JPS60155622A - 鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法 - Google Patents

鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法

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JPS60155622A
JPS60155622A JP1055184A JP1055184A JPS60155622A JP S60155622 A JPS60155622 A JP S60155622A JP 1055184 A JP1055184 A JP 1055184A JP 1055184 A JP1055184 A JP 1055184A JP S60155622 A JPS60155622 A JP S60155622A
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cold
bolt
steel
wire drawing
manufacturing
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Heiji Sugita
杉田 平次
Takehiko Kato
加藤 猛彦
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SUGITA SEISEN KOJO KK
Sugita Wire Manufacturing Co Ltd
Kobe Steel Ltd
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SUGITA SEISEN KOJO KK
Sugita Wire Manufacturing Co Ltd
Kobe Steel Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires

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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法。
に関し、さらに詳しくは、中炭素マンガン鋼線材をオー
ステナイト化後、恒温変態処理を行ない、2パス以上で
伸線、冷間圧造することにより引張強度が9(1Kg/
mm2以上、高靭性、かつ、冷間圧造時の変形抵抗が低
い高強度、非調質の鍛造性の優れた高張力ボルトの製造
法に関する。
一般に引張強さ” ” K g/man2以上の高張力
ボルトは、低合金鋼に球状化焼なまし処理および伸線を
行なった後、冷間圧造によるボルト成形加工を行ない、
次いで、焼入れ焼戻し処理を行なうことによって所定の
強度、靭性を付与させていた。
しかし1、最近になって、ボルトの製造において省工程
による省エネルギーとコストダウンを目的とした、非調
質ボルト、即ち、冷間圧造前の球状化焼なまし処理およ
び冷間圧造後の焼入れ焼戻し処理工程の省略を可能にす
る高張力ボルトの製造法が注目を集めている。
しかして、これらの方法においては、主として、熱間圧
延ラインでバラツキの少ない低炭素ベーナイトm糀を有
する線材を作製し、それを伸線により高強度化し冷間圧
造によりボルト成形するという方法が採用されている。
しかし、この方法では、冷間圧造前の線材強度が90K
g/llll112以上と高いので冷間圧造時の変形抵
抗が高く、冷開圧造工具のが命低下を招来し易いのであ
る。
本発明は」1記に説明したように、高張力ボルトの製造
に際して従来のように冷間圧造後の焼入れ焼戻し処理を
行なうことなく、かつ、焼入れ焼戻し処理を行なったボ
ルトと同等か或いはそれ以」二の品質を有腰さらに、冷
間圧造に際して変形抵抗の低い工具寿命の優れた、引張
強さが90KFi/I□1.12以−1−の非調質の鍛
造性の優れた高張力ボルトの製造法を提供するものであ
る。
即ち、本発明に係る鍛造性の優れた高張力ボルトの製造
法は、上記説明したような高張力ボルトを得るために種
々実験研究の結果得られたものであり、使用する鋼に含
有される成分および成分割合を特定の範囲とすると共に
