WO2019150434A1 - ボルト - Google Patents

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    • C21D2211/008—Martensite

Definitions

  • Delayed fracture is a phenomenon that suddenly breaks brittlely after a certain period of time under static stress. It is a kind of environmental embrittlement caused by the interaction of material-environment-stress, and is considered to be material deterioration due to hydrogen. ing.
  • the bolt of the present invention is a high-strength bolt of high carbon steel having a tempered martensite structure
  • Composition is 0.50 mass% or more and 0.65 mass% or less of carbon (C), 1.5 mass% or more and 2.5 mass% or less of silicon (Si), 1.0 mass% or more and 2.0 mass% or less of chromium (Cr), 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less of manganese (Mn); Containing 1.5% by mass or more and 5.0% by mass or less of molybdenum (Mo),
  • the total content of phosphorus (P) and sulfur (S) as impurities is 0.03% by mass or less, and the balance is iron (Fe).
  • X represents surface carbon concentration / internal carbon concentration
  • the surface carbon concentration is the carbon concentration (mass%) at a position 0.025 mm deep from the outermost surface of the bolt shaft portion
  • the internal carbon concentration is the carbon concentration (mass%) of the position of the center line of the bolt shaft portion.
  • the increase in temperature (Ms point) at which surface-side martensitic transformation occurs is suppressed by reducing the gradient of the carbon concentration between the surface and the interior, the susceptibility to fire cracking is low and delayed fracture resistance is improved.
  • An excellent high-strength bolt can be provided.
  • the bolt of the present invention will be described in detail.
  • the bolt is a high-strength bolt of high carbon steel having a tempered martensite structure
  • the composition is 0.50 mass% or more and 0.65 mass% or less of carbon (C), 1.5 mass% or more and 2.5 mass% or less of silicon (Si), and 1.0 mass% or more and 2.0 or less. Containing chromium (Cr) by mass% or less, manganese (Mn) by 0.2 mass% or more and 1.0 mass% or less, and molybdenum (Mo) by 1.5 mass% or more and 5.0 mass% or less,
  • the total content of phosphorus (P) and sulfur (S) as impurities is 0.03% by mass or less, and the balance is iron (Fe).
  • X represents surface carbon concentration / internal carbon concentration
  • the surface carbon concentration is the carbon concentration (mass%) at a position 0.025 mm deep from the outermost surface of the bolt shaft portion
  • the internal carbon concentration is the carbon concentration (mass%) of the position of the center line of the bolt shaft portion.
  • the “tempered martensite structure” is a structure formed by tempering after quenching, and is a structure in which iron carbide (Fe 3 C) is precipitated from the martensite structure as quenched.
  • Fe 3 C iron carbide
  • the troostite is a mixed structure of ferrite and cementite, formed by tempering at about 400 ° C.
  • the sorbite structure is a structure in which iron carbide (Fe 3 C) is coarser and aggregated than the troostite structure. Yes, it can be formed by tempering at 550 to 650 ° C.
  • the sorbite structure is preferable because it has toughness and is resistant to impact.
  • Carbon (C) is 0.50 mass% or more and 0.65 mass% or less.
  • the carbon content is less than 0.50% by mass, sufficient tempering softening resistance cannot be obtained, and softening is performed by tempering, so that tempering at a high temperature cannot be performed and delayed fracture resistance is lowered.
  • the carbon content exceeds 0.65% by mass, the amount of cementite that accumulates hydrogen is remarkably increased, so that the delayed fracture resistance is not excellent.
  • Content of chromium (Cr) is 1.0 mass% or more and 2.0 mass% or less.
  • the chromium content is less than 1.0% by mass, sufficient tempering softening resistance cannot be obtained, and tempering at a high temperature cannot be performed, so that delayed fracture resistance decreases.
  • content of chromium exceeds 2.0, the cold forgeability of steel materials will fall.
  • the content of manganese (Mn) is 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • Manganese is an element for improving hardenability, and the tensile strength is improved by including 0.2% by mass or more.
