JPH02166231A - 太径ボルトの製造方法 - Google Patents
太径ボルトの製造方法Info
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- JPH02166231A JPH02166231A JP31936288A JP31936288A JPH02166231A JP H02166231 A JPH02166231 A JP H02166231A JP 31936288 A JP31936288 A JP 31936288A JP 31936288 A JP31936288 A JP 31936288A JP H02166231 A JPH02166231 A JP H02166231A
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Landscapes
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
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】
「発明の目的」
(産業上の利用分野)
この発明は、太径ボルトの製造方法に関するものである
。
。
(従来の技術)
焼入れ、焼戻し後の強度が75 kgf/w”以上のボ
ルト用鋼として25φ以下の用途ではSWRCH35K
が広く用いられている。然し、政調は焼き入れ性が低く
、水焼き入れを行なっても太径になると中心部の硬度が
低いため、最高25++nφまでの径のものにしか適用
できない。そのため25龍ψ以上の太径のボルト用鋼と
しては、SCR440等の合金鋼が使用されてきた。然
し、該合金鋼の場合は圧延ままでの強度が高いため、そ
のまま冷間鍛造に供することはできず、鍛造前に焼鈍を
行なうと云う余分な工程を必要としていた。
ルト用鋼として25φ以下の用途ではSWRCH35K
が広く用いられている。然し、政調は焼き入れ性が低く
、水焼き入れを行なっても太径になると中心部の硬度が
低いため、最高25++nφまでの径のものにしか適用
できない。そのため25龍ψ以上の太径のボルト用鋼と
しては、SCR440等の合金鋼が使用されてきた。然
し、該合金鋼の場合は圧延ままでの強度が高いため、そ
のまま冷間鍛造に供することはできず、鍛造前に焼鈍を
行なうと云う余分な工程を必要としていた。
又、焼入れ性向上の元素としてはBが広く知られている
が、焼入れ性の安定性の再現性に若干問題のあるところ
から、利用分野によってはB含有鋼の使用を躊躇すると
ころがあるのが現状である。
が、焼入れ性の安定性の再現性に若干問題のあるところ
から、利用分野によってはB含有鋼の使用を躊躇すると
ころがあるのが現状である。
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、上述したような太径ボルト製造業界の現状に
鑑み創案されたものであって、Bを添加することなく、
而も軟化焼鈍なしで、冷間鍛造が可能であDI水焼入れ
、焼戻しにより強度75kg f / +u ”以上の
高強度を有する太径ボルトの製造方法を提供することを
目的とする。
鑑み創案されたものであって、Bを添加することなく、
而も軟化焼鈍なしで、冷間鍛造が可能であDI水焼入れ
、焼戻しにより強度75kg f / +u ”以上の
高強度を有する太径ボルトの製造方法を提供することを
目的とする。
「発明の構成」
(課題を解決するための手段)
前述の目的を達成するために、本発明者等は、[11重
量%で、 C:0.28〜0.38%、Si:0.10%以下、M
n: 0.6 0〜1.2 0 %、Cr: 0.
2 0〜0.6 0 %、を含み、下式により計算され
るD1値が30〜45を満足する残部鉄および不可避的
不純物からなる鋼線材から、冷間鍛造によりM25〜M
40のボルトを成型し、次いで加熱し、水焼入れ、焼戻
しを行なうことを特徴とする太径ボルトの製造方法。
量%で、 C:0.28〜0.38%、Si:0.10%以下、M
n: 0.6 0〜1.2 0 %、Cr: 0.
