JPS61284554A - 靭性の優れた非調質ボルト等用合金鋼及びそれを用いた非調質ボルト等用鋼材 - Google Patents
靭性の優れた非調質ボルト等用合金鋼及びそれを用いた非調質ボルト等用鋼材Info
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- JPS61284554A JPS61284554A JP12759285A JP12759285A JPS61284554A JP S61284554 A JPS61284554 A JP S61284554A JP 12759285 A JP12759285 A JP 12759285A JP 12759285 A JP12759285 A JP 12759285A JP S61284554 A JPS61284554 A JP S61284554A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野］
本発明は、靭性の優れた非調質ボルト等用合金鋼及びそ
れを用いた非調質ボルト等用鋼材に関する。
れを用いた非調質ボルト等用鋼材に関する。
［発−明の背景］
従来、例えば引張強さ７０Ｋｇ／ｍ■２以上のボルトに
は、主として調質ボルトが用いられている。調質ボルト
は、炭素量が０．３重量％以上の中炭素鋼の線材・棒鋼
あるいは、低合金鋼の線材・棒鋼を用いて、通常１球状
死焼なまし処理、冷間伸線加工、冷間ボルト成形、ねじ
転造を経て、最終的には焼入れ焼戻し処理されて製造さ
れている。
は、主として調質ボルトが用いられている。調質ボルト
は、炭素量が０．３重量％以上の中炭素鋼の線材・棒鋼
あるいは、低合金鋼の線材・棒鋼を用いて、通常１球状
死焼なまし処理、冷間伸線加工、冷間ボルト成形、ねじ
転造を経て、最終的には焼入れ焼戻し処理されて製造さ
れている。
しかし近年、省エネルギーに対する要請の高まりを背景
として１球状死焼なましや、焼入れ焼戻し処理の熱処理
が省略できるいわゆる非調質ボルトが要望されており、
そのため非調質ボルト用合金鋼が要望されている。また
、その合金鋼よりなる素材を圧延し、線材・棒鋼等にし
たボルト等の中間体である非調質ボルト用鋼材が要望さ
れている。これらの要望に対して、いくつかの非調質ボ
ルト用鋼材が開発され、実用化されている。その一つと
して、低炭素鋼を基本として析出強化により所定の強度
を得ようとするものがある。しかし、いまだに定着する
には至っていない。
として１球状死焼なましや、焼入れ焼戻し処理の熱処理
が省略できるいわゆる非調質ボルトが要望されており、
そのため非調質ボルト用合金鋼が要望されている。また
、その合金鋼よりなる素材を圧延し、線材・棒鋼等にし
たボルト等の中間体である非調質ボルト用鋼材が要望さ
れている。これらの要望に対して、いくつかの非調質ボ
ルト用鋼材が開発され、実用化されている。その一つと
して、低炭素鋼を基本として析出強化により所定の強度
を得ようとするものがある。しかし、いまだに定着する
には至っていない。
この理由として、従来のこの種の鋼材により作成した非
調質ボルトは、調質ボルトに比してその靭性が低いこと
があげられる。
調質ボルトは、調質ボルトに比してその靭性が低いこと
があげられる。
ボルトの靭性に関して、ＪＩＳ１０５１には強度区分に
対する機械的性質が規定されており１機械的性質の１つ
としてボルトの靭性を評価するくぎび引張強さ、あるい
は頭部打撃強さ等が規定されている。しかるに、製造工
程の変更により部品が製造される場合、一般にその部品
の信頼性が重要視され、これは非調質ボルトにも適用さ
れる考え方である。従って、ＪＩＳの特性を満足するだ
けでなく、さらに厳しい条件の試験が施こされる。とこ
ろが、調質ボルトは上記ＪＩＳの規格値を満足するのみ
ならず、ＪＩＳ以上のさらに敵しい試験条件でも満足す
べき値を達成し得るのに対し、従来の非調質ボルト用鋼
材で作成した非調質ボルトでは、例えばボルトの実体試
