KR102599767B1 - 볼트, 및 볼트용 강재 - Google Patents
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Abstract
식 (1), (2), (3)을 충족하는 강 조성을 갖고, 인장 강도가 1600㎫ 이상인 볼트, 및 그 소재인 볼트용 강재.
2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)
0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)
단, 식 (1), (2), (3)에 있어서, Cr, Mo, V, W에는, 각각 볼트용 강이 함유하는 Cr, Mo, V, W의 함유량(질량％)이 대입된다.
2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)
0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)
단, 식 (1), (2), (3)에 있어서, Cr, Mo, V, W에는, 각각 볼트용 강이 함유하는 Cr, Mo, V, W의 함유량(질량％)이 대입된다.
Description
본 개시는, 볼트 및 볼트용 강재에 관한 것이다.
자동차 및 산업 기계의 고성능화, 자동차 및 산업 기계의 경량화, 또는 토목 건축 구조물의 대형화에 수반하여 볼트의 고강도화가 요구되고 있다.
볼트에는, JIS G 4053:2016에서 규정된 SCM435, SCM440 등의 기계 구조용 합금강이 사용된다. 볼트는, 기계 구조용 합금강을 소정의 형상으로 성형 후, ??칭-템퍼링 처리로 강도를 조정한다.
볼트를 고강도화하기 위해서는, 강재의 탄소량을 높이거나, 혹은 템퍼링 온도를 낮게 하면 된다.
그러나 인장 강도가 1200㎫를 초과하는 볼트에서는, 수소 취화의 일종인 지연 파괴가 문제로 된다. 지연 파괴는, 정적 응력 하에 놓인 부품이, 어느 시간 경과 후에 돌연, 취성적으로 파괴되는 현상이다.
지연 파괴는, 수소의 침입에 기인하는 현상이며, 강재의 강도가 높아질수록 지연 파괴에 이르는 수소 침입량의 임계치가 저하된다.
볼트가 옥외, 특히 해수, 융설염 등이 비래하는 환경에서 사용되는 경우에는, 염분 부착에 의해 수소 침입량이 많아져, 지연 파괴의 위험성이 높아진다.
그래서 종래부터, 내지연 파괴성이 우수한 볼트가 검토되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 템퍼링 시에 석출되는 Mo 탄화물, W 탄화물에 의한 석출 강화를 활용한, 인장 강도가 1617㎫ 이상인, 내지연 파괴 특성이 우수한 볼트 및 강재가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 인장 강도 1600㎫ 이상의, 지연 파괴로 대표되는 수소 취화를 유리하게 방지하는, 내지연 파괴 특성이 우수한 고강도 볼트의 제조 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는, V, Mo, Ti 및 Nb의 합금 탄화물을 활용한, 내지연 파괴 특성의 양호한 강도가 1500㎫ 이상인 고강도 볼트 및 그 내지연 파괴 특성 향상 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 4에는, V, Mo, Ti 및 Nb의 합금 탄화물을 활용한, 내지연 파괴 특성이 우수한 고강도 조질강 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
최근에는, 특허문헌 1 내지 4의 볼트보다 더욱 내지연 파괴 특성이 우수한 볼트가 요구되고 있다.
본 개시의 과제는, 일반적으로 지연 파괴가 발생할 위험성이 매우 높은, 인장 강도가 1600㎫ 이상인 강도 레벨에 있어서, 우수한 내지연 파괴 특성을 나타내는 볼트, 및 그 소재가 되는 볼트용 강재를 제공하는 데 있다.
발명자들은, 볼트의 소재로서 소정의 화학 조성을 갖고, 또한 Mo, V, W 및 Cr의 함유량이 이하의 식 (1), (2) 및 (3)을 충족하는 강재를 채용함으로써, 수소의 트랩 사이트가 되는 M2C형 탄화물이 볼트 중에 분산되는 것을 발견했다.
2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)
0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)
그 결과, 발명자들은, 고강도이며, 또한 우수한 내지연 파괴 특성을 갖는 볼트가 얻어지는 것을 발견했다.
상기 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다.
<1>
조성이, 질량％로,
C: 0.35 내지 0.50％,
Si: 0.02 내지 0.10％,
Mn: 0.20 내지 0.80％,
Mo: 1.50 내지 5.00％,
W: 0 내지 1.00％,
V: 0 내지 0.20％,
Cr: 0.20 내지 0.50％,
Al: 0.010 내지 0.100％,
N: 0.0010 내지 0.0150％,
P: 0.015％ 이하, 및
S: 0.015％ 이하를
함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
또한, 하기 식 (1), 하기 식 (2) 및 하기 식 (3)을 충족하고,
인장 강도가 1600㎫ 이상인,
볼트.
2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)
0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)
단, 식 (1), (2), (3)에 있어서, Cr, Mo, V 및 W에는, 각각 볼트가 함유하는 Cr, Mo, V 및 W의 함유량(질량％)이 대입되고, V 또는 W가 포함되지 않을 때에는 V 또는 W에 0이 대입된다.
<2>
질량％로,
Ti: 0.100％ 이하,
Nb: 0.100％ 이하,
B: 0.0050％ 이하,
Ni: 0.20％ 이하,
Cu: 0.20％ 이하,
REM: 0.020％ 이하,
Sn: 0.20％ 이하, 및
Bi: 0.20％ 이하로
이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는, <1>에 기재된 볼트.
<3>
질량％로,
Pb: 0.05％ 이하,
Cd: 0.05％ 이하,
Co: 0.05％ 이하,
Zn: 0.05％ 이하,
Ca: 0.02％ 이하, 및
Zr: 0.02％ 이하로
이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는, <1> 또는 <2>에 기재된 볼트.
<4>
길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물이며, M(금속 원소)에 대해, Mo와 Cr과 V 및 W 중 적어도 한쪽을 합계로 70원자％ 이상 포함하는 M2C형 탄화물이, 단위 면적 0.01㎛2당 10개 이상 존재하는, <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된 볼트.