2 0〜0.6 0 %、を含み、下式により計算され
るD1値が30〜45を満足する残部鉄および不可避的
不純物からなる鋼線材から、冷間鍛造によりM25〜M
40のボルトを成型し、次いで加熱し、水焼入れ、焼戻
しを行なうことを特徴とする太径ボルトの製造方法。
D+ =7.95V’E’X (1+4.IMn)(1
+2.33Cr)但し、式中元素基は含有量%で計算す
る。
+2.33Cr)但し、式中元素基は含有量%で計算す
る。
(2)重量%で、
C1,28〜0.38%、Si:0.10%以下、Mn
: 0.60〜1.20%、Cr: 0.20〜0.6
0%、を含み、更にTi、 Zr、 Nb、の内の1種
もしくは2種以上を0.005〜0.050%を含有し
、下式により計算されるD1値が30〜45を満足する
残部鉄および不可避的不純物からなる鋼線材から、冷間
鍛造によりM25〜M40のボルトを成型し、次いで加
熱し、水焼入れ、焼戻しを行なうことを特徴とする太径
ボルトの製造方法。
: 0.60〜1.20%、Cr: 0.20〜0.6
0%、を含み、更にTi、 Zr、 Nb、の内の1種
もしくは2種以上を0.005〜0.050%を含有し
、下式により計算されるD1値が30〜45を満足する
残部鉄および不可避的不純物からなる鋼線材から、冷間
鍛造によりM25〜M40のボルトを成型し、次いで加
熱し、水焼入れ、焼戻しを行なうことを特徴とする太径
ボルトの製造方法。
D、=7.95../’石X (1+4.IMn)(1
+2.33Cr)但し、式中元素基は含有量%で計算す
る。
+2.33Cr)但し、式中元素基は含有量%で計算す
る。
を蔓に提案する。本発明方法により太径ボルトを製造す
る場合には、高価な合金元素の添加を本質的には必要と
せず、又、従来の5CR440等のような軟化焼鈍の工
程を必要とすることなく、強度75 kgf/mn”以
上の太径ボルトを得ることができる。
る場合には、高価な合金元素の添加を本質的には必要と
せず、又、従来の5CR440等のような軟化焼鈍の工
程を必要とすることなく、強度75 kgf/mn”以
上の太径ボルトを得ることができる。
(作用)
本発明方法は下記に述べる化学組成、D、値、熱処理条
件により特定されるものであるが、主たる特徴は、少量
のCrの添加と、固溶Nを固定する元素の添加により圧
延まま鋼線材の強度を上げないことに成功したことであ
DIボルト成型後の通常の熱処理によDI貰強度ボルト
を簡単に製造することを可能にしたことである。
件により特定されるものであるが、主たる特徴は、少量
のCrの添加と、固溶Nを固定する元素の添加により圧
延まま鋼線材の強度を上げないことに成功したことであ
DIボルト成型後の通常の熱処理によDI貰強度ボルト
を簡単に製造することを可能にしたことである。
先ず、化学的組成について各元素の機能並びに数値限定
の理由について述べる。
の理由について述べる。
C:、 0.28〜0.38%
鋼の強度を確保するのに重要な元素である。然し、0.
28%未満では所望の強度が得られず、方0.38%を
超えて添加する場合には、冷間鍛造性が低下し、ボルト
に加工する際に軟化焼鈍を必要とするのでこの範囲とし
た。
28%未満では所望の強度が得られず、方0.38%を
超えて添加する場合には、冷間鍛造性が低下し、ボルト
に加工する際に軟化焼鈍を必要とするのでこの範囲とし
た。
Si:0.10%以下
フェライトに固溶して鋼を強化し、綱の変形能を低下さ
せるが、0.10%を超えて添加すると冷間鍛造時に割
れが発生する危険性を増すので0.10%を上限とする
。
せるが、0.10%を超えて添加すると冷間鍛造時に割
れが発生する危険性を増すので0.10%を上限とする
。
Mn: 0.60〜1.20%
焼き入れ性を向上せしめる重要な元素である。
然し、0.60%未満ではその効果は少なく、一方1.
20%を超えて添加する場合には加工性の低下が著しい
ので、0.60〜1.20%の範囲とした。
20%を超えて添加する場合には加工性の低下が著しい
ので、0.60〜1.20%の範囲とした。
Cr: 0.20〜0.60%
Mnと同様に焼き入れ性を向上せしめる重要な元素であ
る。然し、0.20%未満ではその効果は小さく、一方
0,60%超えて添加すると鋼の強度は増大するが加工
性は低下するので、0.20〜0.60%の範囲とした
。
る。然し、0.20%未満ではその効果は小さく、一方
0,60%超えて添加すると鋼の強度は増大するが加工
性は低下するので、0.20〜0.60%の範囲とした
。
Dl:30〜45
焼き入れ、焼き戻し後のボルトの強度を85kg f
/ xi 2、即ちロックウェルC硬さ25目標とした
場合、焼き入れままでの中心硬度はロックウェルC40
を必要とする。25寵φ棒の中心部の冷却速度は水冷の
場合、ジョミニー試験における端からの距離が51位置
の冷却速度に相当する。同様に40mmφの場合には8
11に相当する。即ち251φの場合はジョミニ一端5
m+1(J5)で硬さ40となる焼き入れ性、4.0
**φの場合はJ、で硬さ40となる焼き入れ性を必要
とする。
/ xi 2、即ちロックウェルC硬さ25目標とした
場合、焼き入れままでの中心硬度はロックウェルC40
を必要とする。25寵φ棒の中心部の冷却速度は水冷の
場合、ジョミニー試験における端からの距離が51位置
の冷却速度に相当する。同様に40mmφの場合には8
11に相当する。即ち251φの場合はジョミニ一端5
m+1(J5)で硬さ40となる焼き入れ性、4.0
**φの場合はJ、で硬さ40となる焼き入れ性を必要
とする。
そこでGrossmannによって与えられたジョミニ
ー距離と理想臨界直径D1の関係を式にすると、DI
= 6.251 x J−0,0990X J2+0.