験の一つであるくさび引張試験を、ＪＩＳ以上の厳しい
試験条件下行なった場合、くさび角度がｌＯｏを越える
と首下破断が生じてしまう、また、衝撃値も低い、この
ように、従来の非調質ボルト用鋼材で作成した非調質ボ
ルトは靭性が良くなかった。
対する機械的性質が規定されており１機械的性質の１つ
としてボルトの靭性を評価するくぎび引張強さ、あるい
は頭部打撃強さ等が規定されている。しかるに、製造工
程の変更により部品が製造される場合、一般にその部品
の信頼性が重要視され、これは非調質ボルトにも適用さ
れる考え方である。従って、ＪＩＳの特性を満足するだ
けでなく、さらに厳しい条件の試験が施こされる。とこ
ろが、調質ボルトは上記ＪＩＳの規格値を満足するのみ
ならず、ＪＩＳ以上のさらに敵しい試験条件でも満足す
べき値を達成し得るのに対し、従来の非調質ボルト用鋼
材で作成した非調質ボルトでは、例えばボルトの実体試
験の一つであるくさび引張試験を、ＪＩＳ以上の厳しい
試験条件下行なった場合、くさび角度がｌＯｏを越える
と首下破断が生じてしまう、また、衝撃値も低い、この
ように、従来の非調質ボルト用鋼材で作成した非調質ボ
ルトは靭性が良くなかった。
本発明は、上記の如くの問題点を解消するために鋭意研
究した結果なされたものである。
究した結果なされたものである。
［発明の概要］
本出願に係る第１発明は１重量％で、Ｃ０．０５〜０．
２０％、Ｓ ｉ ０．０５％未満１Ｍｎ Ｌ、Ｏ〜２
．０％、ｓ ｏ、ｏｉｓ％以下、 Ａ Ｉ ０．０１〜
０．０５％を含有し、かつ、Ｖ ０．１５％以下、Ｎｂ
０．１％以下、Ｃｒ０．０５〜０．５０％から選ばれる
少なくとも１種を含有し、残部鉄及び不可避的不純物か
らなることを特徴とする靭性の優れた非調質ボルト等用
合金鋼である。
２０％、Ｓ ｉ ０．０５％未満１Ｍｎ Ｌ、Ｏ〜２
．０％、ｓ ｏ、ｏｉｓ％以下、 Ａ Ｉ ０．０１〜
０．０５％を含有し、かつ、Ｖ ０．１５％以下、Ｎｂ
０．１％以下、Ｃｒ０．０５〜０．５０％から選ばれる
少なくとも１種を含有し、残部鉄及び不可避的不純物か
らなることを特徴とする靭性の優れた非調質ボルト等用
合金鋼である。
本出願に係る第２発明は１重量％で、 ｃ ｏ、ｏｓ〜
０．２０％、Ｓ ｒ ０．０５％未満、Ｍｎ １．０
〜２．０％、Ｓ ０．０１５％以下、Ａｌ０．０５％を
含有し、かつ、Ｖ ０．１５％以下、Ｎｂ０．１％以下
、Ｃｒ０．０５〜０．５０％から選ばれる少なくとも１
種を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる合金鋼
素材を９５０〜１１５０℃に加熱後熱間圧延を行ない、
仕上圧延後、５００℃以下まで１０℃／秒以下の冷却速
度で冷却することを特徴とする靭性の優れた非調質ボル
ト等用鋼材である。
０．２０％、Ｓ ｒ ０．０５％未満、Ｍｎ １．０
〜２．０％、Ｓ ０．０１５％以下、Ａｌ０．０５％を
含有し、かつ、Ｖ ０．１５％以下、Ｎｂ０．１％以下
、Ｃｒ０．０５〜０．５０％から選ばれる少なくとも１
種を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる合金鋼
素材を９５０〜１１５０℃に加熱後熱間圧延を行ない、
仕上圧延後、５００℃以下まで１０℃／秒以下の冷却速
度で冷却することを特徴とする靭性の優れた非調質ボル
ト等用鋼材である。
Ｃは０．０５〜０．２０％である。Ｃは固溶強化によっ
て鋼に所要の強度を与えるために必要であり、そのため
に少なくとも０．０５％の添加を必要とする。しかし０
．２％を越えると靭性が劣化するとともにボルトに成形
する場合の加工性をも低下させるため０．０５〜０．２
％とする。
て鋼に所要の強度を与えるために必要であり、そのため
に少なくとも０．０５％の添加を必要とする。しかし０
．２％を越えると靭性が劣化するとともにボルトに成形
する場合の加工性をも低下させるため０．０５〜０．２
％とする。
Ｓｉは０．０５％未満である。Ｓｉは通常脱酸のため、
あるいは固溶強化のため添加されるが、本発明では、靭