  • the manganese content exceeds 1.0% by mass, segregation to the crystal grain boundaries is promoted, whereby the grain boundary strength is lowered and the delayed fracture resistance is lowered.
  • H represents internal hardness-surface hardness
  • the internal hardness is the Vickers hardness at the position of the center line of the bolt shaft portion
  • the surface hardness is the Vickers hardness at a depth of 0.05 mm from the outermost surface of the bolt shaft portion.
  • the bolt preferably has a tensile strength of 1500 MPa or more and 1800 MPa or less. If the tensile strength is in the above range, for example, it can be suitably used for the lower link of a reciprocating engine having a multi-link mechanism.
  • the carbon potential of the atmosphere at the time of quenching is measured by measuring the dew point of water vapor decomposed from the gas in the furnace to control the carbon concentration of the atmosphere at the time of quenching, and CO (carbon monoxide) according to the carbon concentration of the atmosphere at the time of quenching ) Can be adjusted by putting a gas with a high carbon concentration in the furnace. And the fall of the carbon concentration of a volt
  • the above quenching is performed by heating to 900 ° C. to 980 ° C. and cooling to 120 ° C. or lower. By performing quenching in the above temperature range, a martensite structure is formed and the hardness is increased.
  • the tempering is performed at 580 ° C. to 625 ° C., for example. By performing tempering within this temperature range, the grain boundary cementite structure is spheroidized and finely dispersed to improve the grain boundary strength.
  • the carbon steel for high-strength bolts having the composition shown in Table 1 was subjected to cold forging and thread rolling, and then heat-treated under the conditions shown in Table 2 to obtain high-strength bolts.
