JPH0841537A - 高強度高靭性ボルト用鋼材の製法 - Google Patents
高強度高靭性ボルト用鋼材の製法Info
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- JPH0841537A JPH0841537A JP17888594A JP17888594A JPH0841537A JP H0841537 A JPH0841537 A JP H0841537A JP 17888594 A JP17888594 A JP 17888594A JP 17888594 A JP17888594 A JP 17888594A JP H0841537 A JPH0841537 A JP H0841537A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｓ，Ａｌ，Ｖ等の含有量が
特定された鋼を、９００〜１１５０℃の温度に加熱後熱
間圧延を行ない、仕上げ圧延の後８００℃から５００℃
までの温度域を２℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却
することにより、フェライト＋ベイナイト組織の面積率
を９０％以上とし、その後５５０〜７００℃の温度範囲
で焼なましを行なう。 【効果】 調質ボルト用鋼材を用いたボルトに比べて遜
色のない強度と靭性を示し且つ強度ばらつきの小さい非
調質ボルトを得ることができ、更には変形抵抗が小さく
冷間ボルト加工における工具寿命の延長にも寄与するこ
とができる。
特定された鋼を、９００〜１１５０℃の温度に加熱後熱
間圧延を行ない、仕上げ圧延の後８００℃から５００℃
までの温度域を２℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却
することにより、フェライト＋ベイナイト組織の面積率
を９０％以上とし、その後５５０〜７００℃の温度範囲
で焼なましを行なう。 【効果】 調質ボルト用鋼材を用いたボルトに比べて遜
色のない強度と靭性を示し且つ強度ばらつきの小さい非
調質ボルトを得ることができ、更には変形抵抗が小さく
冷間ボルト加工における工具寿命の延長にも寄与するこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度高靭性ボルト用
鋼材の製法に関し、特に強度ばらつきが小さく６９０Ｎ
／ｍｍ2 レベル以上の優れた引張強度を安定して発揮し
得る様な高強度高靭性ボルト用鋼材を、確実に製造する
ことのできる方法に関するものである。
鋼材の製法に関し、特に強度ばらつきが小さく６９０Ｎ
／ｍｍ2 レベル以上の優れた引張強度を安定して発揮し
得る様な高強度高靭性ボルト用鋼材を、確実に製造する
ことのできる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】たとえば６９０Ｎ／ｍｍ2 レベル以上の
引張強度を有する高強度ボルトとしては、従来より主に
調質ボルトが使用されてきた。即ち調質ボルトは、炭素
含有量が０．３％程度以上の中炭素鋼あるいは低合金鋼
よりなる線材や棒鋼を使用し、通常は球状化焼なまし処
理、冷間伸線加工、冷間ボルト成形、ねじ転造等を経た
後、最終的に焼入れ・焼戻し処理することによって製造
されている。
引張強度を有する高強度ボルトとしては、従来より主に
調質ボルトが使用されてきた。即ち調質ボルトは、炭素
含有量が０．３％程度以上の中炭素鋼あるいは低合金鋼
よりなる線材や棒鋼を使用し、通常は球状化焼なまし処
理、冷間伸線加工、冷間ボルト成形、ねじ転造等を経た
後、最終的に焼入れ・焼戻し処理することによって製造
されている。
【０００３】しかし最近では、省エネルギーに対する要
請の高まりを背景として、球状化焼なましや焼入れ・焼
戻し処理等の熱処理を省略できる非調質ボルト用鋼材の
研究が進められ、例えば特開昭５０−５１９２０号、同
５９−１２３７４１号等に記載されている様な技術も提
案されている。また８Ｔボルトに関しては、圧延後の引
張強度を７００Ｎ／ｍｍ2 程度に調整し、伸線加工時の
加工硬化を利用して目標とする９００Ｎ／ｍｍ2 レベル
を確保している。ところがこの様な方法を採用するに
は、圧延後の強度−延性バランスのよい材料が必要であ
るところから、こうした材料特性を確保するための手段
として、圧延前の加熱温度や圧延後の冷却条件等をうま
く制御する方法等が試みられており、本出願人も、先に
特開昭６１−２８４５５４号公報に開示の非調質ボルト
用鋼材を提案した。
請の高まりを背景として、球状化焼なましや焼入れ・焼
戻し処理等の熱処理を省略できる非調質ボルト用鋼材の
研究が進められ、例えば特開昭５０−５１９２０号、同
５９−１２３７４１号等に記載されている様な技術も提
案されている。また８Ｔボルトに関しては、圧延後の引
張強度を７００Ｎ／ｍｍ2 程度に調整し、伸線加工時の
加工硬化を利用して目標とする９００Ｎ／ｍｍ2 レベル
を確保している。ところがこの様な方法を採用するに
は、圧延後の強度−延性バランスのよい材料が必要であ
るところから、こうした材料特性を確保するための手段
として、圧延前の加熱温度や圧延後の冷却条件等をうま
く制御する方法等が試みられており、本出願人も、先に
特開昭６１−２８４５５４号公報に開示の非調質ボルト
用鋼材を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが非調質ボルト