<5>
3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온의 용액 중에서, 전류 밀도 0.03mA/㎠로 24시간 음극 수소 차지한 후, 수소 투과 방지 도금을 실시하고, 96시간 방치한 후, 인장 강도의 0.9배의 일정 하중을 부하하였을 때의, 파단에 이르기까지 100시간 이상인 <1> 내지 <4> 중 어느 한 항에 기재된 볼트.
<6>
3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온의 용액 중에서, 전류 밀도 0.2mA/㎠로 72시간 음극 수소 차지하고, 실온에서 48시간 정치한 후의 트랩 수소량이 3.0ppm 이상인 <1> 내지 <5> 중 어느 한 항에 기재된 볼트.
<7>
<1> 내지 <6> 중 어느 한 항에 기재된 볼트의 소재인 볼트용 강재이며,
상기 볼트의 조성을 갖는 볼트용 강재.
본 개시에 따르면, 고강도이며, 또한 우수한 내지연 파괴 강도를 나타내는 볼트, 및 그 소재가 되는 볼트용 강재를 제공할 수 있다.
이하, 본 개시의 일례인 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
또한, 본 명세서 중에 있어서, 화학 조성의 각 원소의 함유량 「％」 표시는, 「질량％」를 의미한다.
화학 조성의 각 원소의 함유량을 「원소량」이라고 표기하는 경우가 있다. 예를 들어, C의 함유량은, C양이라고 표기하는 경우가 있다.
「내지」를 사용하여 표현되는 수치 범위는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
「내지」의 전후에 기재되는 수치에 「초과」 또는 「미만」이 붙어 있는 경우의 수치 범위는, 이들 수치를 하한값 또는 상한값으로서 포함하지 않는 범위를 의미한다.
「공정」이란, 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 소기의 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다.
[볼트의 화학 조성]
본 실시 형태에 관한 볼트의 화학 조성은, 이하와 같다.
(필수 원소)
C: 0.35 내지 0.50％
C는, 강의 강도를 향상시키는 원소이며, 볼트의 강도를 높인다. C양이 0.35％ 미만이면, 볼트로서 필요한 강도가 얻어지지 않는다. 한편, C양이 0.50％보다 많으면, ??칭의 가열 시에 합금 탄화물이 다량으로 용융 잔류하여, 소정의 템퍼링 온도에서는 강도가 낮아지는 데다가, 템퍼링 시의 합금 탄화물의 석출량이 상대적으로 감소하므로 수소 트랩능도 낮아진다.
따라서, C양은 0.35 내지 0.50％로 한다. 또한, 바람직한 C양은 0.38 내지 0.45％, 보다 바람직한 C양은 0.40 내지 0.43％이다.
Si: 0.02 내지 0.10％
Si는, 함유량을 저감함으로써 내지연 파괴 강도를 향상시킬 수 있다. 내지연 파괴 강도를 높이기 위해, Si양을 0.10％ 이하로 한다. 한편, Si양을 0.02％ 미만으로 해도 내지연 파괴 강도의 향상은 포화되고, 또한 제강 공정에서의 비용이 증대된다.
따라서, Si양은 0.02 내지 0.10％로 한다. 또한, 바람직한 Si양은 0.02 내지 0.08％, 보다 바람직한 Si양은 0.03 내지 0.06％이다.
Mn: 0.20 내지 0.80％
Mn은, S와 결합되어 MnS를 형성하여, S의 입계 편석을 방지한다. 또한, ??칭성 향상의 작용을 갖는다. Mn양이 0.20％ 미만이면, S의 입계 편석이 커져 내지연 파괴 강도가 저하된다. 한편, Mn양이 0.80％를 초과하면, 부품 형상으로 가공 할 때의 냉간 가공성이 저하되는 데다가, ??칭 균열이 발생하기 쉬워진다.
따라서, Mn양은 0.20 내지 0.80％로 한다. 또한, 바람직한 Mn양은 0.30 내지 0.70％, 보다 바람직한 Mn양은 0.40 내지 0.60％이다.
Mo: 1.50 내지 5.00％
W: 0 내지 1.00％
V: 0 내지 0.20％
Mo, W 및 V는, 본 개시에 있어서 중요한 원소이다. Mo 및 W는, M2C형의 탄화물을 형성하는 원소이다. V는, MC형 탄화물을 형성하는 원소이지만, Mo와 함께, 적정량의 V를 복합하여 함유시킴으로써, V를 포함하는 M2C형 탄화물이 석출된다. 또한, 이들 M2C형 탄화물은, Mo와, Cr과, W 및 V 중 적어도 한쪽을 포함하는 탄화물이 해당된다.
미세한 M2C형 탄화물은, 강을 오스테나이트 영역으로부터 ??칭한 후, 570 내지 690℃의 고온에서 템퍼링을 함으로써 많이 석출시킬 수 있다. 이 미세한 M2C형 탄화물이 석출됨으로써, 석출 강화에 의해 강의 강도를 상승시킬 수 있다. 또한, 미세한 M2C형 탄화물은, 수소의 트랩 사이트로서 기능하여, 내지연 파괴 특성을 향상시킬 수 있다. 트랩 수소란, 상기 M2C형 탄화물에 의해 고정된, 강 중을 자유롭게 이동할 수 없는 수소이다.
트랩 사이트로서의 효과를 얻기 위해서는, Mo를 1.50％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 게다가, W 및 V 중 적어도 한쪽을 적량 함유함으로써, M2C형 탄화물에 의한, 트랩 사이트로서의 효과는 더욱 향상된다. 한편, Mo양이 5.0％를 초과한 경우, W양이 1.0％를 초과한 경우, 또는 V양이 0.20％를 초과한 경우는, ??칭 가열 시에 미고용의 조대한 탄질화물이 잔존한다. 그리고 이 조대한 탄질화물을 오스테나이트 중에 고용시키기 위해, ??칭 가열 온도를 높게 할 필요가 발생하여, ??칭 시의 변형 발생, 표면의 산화물 증가의 문제가 발생한다.
따라서, Mo양은 1.50 내지 5.00％, W양은 0 내지 1.00％, V양은 0 내지 0.20％로 한다.
또한, 바람직한 Mo양은 2.00 내지 4.00％, 바람직한 W양은 0.02 내지 1.00％, 바람직한 V양은 0.10 내지 0.17％이다.
