130kgf/mm²レベルでは、0.17Ｃ−３％Ni-
1.6％Cr− 0.5％Moの組成を有するJIS G 4103(1989)に
規定されたSNCM616 の低合金鋼が、熱間圧延後に焼入れ
焼戻し処理を施すことによって製造されている。更に、
引張強度174kgf/mm²レベルの鋼材は、上記の低合金鋼で
あるが、熱間圧延後に熱処理条件を変えて製造されてい
る。

【０００５】しかし、これらの機械構造用鋼を実用化し
た場合、使用中に遅れ破壊を生じる場合があることか
ら、高張力ボルトやＰＣ鋼棒を始めとして自動車や土木
用機械の重要保安部品としては品質の安定性に欠けるこ
とが問題となっている。

【０００６】遅れ破壊とは、静荷重下におかれた鋼があ
る時間経過後に突然脆性的に破断する現象であり、外部
環境から鋼中に侵入した水素による一種の水素脆性に起
因するとされている。遅れ破壊は高強度鋼ほど発生しや
すいことから、上記の機械構造用鋼の適用に当たり、実
用上その強度レベルを引張強さで100kgf/mm²以下にする
ことが望ましいとの制限が加えられているのが現状であ
る。

【０００７】この現状に対して、上記の低合金鋼からな
る機械構造用鋼より耐遅れ破壊性の優れた鋼として、例
えば、18％Ni− 7.5％Co−５％Mo− 0.5％Ti− 0.1％Al
の組成を有する18％Niマルエージング鋼が製造されてい
る。この鋼は、高強度でありながら遅れ破壊の発生の恐
れがなく使用できるという特質を有しているが、極めて
高価な鋼であるため、経済性の観点から用途が限られて
おり、機械構造用として広く使用されるには到っていな
い。

【０００８】経済性を考慮した高強度で耐遅れ破壊性に
優れた構造用鋼および高強度ボルト用鋼として、例え
ば、特開昭58−84960 号、同61−117248号および同61−
130456号の各公報等に開示されるものがあり、更に、耐
遅れ破壊性自体の改善を試みた鋼が、特開平３−243745
号や特開平２−145746号の各公報によって提案されてい
る。しかし、これらの鋼にはいずれも所定量のMoが含有
されているため、Moの高価格にともない鋼の製造費が高
価になり、実用化に当たり、経済性の面で依然として問
題が残っている。

【０００９】この他にも、特開昭58−113317号、同58−
157921号、同58−61219 号および同58−117856号の各公
報等の提案があるが、提案された鋼種または製造法で
は、靱性や耐遅れ破壊性は不充分であり、機械構造用と
して更に改善すべき点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した産業
界の要求に応えるべく、140kgf/mm²以上の引張強度を有
し、かつ、耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼を安価に
提供することを目的としている。更に、本発明の目的を
詳細に説明すると、例えば、橋梁用高張力ボルト等のよ
うに恒久的に使用するのではなく、定期的な補修あるい
は取り替えを前提とし、一定期間内の遅れ破壊の発生の
恐れのない140kgf/mm²以上の引張強さを有する機械構造
用鋼を安価に提供することである。このような機械構造
用鋼の用途としては、各種構造物用高張力鋼、自動車、
土木機械、産業機械用のボルト用鋼および高張力鋼板が
あり、これらの用途に本発明鋼を提供することによっ
て、前記の産業界の要求に応えることができる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の機械構造
用鋼を要旨とする。

【００１２】(1) 重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si：
0.5〜2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、C
r：0.10〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.2
0％、Ni：0.05〜0.50％およびＶ：0.01〜0.30％を含有
し、残部はFeおよび不可避不純物からなり、不純物とし
てのMoが0.01％以下、Ｐが 0.015％以下およびＳが0.01
％以下であることを特徴とする140kgf/mm²以上の引張強
さを有する耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼。

【００１３】(2) 重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si：
0.5〜2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、C
r：0.10〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.2
0％、Ni：0.05〜0.50％、Ｖ：0.01〜0.30％およびZr：
0.01〜0.15％を含有し、残部はＦｅおよび不可避不純物
からなり、不純物としてのＭｏが0.01％以下、Ｐが 0.0
15％以下およびＳが0.01％以下であることを特徴とする
140kgf/mm²以上の引張強さを有する耐遅れ破壊性に優れ
た機械構造用鋼。