、この鋼を恒温変態処理によって靭性に富むソルバイト
またはソルバイトとベーナイトとの混合組織に変態させ
た後、所定の強度を得るために冷間伸線を行なうのであ
るが、その際伸線パス毎に所定のi載面率で冷間伸線を
行なった線材を使用することにより、冷間圧造時のボル
ト成形において従来の非調質ボルト材より低い変形抵抗
を示し、かつ、品質的には従来の焼入れ焼戻し処理ボル
ト、非調質ボルトと同等かそれ以上の品質を有するボル
トを製造で外ることを確認したのである。
本発明に係る鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法は、
(1)CO,20−0,35wt%、Mn ] −2u
+t%を含む鋼をAc、変態点以−ヒに加熱後、450
〜580°Cの温度で恒温変態させて冷却後、減面率1
0〜20%の1パス目の冷間伸線を行ない、次いで、減
面$:31)%以上の2パスロの冷間伸線を行ない、か
つ、総減面率を40〜60%とし、後ボルト成形するこ
とを特徴とする鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法を
第1の髪明とし、(2)C(1,20〜0.:(5…1
%、Mo1〜2u+1%を含む鋼を載面率40%以下の
冷間伸線を行ない、続いてAc3変態点以−にに加熱後
、450〜580°Cの温度で恒温変態させて冷却後、
減面率10〜20%で1〕(ス目の冷間伸線を行ない、
次いで、減面率30%以」ユで2パス「1の冷間伸線を
行ない、かつ、If i載面率を40〜60%とし、後
ボルト成形することを特徴とする鍛造性の優れた高張力
ボルトの製造法を第2の発明とする2つの発明よりなる
ものである。
以下本発明に係る鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法
(以下単に本発明の製造法ということがある。)につい
て詳細に説明する。
先ず、本発明に係る製造法において使用する鋼の含有成
分および成分割合について説明する。
Cは固溶強化元素として含有されるが、含有量が0.2
0tuL%未満ではボルト強度として9(口(g/In
1l12以」−の引張強さが得られず、また、0.35
田L%を越えて含有されると靭性が低下し、冷間鍛造性
を劣化させる。よって、C含有量は0.20〜0.35
u+t%とする。
Muはフェライト中に固溶して鋼を強化させる元素であ
り、含有量が1ust%未満では強度の確保が困難であ
り、そして、強度を確保するためのh411の含有はC
,Si等の強化効果に比してMnによる強化の方が靭性
の低下が少なく、かつ、C1Siに比べて冷間鍛造性を
阻害する割合が低く、また、2+++t%を越える含有
量では靭性改良効果がなくなり、また、製造時のMn偏
析増大に伴なって冷間加工性が低下する。よって、Mn
含有量は1〜21%とする。
このC,Mnの外に、Si1.を鋼精錬上必要な元素で
あり、0,5u+t%までの含有は許容され、Ni1u
+L%以下、Cr 1ust%以下、Mo 0.5iu
t%以下、A10、1iut%以下、Ti O,1u+
L%以下、B O,O05wL%以下を合金成分として
適宜含有させことができる。
次に本発明に係る製造法における加熱および伸線工程に
ついて説明する。
即ち、上記説明した含有成分および成分割合の鋼をAc
3変態点以上に加熱後、450〜580℃の温度におい
て鉛浴或いは塩浴中における恒温変態処理を行なってか
ら、引続いて減面率の異なる2回のパスによる冷間伸線
を行ない、さらに、線材を冷間圧造することが高張力、
高靭性、かつ、鍛造性特に変形抵抗の低い引張強さ9 
r) K g/ l+1m 2以上の非調質のボルトを
製造するための不可欠の処理法である。
従って、上記説明した鋼をAc3変態点以上に加熱後、
450〜580°Cの温度域において恒温変態処理を行
なうことにより、微細ソルバイトまたは微細ソルバイト
とベーナイトとの混合m織に変態し、そして、伸び、絞
りは向上するが、この恒温変態のま主では強度面におい
て引張強さが90Kg/l+1II12以」ユを満足し
ないので、所定の強度を得るため冷間伸線を行なって強
度を上昇させる。
この場合、引張強さ90KB/mm2以上を確保するに