  • the axis of the bolt is cut along a plane perpendicular to the axis of the axis, and the cross section is measured with an electron probe microanalyzer (EPMA) to measure the carbon concentration in the internal direction from the surface, and the surface carbon content (mass%). And surface carbon concentration / internal carbon concentration was obtained.
  • EPMA electron probe microanalyzer
  • the tensile strength (MPa) of the bolt was measured according to JIS B1051 (2009).
  • ⁇ Delayed fracture test> One cycle of immersion in an aqueous hydrochloric acid solution at room temperature was defined as one cycle, and whether or not the bolt was damaged was observed and evaluated. ⁇ : No damage even after repeated 20 cycles. ⁇ : Broken in 10 to 20 cycles. X: Damaged in less than 10 cycles.
  • a bolt satisfying the formula (1) can be manufactured by performing heat treatment under the condition that the carbon potential of the atmosphere during quenching satisfies the formulas (3) and (4).
  • fills Formula (1) is a volt

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Abstract

本発明のボルトは、焼き戻しマルテンサイト組織を有し、 組成が、 ０．５０質量％以上０．６５質量％以下の炭素（Ｃ）と、 １．５質量％以上２．５質量％以下のケイ素（Ｓｉ）と、 １．０質量％以上２．０質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、 ０．２質量％以上１．０質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、 １．５質量％以上５．０質量％以下のモリブデン（Ｍｏ）を含有し、 不純物であるリン（Ｐ）と硫黄（Ｓ）との合計含有量が０．０３質量％以 下であり、残部が、鉄（Ｆｅ）である高炭素鋼の高強度ボルトである。 そして、炭素濃度が、下記式（１）を満たしており、表面側のマルテンサ イト変態が生じる温度（Ｍｓ点）の上昇が抑制されたため、焼き割れ感受性 が低く、耐遅れ破壊性に優れる。 ０．７５ ≦ Ｘ ＜ １ ・・・式（１） 但し、式（１）中、Ｘは、表面炭素濃度／内部炭素濃度を表す。

Description

ボルト
　本発明は、ボルトに係り、更に詳細には、焼き割れ感受性が低く、耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルト及び高強度ボルトに関する。
　自動車の軽量化、コンパクト化、高性能化への要求から、ボルトの高強度化が要求されている。
　一般に高強度ボルトは、焼入れ、焼戻しによって強度が付与されたものであり、焼戻しマルテンサイト組織を有する。
　一般に、焼戻しマルテンサイト組織を有し、引張強さが１２００ＭＰａを超える高炭素鋼のボルトは、使用中に破壊に至る、所謂「遅れ破壊」の発生が顕著である。
　遅れ破壊は、静的応力下において、ある時間経過後、突然脆性的に破壊する現象であり、材料－環境－応力の相互作用によって生じる一種の環境脆化であり、水素による材質劣化と考えられている。
　特許文献１には、所定の組成の高炭素鋼を用いることで、遅れ破壊を抑制した高強度ボルトが開示されている。
国際公開第２０１６／０３１５２８号
　しかしながら、高炭素鋼を用いた高強度ボルトは、熱処理による焼き割れが発生し易く、磁粉探傷検査によって欠陥品を排除してはいるが、割れが極微少であると磁粉探傷検査をすり抜ける虞がある。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、焼き割れ感受性が低く、耐遅れ破壊性に優れる高強度のボルトを提供することにある。