は、前述の如く伸線加工により強度を高めた材料を使用
し、冷間圧造によってボルトに成形するものであるため
ボルト成形時の変形抵抗が大きく、そのため金型寿命が
非常に短くなるという欠点がある。しかも非調質ボルト
は調質ボルトに比べて靭性が低く、同一強度の調質ボル
トに比べると、たとえばくさび引張試験において首下破
断を起こし易いという問題が指摘されている。更に非調
質ボルトは、圧延ままの線材を伸線加工により所定の強
度に調整して使用するため、圧延状態での強度のばらつ
きがそのまま最終製品に反映され、製品ボルトは強度ば
らつきの大きいものとなり、品質の安定したものが得ら
れにくいという難点もある。
は、前述の如く伸線加工により強度を高めた材料を使用
し、冷間圧造によってボルトに成形するものであるため
ボルト成形時の変形抵抗が大きく、そのため金型寿命が
非常に短くなるという欠点がある。しかも非調質ボルト
は調質ボルトに比べて靭性が低く、同一強度の調質ボル
トに比べると、たとえばくさび引張試験において首下破
断を起こし易いという問題が指摘されている。更に非調
質ボルトは、圧延ままの線材を伸線加工により所定の強
度に調整して使用するため、圧延状態での強度のばらつ
きがそのまま最終製品に反映され、製品ボルトは強度ば
らつきの大きいものとなり、品質の安定したものが得ら
れにくいという難点もある。
【０００５】本発明は上記の様な問題点に着目してなさ
れたもので有って、その目的は、冷間圧造によるボルト
成形時における変形抵抗の低減による金型寿命の延長、
調質ボルトと同等の靭性の確保、強度ばらつきの少ない
製品ボルトの提供、といった要望を一気に達成し得る様
な非調質ボルト用鋼材の製法を確立しようとするもので
ある。
れたもので有って、その目的は、冷間圧造によるボルト
成形時における変形抵抗の低減による金型寿命の延長、
調質ボルトと同等の靭性の確保、強度ばらつきの少ない
製品ボルトの提供、といった要望を一気に達成し得る様
な非調質ボルト用鋼材の製法を確立しようとするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る高強度高靭性ボルト用鋼材の製法
とは、 Ｃ ：０．０５〜０．２０％ Ｓｉ：０．０１〜１．０％ Ｍｎ：１．０〜２．０％ Ｓ ：０．０１５％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ｖ ：０．０５〜０．３％ の要件を満たし、あるいはこれらに加えてＣｒ：０．０
５〜０．５０％および／もしくはＮｂ：０．１％以下を
含み、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を、
９００〜１１５０℃の温度に加熱後熱間圧延を行ない、
仕上げ圧延の後８００℃から５００℃までの温度域を２
℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却することにより、
フェライト＋ベイナイト組織の面積率を９０％以上と
し、その後５５０〜７００℃の温度範囲で焼なましを行
なうところに要旨を有するものである。
のできた本発明に係る高強度高靭性ボルト用鋼材の製法
とは、 Ｃ ：０．０５〜０．２０％ Ｓｉ：０．０１〜１．０％ Ｍｎ：１．０〜２．０％ Ｓ ：０．０１５％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ｖ ：０．０５〜０．３％ の要件を満たし、あるいはこれらに加えてＣｒ：０．０
５〜０．５０％および／もしくはＮｂ：０．１％以下を
含み、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を、
９００〜１１５０℃の温度に加熱後熱間圧延を行ない、
仕上げ圧延の後８００℃から５００℃までの温度域を２
℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却することにより、
フェライト＋ベイナイト組織の面積率を９０％以上と
し、その後５５０〜７００℃の温度範囲で焼なましを行
なうところに要旨を有するものである。
【０００７】
【作用】本発明では、上記の様に成分組成の特定された
鋼材を使用し、所定の温度範囲に加熱してから熱間圧延
を行ない、仕上げ圧延の後８００℃から５００℃までの
温度域を２℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却するこ
とにより、フェライト＋ベイナイト主体の金属組織と
し、その後５５０〜７００℃の温度範囲で焼なましを行
なうものであり、こうした構成要件を特定することによ
って、前述の目的を達成したものである。まず、本発明
において鋼材の化学成分を定めた理由について詳述す
る。
鋼材を使用し、所定の温度範囲に加熱してから熱間圧延
を行ない、仕上げ圧延の後８００℃から５００℃までの
温度域を２℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却するこ
とにより、フェライト＋ベイナイト主体の金属組織と
し、その後５５０〜７００℃の温度範囲で焼なましを行
なうものであり、こうした構成要件を特定することによ
って、前述の目的を達成したものである。まず、本発明
において鋼材の化学成分を定めた理由について詳述す
る。
【０００８】Ｃ：０．０５〜０．２０％ Ｃは固溶強化により鋼に所定の強度を与えるのに欠くこ
