JP3326983B2 - 耐火性に優れた高力ボルト用鋼 - Google Patents
耐火性に優れた高力ボルト用鋼Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、建築、土木分野にお
ける各種構造物に用いる摩擦接合用の高力ボルトに関
し、特に耐火構造建造物への利用に適した耐火性に優れ
た高力ボルト用鋼に関する。
ける各種構造物に用いる摩擦接合用の高力ボルトに関
し、特に耐火構造建造物への利用に適した耐火性に優れ
た高力ボルト用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種構造物に用いられる鋼材は高
温にさらされると強度が著しく低下するため火災が発生
しても鋼材の温度が高くならないように耐火被覆を施す
ことが義務づけられていた。
温にさらされると強度が著しく低下するため火災が発生
しても鋼材の温度が高くならないように耐火被覆を施す
ことが義務づけられていた。
【０００３】しかし、近年、「新耐火設計法」に基づい
て高温強度に優れた鋼材を使用することで法令で義務づ
けられていた耐火被覆を削減または省略することが可能
となったことから、摩擦接合用の高力ボルトに対しても
高温強度の向上が要求されるようになってきた。
て高温強度に優れた鋼材を使用することで法令で義務づ
けられていた耐火被覆を削減または省略することが可能
となったことから、摩擦接合用の高力ボルトに対しても
高温強度の向上が要求されるようになってきた。
【０００４】そのため、特開平２−２４７３５５号公
報、特開平５−５１６９８号公報、特開平５−１０５９
５７号公報等に開示されているように、Ｍｏ添加鋼を基
本として耐火性の向上を図ったボルトおよびナット用鋼
が提案されている。
報、特開平５−５１６９８号公報、特開平５−１０５９
５７号公報等に開示されているように、Ｍｏ添加鋼を基
本として耐火性の向上を図ったボルトおよびナット用鋼
が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−２４７３５５号公報に開示されたボルトおよびナッ
トは耐火性が十分とはいえず、より高い高温強度を得る
ためにはＮｉ，Ｖ等の高価な合金元素を添加しなければ
ならない。また、特開平５−５１６９８号公報および５
−９８３８９号公報に開示されたボルトおよびナット用
鋼は６００℃で４０ｋｇ／ｍｍ2 以上の耐力を有してお
り、高温強度が優れているが、Ｎｂ、Ｗ等の特殊元素の
添加が必要であり、素材コストの上昇を招くという問題
がある。さらに、特開平５−１０５９５７号公報に開示
されたボルトもＴｉ，Ｂを添加する点で同様にコストの
上昇を招く。
２−２４７３５５号公報に開示されたボルトおよびナッ
トは耐火性が十分とはいえず、より高い高温強度を得る
ためにはＮｉ，Ｖ等の高価な合金元素を添加しなければ
ならない。また、特開平５−５１６９８号公報および５
−９８３８９号公報に開示されたボルトおよびナット用
鋼は６００℃で４０ｋｇ／ｍｍ2 以上の耐力を有してお
り、高温強度が優れているが、Ｎｂ、Ｗ等の特殊元素の
添加が必要であり、素材コストの上昇を招くという問題
がある。さらに、特開平５−１０５９５７号公報に開示
されたボルトもＴｉ，Ｂを添加する点で同様にコストの
上昇を招く。
【０００６】この発明は、かかる事情に鑑みてなされた
ものであって、特殊元素の添加による素材コストの上昇
を招くことなく、室温で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高
い引張強度を有しかつ耐火性に優れた高力ボルト用鋼を
提供することを目的とする。
ものであって、特殊元素の添加による素材コストの上昇
を招くことなく、室温で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高
い引張強度を有しかつ耐火性に優れた高力ボルト用鋼を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】本願発明者ら
は、上記課題を解決すべく、鋼材の化学成分と高温強度
の関係について鋭意研究を重ねた結果、優れた高温強度
を得るためにはＣｒ，Ｍｏの添加が必須であり、さらに
Ｎを通常レベルより多く含有させ、かつＡｌ／Ｎを一定
範囲に制限すればよいことを見出した。
は、上記課題を解決すべく、鋼材の化学成分と高温強度
の関係について鋭意研究を重ねた結果、優れた高温強度
を得るためにはＣｒ，Ｍｏの添加が必須であり、さらに