性を確保するため添加する。そのためには０．０５％未
満が必要である。しかし、 ０．０５％を越えると靭性
を損なう。
あるいは固溶強化のため添加されるが、本発明では、靭
性を確保するため添加する。そのためには０．０５％未
満が必要である。しかし、 ０．０５％を越えると靭性
を損なう。
Ｍｎは１．Ｑ 〜２．０％である。Ｍｎは、脱酸、脱硫
効果を有する元素であり、また、焼入性を向上させる。
効果を有する元素であり、また、焼入性を向上させる。
しかも変態温度を低下させて組織を微細化させる。従っ
た、靭性向上のために有用であり、かかる効果を持たせ
るためには１．０％以上必要である。しかし、２．０％
を越えると靭性を劣化させるため上限を２．０％とする
。
た、靭性向上のために有用であり、かかる効果を持たせ
るためには１．０％以上必要である。しかし、２．０％
を越えると靭性を劣化させるため上限を２．０％とする
。
Ｓは０．０１５％以下である。Ｓは偏析し易い元素であ
り、ＭｎＳ系の非金属介在物量を低減させ、靭性・加工
性を向上させるため、０．０１５％以下にすることが必
要である。
り、ＭｎＳ系の非金属介在物量を低減させ、靭性・加工
性を向上させるため、０．０１５％以下にすることが必
要である。
ＡＩは０．０１〜０．０５％である。ＡＩは、脱酸のた
めに添加するが、０．０１％未満ではこの効果がなく、
また０、０５％を越えると清浄度が悪くなり靭性をそこ
なう。
めに添加するが、０．０１％未満ではこの効果がなく、
また０、０５％を越えると清浄度が悪くなり靭性をそこ
なう。
さらに、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒから選ばれる少なくとも１種を
含有する。含有させる場合その含有量は、 Ｖ ０．１
５％以下、Ｎｂ０．１％以下、 Ｃｒ ０．０５〜０
．５０％である。これらの元素は強度を付与するために
含有せしめる。
含有する。含有させる場合その含有量は、 Ｖ ０．１
５％以下、Ｎｂ０．１％以下、 Ｃｒ ０．０５〜０
．５０％である。これらの元素は強度を付与するために
含有せしめる。
Ｃｒは焼入性を向上させることにより強度を付与する。
ただ、０．０５％未満ではその効果がなく。
また、０．５％を越えるとその効果は飽和するので経済
的理由により上限は０．５％とする。
的理由により上限は０．５％とする。
Ｖ、Ｎｂは、圧延中及び圧延後の鋼の冷却過程において
微細な炭化物・窒化物の析出による結晶粒の微細化、析
出効果によって強度を付与する。
微細な炭化物・窒化物の析出による結晶粒の微細化、析
出効果によって強度を付与する。
なお、Ｖ、Ｎｂを含有せしめた場合は、上記結晶粒の微
細化、析出効果のため、また、熱間圧延されるビレット
の細粒化のため靭性、加工性も向上する。しかし、■の
場合は０．１５％、Ｎｂの場合は０．１％を越えるとそ
の効果が飽和し、経済的理由からそれ以下にする。
細化、析出効果のため、また、熱間圧延されるビレット
の細粒化のため靭性、加工性も向上する。しかし、■の
場合は０．１５％、Ｎｂの場合は０．１％を越えるとそ
の効果が飽和し、経済的理由からそれ以下にする。
次に本出願に係る第２発明においては、９５０〜１１５
０℃に加熱後熱間圧延を行なう、析出物を母相に固溶さ
せた後、微細な炭化物、窒化物を析出させて、結晶粒の
微細化、析出硬化を図り、あるいは、初期の結晶粒の微
細化を図るためには１１５０℃で十分であり、また、９
５０℃未満になると、熱間圧延に際して、変形抵抗が高
くなり生産性が低下するため９５０℃を下限とする。
０℃に加熱後熱間圧延を行なう、析出物を母相に固溶さ
せた後、微細な炭化物、窒化物を析出させて、結晶粒の
微細化、析出硬化を図り、あるいは、初期の結晶粒の微
細化を図るためには１１５０℃で十分であり、また、９
５０℃未満になると、熱間圧延に際して、変形抵抗が高
くなり生産性が低下するため９５０℃を下限とする。
本発明においては、仕上圧延後、５００℃以下まで１０