【００１４】(3) 重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si：
0.5〜2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、C
r：0.10〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.2
0％、Ni：0.05〜0.50％およびＶ：0.01〜0.30％ならび
にTi：0.01〜0.10％およびＢ：0.0003〜0.0050％の中の
１種以上を含有し、残部はFeおよび不可避不純物からな
り、不純物としてのMoが0.01％以下、Ｐが 0.015％以下
およびＳが0.01％以下であることを特徴とする140kgf/m
m²以上の引張強さを有する耐遅れ破壊性に優れた機械構
造用鋼。

【００１５】(4) 重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si：
0.5〜2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、C
r：0.10〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.2
0％、Ni：0.05〜0.50％、Ｖ：0.01〜0.30％およびZr：
0.01〜0.15％ならびにTi：0.01〜0.10％およびＢ：0.00
03〜0.0050％の中の１種以上を含有し、残部はFeおよび
不可避不純物からなり、不純物としてのMoが0.01％以
下、Ｐが 0.015％以下およびＳが0.01％以下であること
を特徴とする140kgf/mm²以上の引張強さを有する耐遅れ
破壊性に優れた機械構造用鋼。

【００１６】また、(1) 〜(4) の機械構造用鋼は、鋼の
組織が焼入れ焼戻し組織であることが好ましい。

【００１７】

【作用】これまでに開発されている耐遅れ破壊性に優れ
た機械構造用鋼には、必ずMoが添加されている。鋼中に
含有されたMoは、水素過電圧を下げることによって、鋼
の水素侵入抑制効果を示す。この効果によって遅れ破壊
の原因となる水素脆化を防止し、鋼の耐遅れ破壊性を向
上させているのである。しかし、Moは高価な元素である
ため、Moを含有する鋼は経済性の観点から用途が限定さ
れるのは、前述の通りである。

【００１８】本発明者らは、Moよりも安価で、その添加
により水素侵入抑制効果を示すCuを、Moの代用として用
いることとし、Cu含有鋼の遅れ破壊特性について研究の
結果、次の知見を得ることができた。

【００１９】従来の低合金鋼のMo含有量の範囲 (約
0.01〜 0.8％) でCuを添加しても、Cu添加による腐食抑
制効果および水素侵入抑制効果はない。一方、Mo以外の
合金組成を変えずに、Moを無添加で、単にCuを添加した
のみで水素侵入を抑えようとしても、所期の腐食抑制効
果等は得られない。

【００２０】図１は、低合金鋼のMo含有量の範囲で、Cu
の含有が水素透過量および腐食速度に及ぼす影響を示す
図である。但し、試料のCr含有量はいずれも２％とし
た。同図から明らかなように、Mo含有量が0.01〜 0.8％
の範囲では、Cuの添加は水素透過量および腐食速度に実
質的に影響を及ぼさない。

【００２１】ところが、低合金鋼のCr含有量を低下
させることによって、Cuの含有による水素侵入抑制効果
を飛躍的に向上させることができる。しかも、その水素
侵入抑制効果は、Moの含有による効果よりも優れたもの
である。

【００２２】図２は、Cu含有量が 0.3％であるMo添加鋼
およびMo非添加鋼において、水素透過量にCr含有量が及
ぼす影響を示した図である。同図の試料において、Mo添
加鋼はMoを0.50％含有しているのに対し、Mo非添加鋼は
Moが 0.003％の不純物レベルである。Mo以外の化学組成
は、Cu含有量が 0.3％で、他はＣ：0.31％、Si：0.26
％、Mn：0.35％、Ｐ： 0.005％、Ｓ： 0.008％、sol.A
l：0.10％、Ni：0.46％、Nb： 0.173％およびＶ：0.05
％である。