또한, 보다 바람직한 Mo양은 2.50 내지 3.50％, 보다 바람직한 W양은 2.70 내지 3.20％, 보다 바람직한 V양은 0.12 내지 0.15％이다.
Mo, W 및 V의 함유량은, 하기 식 (1) 및 하기 식 (2)를 충족할 필요가 있다.
2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)
0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)
식 (1) 및 식 (2)에 있어서, Mo, W 및 V에는, 각각 볼트가 함유하는 Mo, W 및 V의 함유량(질량％)이 대입되고, V 또는 W가 포함되지 않을 때에는 V에 0이 대입된다.
Cr: 0.20 내지 0.50％
Cr은, 강의 ??칭성을 확보하기 위해 유효한 원소인 동시에, M2C형 탄화물에 고용되어, 수소 트랩능을 향상시키는 효과가 있다. Cr양이 0.20％ 미만이면, 이들 효과가 불충분해진다. 한편, Cr양이 0.50％를 초과하면, 시멘타이트를 안정화시켜, 템퍼링 시의 M2C형 탄화물의 석출을 저해하므로, 목적의 수소 트랩 효과를 얻을 수 없다.
따라서, Cr양은 0.20 내지 0.50％로 한다. 또한, 바람직한 Cr양은 0.20 내지 0.30％, 보다 바람직한 Cr양은 0.24 내지 0.28％이다.
M2C형 탄화물의 석출을 저해시키지 않기 위해서는, Cr의 함유량은, 하기 식 (3)을 충족할 필요가 있다.
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)
식 (3)에 있어서, Cr과 Mo에는, 각각 볼트가 함유하는 Cr과 Mo의 함유량(질량％)이 대입된다.
인장 강도 1600㎫ 이상의 고강도를 갖는 볼트에 있어서는, 내지연 파괴 강도를 향상시키기 위해, 수소 트랩 사이트인 미세한 M2C형 탄화물을 대량으로 강 중에 분산시킬 필요가 있다.
식 (1)에 있어서, 「2V/(Mo＋0.5W)」의 값이 0.20 초과이면, M2C형 탄화물의 수소 트랩능이 부족하여 내지연 파괴 강도가 저하된다.
식 (2)에 있어서, 「(2V＋0.5W)/Mo」의 값이 0.10 미만이면, M2C형 탄화물 중의 Mo, W 및 V의 복합도가 낮고, M2C형 탄화물의 수소 트랩능이 부족하여 내지연 파괴 강도가 저하된다. 한편, 「(2V＋0.5W)/Mo」의 값이 0.40 초과이면, M2C형 탄화물이 불안정해져 다른 탄화물이 되므로, 수소 트랩능이 부족하여 내지연 파괴 강도가 저하된다.
식 (3)에 있어서, 「2Cr/Mo」의 값이 0.10 미만이면, M2C형 탄화물의 수소 트랩능이 저하된다. 「2Cr/Mo」의 값이 0.35 초과이면, Cr을 다량으로 함유하는 시멘타이트, M23C6 또는 M7C3의 석출량이 증가한다.
따라서, Cr, Mo, V 및 W의 함유량은, 식 (1), 식 (2) 및 식 (3)을 충족할 필요가 있다.
Al: 0.010 내지 0.100％
Al은, 탈산제로서 기능하는 원소인 동시에, 질화물을 형성하여 ??칭 가열 시의 오스테나이트 결정립의 조대화를 억제하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Al을 0.010％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, Al양이 0.100％를 초과하면, 조대한 산화물계 개재물이 강 중에 잔존하여, 볼트의 파괴 기점이 된다.
따라서, Al양은 0.010 내지 0.100％로 한다. 또한, 바람직한 Al양은 0.012 내지 0.050％, 보다 바람직한 Al양은 0.025 내지 0.035％이다.
N: 0.0010 내지 0.0150％
N은, 질화물 또는 탄질화물을 형성하여, ??칭 가열 시의 오스테나이트 결정립의 조대화를 억제하는 원소이다. 결정립의 조대화를 억제하려면, N양을 0.0010％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, N양이 0.0150％를 초과한 경우, 조대한 질화물이나 탄질화물이 생성되어, 파괴 기점이 된다.
따라서, N양은 0.0010 내지 0.0150％로 한다. 또한, 바람직한 N양은 0.0020 내지 0.0100％, 보다 바람직한 N양은 0.0030 내지 0.0050％이다.
P: 0.015％ 이하
P는, 불순물이다. P양은 최대한 낮은 것이 바람직하다. P는, 오스테나이트 입계에 편석된다. P양이 0.015％를 초과하면, ??칭, 템퍼링 후의 구 오스테나이트 입계가 취화되어 입계 균열의 원인이 된다. 이 때문에, P양을 0.015％ 이하의 범위로 제한할 필요가 있다. 바람직한 P양의 상한은 0.012％이다. P는, 불순물 원소이지만, 상기 범위 내이면, P는 볼트에 0％ 초과로 함유되어 있어도 된다.
단, 탈P 비용 저감의 관점에서, P양의 하한은 0.005％ 이상이어도 된다.
S: 0.015％ 이하
S는, 불순물이다. S양은 최대한 낮은 것이 바람직하다. S는, 볼트 중에서 Mn 황화물로서 존재한다. Mn 황화물은, 강 표면이 부식될 때의 화학 반응에서 황화수소를 발생시킨다. 이 황화수소가 분해되어 수소를 발생시킴으로써 강 중에 수소가 침입하여, 내지연 파괴 강도를 저하시킨다. 또한, Mn 황화물이 파괴 기점이 된다. 이 때문에, S양을 0.015％ 이하의 범위로 제한할 필요가 있다. 바람직한 S양의 상한은 0.012％이다. S는, 불순물 원소이지만, 상기 범위 내이면, S는 볼트에 0％ 초과 함유되어 있어도 된다.
단, 탈S 비용 저감의 관점에서, S양의 하한은 0.005％ 이상이어도 된다.