とのできない元素であり、少なくとも０．０５％以上の
含有を必須とする。しかし多過ぎると、ボルト成形後の
靭性が劣化すると共にボルト形状への成形性も悪くなる
ので０．２０％を上限とする。Ｃのより好ましい含有量
は０．１２〜０．１７％の範囲である。
とのできない元素であり、少なくとも０．０５％以上の
含有を必須とする。しかし多過ぎると、ボルト成形後の
靭性が劣化すると共にボルト形状への成形性も悪くなる
ので０．２０％を上限とする。Ｃのより好ましい含有量
は０．１２〜０．１７％の範囲である。
【０００９】Ｓｉ：０．０１〜１．０％ Ｓｉは、脱酸元素として作用するほか強化元素としても
重要な元素であり、０．０１％以上含有させなければな
らない。しかし多くなり過ぎると、ボルト用鋼材として
の靭性に悪影響が現われてくるので、１．０％以下に抑
えなければならない。Ｓｉのより好ましい含有率は０．
０１〜０．３５％の範囲である。
重要な元素であり、０．０１％以上含有させなければな
らない。しかし多くなり過ぎると、ボルト用鋼材として
の靭性に悪影響が現われてくるので、１．０％以下に抑
えなければならない。Ｓｉのより好ましい含有率は０．
０１〜０．３５％の範囲である。
【００１０】Ｍｎ：１．０〜２．０％ Ｍｎは、脱酸・脱硫効果を発揮する他、焼入性を高めて
高強度化に寄与し、更には変態温度を低下させて組織を
微細化し靭性の向上にも寄与する。これらの作用効果を
有効に発揮させるには１．０％以上含有させることが必
要であるが、過度に含有させるとＭｎの偏析度が増大し
て靭性を却って悪化させるので、２．０％以下に抑えな
ければならない。Ｍｎのより好ましい含有率は１．２〜
１．６％の範囲である。
高強度化に寄与し、更には変態温度を低下させて組織を
微細化し靭性の向上にも寄与する。これらの作用効果を
有効に発揮させるには１．０％以上含有させることが必
要であるが、過度に含有させるとＭｎの偏析度が増大し
て靭性を却って悪化させるので、２．０％以下に抑えな
ければならない。Ｍｎのより好ましい含有率は１．２〜
１．６％の範囲である。
【００１１】Ｓ：０．０１５％以下 Ｓは偏析を起こし易い元素であり、特にＭｎＳ系の非金
属介在物量を低減して靭性や加工性を高めるには、Ｓを
０．０１５％以下、より好ましくは０．００５％以下に
抑えなければならない。
属介在物量を低減して靭性や加工性を高めるには、Ｓを
０．０１５％以下、より好ましくは０．００５％以下に
抑えなければならない。
【００１２】Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ａｌは脱酸を目的として含有される元素であり、０．０
１％未満では脱酸不足となって靭性や加工性に悪影響が
現われてくる。一方０．０５％を超えると、Ａｌ2 Ｏ3
系介在物量の増大によって清浄度が低下し、やはり靭性
が悪くなる。
１％未満では脱酸不足となって靭性や加工性に悪影響が
現われてくる。一方０．０５％を超えると、Ａｌ2 Ｏ3
系介在物量の増大によって清浄度が低下し、やはり靭性
が悪くなる。
【００１３】Ｖ：０．０５〜０．３％ Ｖは、熱間圧延前の９００〜１１５０℃の加熱によって
固溶し、仕上げ圧延後の冷却速度を２℃／ｓｅｃ以上と
することによって固溶状態を保ち殆ど析出しない。しか
し、圧延後の焼鈍時に析出し、析出硬化によって鋼材の
強度向上に寄与する。こうした効果は、０．０５％以上
含有させることによって有効に発揮されるが、その効果
は０．３％程度で飽和し、それ以上の添加は経済的に無
駄である。
固溶し、仕上げ圧延後の冷却速度を２℃／ｓｅｃ以上と
することによって固溶状態を保ち殆ど析出しない。しか
し、圧延後の焼鈍時に析出し、析出硬化によって鋼材の
強度向上に寄与する。こうした効果は、０．０５％以上
含有させることによって有効に発揮されるが、その効果
は０．３％程度で飽和し、それ以上の添加は経済的に無
駄である。
【００１４】本発明における必須の構成元素は以上の通
りであり、残部はＦｅおよび不可避不純物であるが、更
に他の元素としてＣｒ：０．０５〜０．５０％および／
またはＮｂ：０．１％以下を含有させることによって、
性能を更に高めることができる。
りであり、残部はＦｅおよび不可避不純物であるが、更
に他の元素としてＣｒ：０．０５〜０．５０％および／
またはＮｂ：０．１％以下を含有させることによって、
性能を更に高めることができる。
【００１５】即ちＣｒは強度向上効果を有しており、そ
の効果は０．０５％以上の添加で有効に発揮される。し
かし、０．５０％を超えると靭性に悪影響が現われてく
る。またＮｂも強度向上に寄与し、且つ靭性の向上にも
作用する有効な元素であるが、その効果は約０．１％で
飽和し、それ以上添加してもそれ以上の効果は発揮され
ないので経済的に無駄である。
の効果は０．０５％以上の添加で有効に発揮される。し
かし、０．５０％を超えると靭性に悪影響が現われてく
る。またＮｂも強度向上に寄与し、且つ靭性の向上にも
作用する有効な元素であるが、その効果は約０．１％で
飽和し、それ以上添加してもそれ以上の効果は発揮され
ないので経済的に無駄である。
【００１６】本発明の目的にかなう上記特性を備えた高
強度高靭性ボルト用鋼材を得るには、上記成分組成の条
件を満足する鋼材を使用し、該鋼材を９００〜１１５０
℃の温度に加熱後熱間圧延を行ない、仕上げ圧延の後８
００℃から５００℃までの温度域を２℃／ｓｅｃ以上の
平均冷却速度で冷却することにより、組織をフェライト