　本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、高炭素鋼においては、焼入れの際に脱炭が生じ易く、マルテンサイト変態が表面側から生じることに起因することを突き止めた。
　そして、表面と内部とのマルテンサイト変態が生じる温度（Ｍｓ点）の差を小さくすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明のボルトは、焼き戻しマルテンサイト組織を有する高炭素鋼の高強度ボルトであり、
　組成が、
　０．５０質量％以上０．６５質量％以下の炭素（Ｃ）と、
　１．５質量％以上２．５質量％以下のケイ素（Ｓｉ）と、
　１．０質量％以上２．０質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、
　０．２質量％以上１．０質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、
　１．５質量％以上５．０質量％以下のモリブデン（Ｍｏ）を含有し、
　不純物であるリン（Ｐ）と硫黄（Ｓ）との合計含有量が０．０３質量％以下であり、残部が、鉄（Ｆｅ）である。
　そして、炭素濃度が、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
　０．７５　≦　Ｘ　＜　１　・・・式（１）
　但し、式（１）中、Ｘは、表面炭素濃度／内部炭素濃度を表わし、
　上記表面炭素濃度は、ボルト軸部の最表面から深さ０．０２５ｍｍの位置の炭素濃度（質量％）であり、上記内部炭素濃度は、ボルト軸部の中心線の位置の炭素濃度（質量％）である。
　また、本発明のボルトの製造方法は、
　０．５０質量％以上０．６５質量％以下の炭素（Ｃ）と、
　１．５質量％以上２．５質量％以下のケイ素（Ｓｉ）と、
　１．０質量％以上２．０質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、
　０．２質量％以上１．０質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、
　１．５質量％以上５．０質量％以下のモリブデン（Ｍｏ）を含有し、
　不純物であるリン（Ｐ）と硫黄（Ｓ）との合計含有量が０．０３質量％以下であり、
　残部が、鉄（Ｆｅ）である組成のボルトを焼入れする焼入れ工程を有する。
　そして、上記焼入れ工程が、下記式（３）及び式（４）を満たすことを特徴とするボルトの製造方法。
　ＣＰ　＞　０．４５　・・・式（３）
　ボルト炭素濃度×０．７５　≦　ＣＰ　＜　ボルト炭素濃度×１　・・・式（４）
　但し、式（３）、式（４）中ＣＰは、焼入れ時の雰囲気のカーボンポテンシャル（質量％）を表わし、上記ボルト炭素濃度は、焼入れ前のボルトの軸部の中心線の位置の炭素濃度（質量％）である。
　本発明によれば、表面と内部の炭素濃度の勾配を小さくすることで、表面側のマルテンサイト変態が生じる温度（Ｍｓ点）の上昇を抑制したため、焼き割れ感受性が低く、耐遅れ破壊性に優れる高強度のボルトを提供することができる。
　本発明のボルトについて詳細に説明する。
　上記ボルトは、焼き戻しマルテンサイト組織を有する高炭素鋼の高強度ボルトであり、
　組成が、０．５０質量％以上０．６５質量％以下の炭素（Ｃ）と、１．５質量％以上２．５質量％以下のケイ素（Ｓｉ）と、１．０質量％以上２．０質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、０．２質量％以上１．０質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、１．５質量％以上５．０質量％以下のモリブデン（Ｍｏ）を含有し、不純物であるリン（Ｐ）と硫黄（Ｓ）との合計含有量が０．０３質量％以下であり、残部が、鉄（Ｆｅ）である。
　そして、炭素濃度が、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
　０．７５　≦　Ｘ　＜　１　・・・式（１）
　但し、式（１）中、Ｘは、表面炭素濃度／内部炭素濃度を表わし、
　上記表面炭素濃度は、ボルト軸部の最表面から深さ０．０２５ｍｍの位置の炭素濃度（質量％）であり、上記内部炭素濃度は、ボルト軸部の中心線の位置の炭素濃度（質量％）である。
　一般に炭素鋼は、焼き入れすることでマルテンサイト変態してマルテンサイト組織を形成する。
　上記焼入れ後のマルテンサイト組織は、同じ化学組成の組織の中で最も高い硬度を示す組織であり、焼入れたままの炭素鋼は炭素濃度が高くなるほど硬度が高くなるが、炭素濃度が高い炭素鋼ほど靱性が低下して脆くなるため、焼き戻しが必要となる。