(임의 원소)
본 실시 형태에 관한 볼트는, 임의 원소로서, Ti, Nb, B, Ni, Cu, W, REM, Sn 및 Bi로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 함유해도 된다. 구체적으로는, 이들 임의 원소를, 각각 0％ 내지 후술하는 각 원소의 상한의 범위에서 함유해도 된다.
Ti: 0.100％ 이하
Ti는, 볼트 중에서 N, C와 결합되어 탄질화물을 형성하는 원소이다. 이 탄질화물은 오스테나이트 결정립계를 피닝하여 조직의 조대화를 방지한다. 이 조직의 조대화의 방지 효과를 얻기 위해서는, Ti를 0.100％ 이하 함유시켜도 된다. 한편, Ti를, 0.100％를 초과하여 함유시키면, 소재 경도의 상승에 기인하여 부품 형상으로 가공할 때의 냉간 가공성이 저하된다.
따라서, Ti양은 0.100％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0％ 초과 내지 0.100％가 보다 바람직하고, 0.005 내지 0.050％가 더욱 바람직하다.
Nb: 0.100％ 이하
Nb는, 볼트 중에서 N 및 C와 결합되어 탄질화물을 형성하는 원소이다. 이 탄질화물은 오스테나이트 결정립계를 피닝하여, 조직의 조대화를 방지한다. 이 조직의 조대화의 방지 효과를 얻기 위해서는, Nb를 0.100％ 이하 함유시켜도 된다. 한편, Nb를, 0.100％를 초과하여 함유시키면, 소재 경도의 상승에 기인하여 부품 형상으로 가공할 때의 냉간 가공성이 저하된다.
따라서, Nb양은 0.100％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0％ 초과 내지 0.100％가 보다 바람직하고, 0.005 내지 0.050％가 더욱 바람직하다.
B: 0.0050％ 이하
B는, 오스테나이트 중에 약간 고용시키는 것만으로 강의 ??칭성을 높인다. B는, 침탄 ??칭 시에 마르텐사이트를 효율적으로 얻기 위해 볼트에 함유시켜도 된다. 한편, 0.0050％를 초과하여 B가 함유되면, 다량의 BN을 형성하여 N을 소비하므로, 오스테나이트 입자의 조대화를 초래한다.
따라서, B양은 0.0050％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 초과 내지 0.0050％가 보다 바람직하고, 0.0007 내지 0.0030％가 더욱 바람직하다.
Ni: 0.20％ 이하
Ni는, 내식성과 인성을 높이는 원소이며, 볼트에 함유시켜도 된다. Ni양이 다량이 되면, 비용에 상응하는 효과가 얻어지지 않으므로, Ni양의 상한은 0.20％가 바람직하다. 한편, Ni양의 하한은 0.01％가 바람직하다.
Cu: 0.20％ 이하
Cu는 내식성을 높이는 원소이며, 볼트에 함유시켜도 된다. 한편, Cu양이 0.20％를 초과하면 열간 연성이 저하되므로, Cu양의 상한은 0.20％가 바람직하다. 한편, Cu양의 하한은 0.01％가 바람직하다.
REM: 0.020％ 이하
REM(희토류 원소)이란, 원자 번호 57의 란탄으로부터 원자 번호 71 루테튬까지의 15원소와, 원자 번호 21의 스칸듐 및 원자 번호 39의 이트륨의 합계 17원소의 총칭이다. 볼트에 REM이 함유되면, 압연 시 및 열간 단조 시에 MnS 입자의 신연이 억제되어, 냉간 단조 시의 균열을 억제하는 효과가 얻어진다. 단, REM양이 0.020％를 초과하면, REM을 포함하는 황화물이 대량으로 생성되어, 볼트용 강재의 피삭성이 열화된다.
따라서, REM양은, 상기 17원소의 합계량으로 0.020％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0％ 초과 내지 0.020％가 보다 바람직하고, 0.005％ 내지 0.015％가 더욱 바람직하다.
Sn: 0.20％ 이하
Sn은 내식성을 높이는 원소이며, 볼트에 함유시켜도 된다. Sn양이 다량이 되면, 고온 연성이 저하되어, 주조 시의 균열의 위험성이 높아지므로, Sn양의 상한은 0.20％가 바람직하다. 한편, Sn양의 하한은 0.005％가 바람직하고, 0.01％가 보다 바람직하다.
Bi: 0.20％ 이하
Bi는 가공성을 높이는 원소이며, 볼트에 함유시켜도 된다. Bi양이 다량이 되면, 고온 연성이 저하되어, 주조 시의 균열의 위험성이 높아지므로, Bi양의 상한은 0.20％가 바람직하다. 한편, Bi양의 하한은 0.005％가 바람직하고, 0.01％가 보다 바람직하다.
(기타 임의 원소)
본 실시 형태에 관한 볼트는, 임의 원소로서, 다음 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유해도 된다. 구체적으로는, 이들 임의 원소를, 각각 0％ 내지 후술하는 각 원소의 상한의 범위에서 함유해도 된다. 이들 임의 원소를 후술하는 범위에서 볼트에 포함해도, 볼트의 특성에 영향은 없다.
Pb: 0.05％ 이하
Cd: 0.05％ 이하
Co: 0.05％ 이하
Zn: 0.05％ 이하
Ca: 0.02％ 이하
Zr: 0.02％ 이하
본 실시 형태에 있어서의 볼트의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물로 이루어진다. 여기서 불순물이란, 강의 원료로서 이용되는 광석, 스크랩, 또는 제조 과정의 환경 등으로부터 혼입되는 원소를 의미한다.
(M2C형 탄화물)
본 실시 형태에 관한 볼트는, 길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물이, 단위 면적 0.01㎛2당 10개 이상 존재하는 것이 바람직하다.
템퍼링 과정에서 석출되는 미세한 M2C형 탄화물(Mo와 Cr과 W 및 V 중 적어도 한쪽을 포함하는 탄화물)은, VC, Mo2C 등에 비해 수소 트랩능이 높아, 내지연 파괴 특성의 향상에 기여한다.