＋ベイナイト主体（即ちフェライト＋ベイナイト組織の
面積率を９０％以上）とした後、５５０〜７００℃の温
度範囲で焼なましを行なうことが不可欠の要件となる。
強度高靭性ボルト用鋼材を得るには、上記成分組成の条
件を満足する鋼材を使用し、該鋼材を９００〜１１５０
℃の温度に加熱後熱間圧延を行ない、仕上げ圧延の後８
００℃から５００℃までの温度域を２℃／ｓｅｃ以上の
平均冷却速度で冷却することにより、組織をフェライト
＋ベイナイト主体（即ちフェライト＋ベイナイト組織の
面積率を９０％以上）とした後、５５０〜７００℃の温
度範囲で焼なましを行なうことが不可欠の要件となる。
【００１７】しかして熱間圧延の前には、金属組織をオ
ーステナイト組織にすると共に、前述の合金元素を母相
中に固溶させる必要があり、そのためには熱間圧延に先
立って少なくとも９００℃以上の温度に加熱しなければ
ならず、このときの加熱温度が９００℃未満ではこれら
の合金元素あるいはそれらの析出物の母相への固溶が不
十分となって本発明の目的が果たせなくなる。
ーステナイト組織にすると共に、前述の合金元素を母相
中に固溶させる必要があり、そのためには熱間圧延に先
立って少なくとも９００℃以上の温度に加熱しなければ
ならず、このときの加熱温度が９００℃未満ではこれら
の合金元素あるいはそれらの析出物の母相への固溶が不
十分となって本発明の目的が果たせなくなる。
【００１８】熱間圧延時の加工率は特に限定されない
が、結晶粒微細化による靭性向上等の観点から、通常は
７０％以上、好ましくは９０％以上の範囲から選定され
る。熱間仕上げ温度は通常８５０〜９５０℃程度であ
り、その後冷却されるが、該冷却に当たっては急冷によ
って炭窒化物の析出を抑制すると共に、フェライト＋ベ
イナイト主体の金属組織とすることが重要であり、その
ためには、少なくとも８００℃から５００℃までの温度
範囲を２℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却しなけれ
ばならない。しかして、該温度域における平均冷却速度
が２℃／ｓｅｃ未満の低速になると、金属組織中にパー
ライト組織が現われて変形抵抗が大となり、ボルト状へ
の成形加工性が低下して金型寿命延長の目的が果たせな
くなる他、強度ばらつきの増大等の問題も生じてくる。
該温度範囲における冷却速度の上限は特に限定されない
が、実操業を加味して一般的なのは５℃／ｓｅｃ程度で
ある。
が、結晶粒微細化による靭性向上等の観点から、通常は
７０％以上、好ましくは９０％以上の範囲から選定され
る。熱間仕上げ温度は通常８５０〜９５０℃程度であ
り、その後冷却されるが、該冷却に当たっては急冷によ
って炭窒化物の析出を抑制すると共に、フェライト＋ベ
イナイト主体の金属組織とすることが重要であり、その
ためには、少なくとも８００℃から５００℃までの温度
範囲を２℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却しなけれ
ばならない。しかして、該温度域における平均冷却速度
が２℃／ｓｅｃ未満の低速になると、金属組織中にパー
ライト組織が現われて変形抵抗が大となり、ボルト状へ
の成形加工性が低下して金型寿命延長の目的が果たせな
くなる他、強度ばらつきの増大等の問題も生じてくる。
該温度範囲における冷却速度の上限は特に限定されない
が、実操業を加味して一般的なのは５℃／ｓｅｃ程度で
ある。
【００１９】尚、冷却速度が規定される温度範囲を８０
０℃から５００℃の間に定めたのは、８００℃を超える
高温域では変態が殆ど進まないため、該高温域の冷却速
度が金属組織に影響を及ぼすことは殆どなく、また上記
の変態は５００℃までの温度域でほぼ完了し、５００℃
未満の低温における冷却速度も金属組織に殆ど影響を及
ぼさないからである。しかるに８００℃から５００℃ま
での温度域を２℃／ｓｅｃ以上の速度で冷却すると、金
属組織はパーライト等の殆ど存在しないフェライト＋ベ
イナイト主体の組織になると共に、炭窒化物の析出も起
こらず、次工程で行なわれる焼なまし処理によって優れ
た性能のボルト用鋼の製造を可能にする。
０℃から５００℃の間に定めたのは、８００℃を超える
高温域では変態が殆ど進まないため、該高温域の冷却速
度が金属組織に影響を及ぼすことは殆どなく、また上記
の変態は５００℃までの温度域でほぼ完了し、５００℃
未満の低温における冷却速度も金属組織に殆ど影響を及
ぼさないからである。しかるに８００℃から５００℃ま
での温度域を２℃／ｓｅｃ以上の速度で冷却すると、金
属組織はパーライト等の殆ど存在しないフェライト＋ベ
イナイト主体の組織になると共に、炭窒化物の析出も起
こらず、次工程で行なわれる焼なまし処理によって優れ
た性能のボルト用鋼の製造を可能にする。
【００２０】ところで、ボルト用鋼材をＡ3 変態点以上
の温度に加熱してから熱間圧延を行ない、次いで徐冷す
ることにより靭性に優れた非調質ボルト用鋼材を得るこ
と自体は、先に特開昭６１−２８４５５４号として示し
た様に本出願人自身により既に明らかにした。ところが
圧延ままでは、前述の如く圧延材自体に強度ばらつきが
生じてくる。これは、圧延線材をコイル状に巻回すると
共に該コイルを順次ずらせながら、例えばベルトコンベ
ア上で冷却空気を吹き付けて冷却する際に、コイル巻き
部分で線材同士が重なり合った部分で冷却速度が遅くな
り、あるいは冷却空気の吹き付けむらによって冷却速度
が不均一になり、こうした冷却速度の不均一が圧延線材