Ｎを通常レベルより多く含有させ、かつＡｌ／Ｎを一定
範囲に制限すればよいことを見出した。
【０００８】この発明は、このような知見に基づいてな
されたものであり、Ｃ：０．１５〜０．３０ｗｔ％、Ｓ
ｉ：０．５０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．５０ｗ
ｔ％、Ｃｒ：０．５０〜１．５０ｗｔ％、Ｍｏ：０．２
５〜０．６５ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．０５ｗｔ
％、Ｎ：０．００７〜０．０３０ｗｔ％を含有し、Ａｌ
／Ｎが重量比で１．５〜２．８の範囲であり、残部Ｆｅ
および不可避不純物からなることを特徴とする耐火性に
優れた高力ボルト用鋼を提供する。
されたものであり、Ｃ：０．１５〜０．３０ｗｔ％、Ｓ
ｉ：０．５０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．５０ｗ
ｔ％、Ｃｒ：０．５０〜１．５０ｗｔ％、Ｍｏ：０．２
５〜０．６５ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．０５ｗｔ
％、Ｎ：０．００７〜０．０３０ｗｔ％を含有し、Ａｌ
／Ｎが重量比で１．５〜２．８の範囲であり、残部Ｆｅ
および不可避不純物からなることを特徴とする耐火性に
優れた高力ボルト用鋼を提供する。
【０００９】以下、この発明における化学成分の限定理
由について説明する。 （１）Ｃ：０．１５〜０．３０ｗｔ％ Ｃは焼入れ焼戻し処理により引張強度を確保するために
必要な元素であるが、０．１５ｗｔ％未満では必要な引
張強度が得られず、０．３５ｗｔ％を超えるとボルト成
形加工時の変形抵抗が増大し加工性が低下する。従っ
て、その含有量を０．１５〜０．３０ｗｔ％とした。
由について説明する。 （１）Ｃ：０．１５〜０．３０ｗｔ％ Ｃは焼入れ焼戻し処理により引張強度を確保するために
必要な元素であるが、０．１５ｗｔ％未満では必要な引
張強度が得られず、０．３５ｗｔ％を超えるとボルト成
形加工時の変形抵抗が増大し加工性が低下する。従っ
て、その含有量を０．１５〜０．３０ｗｔ％とした。
【００１０】（２）Ｓｉ：０．５０ｗｔ％以下 Ｓｉは脱酸剤として必要であるが、０．５０ｗｔ％を超
えると変形抵抗の増大を招くため、その上限を０．５０
ｗｔ％とした。
えると変形抵抗の増大を招くため、その上限を０．５０
ｗｔ％とした。
【００１１】（３）Ｍｎ：０．３０〜１．５０ｗｔ％ Ｍｎは焼き入れ性を高める元素であり、必要な強度およ
び靭性を確保するために有効であるが、０．３ｗｔ％未
満では十分な強度が得られず、１．５ｗｔ％を超えると
Ｓｉと同様に変形抵抗の増大を招き、ボルト成形加工時
の加工性が低下する。従って、その含有量を０．３０〜
１．５０ｗｔ％とした。
び靭性を確保するために有効であるが、０．３ｗｔ％未
満では十分な強度が得られず、１．５ｗｔ％を超えると
Ｓｉと同様に変形抵抗の増大を招き、ボルト成形加工時
の加工性が低下する。従って、その含有量を０．３０〜
１．５０ｗｔ％とした。
【００１２】（４）Ｃｒ：０．５０〜１．５０ｗｔ％ Ｃｒは焼き入れ性を高めると同時に高温強度を向上させ
る元素であるが、０．５０ｗｔ％未満では必要な高温強
度が得られず、また１．５０ｗｔ％を超えると変形抵抗
が増大し加工性の低下を招く。従って、その含有量を
０．５０〜１．５０ｗｔ％とした。
る元素であるが、０．５０ｗｔ％未満では必要な高温強
度が得られず、また１．５０ｗｔ％を超えると変形抵抗
が増大し加工性の低下を招く。従って、その含有量を
０．５０〜１．５０ｗｔ％とした。
【００１３】（５）Ｍｏ：０．２５〜０．６５ｗｔ％ Ｍｏは高温強度の向上に最も有効な元素であり、その効
果を得るには０．２５ｗｔ％以上の添加が必要である
が、０．６５ｗｔ％を超えて添加してもその効果が飽和
し素材コストの上昇を招くばかりでなく加工性が低下し
てしまう。従って、その含有量を０．２５〜０．６５ｗ
ｔ％とした。
果を得るには０．２５ｗｔ％以上の添加が必要である
が、０．６５ｗｔ％を超えて添加してもその効果が飽和
し素材コストの上昇を招くばかりでなく加工性が低下し
てしまう。従って、その含有量を０．２５〜０．６５ｗ
ｔ％とした。
【００１４】（６）Ａｌ：０．０１〜０．０５ｗｔ％ Ａｌは脱酸剤として添加されるだけでなくＡｌＮとして
析出して組織を微細化することにより高温強度を向上さ
せる元素であるが、０．０１ｗｔ％未満では必要な高温