여기서, 미세한 M2C형 탄화물은, M(금속 원소)에 대해, Mo와 Cr과 V 및 W 중 적어도 한쪽을 합계로 70원자％ 이상 포함하는 M2C형 탄화물이다. 구체적으로는, 미세한 M2C형 탄화물은, (Mo, Cr, W, V)2C, (Mo, Cr, W)2C, 및 (Mo, Cr, V)2C가 해당된다.
이들 M2C형 탄화물은, VC, Mo2C 등에 비해 수소 트랩능이 높아, 내지연 파괴 특성의 향상에 기여한다.
그 때문에, 길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물을, 소정량 존재시키는 것이 바람직하다.
따라서, 길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물의 개수 밀도(단위 면적 0.01㎛2당에 존재하는 길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물의 개수)는, 10개 이상이 바람직하다.
내지연 파괴 특성의 향상의 관점에서, M2C형 탄화물의 개수 밀도는, 단위 면적 0.01㎛2당 15개 이상이 보다 바람직하고, 단위 면적 0.01㎛2당 20개 이상이 더욱 바람직하다.
단, M2C형 탄화물의 개수 밀도의 상한은, 연신 및 인성의 저하 억제의 관점에서, 예를 들어 단위 면적 0.01㎛2당 100개 이하로 한다.
M2C형 탄화물의 개수 밀도의 측정은, 박막법에 의해 박막 시험편을 제작하고, 투과형 전자 현미경으로 측정한다.
M2C형 탄화물의 성분 측정은, 추출 레플리카법에 의해 시험편을 제작하고, 에너지 분산형 X선 분석 장치(EDS)를 구비한 투과형 현미경(TEM)을 사용하여 행한다.
구체적으로는, 다음과 같다.
측정 대상이 되는 볼트의 임의의 부위로부터, 볼트의 표면으로부터 깊이 2㎜에 위치하며, 또한 볼트의 표면과 평행한 면(이하 「측정면」이라고도 칭함)을 갖는 부위를 채취하여, 박막법에 의해 박막 시험편 및 추출 레플리카법에 의해 시험편을 제작한다.
여기서, 박막법에 의한 박막 시험편의 제작은, 다음과 같다. 먼저, 정밀 절단기에 의해 원재를 두께 0.5㎜로 절단한다. 다음으로, P320 내지 1200의 에머리지를 사용하여 양측으로부터 60㎛ 두께까지 절삭 연마를 행하여 3㎜φ의 시료를 펀칭한다. 그 후, 양면 제트 전해 연마를 행하고, 중심부에 구멍이 뚫릴 때까지 전해 연마를 행하여, TEM 관찰용의 박막 시험편으로 한다. 전계 연마는 테누폴로 행하고, 전해 연마액으로서 100ml 과염소산-800ml 빙초산 용액-100ml 메탄올을 사용하고, 전해 연마 조건은 30V, 0.1A로 한다.
또한, 추출 레플리카법에 의한 시험편의 제작은, 다음과 같다. 먼저, 강 부재로부터 채취한 채취물의 측정면을 전해 연마한다. 전해 연마 후의 채취물의 측정면을, 10％ 아세틸아세톤-1％ 염화테트라메틸암모늄(TMAC)-메탄올 용액을 사용하여 -200mV의 전위로 정전위 전해한다. 이에 의해, M2C형 탄화물이 채취물의 측정면으로부터 노출된다. 통전 시간은 30 내지 60sec이다.
전해 후의 채취물의 측정면에 아세틸셀룰로오스 필름을 첩부한 후에, 필름을 박리하고, M2C형 탄화물을 필름 상에 전사한다. 전사한 필름에 카본 증착을 행하여, 카본 증착막을 제작한다. 카본 증착막을 아세트산메틸 용액에 침지하여 아세틸셀룰로오스 필름을 용해하고, 직경이 3㎜인 Cu 메시로 퍼올림으로써 추출 레플리카막(추출 레플리카법에 의한 시험편)을 얻는다.
다음으로, M2C형 탄화물의 수밀도를 다음과 같이 측정한다. 철의 매트릭스의 {001}면에 수직인 방향을 전자선의 입사 방향으로 하여, 박막 시험편(그 측정면)의 임의의 시야를 배율 400000배(관찰 면적 0.25㎛×0.25㎛)로 3시야 관찰한다. M2C형 탄화물은 전자선 회절 패턴 해석으로 동정한다. 그 후, 관찰 화면의 중심부의 0.1㎛×0.1㎛의 영역에 존재하는 모든 M2C형 탄화물의 길이와 수를 측정하고, 5㎚ 이상의 길이를 갖는 M2C형 탄화물의 수를 측정하고, 5개의 시야의 평균값을 「M2C형 탄화물의 개수 밀도」로서 구한다.
여기서, M2C형 탄화물의 길이란, 관찰되는 M2C형 탄화물의 최대 길이를 의미한다.
또한, TEM 관찰은, FE-TEM으로 가속 전압 200㎸에서 실시한다.
또한, M2C형 탄화물의 화학 성분은 다음과 같이 측정한다. 시험편으로서의 추출 레플리카막(그 측정면)의 임의의 시야(관찰 면적 0.5㎛×0.5㎛의 시야)를 배율 200000배로 관찰한다. 관찰하는 시야에 존재하는 석출물의 성분을, TEM의 전자선 회절 패턴의 해석 및 EDS에 의한 분석에 의해 M2C형 탄화물을 동정하고, EDS 분석에 의해 탄화물 중의 금속 원소의 원자％를 측정한다. 측정 개수는 5개로 하고, 금속 원소 농도는 이들의 평균값을 사용한다.
TEM의 전자선 회절 패턴의 해석 및 EDS에 의한 분석은, FE-TEM으로 가속 전압 200㎸에서 실시한다.
(인장 강도)
본 실시 형태에 관한 볼트에 있어서, 볼트로부터 인장 시험편을 채취하여 측정한 인장 강도는 1600㎫ 이상이다.
볼트의 인장 강도는, JIS Z 2241:2011에 따라서 측정되는 값이다.
단, 볼트의 인장 강도의 측정은, 다음과 같이 볼트로부터 시험편을 채취하여 실시한다.
