JP2005179718A - 高強度製品用ステンレス鋼線材および耐久性に優れたステンレス鋼製高力ボルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C;0.02〜0.09%,Si;0.1〜1.0%,Mn;0.1〜1.5%,Ni;0.1〜1.5%,Cr;10.5〜15%,N;0.01〜0.06%を含有し、炭窒化物生成元素であるNb;0.05〜0.5%,Ti;0.005〜0.5,V;0.05〜0.5,W;0.05〜0.5%,Ta;0.05〜0.5%,Zr;0.05〜0.5%の1種以上を含有し、更に、2C+Nが0.07〜0.16%であり、かつ、引張強さが400〜700N/mm2であることを特徴とする高強度ボルト用ステンレス鋼線材である。また、上記成分を有し,引張強さが800〜1200N/mm2であることを特徴とする耐久性に優れたステンレス鋼製の高力ボルトである。
【選択図】 なし
Description
(1) 質量%で、C;0.02〜0.09%,Si;0.1〜1.0%,Mn;0.1〜1.5%,Ni;0.1〜1.5%,Cr;10.5〜15%,N;0.01〜0.06%を含有し、炭窒化物生成元素であるNb;0.05〜0.5%,Ti;0.005〜0.5%,V;0.05〜0.5%,W;0.05〜0.5%,Ta;0.05〜0.5%,Zr;0.05〜0.5%の1種以上を含有し、更に、2C+Nが0.07〜0.16%で残部が実質的にFeおよび不可避的不純物であり、かつ、引張強さが400〜700N/mm2であることを特徴とする高強度ボルト用ステンレス鋼線 材である。
(2) さらに、質量%で、Mo;0.1〜2.0%,Cu;0.1〜1.5%,Co;0.1〜1.5%,Sn;0.01〜0.3%の1種以上を含有することを特徴とする前記(1)記載の冷間鍛造性に優れた高強度ボルト用ステンレス鋼線材である。
(3) さらに、質量%で、B;0.001〜0.015%を含有することを特徴とする前記(1)又は(2)記載の冷間鍛造性に優れた高強度ボルト用ステンレス鋼線材である。
(4) さらに、質量%で、Al;0.005〜0.1%,Mg;0.0005〜0.01%,Ca;0.0005〜0.01%の1種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜(3)記載のいずれかの冷間鍛造性に優れた高強度ボルト用ステンレス鋼線材である。
(5) 質量%で、C;0.02〜0.09%,Si;0.1〜1.0%,Mn;0.1〜1.5%,Ni;0.1〜1.5%,Cr;10.5〜15%,N;0.01〜0.06%を含有し、炭窒化物生成元素であるNb;0.05〜0.5%,Ti;0.005〜0.5%,V;0.05〜0.5%,W;0.05〜0.5%,Ta;0.05〜0.5%,Zr;0.05〜0.5%の1種以上を含有し、更に、2C+Nが0.07〜0.16%で残部が実質的にFeおよび不可避的不純物であり、,旧オーステナイト粒径の平均値が30μm以下,引張強さが800〜1200N/mm2であり、実質的にマルテンサイト相にNb,Ti,V,W,Ta,Zr系の1種以上の炭窒化物が分散している組織を有することを特徴とする耐久性に優れたステンレス鋼製高力ボルトである。
(6) さらに、質量%で、Mo;0.1〜2.0%,Cu;0.1〜1.5%,Co;0.1〜1.5%,Sn;0.01〜0.3%の1種以上を含有することを特徴とする前記(5)記載の耐久性に優れたステンレス鋼製高力ボルトである。
(7) さらに、質量%で、B;0.001〜0.015%を含有することを特徴とする前記(5)又は(6)記載の耐久性に優れたステンレス鋼製の高力ボルトである。
(8) さらに、質量%で、Al;0.005〜0.1%,Mg;0.0005〜0.01%,Ca;0.0005〜0.01%の1種以上を含有することを特徴とする前記(5)〜(7)記載のいずれかの耐久性に優れたステンレス鋼製高力ボルトである。
Mo,Cu,Co,Snは必要に応じて添加する。
Bは、不可避的不純物の粒界偏析を防止して、耐久性を向上するため、必要に応じて0.001%以上添加する。しかしながら、0.015%を超えて添加するとボライドが生成し、逆に耐久性が劣化する。そのため、上限を0.015%に限定する。好ましい範囲は、0.002〜0.01%である。
Al,Mg,Caは必要に応じて添加する。
Al,Mg,Caは、強力な脱酸元素であるため、必要に応じて、Al;0.005〜0.1%,Mg;0.0005〜0.01%,Ca;0.0005〜0.01%の1種以上を添加して脱酸を強化して、耐久性を向上させる。但し、各元素共に上限を超えて添加すると、粗大な硬質介在物が生成し、冷間鍛造性(ボルト製造性)が劣化する。そのため上限を設定した。好ましい範囲は、Al;0.01〜0.06%,Mg;0.0005〜0.005%,Ca;0.001〜0.005%である。
本発明の高冷間鍛造性・高強度・高耐久性の特性は、ステンレス鋼製の高力ボルトへ工業的に適用された場合、その経済的効果が著しく大きく、意味あるものとなる。そのため、高力ボルトに用途限定する。
表1、表2に実施例の鋼の化学組成を示す。