0007905 X J”となる。ここのJに5を入れ
て計算したD1値は28.9鶴、J=8のときは44.
71となる。即ち必要D1は28.9〜44.7となる
。以上の理由によりDIの限定範囲を30〜45とした
。D、値の計算は広く使われている係数を用いた下式に
よる。
ー距離と理想臨界直径D1の関係を式にすると、DI
= 6.251 x J−0,0990X J2+0.
0007905 X J”となる。ここのJに5を入れ
て計算したD1値は28.9鶴、J=8のときは44.
71となる。即ち必要D1は28.9〜44.7となる
。以上の理由によりDIの限定範囲を30〜45とした
。D、値の計算は広く使われている係数を用いた下式に
よる。
DI =7.95Ex (1+ 4.1Mn)(1+
2.33Cr)但し、式中元素名は含有量%で計算する
。
2.33Cr)但し、式中元素名は含有量%で計算する
。
選択元素: Ti % Zr、 Nb、のうち1種もし
くは2種以上0.0 O5〜0.050% これらの3元素は、Nとの親和力が強く、固溶している
Nを窒化物として固定し無害化するのに有効である。然
し、その1種もしくは2種以上の合量が、0.005%
未満ではその効果が小さく、一方0.050%を超えて
添加しても、その効果は飽和してくると共に、鋼の清浄
性は低下することとなるので、0.005〜0.050
%%の範囲とした。
くは2種以上0.0 O5〜0.050% これらの3元素は、Nとの親和力が強く、固溶している
Nを窒化物として固定し無害化するのに有効である。然
し、その1種もしくは2種以上の合量が、0.005%
未満ではその効果が小さく、一方0.050%を超えて
添加しても、その効果は飽和してくると共に、鋼の清浄
性は低下することとなるので、0.005〜0.050
%%の範囲とした。
尚、鋼中の全N量を安定して40ppm未満に抑えるこ
とができる場合には、歪み時効による硬化は小さく、冷
間鍛造性に与える影響も小さいので、これらの元素は添
加しなくてもよい。但し、−111u的には鋼中には、
40〜1100ppが含まれておDI冷間鍛造中に歪時
効を起こして加工性を低下せしめている。
とができる場合には、歪み時効による硬化は小さく、冷
間鍛造性に与える影響も小さいので、これらの元素は添
加しなくてもよい。但し、−111u的には鋼中には、
40〜1100ppが含まれておDI冷間鍛造中に歪時
効を起こして加工性を低下せしめている。
次いで、冷間鍛造により成型するボルトの直径をM25
〜M40の範囲に限定したのは、M25未満の小径では
化学組成を特に厳密に規定しなくても、焼入れ、焼戻し
後の強度が比較的簡単に得られ、一方M40を超える場
合には特殊な合金元素の添加もしくは熱処理条件を必要
とするので、本願発明の範囲外としたのがその理由であ
る。
〜M40の範囲に限定したのは、M25未満の小径では
化学組成を特に厳密に規定しなくても、焼入れ、焼戻し
後の強度が比較的簡単に得られ、一方M40を超える場
合には特殊な合金元素の添加もしくは熱処理条件を必要
とするので、本願発明の範囲外としたのがその理由であ
る。
最後に熱処理条件であるが、化学的組成、DI値等のよ
うな数値限定の必要はなく、通常の加熱、水焼入れ、焼
戻し条件で充分である。
うな数値限定の必要はなく、通常の加熱、水焼入れ、焼
戻し条件で充分である。
加熱温度はオーステナイト化するに充分な温度で、且つ
加熱によってオーステナイト粒の粗大化を起こさない温
度、即ちAnl +50℃程度の温度に加熱する。加熱
時間は60〜90分が一般的である。
加熱によってオーステナイト粒の粗大化を起こさない温
度、即ちAnl +50℃程度の温度に加熱する。加熱
時間は60〜90分が一般的である。
水焼入れ温度の水温は常温(約5〜25℃)が用いられ
る。水槽は冷却むらの発生を防止するため十分に攪拌す
る。
る。水槽は冷却むらの発生を防止するため十分に攪拌す
る。
焼戻し温度は430〜600℃の範囲内で60〜120
分焼戻す。焼戻し後は焼戻し脆性を防止するためできる
だけ速い速度で冷却する。
分焼戻す。焼戻し後は焼戻し脆性を防止するためできる
だけ速い速度で冷却する。