【００２３】更に、機械構造用鋼として優れた特性
を持たせるには、 a) 低Ｐ、低Ｓ化による粒界偏析の軽減および清浄化が
有効である。

【００２４】b) Niの添加は、Cuチェッキングによる熱
間加工性の低下を防ぐことができ、有効である。

【００２５】c) NbおよびＶの添加は、結晶粒の細粒化
を著しく促進し、それに伴う粒界偏析の軽減が図れ、有
効である。

【００２６】d) Ti及びＢ添加は、鋼の焼入れ性を著し
く高めて高強度化し、かつ粒界を強化することができ、
有効である。

【００２７】本発明は、上記の知見に基づき完成された
ものである。以下に、本発明における鋼の化学組成およ
び組織の限定理由について述べる。

【００２８】（Ａ）化学組成Ｃ：Ｃは炭化物を形成し析出強化によって鋼を強化
し、また、焼入れ時に安定なマルテンサイト組織を生成
させて変態強化によっても鋼を強化するので、高強度化
する上で必須の元素である。更に、焼入れ性の向上およ
び結晶の細粒化にも有効な成分である。0.20％未満では
焼入れ性の劣化をきたし、また、炭化物の析出量が少な
くδ−フェライトを多量に生成して強度と靱性を損な
う。一方、0.50％を超える場合には、焼入れ時の焼き割
れ感受性が増加し、また、鋼が著しく硬化して、延性、
溶接性および加工性が低下する。従って、Ｃ量は0.20〜
0.50％とする。

【００２９】Si： Siは鋼の脱酸および強化に有効な元
素である。本発明鋼は耐遅れ破壊性の観点からCrを低減
し、Moを添加しない鋼であるため、Siによる鋼の強化を
活用している。その含有量が 0.5％未満では、鋼の強化
に所期の効果が得られず、一方、その含有量が 2.0％を
超えると、鋼の清浄性を損ない靱性の劣化をきたす場合
があるため、本発明ではその含有量を 0.5〜2.0 ％とす
る。

【００３０】Mn： Mnは脱酸のほか、焼入れ性向上に有
効な元素であるが、多量に含有させると粒界脆化現象が
生じ、遅れ破壊の発生を促進する。更に、MnはＳと結合
して、割れの基点となるため、耐遅れ破壊性の改善のた
めには極力その含有量を低下させなければならない。従
って、耐遅れ破壊性の改善を目的とする本発明ではMnの
含有量を 0.5％未満とする。

【００３１】Cu： Cuは外部環境からの鋼中への水素侵
入を抑制する作用をもつ。また、NbおよびCrと複合添加
することによって、鋼の焼戻し軟化抵抗を著しく高める
ことができるので、高い焼戻し温度を採用することが可
能になる。この水素侵入を抑制する効果と高い焼戻し温
度を採用することが可能になることとが相まって、Cuの
添加は耐遅れ破壊性の向上に有効である。しかし、その
含有量が0.10％未満では上記の効果が小さく、一方、1.
00％を超えて含有させると溶接性、熱間加工性および靱
性の劣化をきたすので、本発明ではCuの含有量を0.10％
〜1.00％とする。

【００３２】Cr： Crは鋼の焼入れ性を向上させるとと
もに、鋼の焼戻し軟化抵抗を高める作用がある。特に、
NbやCuとの複合添加で、鋼の焼戻し軟化抵抗を著しく向
上させるが、その含有量が0.10％未満では、鋼の焼戻し
軟化抵抗を高める効果は乏しい。一方、Cr含有量が1.50
％を超えると、Cuの水素侵入抑制効果を損なうことにな
り、耐遅れ破壊性を低下させてしまう。従って、本発明
ではその含有量を0.10〜1.50％とする。

【００３３】なお、Cuによる水素侵入抑制効果を確実に
発揮させ、耐遅れ破壊性を向上させるには、Cr含有量を
0.50％以下に抑えるのが好ましい。

【００３４】Al： Alは鋼の脱酸の安定化、均質化およ
び細粒化を図るのに有効であるが、0.01％未満では所期
の効果を得ることができない。一方、0.10％を超えて含
有させてもその効果は飽和してしまい、更に、介在物の
増大により疵が発生し靱性も劣化する。そのため、本発
明ではその含有量を0.01〜0.10％とする。

【００３５】Nb： Nbを添加することにより結晶粒の細
粒化が促進され、耐遅れ破壊性が一段と向上する。しか
し、 0.005％未満では所期の効果が得られず、一方、0.
20％を超えると強度、延性などを損なう。従って、Nbの
含有量は 0.005〜0.20％とした。