その後、ボルト製品から引張試験片,耐久性試験片および金属組織観察片を切り出し、引張強さ,旧オーステナイト粒径,金属組織および耐久性を評価した。
比較例No.26,28は、C,N量がそれぞれ高く、製品の引張強さが高すぎるため、ボルト製品の耐久性に劣る。
比較例No.29は、Si量が高く、ボルト製造性(冷間鍛造性)に劣るばかりかδフェライト組織が生成するため耐久性にも劣る。
比較例No.30,31は、Mn,Ni量がそれぞれ高く、線材の引張強さが高すぎるためボルト製造性(冷間鍛造性)に劣る。
比較例No.32は、Cr量が低く、耐食性に劣るため、耐久性に劣る。
比較例No.33は、Cr量が高く、δフェライト組織が生成してCr炭窒化物が生成するため、耐久性に劣る。
比較例No.34〜39は、Nb,Ti,V,W,Ta,Zr量がそれぞれ高過ぎるため、ボルト製造性(冷間鍛造性)のみならず耐久性に劣る。
比較例No.40は、Mo量が高過ぎるため、ボルト製造性(冷間鍛造性)に劣るばかりか、δフェライトが生成してCr炭窒化物が生成するため、耐久性にも劣る。
比較例No.41,42は、それぞれCu,Co量が高過ぎるため、ボルト製造性(冷間鍛造性)に劣る。
比較例No.43は、Sn量が高いため、ボルト製造性(冷間鍛造性)に劣る。
比較例No.44は、B量が高く、ボライドが生成するため耐久性に劣る。
比較例No.45〜47は、Al,Mg,Ca量がそれぞれ高過ぎるため、粗大硬質介在物が生成し、ボルト製造性(冷間鍛造性)に劣る。
表5に、線材の焼鈍条件を変化させた時の線材の引張強さおよびボルトの冷間鍛造性を示す。
表6に、鋼AおよびBを使用して900℃で焼鈍された線材から製造されたボルトの特性に及ぼすボルトの熱処理条件の影響を示す。
比較例No.62では、焼入れ温度が低く、Cr炭窒化物が析出するため、耐久性に劣る。
比較例No.63では、焼入れ温度が高過ぎてδフェライトが現れ、且つ、界面にCr炭窒化物が析出するため、耐久性に劣る。
比較例No.66,67では、焼き戻し温度が高過ぎ、Cr炭窒化物が析出するため、耐久性に劣る。
比較例No.68では、更に焼き戻し温度が高過ぎ、Cr炭窒化物が析出すると同時に引張強さも低いため、ボルトとしての機械的性質の価値がないばかりか、耐久性にも劣る。
Claims (8)
- 質量%で、C;0.02〜0.09%,Si;0.1〜1.0%,Mn;0.1〜1.5%,Ni;0.1〜1.5%,Cr;10.5〜15%,N;0.01〜0.06%を含有し、炭窒化物生成元素であるNb;0.05〜0.5%,Ti;0.005〜0.5%,V;0.05〜0.5%,W;0.05〜0.5%,Ta;0.05〜0.5%,Zr;0.05〜0.5%の1種以上を含有し、更に、2C+Nが0.07〜0.16%で残部が実質的にFeおよび不可避的不純物であり、かつ、引張強さが400〜700N/mm2であることを特徴とする高強度ボルト用ステンレス鋼線材。
- さらに、質量%で、Mo;0.1〜2.0%,Cu;0.1〜1.5%,Co;0.1〜1.5%,Sn;0.01〜0.3%の1種以上を含有することを特徴とする請求項1記載の冷間鍛造性に優れた高強度ボルト用ステンレス鋼線材。
- さらに、質量%で、B;0.001〜0.015%を含有することを特徴とする請求項1又は2記載の冷間鍛造性に優れた高強度ボルト用ステンレス鋼線材。
- さらに、質量%で、Al;0.005〜0.1%,Mg;0.0005〜0.01%,Ca;0.0005〜0.01%の1種以上を含有することを特徴とする請求項1〜3記載のいずれかの冷間鍛造性に優れた高強度ボルト用ステンレス鋼線材。
- 質量%で、C;0.02〜0.09%,Si;0.1〜1.0%,Mn;0.1〜1.5%,Ni;0.1〜1.5%,Cr;10.5〜15%,N;0.01〜0.06%を含有し、炭窒化物生成元素であるNb;0.05〜0.5%,Ti;0.005〜0.5%,V;0.05〜0.5%,W;0.05〜0.5%,Ta;0.05〜0.5%,Zr;0.05〜0.5%の1種以上を含有し、更に、2C+Nが0.07〜0.16%で残部が実質的にFeおよび不可避的不純物であり、旧オーステナイト粒径の平均値が30μm以下,引張強さが800〜1200N/mm2であり、実質的にマルテンサイト相にNb,Ti,V,W,Ta,Zr系の1種以上の炭窒化物が分散している組織を有することを特徴とする耐久性に優れたステンレス鋼製高力ボルト。
- さらに、質量%で、Mo;0.1〜2.0%,Cu;0.1〜1.5%,Co;0.1〜1.5%,Sn;0.01〜0.3%の1種以上を含有することを特徴とする請求項5記載の耐久性に優れたステンレス鋼製高力ボルト。
- さらに、質量%で、B;0.001〜0.015%を含有することを特徴とする請求項5又は6記載の耐久性に優れたステンレス鋼製の高力ボルト。
- さらに、質量%で、Al;0.005〜0.1%,Mg;0.0005〜0.01%,Ca;0.0005〜0.01%の1種以上を含有することを特徴とする請求項5〜7記載のいずれかの耐久性に優れたステンレス鋼製高力ボルト。
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