　本発明において、「焼き戻しマルテンサイト組織」とは、焼入れた後に焼き戻すことで形成される組織であり、焼入れたままのマルテンサイト組織から鉄炭化物（Ｆｅ３Ｃ）が析出した組織であってトルースタイト組織やソルバイト組織をいう。
　上記トルースタイトは、フェライトとセメンタイトの混合組織であり、約４００℃で焼戻しすることで形成され、上記ソルバイト組織は、鉄炭化物（Ｆｅ３Ｃ）がトルースタイト組織よりも粗大化して凝集した組織であり、５５０～６５０℃で焼戻しをすることで形成できる。なかでも、ソルバイト組織は、靱性を有し衝撃に強いため好適である。
　上記炭素濃度を満たす高炭素鋼のボルトは、表面炭素濃度と内部炭素濃度との関係が上記式（１）を満たすことで、焼き割れ感受性が低くなり、焼き割れ欠陥のない、耐遅れ破壊性に優れた高強度のボルトとなる。
　焼入れによるマルテンサイト変態は、剪断変形を伴う相変態であり、マクロな形状変化が生じる変態である。
　そして、炭素濃度が高い炭素鋼は、焼入れの際に脱炭し易く、表面と内部とで炭素濃度の差が大きくなり易い。また、一般に炭素鋼のマルテンサイト変態が生じる温度（Ｍｓ点）は、炭素濃度の減少ととともに上昇する。
　そして、脱炭によって生じた炭素濃度の勾配は、マルテンサイト変態時の発生歪を増大させるため、亀裂が生じてしまう。
　本発明においては、上記式（１）を満たし、炭素濃度の勾配が小さいため、表面と内部とで均一にマルテンサイト変態が生じ、引張応力が小さくなって、焼き割れ感受性が低くなり、亀裂の発生を防止できる。
　上記式（１）のＸが０．７５未満では焼き割れが発生し易く、上記式（１）のＸが１以上では浸炭により表面の炭素濃度が高くなりすぎるため耐遅れ破壊性が低下する。
　次に、ボルトの組成について説明する。
　炭素（Ｃ）の含有量は、０．５０質量％以上０．６５質量％以下である。
　炭素の含有量が０．５０質量％未満であると、十分な焼き戻し軟化抵抗が得られず、焼き戻しによって軟化するため、高温での焼き戻しができず、耐遅れ破壊性が低下する。
　また、炭素の含有量が０．６５質量％を超えると、水素を集積するセメンタイトの量が著しく増加するため、耐遅れ破壊性が優れたものとならない。
　ケイ素（Ｓｉ）の含有量は、１．５質量％以上２．５質量％以下である。
　ケイ素の含有量が１．５質量％未満であると引張強度が低下し、また、十分な焼き戻し軟化抵抗が得られず、高温での焼き戻しを実施できないため、耐遅れ破壊性が低下する。
  ケイ素の含有量が２．５質量％を超えると、鍛造性が著しく悪化するため、ボルトを所定の形状に成形することが困難になる。
　クロム（Ｃｒ）の含有量は、１．０質量％以上２．０質量％以下である。
　クロムの含有量が１．０質量％未満であると、十分な焼き戻し軟化抵抗が得られず、高温での焼き戻しが実施できないため、耐遅れ破壊性が低下する。
　また、クロムの含有量が２．０を超えると鋼材の冷間鍛造性が低下する。
　マンガン（Ｍｎ）の含有量は、０．２質量％以上１．０質量％以下である。
　マンガンは焼入れ性向上元素であり、０．２質量％以上含むことで引張強度が向上する。
　また、マンガンの含有量が１．０質量％を超えると、結晶粒界への偏析が促進されることによって、粒界強度が低下し耐遅れ破壊性が低下する。
　モリブデン（Ｍｏ）の含有量は、１．５質量％以上５．０質量％以下である。
　モリブデンの含有量が１．５質量％以下であると、水素のトラップサイトとなるモリブデン系炭化物の生成量が十分なものとならないため、水素脆化を抑制できず耐遅れ破壊性が低下する。
　また、モリブデンは、マルテンサイト組織を得る焼入れ性を高め、焼戻し処理の際に軟化抵抗増加させ、高強度を得るために有効な元素であるが、５．０質量％超えて含有しても増加による効果が得られない。
　リンと硫黄との合計含有量は、０．０３質量％以下であり、０．０２％質量％以下であることがより好ましい。
　リンと硫黄との合計含有量が、０．０３質量％を超えると、粒界偏析が促進され、粒界結合力が小さくなって粒界強度が低下するため、耐遅れ破壊性が低下する。
　また、上記組成のボルトは、表面炭素濃度が、０．４５質量％以上０．６質量％以下であることが好ましい。
　焼入れの際、熱は表面から内部に伝わるため、表面と内部とで温度差が生じて表面からマルテンサイト変態が起こる。
　表面炭素濃度が上記範囲を満たし、表面炭素濃度が内部炭素濃度よりもわずかに低いことで、焼入れ時に炭素濃度差によるマルテンサイト変態のタイミングのズレを小さくすることができ、焼き割れ感受性を低くすることができる。
　表面炭素濃度が０．４５質量％未満では焼き割れが発生し易くなり、また、表面炭素濃度が０．６％を超えると、ボルト中に存在する拡散性水素が応力集中部に集まり易くなって遅れ破壊が生じ易くなる。
　また、上記ボルトは、下記式（２）を満たすことが好ましい。
　－２０（ＨＶ）　≦　Ｈ　≦　５０（ＨＶ）　・・・式（２）