볼트의 축부로부터, 평행부의 직경이 볼트의 직경의 50％가 되는 14A호 시험편을 잘라내고, 실온(25℃)의 대기 중에서 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 구한다.
(트랩 수소량)
본 실시 형태에 관한 볼트에 있어서, 3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온의 용액 중에서, 전류 밀도 0.2mA/㎠로 72시간 음극 수소 차지하고, 실온(25℃)에서 48시간 정치한 후의 트랩 수소량은 3.0ppm 이상이 바람직하다.
트랩 수소량이 3.0ppm 미만이면, 볼트에 침입한 수소가 확산되고, 구 오스테나이트 결정립계에 집적되어, 지연 파괴가 발생할 위험성이 높아지는 경우가 있다. 그 때문에, 트랩 수소량은 3.0ppm 이상인 것이 바람직하다.
트랩 수소량은, 가스 크로마토그래프에 의한 승온 수소 분석법으로 측정한다. 승온 속도 100℃/시간으로, 실온(25℃)으로부터 400℃까지 시료로부터 방출되는 수소량을 트랩 수소량으로 정의한다.
트랩 수소량의 측정은, 볼트로부터 채취한 직경 7㎜, 길이 70㎜의 환봉 시험편(트랩 수소량 조사용의 환봉 시험편)에 대해 실시한다.
단, 상기 크기의 환봉 시험편을 채취할 수 없는 경우, 직경 5㎜, 길이 20㎜의 환봉 시험편으로 대용하고, 마찬가지의 수소 차지와 정치를 행하여, 마찬가지의 승온 분석에 의해 수소 트랩량을 측정해도 된다.
(내지연 파괴 강도)
본 실시 형태에 관한 볼트는, 실제 환경에서 사용하므로, 충분한 내지연 파괴 강도를 구비하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 볼트에 있어서, 3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온의(25℃) 용액 중에서, 전류 밀도 0.03mA/㎠로 24시간 음극 수소 차지한 후, 수소 투과 방지 도금을 실시하고, 96시간 방치한 후, 인장 강도의 0.9배의 일정 하중을 부하하였을 때의, 파단에 이르기까지의 시간이 100시간 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 수소 투과 방지 도금은, 볼트 중에 수소를 가두기 위해 행하는 것이며, 용융 아연 도금을 실시한다.
내지연 파괴 강도의 측정은, 볼트로부터 채취한 직경 7㎜, 길이 70㎜의 노치(노치부 직경 4.2㎜, 각도 60°)를 갖는 환봉 시험편(지연 파괴 시험편)에 대해 실시한다.
단, 상기 크기의 환봉 시험편을 채취할 수 없는 경우, 직경 5㎜의 노치(노치부 직경 3.0㎜, 각도 60°)를 갖는 환봉 시험편으로 대용해도 된다. 길이는, 척킹할 수 있는 범위라면 특별히 제약은 없다.
<볼트용 강재>
본 실시 형태에 관한 볼트용 강재는, 본 실시 형태에 관한 볼트의 소재가 되는 강재이다. 그리고 본 실시 형태에 관한 볼트용 강재는, 본 실시 형태에 관한 볼트와 동일한 화학 조성을 갖는다.
<볼트의 제조 방법>
이하, 본 실시 형태에 관한 볼트용 강재를 사용하여, 본 실시 형태에 관한 볼트의 제조 방법의 일례에 대해 상세하게 설명한다.
(볼트 형상으로 성형하는 공정)
본 실시 형태에 관한 볼트의 화학 조성을 갖는 용강을 얻은 후, 용강을 주조에 의해 잉곳 또는 주편으로 한다. 주조된 잉곳 또는 주편은, 열간 압연, 열간 압출, 열간 단조 등의 열간 가공에 의해, 환봉 등 소요의 조형상을 갖는 강재로 마무리한다. 그 후, 해당 강재에 신선, 어닐링, 냉간 가공, 나사 전조 등을 실시하여, 소정의 볼트 형상으로 성형한다. 복수회의 냉간 가공의 중간에, 어닐링 또는 구상화 어닐링 처리를 복수회 실시해도 된다. 또한, 성형의 공정에 열간 가공을 포함할 수도 있다.
(??칭·템퍼링을 행하는 공정)
소정의 볼트 형상으로 성형한 후, 강도를 부여하기 위해, 강을 오스테나이트화 이상의 온도로 가열한 후, 수랭 또는 유랭에 의해 ??칭 처리를 행한다. 또한, ??칭을 위한 가열 온도(이하, 「??칭 가열 온도」라고 함.)가 지나치게 낮으면, Mo, Cr, W 및 V의 탄화물의 매트릭스 중으로의 고용이 불충분해져, 조대한 탄화물이 잔존한다. 그 결과, 템퍼링 시에 석출되는 미세한 M2C형 탄화물의 양이 적어지므로, 목적의 강도 및 수소 트랩 효과를 얻을 수 없다.
한편, ??칭 가열 온도를 과도하게 높이면, 결정립의 조대화를 초래하여, 인성 및 내지연 파괴 특성의 열화를 초래하고, 또한 조업 열처리로의 노체 및 부속 부품의 손상이 현저해져 제조 비용이 상승하므로, 바람직하지 않다.
그 때문에, ??칭 가열 온도는 930 내지 1050℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, ??칭 가열 온도에서의 유지 시간은 30 내지 90분으로 하는 것이 바람직하다.
내지연 파괴 강도를 향상시키기 위해서는, 상기한 ??칭 처리를 행한 후에 템퍼링을 행할 필요가 있다. 본 개시에서는, 템퍼링의 온도를 570 내지 690℃로 한정할 필요가 있다.
템퍼링 온도가 570℃ 미만이면, 템퍼링 시에 석출되는 M2C형 탄화물의 석출이 불충분하여, 목적의 수소 트랩능 및 지연 파괴 한계 수소량을 달성할 수 없다.
한편, 템퍼링 온도가 690℃ 이상인 경우는, M2C형 탄화물이 오스트발트 성장하여, 목적의 수소 트랩능 및 지연 파괴 한계 수소량을 달성할 수 없다.