℃／秒以下の冷却速度で冷却する。これにより組織を緻
密なフェライト・パーライト組織とし、所望の強度と靭
性を得る。冷却速度が１０℃１秒を越えるとベイナイト
が混在し、所望の強度より高くなり、また、靭性が得が
たくなる。さらに、ボルトに成形する場合の加工性をも
低下させる。
℃／秒以下の冷却速度で冷却する。これにより組織を緻
密なフェライト・パーライト組織とし、所望の強度と靭
性を得る。冷却速度が１０℃１秒を越えるとベイナイト
が混在し、所望の強度より高くなり、また、靭性が得が
たくなる。さらに、ボルトに成形する場合の加工性をも
低下させる。
なお、第１発明に係る合金鋼及び第２発明に係る鋼材は
、たとえば、ボルト、ピン、リベ−／ トを作成するた
めに用いることができる。
、たとえば、ボルト、ピン、リベ−／ トを作成するた
めに用いることができる。
尚、本発明にお、いて用いる鋼は、例えばＬＤ転炉にて
溶製されるが、溶製方法は何ら制限されるものではない
。
溶製されるが、溶製方法は何ら制限されるものではない
。
［発明の実施例］
以下に実施例を比較例を挙げて説明する。
第１表に示す化学組成を有する鋼をＬＤ溶炉で溶製し、
第２表に示す圧延条件にて６■φ線材に圧延し、線材で
ある鋼材（圧延材）を得た。第１表及び第２表において
番号１２は従来の調質ボルト用鋼材である。
第２表に示す圧延条件にて６■φ線材に圧延し、線材で
ある鋼材（圧延材）を得た。第１表及び第２表において
番号１２は従来の調質ボルト用鋼材である。
これらの圧延材につき引張試験を行なった。その結果を
第２表に示す。
第２表に示す。
次に、圧延材を５．２２■層φに伸線して鋼線を作成し
た。この鋼線につき引張試験を行なった所、実施例では
、特に絞りについて良好な結果が得られた（第２表）６
次に、この鋼線をネジサイズＭ６の六角アプセットボル
ト成形後、ブルーイング処理を施し、非調質ボルトを作
成した０番号１２については球状死焼なまし処理を実施
した後、軽微な伸線を実施し、ボルト成形・ネジ転造後
、焼入・焼戻しをした０番号１０（比較例）を除きボル
ト作成中に割れは発生しなかった。
た。この鋼線につき引張試験を行なった所、実施例では
、特に絞りについて良好な結果が得られた（第２表）６
次に、この鋼線をネジサイズＭ６の六角アプセットボル
ト成形後、ブルーイング処理を施し、非調質ボルトを作
成した０番号１２については球状死焼なまし処理を実施
した後、軽微な伸線を実施し、ボルト成形・ネジ転造後
、焼入・焼戻しをした０番号１０（比較例）を除きボル
ト作成中に割れは発生しなかった。
上記のようにして作成したボルトにつきボルト実体試験
を行なった。なお、ＪＩＳによるとネジサイズＭ６の六
角ボルトの首下のＲ（第１図におけるＲ）は最小０．２
５層層であるが、本試験では、Ｒを０．１ 脂層とし
た。
を行なった。なお、ＪＩＳによるとネジサイズＭ６の六
角ボルトの首下のＲ（第１図におけるＲ）は最小０．２
５層層であるが、本試験では、Ｒを０．１ 脂層とし
た。
試験はくさび引張試験、頭部打撃試験につき行なった。
くさび引張試験におけるくさび角度（第２図におけるα
）は ＪＩＳでは最大１０°であるが、本実施例では１
５’とした。
）は ＪＩＳでは最大１０°であるが、本実施例では１
５’とした。
さらに、頭部打撃試験における角度（第３図におけるβ
）は、ＪＩＳではＢＯ〜８０°であるが。
）は、ＪＩＳではＢＯ〜８０°であるが。
実施例では５０°とした。
つまり、試験条件をＪＩＳに比して極めて厳しいものと
した。
した。
第２表に以上の試験結果を示す。
第２表より明らかなように、本実施例に係る鋼材により
作成したボルトは、非調質ボルトであっても、靭性が調
質ボルトに比して遜色ない特性を有することが判る。
作成したボルトは、非調質ボルトであっても、靭性が調
質ボルトに比して遜色ない特性を有することが判る。
尚、第４表に記載以外にも、ボルトの疲労試験、リラク
セーション試験、保証荷重試験も実施したが、非調質ボ
ルトであっても調質ボルトに劣らない特性を有している