　但し、式（２）中、Ｈは、内部硬度－表面硬度を表わし、
　上記内部硬度は、ボルト軸部の中心線の位置のビッカース硬度であり、上記表面硬度は、ボルト軸部の最表面から深さ０．０５ｍｍの位置のビッカース硬度である。
　上記式（２）を満たすことで、不完全焼入れが防止され、表面と内部の組織のバラツキが小さく、標準的な組織が形成されるため、引張強度や耐遅れ破壊性などの物性のバラツキが小さくなる。
　また、上記ボルトは、表面硬度が４２０（ＨＶ）以上６００（ＨＶ）以下であることが好ましい。表面硬度が上記範囲内にある高炭素鋼のボルトは、焼き戻しマルテンサイト組織が形成され、硬さと靱性とのバランスが向上する。
　また、上記ボルトは、引張強度が１５００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下であることが好ましい。引張強度が上記範囲であれば、例えば、複リンク機構を有するレシプロエンジンのロアリンクに好適に使用できる。
＜ボルトの製造方法＞
　上記ボルトは、本発明のボルトの製造方法により製造することができ、上記ボルトの製造方法は、焼入れ工程と焼き戻し工程とを有する。
　上記焼入れ工程は、ボルトの硬度を向上させる工程であって、脱炭を抑制しながら、ボルトの金属組織をオーステナイト組織になるまで加熱した後、急冷してマルテンサイト組織を得る熱処理であり、下記式（３）及び式（４）を満たす。
　ＣＰ　＞　０．４５　・・・式（３）
　ボルト炭素濃度×０．７５　≦　ＣＰ　＜　ボルト炭素濃度×１　・・・式（４）
　但し、式（３）、式（４）中ＣＰは、焼入れ時の雰囲気のカーボンポテンシャル（質量％）を表わし、上記ボルト炭素濃度は、焼入れ前のボルトの軸部の中心線の位置の炭素濃度（質量％）である。
　具体的には、カーボンポテンシャルが０．４５を超え０．６０以下であることが好ましく、０．５０以上０．６０以下であるより好ましく、さらに０．５５以上０．６０以下であることが好ましい。
　炭素濃度が高いボルトは、加熱により脱炭が生じ易く、焼き割れが発生し易い。
　本発明においては、上記焼入れ工程が、上記式（３）及び上記式（４）を満たすため、脱炭が抑制されて表面と内部とで、ほぼ同時にマルテンサイト変態が生じ、焼き割れの発生を防止できると共に、硬度の低下を抑制できる。
　焼入れ時の雰囲気のカーボンポテンシャルは、炉内ガスから分解生成された水蒸気の露点を計測して焼入れ時の雰囲気の炭素濃度を管理し、焼入れ時の雰囲気の炭素濃度に応じてＣＯ（一酸化炭素）を含む炭素濃度の高いガスを炉内に入れることで調節できる。
　そして、炭素濃度の高いガスをボルトに接触させることでボルト表面の炭素濃度の低下が抑制される。
　上記式（３）の焼入れ時の雰囲気のカーボンポテンシャル（ＣＰ）が０．４５以下では、脱炭が生じ易く、焼入れ温度を高くすることができないため、ボルトの硬度が低下する。
　上記式（４）のＣＰが、ボルト炭素濃度×０．７５未満では、脱炭が進んでボルトの強度が低下し、ボルト炭素濃度×１を超えると侵炭が起こり、靱性が低下して脆くなる。
　上記焼入れは、９００℃～９８０℃に加熱し、１２０℃以下に冷却することで行う。上記温度範囲で焼入れを行うことで、マルテンサイト組織が形成されて硬度が高くなる。
　上記焼入れを行う熱処理炉としては、上記範囲のカーボンポテンシャルに調節できれば特に制限はないが、連続炉式熱処理炉はカーボンポテンシャルを高くすることが困難であるため、バッチ式熱処理炉を用いることが好ましい。
　上記焼き戻しは、例えば、５８０℃～６２５℃で行う。この温度範囲で焼き戻しを行うことで、粒界セメンタイト組織が球状化して微細分散して粒界強度を向上させることができる。
　以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
　下記表１に示す組成の高強度ボルト用炭素鋼に対して、冷間鍛造、ねじ転造を行った後、下記表２に示す条件で熱処理を行い、高強度ボルトを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例１～７及び比較例１～６の高強度ボルトを以下の条件で評価した。
　評価結果を表３に示す。
＜炭素濃度の測定＞
　ボルトの軸を軸の中心線に直交する面で切断し、断面を電子プローブマイクロアナライザー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙｚｅｒ；ＥＰＭＡ）で表面から内部方向の炭素濃度を測定し、表面炭素量（質量％）、及び、表面炭素濃度／内部炭素濃度を得た。
＜引張強度の測定＞
　ボルトの引張強度を、ＪＩＳ  Ｂ１０５１（２００９）にしたがって引張強度（ＭＰａ）を測定した。
＜硬度の測定＞