그 때문에, 템퍼링 온도는 570 내지 690℃로 한정한다. 또한, 템퍼링 온도의 바람직한 범위는, 590 내지 660℃이다.
또한, 템퍼링 온도에서의 유지 시간은 30 내지 90분으로 하는 것이 바람직하고, 템퍼링 냉각 속도는 50 내지 100℃/s로 하는 것이 바람직하다.
이상의 공정에 의해, 본 실시 형태에 관한 볼트가 제조된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 볼트는, 최적의 화학 조성을 구비하는 강재에, 최적의 ??칭 템퍼링을 실시함으로써, 인장 강도, 트랩 수소량 및 지연 파괴 한계 수소량의 적합화를 도모한 것이다.
실시예
다음으로, 본 개시의 실시예에 대해 설명하는데, 이하에 설명하는 각 조건은, 본 개시의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일례에 불과하며, 본 개시의 조건은 이 일례에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 실시에 있어서는, 그 요지를 일탈하지 않고, 그 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있다.
<각종 시험편의 성형>
(봉강의 준비)
표 1-1 및 표 1-2에 나타내는 화학 조성을 갖는 강(강 No.A 내지 P 및 AA 내지 AY)을 각각 용제하고, 열간 단조에 의해, 직경 20㎜, 길이 1000㎜의 봉강을 준비하였다. 또한, 표 1-1 및 표 1-2에 있어서 밑줄을 그은 수치는 당해 수치가 본 개시의 범위 밖인 것을 나타낸다. 또한, 표 1-1 및 표 1-2에 있어서의 「-」은 각 원소가 무첨가인 것을 나타낸다. 또한, 식 (1) 내지 식 (3)에 있어서, 「-」으로 표기된 원소의 함유량은 「0」이 대입된다. 그리고 잔부는 Fe 및 불순물이다.
단, 표 1-1 및 표 1-2에 나타내는 화학 조성에 있어서, 산소(O)는 강 중에 불순물로서 포함되는 원소이다.
[표 1-1]
[표 1-2]
다음으로 볼트 제조를 재현하기 위해, 표 2의 조건에서 ??칭, 템퍼링을 실시하고, 이어서 ??칭, 템퍼링한 볼트 상당품의 인장 강도, 트랩 수소량의 측정, 및 내지연 파괴 강도를 이하의 방법으로 평가하였다.
(??칭의 실시)
상기한 바와 같이 하여 얻은 직경 20㎜, 길이 1000㎜의 환봉을 절단하고, 직경 20㎜, 길이 300㎜의 환봉을 잘라내어, 표 2에 기재된 온도에서 ??칭을 행하였다. ??칭 가열 온도에서의 유지 시간은 60분으로 하였다. 그 후, 60℃로 유지한 유조에 ??칭을 행하였다.
(템퍼링의 실시)
오일 ??칭 후, 표 2에 기재된 온도에서 템퍼링을 행하였다. 템퍼링 온도에서의 유지 시간은 60분으로 하고, 템퍼링 후의 냉각은 공랭(냉각 속도 10℃/s)으로 하였다.
(인장 시험편)
상기한 ??칭 템퍼링 처리 후의 직경 20㎜, 길이 300㎜의 환봉으로부터, 전체 길이 70㎜, 평행부의 직경 6㎜, 길이 32㎜의 평활 인장 시험편(14A호 시험편)을 채취하였다.
(트랩 수소량 조사용의 시험편 제작)
상기한 ??칭 템퍼링 처리 후의 직경 20㎜, 길이 300㎜의 환봉으로부터, 직경 7㎜, 길이 70㎜의 환봉을 채취하여, 트랩 수소량 조사용의 환봉 시험편으로 하였다.
(내지연 파괴 강도의 시험편의 제작)
상기한 ??칭 템퍼링 처리 후의 직경 20㎜, 길이 300㎜의 환봉으로부터, 직경 7㎜, 길이 70㎜의 노치(노치부 직경 4.2㎜, 각도 60°)를 갖는 환봉 시험편을 채취하여, 내지연 파괴 강도의 시험편으로 하였다.
이상과 같이 하여, 제조 No.1 내지 45의 인장 시험편, 제조 No.1 내지 45의 트랩 수소량 조사용의 시험편, 및 제조 No.1 내지 45의 내지연 파괴 강도의 시험편을, 각각 얻었다. 단, 제조 No.34에 대해서는 ??칭 균열이 발생하였으므로, 이후의 시험을 중단하였다.
<각 시험편을 사용한 성능 평가>
(길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물의 개수 밀도)
길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물의 개수 밀도(단위 면적 0.01㎛2당의 개수)는, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다. 그리고 다음의 기준으로 평가하였다.
A: M2C형 탄화물의 개수 밀도가 10개/0.01㎛2 이상 14개/0.01㎛2 이하
B: M2C형 탄화물의 개수 밀도가 15개/0.01㎛2 이상 20개/0.01㎛2 미만
C: M2C형 탄화물의 개수 밀도가 20개/0.01㎛2 이상
D: M2C형 탄화물의 개수 밀도가 10개/0.01㎛2 미만
(인장 강도(TS))
인장 강도는, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다.
구체적으로는, 상기한 수순으로 제작한 인장 시험편을 사용하고, JIS Z 2241:2011에 준거하여, 실온(25℃)의 대기 중에서 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 구하였다.
(트랩 수소량)
트랩 수소량은, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다.
구체적으로는, 상기한 수순으로 제작한 직경 7㎜, 길이 70㎜의 환봉 시험편에, 3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온(25℃)의 용액 중에서, 전류 밀도 0.2mA/㎠로 72시간 음극 수소 차지를 행하였다. 그 후, 실온(25℃)에서 48시간 정치하였다. 그 후, 가스 크로마토그래프를 사용하여, 승온 속도 100℃/시간으로, 실온(25℃)으로부터 400℃까지 승온하여, 환봉 시험편으로부터 방출되는 수소량을 측정하였다.
(내지연 파괴 강도 시험)
내지연 파괴 강도 시험은, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다.