(実施例)
第1表に供試鋼としての本発明鋼(本発明方法により得
られた鋼)、従来鋼、比較鋼(化学組成の何れかを本発
明の範囲外とした鋼)の化学組成とD1値を示した。熱
処理の条件は下記の通りである。860℃で60分間加
熱後25℃の水中に入れて焼入れを行ない、500℃で
70分間加熱して焼戻し後、25℃の水中に入れて冷却
した。
られた鋼)、従来鋼、比較鋼(化学組成の何れかを本発
明の範囲外とした鋼)の化学組成とD1値を示した。熱
処理の条件は下記の通りである。860℃で60分間加
熱後25℃の水中に入れて焼入れを行ない、500℃で
70分間加熱して焼戻し後、25℃の水中に入れて冷却
した。
第2表は第1表の供試鋼に関する試験結果を示すもので
ある。
ある。
N[Ll、N112は本発明鋼である。圧延ままでの強
度が低いため、ボルト加工時の割れもなく、熱処理後も
充分な強度を存している。隘lはN固定元素としてTi
を添加し、No、 2はNbを添加した例である。N[
L3ばMnの含有量をやや高くした場合の本発明鋼であ
DIポルI・加工時の割れもなく熱処理後も充分な強度
を有しておDIN固定元素としてはZrを用いた例であ
る。No、 4も本発明鋼の例であるが、N固定元素と
し、Ti、 Nbの2種類の元素を適量添加したもので
あDI勿論、加工時の割れ発生もなく、焼入れ焼戻し後
の引張強さは90 kgf/mm”にも達している。N
o、 5はNの含有量が低いために、Ti、 Zr、
Nb等を添加しなかった本発明の例であるが、焼入れ焼
戻し後の引張強さは91 kgf/mi”の高い値が得
られている。
度が低いため、ボルト加工時の割れもなく、熱処理後も
充分な強度を存している。隘lはN固定元素としてTi
を添加し、No、 2はNbを添加した例である。N[
L3ばMnの含有量をやや高くした場合の本発明鋼であ
DIポルI・加工時の割れもなく熱処理後も充分な強度
を有しておDIN固定元素としてはZrを用いた例であ
る。No、 4も本発明鋼の例であるが、N固定元素と
し、Ti、 Nbの2種類の元素を適量添加したもので
あDI勿論、加工時の割れ発生もなく、焼入れ焼戻し後
の引張強さは90 kgf/mm”にも達している。N
o、 5はNの含有量が低いために、Ti、 Zr、
Nb等を添加しなかった本発明の例であるが、焼入れ焼
戻し後の引張強さは91 kgf/mi”の高い値が得
られている。
No、6の従来鋼としては、5WRCH35Kを用いた
ものであるが、72 kgf/r*2の強度しか得られ
ていない。No、 7はD1値が不足している比較鋼で
あるが、74 kgf/*n2の強度しか得られていな
い。隅8はSt、Crの含有量が多過ぎる例であDIこ
のため圧延材の絞り値が低くボルト加工時に割れを生じ
た比較例である。ぬ9はCsMnが低く、D1値が不足
していることによりボルトの強度が低い比較例。No、
i、oはC量が高いため延性が不足しボルト加工時に割
れを発生した比較例である。
ものであるが、72 kgf/r*2の強度しか得られ
ていない。No、 7はD1値が不足している比較鋼で
あるが、74 kgf/*n2の強度しか得られていな
い。隅8はSt、Crの含有量が多過ぎる例であDIこ
のため圧延材の絞り値が低くボルト加工時に割れを生じ
た比較例である。ぬ9はCsMnが低く、D1値が不足
していることによりボルトの強度が低い比較例。No、
i、oはC量が高いため延性が不足しボルト加工時に割
れを発生した比較例である。
隘11は組成的には本発明ilI&13に近いものであ
るが、N固定元素としてTiが少ないため、冷間鍛造時
に固溶Nに起因する歪み時効硬化を起し割れを発生して
いる。階12はN固定用のTiの添加量が過剰のため延
性が低下し、割れが発生した例である。最後のN013
は、Mn量が過剰のため延性不足のためボルト加工時に
割れを発生した比較鋼である。
るが、N固定元素としてTiが少ないため、冷間鍛造時
に固溶Nに起因する歪み時効硬化を起し割れを発生して
いる。階12はN固定用のTiの添加量が過剰のため延
性が低下し、割れが発生した例である。最後のN013
は、Mn量が過剰のため延性不足のためボルト加工時に