ことも確認している。
セーション試験、保証荷重試験も実施したが、非調質ボ
ルトであっても調質ボルトに劣らない特性を有している
ことも確認している。
［発明の効果コ
本発明によれば次の効果が得られる。
本発明に係る合金鋼及び鋼材を使用すれば靭性に優れた
非調質ボルト等が得られる。特にＪＩＳに規定する以上
の規格値を満足することができ、調質ボルト等に比して
遜色ない特性を有する非調質ボルト等を得ることができ
る。
非調質ボルト等が得られる。特にＪＩＳに規定する以上
の規格値を満足することができ、調質ボルト等に比して
遜色ない特性を有する非調質ボルト等を得ることができ
る。
第１図はボルトのボルト首下Ｒを示すための側面図であ
る。第２図はくさび引張試験におけるくさび角度を示す
ための断面図である。第３図は頭部打撃試験における角
度を示すための断面図である。 第１図 第２図 第３図
る。第２図はくさび引張試験におけるくさび角度を示す
ための断面図である。第３図は頭部打撃試験における角
度を示すための断面図である。 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Ｃ ０．０５〜０．２０％、Ｓｉ ０．
０５％未満、Ｍｎ １．０〜２．０％、Ｓ ０．０１５
％以下、Ａｌ ０．０１〜０．０５％を含有し、かつ、
Ｖ ０．１５％以下、Ｎｂ ０．１％以下、Ｃｒ ０．
０５〜０．５０％から選ばれる少なくとも１種を含有し
、残部鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする
靭性の優れた非調質ボルト等用合金鋼。 ２ 重量％で、Ｃ ０．０５〜０．２０％、Ｓｉ ０．
０５％未満、Ｍｎ １．０〜２．０％、Ｓ ０．０１５
％以下、Ａｌ ０．０１〜０．０５％を含有し、かつ、
Ｖ ０．１５％以下、Ｎｂ ０．１％以下、Ｃｒ ０．
０５〜０．５０％から選ばれる少なくとも１種を含有し
、残部鉄及び不可避的不純物からなる合金鋼素材を９５
０〜１１５０℃に加熱後熱間圧延を行ない、仕上圧延後
、５００℃以下まで１０℃／秒以下の冷却速度で冷却す
ることを特徴とする靭性の優れた非調質ボルト等用鋼材
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12759285A JPS61284554A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 靭性の優れた非調質ボルト等用合金鋼及びそれを用いた非調質ボルト等用鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12759285A JPS61284554A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 靭性の優れた非調質ボルト等用合金鋼及びそれを用いた非調質ボルト等用鋼材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61284554A true JPS61284554A (ja) | 1986-12-15 |
Family
ID=14963891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12759285A Pending JPS61284554A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 靭性の優れた非調質ボルト等用合金鋼及びそれを用いた非調質ボルト等用鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61284554A (ja) |
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-
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