強度が得られず、０．０５ｗｔ％を超えると酸化物系の
介在物が増加し靭性の低下を招く。従ってその含有量を
０．０１〜０．０５ｗｔ％とした。
析出して組織を微細化することにより高温強度を向上さ
せる元素であるが、０．０１ｗｔ％未満では必要な高温
強度が得られず、０．０５ｗｔ％を超えると酸化物系の
介在物が増加し靭性の低下を招く。従ってその含有量を
０．０１〜０．０５ｗｔ％とした。
【００１５】（７）Ｎ：０．００７〜０．０３０ｗｔ％ ＮはＡｌと結合することにより組織を微細化し、高温強
度の向上に寄与する有効な元素であるが、０．００７ｗ
ｔ％未満では必要な高温強度が得られず、０．０３０ｗ
ｔ％を超えると靭性の低下を招く。従って、その含有量
を０．００７〜０．０３０ｗｔ％とした。
度の向上に寄与する有効な元素であるが、０．００７ｗ
ｔ％未満では必要な高温強度が得られず、０．０３０ｗ
ｔ％を超えると靭性の低下を招く。従って、その含有量
を０．００７〜０．０３０ｗｔ％とした。
【００１６】（８）Ａｌ／Ｎ：１．５〜２．８ ＡｌおよびＮは、上述したように、組織を微細化するこ
とによって高温強度を上昇させる作用を有し、本発明に
おいて最も重要な元素であるが、このような作用を発揮
させるためにはこれらの比が重要であり、重量比Ａｌ／
Ｎの値が１．５〜２．８の場合に組織の微細化が達成さ
れ、必要な高温強度が得られる。この値が１．５未満の
場合および２．８を超える場合にはいずれも組織が粗大
化してしまい、必要な高温強度が得られない。従って、
重量比で規定するＡｌ／Ｎの値を１．５〜２．８とし
た。
とによって高温強度を上昇させる作用を有し、本発明に
おいて最も重要な元素であるが、このような作用を発揮
させるためにはこれらの比が重要であり、重量比Ａｌ／
Ｎの値が１．５〜２．８の場合に組織の微細化が達成さ
れ、必要な高温強度が得られる。この値が１．５未満の
場合および２．８を超える場合にはいずれも組織が粗大
化してしまい、必要な高温強度が得られない。従って、
重量比で規定するＡｌ／Ｎの値を１．５〜２．８とし
た。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
表１に示す成分組成の鋼を溶製し、熱間圧延により３０
ｍｍφの丸棒にした。そして、これらの丸棒に対し、８
７０〜９００℃の温度に加熱し焼入れを行い、その後４
６０〜５８０℃の温度で焼戻し処理を行った。
表１に示す成分組成の鋼を溶製し、熱間圧延により３０
ｍｍφの丸棒にした。そして、これらの丸棒に対し、８
７０〜９００℃の温度に加熱し焼入れを行い、その後４
６０〜５８０℃の温度で焼戻し処理を行った。
【００１８】以上のようにして得られた焼入れ焼戻し後
の丸棒から引張試験片を切出し、室温および６００℃で
引張試験を行った。焼入れ焼戻し条件と、引張試験の結
果を表２に示す。
の丸棒から引張試験片を切出し、室温および６００℃で
引張試験を行った。焼入れ焼戻し条件と、引張試験の結
果を表２に示す。
【００１９】表２に示すように、本発明鋼であるＮｏ．
１〜６はいずれも常温で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の引
張強度を有しており、６００℃の高温においても優れた
引張特性を有していることが確認される。
１〜６はいずれも常温で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の引
張強度を有しており、６００℃の高温においても優れた
引張特性を有していることが確認される。
【００２０】これに対し、比較鋼であるＮｏ．７〜１０
はＣｒ，Ｍｏ，ＡｌまたはＮが本発明の範囲よりも少な
いため、６００℃での強度が低かった。また、Ｎｏ．１
１，１２は、個々の成分は本発明の範囲内であるが、Ａ
ｌ／Ｎの値が本発明の範囲から外れているために、十分
な高温強度が得られなかった。
はＣｒ，Ｍｏ，ＡｌまたはＮが本発明の範囲よりも少な
いため、６００℃での強度が低かった。また、Ｎｏ．１
１，１２は、個々の成分は本発明の範囲内であるが、Ａ
ｌ／Ｎの値が本発明の範囲から外れているために、十分
な高温強度が得られなかった。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特殊元素の添加による素材コストの上昇を招くことな
く、室温で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高い引張強度を