は総載面率が40〜60%とする必要があり、総載面率
が40%未満では所望の強度が得られず、また、t、急
減r11率が60%を越えると靭性が劣化し好ましくな
い。
上記説明した鋼の恒温変態後の引張強さは約60 Kg
/+++「a2以上であり、この材料を総載面率40%
以上で冷間で伸線を行なおうとすると、1パスでは焼付
き、断線等の事故が発生し、工業的レベルでは通常2バ
ス以上の冷間伸線が採用されている。
しかして、本発明に係る製造法においても総減面率40
〜60%の冷開伸線を行なうに際して、2パスの冷間伸
線を採用するのであるが、この場合、1パス目の冷間伸
線は減面率を10〜20%で行ない、2パス目の冷間伸
線は減面率3()%以上で行ない、かつ、総載面率を4
0%以上とする冷間伸線を採用することにより、例えば
、1パス目のi減面率が2パス目の減面率より大きい減
面率の場合、1パス目と2パス目の減面率が等しい場合
に比べて、後のボルト成形の冷間圧造工程における変形
抵抗が低くなり、工具寿命の面で非常に有利である。
一般に伸線材の冷間圧造に際して前処理の冷間伸線と後
処理の圧縮加工との歪方向が逆向トであることから同一
強度レベルでは伸線減面率が大きい程圧縮の変形抵抗(
ボルト成形時の抵抗に相当する。)が小さくなり、所謂
、バラシンが一効果が生じる。
本発明に係る製造法の場合、総j成面率が一定の範囲内
で伸線パススケジュールの採り方によってバウシング−
効果の現れ方が異なることを利用したものであり、即ち
、伸線パススケジュールノ採り方として、1回目に大載
面率(30%以」二)の冷間伸線を行ない、2回目に小
j成面率(10〜20%)の冷間伸線を行なう場合、ま
た、2回の冷間伸線を略等しい減面率で冷間伸線を行な
う場合等に比較して、本発明に係る製造法のように1回
目に小城面率(1()〜20%)の冷間伸線を行ない、
引続b22回目大載面率(30%以上)の冷間仕−ヒ伸
線を行なう場合の方が、ボルト成形時の圧縮加工におい
てバウシンガー効果の現れ方が最も大きく、このことは
、変形抵抗の値が最も低い結果を生じることを意味する
。従って、強度の高い伸線まま材をボルト成形する場合
に最もコスト的に影響の大きい冷間鍛造工具の寿命向上
に大トく貢献するものである。
さらに、上記説明した鋼を圧延のままAc3変態点温度
以上に加熱する前に、減面率40%以下の冷間伸線を行
なうことにより、組織中に転位を導入させた状態で使用
すると次工程のオーステナイト化時にその転位がオース
テナイト核となり、伸線しないものに比べてオーステナ
イト粒が微細化されるので引続いて行なわれるAc3変
態温度以上の加熱と恒温変態処理により、より微細な変
態組織が得られ、結果として加熱前に冷間伸線しない鋼
に比べて靭性が向上する。そして、この場合の減面率は
1パスで可能な40%以下とし、結晶粒の微細化にλ=
)しては10%以」二の減面率で冷間伸線するのがよい
本発明に係る鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法の実
施例を説明し、併せて比較法についても説明する。
実施例 f51表に示す含有成分および成分割合と鋼にっいて、
以下に説明する方法によりM8ボルトを製作した。
第2表にボルトの機械的性質、ボルトの成形時の圧造荷
重、変形抵抗を示す。
なお、ボルトの変形抵抗は次式を用いて算出した。
α = P/Ao・[ a : 変形抵抗 P : ボルト成形時の圧造荷重(トン)Ao: 初期
断面積 r : 拘束係数(数学的にはf=4を採用)比較法(
A) 鋼No、1を熱間圧延(10φ)→再加熱(95t’、
+ °C×6分)→鉛浴(540°CX5分)空冷→冷
間伸線(10φ、50%→7.05φ、総滅面率50%
)→冷間圧造(M8XP、I、25、アプセットボルト
)→亜鉛クロメートメッキ→35(1’CX 31’1
分の応力除去焼鈍。
比較法(B) 鋼No、Iを熱間圧延(10φ)→再加熱(950℃×
6分)→鉛浴(540’CX5分)空冷→冷間伸線(1
0φ、44%→7.5φ、12%→7.05φ、総載面
率じOqぎ)→冷間圧造(M8XP、1.25、アプセ
ットボルト)→亜鉛クロメートメッキ→350℃×30
分の応力除去焼鈍。
比較法(C) g9No、1を熱間圧延(10φ)→再加熱(950°