【００３６】Ni： Niは鋼の靱性を高めるのに有効であ
ると共に、Cuチェッキングによる熱間加工性の低下を防
ぐ効果がある。しかし、その含有量が0.05％未満では、
熱間加工性の低下を防ぐ効果は乏しい。一方、0.50％を
超えるとその効果が飽和し、また、Niは高価な合金元素
であり経済性をも考慮して、本発明ではその含有量を0.
05〜0.50％とする。

【００３７】Ｖ：Ｖには、Nbと同様に結晶粒の細粒化
の促進作用があり、耐遅れ破壊性をさらに向上させる。
しかし、0.01％未満では所期の効果が得られず、一方、
0.30％を超えると強度を損なう。従って、その範囲を0.
01〜0.30％とする。

【００３８】TiおよびＢ： TiおよびＢには鋼の焼入れ
性を一段と向上させる作用があり、特に、製品寸法が大
きい場合には、高強度を確保する目的で添加するのが好
ましい。しかし、Ti：0.01％未満、Ｂ：0.0003％未満で
は、鋼の焼入れ性の向上の効果が小さく、また、Ti、Ｂ
はそれぞれ0.10％、 0.005％を超えて含有させると、鋼
の靱性が劣化する。従って、TiおよびＢについてその含
有量をそれぞれ0.01〜0.10％、0.0003〜0.0050％とす
る。

【００３９】Zr：必要に応じて、添加することができ
る。Zrは鋼中に炭化物を微細球状に分散させて、耐遅れ
破壊性を一層改善する効果を有する。特に、高強度鋼の
場合に高い耐遅れ破壊性を確保する目的で含有させる
が、0.01％未満ではその効果が小さく、一方、0.15％を
超えて含有させると靱性劣化をきたすので、その含有量
を0.01〜0.15％とする。

【００４０】Mo： Moは、Cr含有量が上記の値である場
合、Cuの水素侵入抑制効果を低下させる。Cuが腐食速度
を下げることにより水素侵入抑制効果を示すのに対し、
Moは相反して腐食速度を上げる作用があるためである。
よって、本発明ではその含有量を鋼中不純物としての範
囲に抑えるため0.01％以下とする。

【００４１】Ｐ：Ｐはどのような熱処理を施しても、
その粒界偏析を完全に消滅させることはできず、また、
粒界強度を低下させて耐遅れ破壊性を劣化させるため、
本発明ではＰを鋼中不純物として 0.015％以下とする。

【００４２】Ｓ：Ｓは前記のMnと結合して割れの基点
になるとともに、単独でも粒界に偏析して遅れ破壊の原
因となるため、極力その含有量を低く制限することが必
要である。従って、本発明ではＳを鋼中不純物として0.
01％以下とする。

【００４３】（Ｂ）組織上記した化学組成を有する鋼であっても、140kgf/mm²以
上の引張強さと良好な耐遅れ破壊性とを具備させるに
は、通常の熱間圧延 (加熱温度：1000〜1200℃)を行
い、圧延後直ちに 850〜1020℃で30〜60min の保持の後
油焼入れするか、または、圧延後1000〜1200℃に再加熱
してから 850〜1020℃で30〜60min の保持の後焼入れを
施して、鋼組織を低温変態生成物 (マルテンサイトや低
温ベイナイト) からなる組織として、これを 200〜 680
℃で30〜60min の加熱の後空冷して焼戻しを施したいわ
ゆる焼入れ焼戻し組織とすることが好ましい。

【００４４】即ち、焼きならし材、焼きならし焼戻し
材、圧延まま材または圧延材を焼戻した材料に生ずる高
温変態生成物である高温ベイナイト、フェライト、パー
ライトを主とする組織では、安定して引張強さが140kgf
/mm²以上の高強度が得難い場合がある。一方、焼入れま
まの鋼は引張強さは高いが、降伏点が低く機械構造用鋼
として使用する場合に使用中に応力緩和が生じやすい。
また、焼入れままの鋼は耐遅れ破壊性、靱性および加工
性等が不充分であるという問題がある。

【００４５】従って、鋼の所定の強度と耐遅れ破壊性を
付与するためには焼入れ後焼戻し処理をして、鋼の組織
を焼入れ後焼戻し組織 (主として焼戻しマルテンサイト
組織) とするのが好ましい。

