JPH0790362A - 表層浸燐ボルトの遅れ破壊防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、表層部に白色の燐濃化層があって
も遅れ破壊を起こさないボルトの製法を提供することを
目的とする。 【構成】 本発明は、表層部に燐を含有するボルト素材
の表層部の含有炭素量を，約０．３０％以下になるよう
に脱炭することによって、ボルトの遅れ破壊の防止を図
ることを特徴とした、表層浸燐ボルトの遅れ破壊防止方
法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表層部に燐を含有する
ボルトの遅れ破壊を防止する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボルトの製造方法は、通常、冷間加工に
よりボルト素材を形成した後、熱処理（焼入れ、焼戻
し）及びネジ転造を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の冷間
加工工程では、成形用金型の寿命向上を図るために金型
とボルト素材との摩擦抵抗を少なくする必要があり、そ
のためにボルト素材表面に潤滑剤の化成皮膜処理が行わ
れる。この皮膜処理には、現在実用化されているものと
して、 石灰せっけん皮膜 ほう砂（ボラ
ックス皮膜） 燐酸塩皮膜（ボンデライジング） しゅう酸塩皮
膜 金属めっき皮膜などがある。 ボルトの冷間圧造用としては、の燐酸塩皮膜が主に使
われるが、構成されている成分中に燐が存在しているこ
とは広く知られている。そのため、このボルト素材の皮
膜中の燐が、冷間圧造後の熱処理の時の化学反応によ
り、ボルト素材の表層部に浸透してしまい、ボルト表層
部を脆弱化させ、脆弱部を起点として遅れ破壊を起こし
やすくする。これについては、日本工業規格（ＪＩＳ）
でも『強度区分１２．９のおねじ部品には、引張応力が
働く表面に光学顕微鏡で確認できる白色の燐濃化層があ
ってはならない』（ＪＩＳ Ｂ １０５１「鋼製のボル
ト・小ねじの機械的性質」）と規定している。燐濃化層
のできる原因である、燐酸塩皮膜を熱処理前に除去する
方法も種々発表されているが、除去方法によってはボル
ト表層部への悪影響もあり、安価で決定的な方法は確立
されていない。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は、上記のような問題点を解決
するためになされたもので、表層部に白色の燐濃化層が
あっても遅れ破壊を起こさないボルトの製法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、表層部
に燐を含有するボルト素材の表層部の含有炭素量を、約
０．３０％以下になるように脱炭することによって、ボ
ルトの遅れ破壊の防止を図ることを特徴とした、表層浸
燐ボルトの遅れ破壊防止方法である。

【０００６】

【試験】

＜イ＞試験の方法 表層浸燐ボルトの遅れ破壊への影響を確認するために次
の試験を行った。 （１）石灰せっけん皮膜の生成 冷間圧造用素材（ＳＣＭ４４０）に潤滑用皮膜処理を施
す。この段階でのボルトへの燐の影響をゼロとするため
に、皮膜剤としては、燐を含まない「石灰せっけん皮
膜」を使用する。

【０００７】（２）冷間加工 石灰皮膜を施したボルト素材を、金型に圧入してボルト
頭部と軸部を形成する。 ねじ部を転造して、熱処理前
のボルトが完成する。

【０００８】（３）表面改質（脱炭及び浸炭） 燐の影響を確認するための準備として、燐濃度の異なる
燐酸塩皮膜を表層部に生成する。図１に示すように、表
面燐量をＡ、Ｂ、Ｃの３水準に設定する。なお、Ａの
０．０６２％は、ボルトの製造工程において、潤滑剤に
混入する燐が、ボルトの表層部に浸透する量の最大と考
えられる量よりも多く設定してある。 また、Ｃの０．
０２５％は、ボルトの製造工程において、潤滑剤に混入
する燐が、ボルトの表層部に浸透する量の最少と考えら
れる量よりも少く設定してある。 ボルト素材の表面か
ら０．１mmまでの表層部の炭素量を、図１のからま
での７種類に改質する。表面改質前のボルト素材の炭素
量の分析値は０．４１％であるので、からは脱炭、
とは浸炭となる。

【０００９】（４）表面改質（浸燐） 燐酸塩皮膜処理によってボルト素材の表層部に燐を含浸
させる。図１に示すように、表面燐量をＡ、Ｂ、Ｃの３
種類に設定する。なお、Ａの０．０６２％は、ボルトの
製造工程において、潤滑剤に混入する燐が、ボルトの表
層部に浸透する量の最大と考えられる量よりも多く設定
してある。 また、Ｃの０．０２５％は、ボルトの製造
工程において、潤滑剤に混入する燐が、ボルトの表層部
に浸透する量の最少と考えられる量よりも少く設定して
ある。

【００１０】（５）熱処理、ねじ転造、 焼入れ（真空加熱８５０±１０℃）、焼戻し（４９０±
１５℃）の熱処理を行って、強度区分１２．９のボルト
が出来上がる。

【００１１】（６）表面改質（脱炭及び浸炭） 上記熱処理の段階で、熱処理雰囲気の濃度調整により、
ボルト表層部の炭素量を任意の量に変えて、複数の水準
のボルトを作成する。図１は、ボルト素材の表面から
０．１mmまでの表層部の炭素量を、〜までの７水準
に改質した場合である。ボルト素材の母材としての炭素
量の分析値は０．４１％であるので、〜は脱炭、
とは浸炭となる。

【００１２】（７）遅れ破壊試験 〜までの７水準の表面炭素量を有するボルトで、か
つＡ〜Ｃまでの３水準の表面燐量を有する計２１種類の
ボルトを、１００本ずつ用意して、遅れ破壊促進試験に
より破損率を確認する。遅れ破壊促進試験としては、 試験用試料には、試験片ではなく上記２１種類の実
体ボルトを使用する。 実体ボルトを遅れ破壊促
進試験用治具により降伏点まで締め付ける。 治具に締め付けた状態で、希釈した塩酸中に浸漬す
るなどして、水素などがボルト素材に浸入しやすくす
る。当然のことながら、浸漬される治具要部はステンレ
スなどの塩酸などの腐食液に侵されない部材で作製す
る。別な方法としては、予め実体ボルトを希釈した塩酸
中に浸漬した後に治具により締め付けてもよい。 締め付けた状態で５〜１０日間放置する。 放置後、ボルトの破損状況を解析し、表層部燐濃化
層と破面が遅れ破壊特有の脆性破面を呈していることを
確認する。

【００１３】＜ロ＞試験結果 図１に示すように、〜までの表面炭素量のボルト
は、表面燐量がＡ〜Ｃのいずれかにおいて多数のボルト
の破損が見られる。それに対して、〜までの表面炭
素量のボルトは、表面燐量がＡ、Ｂ、Ｃのいずれの場合
であっても、破損本数は０本である。従って、表面炭素
量を約０．３０％以下に設定すれば、ボルトの表層部に
どのような割合で燐が浸透していても、ボルトの遅れ破
壊を確実に防止できることが確認された。

【００１４】

【本発明の効果】本発明は、以上のように、ボルト表層
部の含有炭素量を約０．３０％以下に脱炭することによ
って、表層部に燐を含有するボルトの遅れ破壊を防止す
ることができる。従って、燐を混入した潤滑剤を塗布し
て冷間加工を行って製造したボルトであっても、十分な
使用強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実験デ−タの説明図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表層部に燐を含有するボルト素材の表層
   部の含有炭素量を、 約０．３０％以下になるように脱炭することによって、 ボルトの遅れ破壊の防止を図ることを特徴とした、 表層浸燐ボルトの遅れ破壊防止方法。