구체적으로는, 상기한 수순으로 제작한 φ7㎜×70㎜의 노치(노치부 φ4.2㎜, 각도 60°)를 갖는 내지연 파괴 강도의 시험편에, 3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온(25℃)의 용액 중에서, 전류 밀도 0.03mA/㎠로 24시간 음극 수소 차지한 후, Zn으로 수소 투과 방지 도금을 실시하고, 96시간 방치한 후, 인장 강도의 0.9배의 일정 하중을 부하하여, 파단에 이르기까지의 시간을 측정하였다. 100시간 파단되지 않은 경우는 시험을 중단하였다.
M2C형 탄화물의 개수 밀도, 인장 강도(TS), 트랩 수소량, 및 지연 파괴 유무의 결과를 표 2에 기재한다. 또한, 표 2 중의 밑줄을 그은 수치는 당해 수치가 본 개시의 범위 밖인 것을 나타낸다. 또한, 표 2 중의 부호 "―"은, 시험을 행하지 않은 것을 의미한다.
[표 2]
표 1 내지 표 2로부터 명백한 바와 같이, 화학 조성, 그리고 ??칭 템퍼링의 조건에 대해 적합화를 도모한 제조 No.1 내지 20(개시예 1 내지 20)은, 모두 인장 강도가 높고, 또한 트랩 수소량이 높고, 지연 파괴가 발생하지 않았다는 점에서, 우수한 강도와 내지연 파괴 특성이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.
또한, 개시예 16, 17은, 본 개시의 조성 요건을 충족하지만, ??칭 조건이 적합한 범위로부터 약간 벗어나는 제조 조건에서 제조되었다. 개시예 17은 다른 개시예에 비해 ??칭 온도가 높은 제조 조건에서 제조되어 있고, 그 강도는 다른 개시예에 비해 약간 크다. 그 때문에, 강도-연성 밸런스에 관해서는, 다른 개시예 쪽이 상대적으로 우수하다. 또한, 개시예 16은 다른 개시예에 비해 ??칭 온도가 낮은 제조 조건에서 제조되어 있어, 강도에 관해서는 다른 개시예 쪽이 상대적으로 우수하다.
이에 비해, 화학 조성, 그리고 ??칭 템퍼링의 조건에 대해, 적어도 어느 것에 대해 적합화를 도모하고 있지 않은 제조 No.21 내지 45(비교예 1 내지 25)에 대해서는, 모두 내지연 파괴 특성이 얻어져 있지 않은 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 5, 13, 19 및 20은 강도가 불충분하고, 비교예 1 내지 4, 6 내지 8, 10 내지 12, 16 내지 25는 모두 충분한 트랩 수소량이 얻어져 있지 않다. 비교예 15는 트랩 수소량은 높아도 강 성분의 Al양이 0.100보다 높기 때문에, Al을 포함하는 산화물계 개재물이 다수 존재하고, 파괴의 기점이 다수 형성되어 지연 파괴 특성이 저하되어 있다.
또한, 일본 특허 출원 제2019-091328호의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조에 의해 원용되는 것이 구체적이며 또한 개별적으로 기재된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 원용된다.
본 개시에 의하면, 고강도이며 또한 우수한 내지연 파괴 강도를 나타내는 볼트, 및 그 소재가 되는 볼트용 강재를 제공할 수 있다.
Claims (8)
- 조성이, 질량％로,
C: 0.35 내지 0.50％,
Si: 0.02 내지 0.10％,
Mn: 0.20 내지 0.80％,
Mo: 1.50 내지 5.00％,
W: 0 내지 1.00％,
V: 0 초과 내지 0.20％,
Cr: 0.20 내지 0.50％,
Al: 0.010 내지 0.100％,
N: 0.0010 내지 0.0150％,
P: 0.015％ 이하, 및
S: 0.015％ 이하를
함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
또한, 하기 식 (1), 하기 식 (2), 및 하기 식 (3)을 충족하고,
인장 강도가 1600㎫ 이상이며,
길이 5㎚ 이상의 M2C형 탄화물이며, M(금속 원소)에 대해, Mo와 Cr과 V 및 W 중 적어도 한쪽을 합계로 70원자％ 이상 포함하는 M2C형 탄화물이, 단위 면적 0.01㎛2당 10개 이상 존재하는, 볼트.
2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)
0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)
단, 식 (1), (2), (3)에 있어서, Cr, Mo, V 및 W에는, 각각 볼트가 함유하는 Cr, Mo, V 및 W의 함유량(질량％)이 대입되고, V 또는 W가 포함되지 않을 때에는 V 또는 W에 0이 대입됨. - 제1항에 있어서,
질량％로,
Ti: 0.100％ 이하,
Nb: 0.100％ 이하,
B: 0.0050％ 이하,
Ni: 0.20％ 이하,
Cu: 0.20％ 이하,
REM: 0.020％ 이하,
Sn: 0.20％ 이하, 및
Bi: 0.20％ 이하로
이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는, 볼트. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
질량％로,
Pb: 0.05％ 이하,
Cd: 0.05％ 이하,
Co: 0.05％ 이하,
Zn: 0.05％ 이하,
Ca: 0.02％ 이하, 및
Zr: 0.02％ 이하로
이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는, 볼트. - 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온의 용액 중에서, 전류 밀도 0.03mA/㎠로 24시간 음극 수소 차지한 후, 수소 투과 방지 도금을 실시하고, 96시간 방치한 후, 인장 강도의 0.9배의 일정 하중을 부하하였을 때의, 파단에 이르기까지 100시간 이상인, 볼트. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
3.0질량％의 염화나트륨 수용액 1L당 3.0g의 티오시안산암모늄을 첨가한 실온의 용액 중에서, 전류 밀도 0.2mA/㎠로 72시간 음극 수소 차지하고, 실온에서 48시간 정치한 후의 트랩 수소량이 3.0ppm 이상인, 볼트. - 제1항 또는 제2항에 기재된 볼트의 소재인 볼트용 강재이며,
상기 볼트의 조성을 갖는, 볼트용 강재. - 제3항에 기재된 볼트의 소재인 볼트용 강재이며,
상기 볼트의 조성을 갖는, 볼트용 강재.
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