【００４６】しかし、本発明鋼は、焼入れ焼戻し組織を
必須とするものではない。前記の通り、本発明鋼の特徴
は使用中の水素侵入量を低減させて耐遅れ破壊性を向上
させたものであり、この性質は金属組織にそれほど依存
しないからである。

【００４７】

【実施例】次に、本発明鋼の実施例を示し、比較鋼およ
び従来鋼と対比しながらその特性を具体的に説明する。

【００４８】まず通常の方法によって、表１(1) および
(2)に示す化学組成の鋼 (符号１〜44) を50kg大気溶解
炉にて溶製した。

【００４９】

【表１（１）】

【００５０】

【表１（２）】

【００５１】鋼種１〜37は、本発明の範囲内の組成を有
する本発明鋼であり、鋼種38〜44は表１中で＊印を付与
した点で、本発明の範囲から外れた組成の比較鋼であ
る。また、鋼種45〜47は従来鋼であり、鋼種45はJIS G
4105(1989)のSCM440であり、鋼種46はJIS G 4103(1989)
のSNCM616 鋼であり、また、鋼種47は特開昭58−84960
号公報によって提案された高張力鋼である。

【００５２】製造法は、鋼種によって次の１〜４の工程
に大別した。

【００５３】１．鋼種１〜６、10〜16、20〜24、28〜3
2、36〜39および43〜44ならびに従来鋼45〜47：1100〜1
200℃での熱間鍛造および熱間圧延にて厚さ15mmの板材
とし、 900℃で45min の加熱の後、油焼入れ（冷却速度
30℃/sec）して、次いで 600℃で45minの加熱の後空冷
して焼戻しを行い、鋼の組織を焼入れ焼戻し組織とした
（以後、この製造法は「ＱＴ」で表示する）。

【００５４】２．鋼種７、17、25、33および40：1100〜
1200℃での熱間鍛造および熱間圧延にて、厚さ15mmの板
材に加工したまま（以後、この製造法は「圧延まま」で
表示する）。

【００５５】３．鋼種８、18、26、34および41：1100〜
1200℃での熱間鍛造および熱間圧延にて厚さ15mmの板材
とし、 900℃で45min の加熱の後、油焼入れ（冷却速度
30℃/sec）したまま（以後、この製造法は「ＡｓＱ」で
表示する）。

【００５６】４．鋼種９、19、27、35および42：1100〜
1200℃の熱間鍛造および熱間圧延にて厚さ15mmの板材と
し、そののち、Ar₃点以上から 400〜500 ℃まで冷却速
度10〜15℃/sec（水冷）で加速冷却した（以後、この製
造法は「加速冷却」で表示する）。

【００５７】上記のようにして調整した鋼について、定
荷重試験方法によって、遅れ破壊性を調査した。

【００５８】図３は、定荷重試験機の概略構成を示す図
である。図４は、この定荷重試験で用いた試験片とノッ
チの形状および寸法を示す図であり、同図（イ）は試験
片を示し、同図（ロ）は試験片のノッチ部の拡大図を示
している。なお、図４中において数字はmmの単位の長
さを示す。

【００５９】定荷重試験の要領は、図４に示す形状およ
び寸法の試験片を、図３の試験片１として定荷重試験機
に取り付けて、pH＝２のワルポール液 (塩酸と酢酸ナト
リウム水溶液の混合液) 環境下で、試験温度（25℃）に
保持して、 750時間の間、静荷重 (引張応力：140kgf/m
m²) を付加し、定電流 (１mA/cm²) を流して水素を試験
片に陰極チャージしながら、破断の発生を観察した。こ
の定荷重試験の条件において、試験環境として採用した
pH＝２は、実使用環境において実現可能な最も厳しい環
境に相当するものであり、この結果は実使用のうち最も
厳しい環境での耐遅れ破壊性を評価するものと考えられ
る。また、試験温度として採用した25℃は、遅れ破壊試
験を実施する上での標準温度である。

【００６０】代表的な鋼種については、その他の性質と
して機械構造用鋼として要求される引張強度、靱性およ
び延性についても試験を実施した。靱性は、25℃におけ
るシャルピー試験のシェルフエネルギー値( Ｊ/cm²) に
よって、また、延性は、 900℃における高温圧縮試験で
変形に必要な応力 (kgf/mm²)によって評価した。