　ボルトの首下近傍の軸部を軸の中心線に直交する面で切断し、試験荷重２．９４Ｎで表面から０．０５ｍｍの位置のビッカース硬度（ＨＶ）と軸部の中心線の位置のビッカース硬度（ＨＶ）を測定した。
＜焼き割れ試験＞
　熱処理を行ったボルトを観察し、焼き割れ発生の有無を確認した。
　○：焼き割れのあるボルトなし
　×：焼き割れが発生したボルトが１％以上
＜遅れ破壊試験＞
　常温で塩酸水溶液への所定時間の浸漬を１サイクルとし、ボルトが破損するか否かを観察し評価した。
　○：２０サイクル繰り返しても破損なし。
　▲：１０サイクル～２０サイクルで破損。
　×：１０サイクル未満で破損。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１～３より、焼入れ時の雰囲気のカーボンポテンシャルが式（３）及び式（４）を満たす条件で熱処理することで、式（１）を満たすボルトを製造することができることがわかる。
　また、式（１）を満たす本発明のボルトは、１５００ＭＰａ以上の引張強度を有し、耐遅れ破壊性と耐熱処理割れ性に優れたボルトであることが分かる。

Claims (6)

  1. 　焼き戻しマルテンサイト組織を有するボルトであって、
    　０．５０質量％以上０．６５質量％以下の炭素（Ｃ）と、
    　１．５質量％以上２．５質量％以下のケイ素（Ｓｉ）と、
    　１．０質量％以上２．０質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、
    　０．２質量％以上１．０質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、
    　１．５質量％以上５．０質量％以下のモリブデン（Ｍｏ）を含有し、
    　不純物であるリン（Ｐ）と硫黄（Ｓ）との合計含有量が０．０３質量％以下であり、
    　残部が、鉄（Ｆｅ）である組成を有し、
    　炭素濃度が、下記式（１）を満たすことを特徴とするボルト。
    　０．７５　≦　Ｘ　＜　１　・・・式（１）
    　但し、式（１）中、Ｘは、表面炭素濃度／内部炭素濃度を表わし、
    　上記表面炭素濃度は、ボルト軸部の最表面から深さ０．０２５ｍｍの位置の炭素濃度（質量％）であり、上記内部炭素濃度は、ボルト軸部の中心線の位置の炭素濃度（質量％）である。
  2. 　上記表面炭素濃度が、０．４５質量％以上０．６質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のボルト。
  3. 　下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のボルト。
    　－２０（ＨＶ）　≦　Ｈ　≦　５０（ＨＶ）　・・・式（２）
    　但し、式（２）中、Ｈは、内部硬度－表面硬度を表わし、
    　上記内部硬度は、ボルト軸部の中心線の位置のビッカース硬度であり、上記表面硬度は、ボルト軸部の最表面から深さ０．０５ｍｍの位置のビッカース硬度である。
  4. 　上記表面硬度が４２０（ＨＶ）以上６００（ＨＶ）以下であることを特徴とする請求項３に記載のボルト。
  5. 　引張強度が１５００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１つの項に記載のボルト。
  6. 　焼入れ工程、焼き戻し工程を有するボルトの製造方法であって、
    　上記ボルトが、
    　０．５０質量％以上０．６５質量％以下の炭素（Ｃ）と、
    　１．５質量％以上２．５質量％以下のケイ素（Ｓｉ）と、
    　１．０質量％以上２．０質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、
    　０．２質量％以上１．０質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、
    　１．５質量％以上５．０質量％以下のモリブデン（Ｍｏ）を含有し、
    　不純物であるリン（Ｐ）と硫黄（Ｓ）との合計含有量が０．０３質量％以下であり、
    　残部が、鉄（Ｆｅ）である組成を有し、
    　上記焼入れ工程が、下記式（３）及び式（４）を満たすことを特徴とするボルトの製造方法。
    　ＣＰ　＞　０．４５　・・・式（３）
    　ボルト炭素濃度×０．７５　≦　ＣＰ　＜　ボルト炭素濃度×１　・・・式（４）
    　但し、式（３）、式（４）中ＣＰは、焼入れ時の雰囲気のカーボンポテンシャル（質量％）を表わし、上記ボルト炭素濃度は、焼入れ前のボルトの軸部の中心線の位置の炭素濃度（質量％）である。
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