有しかつ耐火性に優れた高力ボルト用鋼が提供される。
本発明の鋼は耐火構造建造物での摩擦接合用高力ボルト
として使用可能であり低コストであることから、産業上
極めて有用である。
特殊元素の添加による素材コストの上昇を招くことな
く、室温で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高い引張強度を
有しかつ耐火性に優れた高力ボルト用鋼が提供される。
本発明の鋼は耐火構造建造物での摩擦接合用高力ボルト
として使用可能であり低コストであることから、産業上
極めて有用である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−59433（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−217437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−16025（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−53045（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−195248（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247355（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−54403（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃ：０．１５〜０．３０ｗｔ％、 Ｓｉ：０．５０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：０．３０〜１．５０ｗｔ％、 Ｃｒ：０．５０〜１．５０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．２５〜０．６５ｗｔ％、 Ａｌ：０．０１〜０．０５ｗｔ％、 Ｎ ：０．００７〜０．０３０ｗｔ％ を含有し、Ａｌ／Ｎが重量比で１．５〜２．８の範囲で
あり、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴
とする耐火性に優れた高力ボルト用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20393294A JP3326983B2 (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 耐火性に優れた高力ボルト用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20393294A JP3326983B2 (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 耐火性に優れた高力ボルト用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0867943A JPH0867943A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3326983B2 true JP3326983B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=16482083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20393294A Expired - Fee Related JP3326983B2 (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 耐火性に優れた高力ボルト用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3326983B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-29 JP JP20393294A patent/JP3326983B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0867943A (ja) | 1996-03-12 |
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