【００６１】以上の試験結果を表２(1) および (2)にま
とめた。同表中、 750時間の定荷重試験で破断しなかっ
た鋼種は○で示し、破断した鋼種は×で示すとともに、
特定の鋼種について定荷重試験での破断時間を表示し
た。更に、全鋼種の強度レベルを把握するため、引張強
度を示している。

【００６２】

【表２（１）】

【００６３】

【表２（２）】

【００６４】表２から明らかなように、本発明鋼は全て
140kgf/mm²以上の引張強さを有し、定荷重試験の破断時
間がいずれも 750時間を超えていることから、耐遅れ破
壊性に優れていることが分かる。更に、シャルピー試験
のシェルフエネルギー値が 290Ｊ/cm²以上と、比較鋼に
比べ高くなっていることから靱性の点で、また、高温圧
縮試験の変形必要応力が19kgf/mm² 以下と、比較鋼に比
べ小さくなっていることから延性の点でも、それぞれ改
善されていることが分かる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によると、140kgf/mm²以上の引張
強さを有する機械構造用鋼を得ることができ、前述した
ように定期補修または取り替えを前提とする一定の使用
期間においては、遅れ破壊発生の恐れのない、特に、高
張力ボルトやＰＣ鋼棒、更には大型機械用の高張力鋼板
用として好適な鋼材を安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】低合金鋼のMo含有量の範囲で、Cuが水素透過量
および腐食速度に及ぼす影響を示す図である。

【図２】Cu含有量が 0.3％であるMo添加鋼およびMo非添
加鋼において、水素透過量に及ぼすCrの影響を示した図
である。

【図３】定荷重試験機の概要を示す図である。

【図４】定荷重試験で用いた試験片とノッチの形状およ
び寸法を示す図であり、（イ）は試験片を示し、（ロ）
は試験片のノッチ部の拡大図を示す。

【符号の説明】

１…試験片、２…荷重、３…温度調節装置、４…サーモ
スタット５…ポンプ、６…ポテンショスタット、７…対極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si： 0.5〜
2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、Cr：0.10
〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.20％、N
i：0.05〜0.50％およびＶ：0.01〜0.30％を含有し、残
部はFeおよび不可避不純物からなり、不純物としてのMo
が0.01％以下、Ｐが 0.015％以下およびＳが0.01％以下
であることを特徴とする140kgf/mm²以上の引張強さを有
する耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼。
【請求項２】重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si： 0.5〜
2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、Cr：0.10
〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.20％、N
i：0.05〜0.50％、Ｖ：0.01〜0.30％およびZr：0.01〜
0.15％を含有し、残部はFeおよび不可避不純物からな
り、不純物としてのMoが0.01％以下、Ｐが 0.015％以下
およびＳが0.01％以下であることを特徴とする140kgf/m
m²以上の引張強さを有する耐遅れ破壊性に優れた機械構
造用鋼。
【請求項３】重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si： 0.5〜
2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、Cr：0.10
〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.20％、N
i：0.05〜0.50％およびＶ：0.01〜0.30％ならびにTi：
0.01〜0.10％およびＢ：0.0003〜0.0050％の中の１種以
上を含有し、残部はFeおよび不可避不純物からなり、不
純物としてのMoが0.01％以下、Ｐが 0.015％以下および
Ｓが0.01％以下であることを特徴とする140kgf/mm²以上
の引張強さを有する耐遅れ破壊性に優れた機械構造用
鋼。
【請求項４】重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si： 0.5〜
2.0 ％、Mn： 0.5％未満、Cu：0.10〜1.00％、Cr：0.10
〜1.50％、Al：0.01〜0.10％、Nb： 0.005〜0.20％、N
i：0.05〜0.50％、Ｖ：0.01〜0.30％およびZr：0.01〜
0.15％ならびにTi：0.01〜０．１０％およびＢ：０．０
００３〜0.0050％の中の１種以上を含有し、残部はFeお
よび不可避不純物からなり、不純物としてのMoが0.01％
以下、Ｐが 0.015％以下およびＳが0.01％以下であるこ
とを特徴とする140kgf/mm²以上の引張強さを有する耐遅
れ破壊性に優れた機械構造用鋼。
【請求項５】鋼の組織が焼入れ焼戻し組織であることを
特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載
の140kgf/mm²以上の引張強さを有する耐遅れ破壊性に優
れた機械構造用鋼。