CX6分)→鉛浴(540°CX5分)空冷→冷間伸線
(10φ、32%→S、2φ、26%→7,05φを総
載面率50%)→冷間圧造(M8XP+1.25、アプ
セットボルト)→亜鉛クロメート/ツキ→350°CX
31)分の応力除去焼鈍。
本発明に係る製造法(D) lNo、1を熱間圧延(10φ)→再加熱(950℃×
6分)→鉛浴(540’CXS分)空冷→冷間伸線(1
0φ、15%→9.2φ、42%→7.05φ、総載面
率50%)→冷間圧造(M8XP、1.25、アプセッ
トボルト)→亜鉛クロメートメッキ→350℃×30分
の応力除去焼鈍。
本発明に係る製造法(E) 鋼No、2を熱間圧延(12φ)→冷間伸m(12φ、
30%→10φ)→再加熱(960℃×6分)→鉛浴(
540°cxs分)空冷→冷間伸線(10φ、17%→
9.1φ、40%→7.05φ、総滅面率50%)→冷
間圧造(M8XP−1,25、アプセットボルト)→亜
鉛クロメートメッキ→351)’CX30の応力除去焼
鈍。
比較法(F) ijllNo、3を熱間圧延(低温圧延子制御冷却、8
.0φ)→冷間伸線(8,Oφ、22%→7.05φ、
総1威面率22%)→冷開圧造(M8 X P 、1.
25、アプセットボルト)→亜鉛クロメートメッキ→3
50℃×30分の応力除去焼鈍。
第2表から明らかなように、本発明に係る製造法によれ
ば、比較法に比べて圧造荷重、変形抵抗の大幅な低減が
可能であり、かつ、ボルト特性面からもJTSlo、9
ボルト規格を充分に満足するボルトが得られることがわ
かる。
第1図にボルト成形時の第2パンチの平均寿命を示すが
、本発明に係る製造法では比較法に比べて良好な工具寿
命を示しており、さらに、恒温変態の前に冷間伸線を行
なった場合においても本発明に係る製造法による有利性
は優れ−Cいる。
以]二説明したように、本発明に係る鍛造性の優れた高
張力ボルトの製造法は上記の構成を有しているか呟高強
度、高靭性、がっ、冷間圧造時の変形抵抗が低く、工具
寿命の優れた引張強さ90Kg/+nm2以上の非調質
である鍛造性の優れた高張力ボルトを製造することがで
きるものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る鍛造性の優れた高張力ボルトの製
造法と比較法との平均パンチ寿命を示す図である。 矛1 殖

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) CO,20−0,35u+t%、Mn 1−2
    u+t%を含む鋼をAc3変態点以上に加熱後、450
    〜580°Cの温度で恒温変態させて冷却後、減面率1
    0・〜20%で1パス目の冷間伸線を行ない、次いで、
    減面率30%以上で2パス目の冷間伸線を行ない、かつ
    、総j成面率を40〜60%とし、後ボルト成形するこ
    とを特徴とする鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法。
  2. (2) C0020−0,35u+t%、Mn1−2+
    uL%を含む鋼を減面率40%以下の冷間伸線を行ない
    、続いてAc3変態点以上に加熱後、450−580 
    ’Cの温度で恒温変態させて冷却後、減面率1()〜2
    0%で1パス目の冷間伸線を行ない、次いで、減面率3
    0%以上で2パス目の冷間伸線を行ない、かつ、総減面
    率を40〜60%とし、後ボルト成形することを特徴と
    する鍛造性の優れた高張力ボルトの製造法。
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FR2788997A3 (fr) * 1999-02-02 2000-08-04 Unimetall Sa Procede de fabrication d'un organe de fixation filete de petit diametre par frappe a froid d'un fil trefile en acier a fort durcissement par ecrouissage

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