に強度ばらつきを生じさせる原因になっているものと考
えられる。そして、こうした圧延材の強度ばらつきは製
品ボルトの強度ばらつきとなって現われると共に、且つ
ボルト成形加工時における工具寿命にも悪影響を及ぼ
す。
の温度に加熱してから熱間圧延を行ない、次いで徐冷す
ることにより靭性に優れた非調質ボルト用鋼材を得るこ
と自体は、先に特開昭６１−２８４５５４号として示し
た様に本出願人自身により既に明らかにした。ところが
圧延ままでは、前述の如く圧延材自体に強度ばらつきが
生じてくる。これは、圧延線材をコイル状に巻回すると
共に該コイルを順次ずらせながら、例えばベルトコンベ
ア上で冷却空気を吹き付けて冷却する際に、コイル巻き
部分で線材同士が重なり合った部分で冷却速度が遅くな
り、あるいは冷却空気の吹き付けむらによって冷却速度
が不均一になり、こうした冷却速度の不均一が圧延線材
に強度ばらつきを生じさせる原因になっているものと考
えられる。そして、こうした圧延材の強度ばらつきは製
品ボルトの強度ばらつきとなって現われると共に、且つ
ボルト成形加工時における工具寿命にも悪影響を及ぼ
す。
【００２１】そこで、高強度高靭性を確保しつつ冷間成
形加工時の変形抵抗を低減し、且つ強度ばらつきを少な
くする方法を明らかにすべく更に研究を重ねた結果、上
記の様に加熱温度および８００〜５００℃の温度域にお
ける冷却速度を規定することによって、フェライト＋ベ
イナイト組織の面積率を９０％以上とした圧延材を、５
５０〜７００℃の温度範囲で焼なまし処理すれば、その
目的が見事に達成されることをつきとめた。
形加工時の変形抵抗を低減し、且つ強度ばらつきを少な
くする方法を明らかにすべく更に研究を重ねた結果、上
記の様に加熱温度および８００〜５００℃の温度域にお
ける冷却速度を規定することによって、フェライト＋ベ
イナイト組織の面積率を９０％以上とした圧延材を、５
５０〜７００℃の温度範囲で焼なまし処理すれば、その
目的が見事に達成されることをつきとめた。
【００２２】この理由は次の様に考えられる。即ち、上
記加熱温度域で加熱することにより母相中に固溶した炭
窒化物形成元素は、熱間圧延後の上記所定温度域におけ
る平均冷却速度を２℃／ｓｅｃ以上とすることによって
この間の析出が防止されるが、この炭窒化物は、その後
に行なわれる上記温度範囲での焼なましによって析出
し、それに伴う析出硬化によって強度を高める方向に作
用する一方、焼なましでは当然に軟化が起こって強度低
下も進む。これらの強度上昇と強度低下が同時並行的に
進行し、圧延線材における強度の低い部分（即ち、コイ
ル巻きの重なり部等で線材の冷却速度が遅くなった部分
等）では、炭窒化物の析出による強度上昇に比べて軟化
による強度低下が少なく、これに対し強度の高い部分
（即ち、コイル巻きによる線材同士の重なり合いがな
く、冷却用空気によって効率よく冷却された部分）で
は、逆に炭窒化物の析出による強度上昇に比べて軟化に
よる強度低下が大きく、その結果として前述の様な強度
ばらつきが少なくなったものと思われる。しかも、焼な
まし後の組織はベイナイト部で微細な粒状の炭化物に変
化しており、圧延ままのものに比べて変形抵抗も低減
し、ボルト成形時における工具寿命の延長にも好結果を
もたらしているものと考えている。
記加熱温度域で加熱することにより母相中に固溶した炭
窒化物形成元素は、熱間圧延後の上記所定温度域におけ
る平均冷却速度を２℃／ｓｅｃ以上とすることによって
この間の析出が防止されるが、この炭窒化物は、その後
に行なわれる上記温度範囲での焼なましによって析出
し、それに伴う析出硬化によって強度を高める方向に作
用する一方、焼なましでは当然に軟化が起こって強度低
下も進む。これらの強度上昇と強度低下が同時並行的に
進行し、圧延線材における強度の低い部分（即ち、コイ
ル巻きの重なり部等で線材の冷却速度が遅くなった部分
等）では、炭窒化物の析出による強度上昇に比べて軟化
による強度低下が少なく、これに対し強度の高い部分
（即ち、コイル巻きによる線材同士の重なり合いがな
く、冷却用空気によって効率よく冷却された部分）で
は、逆に炭窒化物の析出による強度上昇に比べて軟化に
よる強度低下が大きく、その結果として前述の様な強度
ばらつきが少なくなったものと思われる。しかも、焼な
まし後の組織はベイナイト部で微細な粒状の炭化物に変
化しており、圧延ままのものに比べて変形抵抗も低減
し、ボルト成形時における工具寿命の延長にも好結果を
もたらしているものと考えている。
【００２３】即ち本発明によれば、熱間圧延後の状態で
避けることのできない強度ばらつきを、最終の焼きなま
し工程で解消するものであり、それにより強度ばらつき
がなく且つ非調質の状態で優れた強度と靭性を備えたボ
ルトを与える鋼材を提供し得るものである。
避けることのできない強度ばらつきを、最終の焼きなま
し工程で解消するものであり、それにより強度ばらつき
がなく且つ非調質の状態で優れた強度と靭性を備えたボ
ルトを与える鋼材を提供し得るものである。
【００２４】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明の構成および作用
効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記
実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣
旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも勿論
可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含
まれる。
効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記
実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣
旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも勿論
可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含
まれる。
【００２５】実験例１ 表１に示す化学成分の鋼材を転炉で溶製した後、表２〜
４に示す条件で直径６ｍｍの線材に熱間圧延し、次いで
焼なまし処理を行なって非調質ボルト鋼材を製造した。
表２〜４に圧延材の物性を示す。また、各圧延材に表２
〜４に示す焼なまし処理を施した後、直径５．２２ｍｍ
まで伸線し、得られた伸線材の物性を表２〜４に併記し
た。更に、得られた各鋼線をねじサイズＭ６の六角アプ
セットボルト成形した後、ブルーイング処理を施して非
調質ボルトを作成し、夫々についてボルト実体試験を行
なった。
４に示す条件で直径６ｍｍの線材に熱間圧延し、次いで
焼なまし処理を行なって非調質ボルト鋼材を製造した。
表２〜４に圧延材の物性を示す。また、各圧延材に表２
〜４に示す焼なまし処理を施した後、直径５．２２ｍｍ
まで伸線し、得られた伸線材の物性を表２〜４に併記し
た。更に、得られた各鋼線をねじサイズＭ６の六角アプ
セットボルト成形した後、ブルーイング処理を施して非
調質ボルトを作成し、夫々についてボルト実体試験を行
なった。
【００２６】尚、ＪＩＳで定めるサイズＭ６の六角ボル
トの首下のＲ（図１におけるＲ）は最小０．２５ｍｍで
あるが、本試験ではＲを０．１ｍｍとした。試験は、く
さび試験および頭部打撃試験とし、くさび引張試験にお
けるくさび角度（図２におけるα）は、ＪＩＳでは最大
１０度であるが、本実験では１５度とした。更に頭部打
撃試験における角度（図３におけるβ）はＪＩＳでは６
０〜８０度であるが、本実験では５０度とした。つま
り、試験条件はＪＩＳで定めるよりも極めて厳しい条件
に設定した。結果を表２〜４に示す。
トの首下のＲ（図１におけるＲ）は最小０．２５ｍｍで
あるが、本試験ではＲを０．１ｍｍとした。試験は、く
さび試験および頭部打撃試験とし、くさび引張試験にお
けるくさび角度（図２におけるα）は、ＪＩＳでは最大
１０度であるが、本実験では１５度とした。更に頭部打
撃試験における角度（図３におけるβ）はＪＩＳでは６
０〜８０度であるが、本実験では５０度とした。つま
り、試験条件はＪＩＳで定めるよりも極めて厳しい条件
に設定した。結果を表２〜４に示す。
【００２７】表１において、鋼種Ｎｏ．１〜１３は本発
明で定める成分組成を満足する実施例鋼種、鋼種Ｎｏ．
１５〜２３は成分組成が本発明の規定要件を外れる比較
鋼、Ｎｏ．１４は従来の非調質ボルト用鋼材、Ｎｏ．１
４の比較法は、従来の非調質ボルト用鋼線の代表的な成
分組成と製造条件によるものである。また、Ｎｏ．２４
については、球状化焼なまし処理を施した後、軽微な伸
線を行なってからボルト成形・ねじ転造および焼入れ・
焼戻し処理を行なった。
明で定める成分組成を満足する実施例鋼種、鋼種Ｎｏ．
１５〜２３は成分組成が本発明の規定要件を外れる比較
鋼、Ｎｏ．１４は従来の非調質ボルト用鋼材、Ｎｏ．１
４の比較法は、従来の非調質ボルト用鋼線の代表的な成
分組成と製造条件によるものである。また、Ｎｏ．２４
については、球状化焼なまし処理を施した後、軽微な伸
線を行なってからボルト成形・ねじ転造および焼入れ・
焼戻し処理を行なった。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】
【表４】
【００３２】表１〜４からも明らかである様に、本発明
で規定する成分組成の要件を満足する鋼材を使用し、本
発明で定める圧延条件および焼なまし条件を満たす方法
で処理した非調質ボルト用鋼材では、くさび引張試験お
よび衝撃試験等において調質ボルト鋼材（Ｎｏ．２４）
を用いたのと遜色のない性能の非調質ボルトが得られて
いる。また表２からも明らかである様に、成分組成が本
発明の規定要件を満足する鋼材を使用したものであって
も、圧延・冷却条件および焼なまし条件が本発明の規定
要件を外れるものでは、満足のいく特性を備えたボルト
が得られていない。
で規定する成分組成の要件を満足する鋼材を使用し、本
発明で定める圧延条件および焼なまし条件を満たす方法
で処理した非調質ボルト用鋼材では、くさび引張試験お
よび衝撃試験等において調質ボルト鋼材（Ｎｏ．２４）
を用いたのと遜色のない性能の非調質ボルトが得られて
いる。また表２からも明らかである様に、成分組成が本
発明の規定要件を満足する鋼材を使用したものであって
も、圧延・冷却条件および焼なまし条件が本発明の規定
要件を外れるものでは、満足のいく特性を備えたボルト
が得られていない。
【００３３】次に、表１における最上段に示した実施例
（実施例鋼種Ｎｏ．１を用い、本発明の規定要件を満足
する条件で圧延、冷却、焼なましを行なったもの）と、
表３における鋼種Ｎｏ．１４（比較鋼種Ｎｏ．１４を用
い、比較法により圧延、冷却、焼なましを行なったも