割れを発生した比較鋼である。
この第1〜2表から本願発明方法により得られた鋼材を
使用する場合には、ボルト加工時に割れを発生すること
なく、而も焼入れ焼戻し後の引張強度が悉< 80 k
gf/+m2を超えていることが判る。
使用する場合には、ボルト加工時に割れを発生すること
なく、而も焼入れ焼戻し後の引張強度が悉< 80 k
gf/+m2を超えていることが判る。
「発明の効果」
以上詳述したように、本発明方法により得られり鋼材を
用い、M25〜M40のボルトを製造する場合には、軟
化焼鈍を必要とせず、直接冷間鍛造が可能であDI而も
充分な焼入れ性を有しているから、ボルト加工時に割れ
を発生ずることなく、焼入れ、焼き戻し後の引張強度7
5 kgf/va112以上のボルトを安価に製造する
ことができる。5CR440等の低合金鋼を使用する場
合と異なDI軟化焼鈍を必要としないので生産性に寄与
するところが頗る大きい。
用い、M25〜M40のボルトを製造する場合には、軟
化焼鈍を必要とせず、直接冷間鍛造が可能であDI而も
充分な焼入れ性を有しているから、ボルト加工時に割れ
を発生ずることなく、焼入れ、焼き戻し後の引張強度7
5 kgf/va112以上のボルトを安価に製造する
ことができる。5CR440等の低合金鋼を使用する場
合と異なDI軟化焼鈍を必要としないので生産性に寄与
するところが頗る大きい。
特許出願人 トーテ・スチール株式会社発
明
者
江
口
豊
明
Claims (2)
- (1)重量%で、 C:0.28〜0.38%、Si:0.10%以下、M
n:0.60〜1.20%、Cr:0.20〜0.60
%、を含み、下式により計算されるD_I値が30〜4
5を満足する残部鉄および不可避的不純物からなる鋼線
材から、冷間鍛造によりM25〜M40のボルトを成型
し、次いで加熱し、水焼入れ、焼戻しを行なうことを特
徴とする太径ボルトの製造方法。 D_I=7.95√C×(1+4.1Mn)(1+2.
33Cr)但し、式中元素名は含有量%で計算する。 - (2)重量%で、 C:0.28〜0.38%、Si:0.10%以下、M
n:0.60〜1.20%、Cr:0.20〜0.60
%、を含み、更にTi、Zr、Nb、の内の1種もしく
は2種以上を0.005〜0.050%を含有し、下式
により計算されるD_I値が30〜45を満足する残部
鉄及び不可避的不純物からなる鋼線材から、冷間鍛造に
よりM25〜M40のボルトを成型し、次いで加熱し、
水焼入れ、焼戻しを行なうことを特徴とする太径ボルト
の製造方法。 D_I=7.95√C×(1+4.1Mn)(1+2.
33Cr)但し、式中元素名は含有量%で計算する。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP31936288A JP2779449B2 (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 太径ボルトの製造方法 |
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JPH02166231A true JPH02166231A (ja) | 1990-06-26 |
JP2779449B2 JP2779449B2 (ja) | 1998-07-23 |
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JP (1) | JP2779449B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3315626A4 (en) * | 2015-06-29 | 2018-12-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Bolt |
-
1988
- 1988-12-20 JP JP31936288A patent/JP2779449B2/ja not_active Expired - Fee Related
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