の）の各非調質ボルト鋼材について、焼なまし処理後の
各線材を所定の強度となる様に伸線加工したものについ
て、強度ばらつきと変形抵抗を比較した。尚強度のばら
つきについては、線材コイルの両端と中央部から適量の
サンプルを採取し、引張試験によって強度ばらつきを調
べ、また変形抵抗については、相当歪１．５での各変形
抵抗を比較した。結果は表５に示す通りであり、実施例
では強度の標準偏差が比較例に比べて格段に小さく、ま
た変形抵抗についても比較例に比べて小さくなっている
ことが分かる。
（実施例鋼種Ｎｏ．１を用い、本発明の規定要件を満足
する条件で圧延、冷却、焼なましを行なったもの）と、
表３における鋼種Ｎｏ．１４（比較鋼種Ｎｏ．１４を用
い、比較法により圧延、冷却、焼なましを行なったも
の）の各非調質ボルト鋼材について、焼なまし処理後の
各線材を所定の強度となる様に伸線加工したものについ
て、強度ばらつきと変形抵抗を比較した。尚強度のばら
つきについては、線材コイルの両端と中央部から適量の
サンプルを採取し、引張試験によって強度ばらつきを調
べ、また変形抵抗については、相当歪１．５での各変形
抵抗を比較した。結果は表５に示す通りであり、実施例
では強度の標準偏差が比較例に比べて格段に小さく、ま
た変形抵抗についても比較例に比べて小さくなっている
ことが分かる。
【００３４】
【表５】
【００３５】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、鋼
材の化学成分、圧延条件、冷却条件を規定すると共に、
圧延後に適正な条件で焼なまし処理を行なうことによ
り、調質ボルト用鋼材を用いたボルトに比べて遜色のな
い強度と靭性を示し且つ強度ばらつきの小さい非調質ボ
ルトを得ることができ、更には変形抵抗が小さく冷間ボ
ルト加工における工具寿命の延長にも寄与することがで
きる。を提供し得ることになった。
材の化学成分、圧延条件、冷却条件を規定すると共に、
圧延後に適正な条件で焼なまし処理を行なうことによ
り、調質ボルト用鋼材を用いたボルトに比べて遜色のな
い強度と靭性を示し且つ強度ばらつきの小さい非調質ボ
ルトを得ることができ、更には変形抵抗が小さく冷間ボ
ルト加工における工具寿命の延長にも寄与することがで
きる。を提供し得ることになった。
【図１】ボルトを例示する側面図である。
【図２】くさび試験におけるくさび角度を示す断面説明
図である。
図である。
【図３】頭部打撃試験における角度示す一部断面説明図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２２Ｃ 38/24
Claims (2)
- 【請求項１】Ｃ ：０．０５〜０．２０％（以下、特記
しない限りmass％を意味する） Ｓｉ：０．０１〜１．０％ Ｍｎ：１．０〜２．０％ Ｓ ：０．０１５％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ｖ ：０．０５〜０．３％ 残部：Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を、９００
〜１１５０℃の温度に加熱後熱間圧延を行ない、仕上げ
圧延の後８００℃から５００℃までの温度域を２℃／ｓ
ｅｃ以上の平均冷却速度で冷却することにより、フェラ
イト＋ベイナイト組織の面積率を９０％以上とし、その
後５５０〜７００℃の温度範囲で焼なましを行なうこと
を特徴とする高強度高靭性ボルト用鋼材の製法。 - 【請求項２】 更に他の元素として、Ｃｒ：０．０５〜
０．５０％および／もしくはＮｂ：０．１％以下を含む
鋼を使用する請求項１記載の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17888594A JPH0841537A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 高強度高靭性ボルト用鋼材の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17888594A JPH0841537A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 高強度高靭性ボルト用鋼材の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841537A true JPH0841537A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16056406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17888594A Pending JPH0841537A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 高強度高靭性ボルト用鋼材の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841537A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169688A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Kobe Steel Ltd | 冷間切断性と疲労特性に優れた冷間成形ばね用鋼線とその製造方法 |
| EP2162252A1 (en) * | 2007-05-06 | 2010-03-17 | Nucor Corporation | A thin cast strip product with microalloy additions, and method for making the same |
| WO2016121820A1 (ja) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 新日鐵住金株式会社 | 非調質機械部品用線材、非調質機械部品用鋼線、及び、非調質機械部品 |
| JP2018151061A (ja) * | 2017-02-01 | 2018-09-27 | カマックス ホールディング ゲーエムベーハー アンド コーポレイテッド ケージーＫＡＭＡＸ Ｈｏｌｄｉｎｇ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ | 未硬化ねじ山を含む高強度ねじ |
| CN111607733A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-01 | 宁波瑞国精机工业有限公司 | 一种防盗型螺母及其加工工艺 |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP17888594A patent/JPH0841537A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169688A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Kobe Steel Ltd | 冷間切断性と疲労特性に優れた冷間成形ばね用鋼線とその製造方法 |
| JP4486040B2 (ja) * | 2005-12-20 | 2010-06-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間切断性と疲労特性に優れた冷間成形ばね用鋼線とその製造方法 |
| EP2162252A1 (en) * | 2007-05-06 | 2010-03-17 | Nucor Corporation | A thin cast strip product with microalloy additions, and method for making the same |
| EP2162252A4 (en) * | 2007-05-06 | 2014-09-03 | Nucor Corp | THIN CASTED STEEL BANDING PRODUCT WITH MICRO-ALLOYING EQUIPMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| WO2016121820A1 (ja) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 新日鐵住金株式会社 | 非調質機械部品用線材、非調質機械部品用鋼線、及び、非調質機械部品 |
| KR20170099997A (ko) | 2015-01-27 | 2017-09-01 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 비조질 기계 부품용 선재, 비조질 기계 부품용 강선 및 비조질 기계 부품 |
| CN107208239A (zh) * | 2015-01-27 | 2017-09-26 | 新日铁住金株式会社 | 非调质机械部件用线材、非调质机械部件用钢线及非调质机械部件 |
| JPWO2016121820A1 (ja) * | 2015-01-27 | 2017-11-30 | 新日鐵住金株式会社 | 非調質機械部品用線材、非調質機械部品用鋼線、及び、非調質機械部品 |
| US10457998B2 (en) | 2015-01-27 | 2019-10-29 | Nippon Steel Corporation | Wire rod for non heat-treated mechanical part, steel wire for non heat-treated mechanical part, and non heat-treated mechanical part |
| JP2018151061A (ja) * | 2017-02-01 | 2018-09-27 | カマックス ホールディング ゲーエムベーハー アンド コーポレイテッド ケージーＫＡＭＡＸ Ｈｏｌｄｉｎｇ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ | 未硬化ねじ山を含む高強度ねじ |
| CN111607733A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-01 | 宁波瑞国精机工业有限公司 | 一种防盗型螺母及其加工工艺 |
| CN111607733B (zh) * | 2020-06-01 | 2023-06-02 | 宁波瑞国精机工业有限公司 | 一种防盗型螺母及其加工工艺 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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