KR20210148334A - Bolts, and steel for bolts - Google Patents

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.A bolt having a steel composition satisfying formulas (1), (2), and (3) and having a tensile strength of 1600 MPa or more, and a steel material for bolts thereof.
2V/(Mo+0.5W)≤0.20 ... (1)
0.10≤(2V+0.5W)/Mo≤0.40 ... (2)
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ... (3)
However, in Formulas (1), (2), and (3), the content (mass %) of Cr, Mo, V, and W contained in the steel for bolts is substituted for Cr, Mo, V, and W, respectively.

Description

볼트, 및 볼트용 강재Bolts, and steel for bolts

본 개시는, 볼트 및 볼트용 강재에 관한 것이다.The present disclosure relates to bolts and steel materials for bolts.

자동차 및 산업 기계의 고성능화, 자동차 및 산업 기계의 경량화, 또는 토목 건축 구조물의 대형화에 수반하여 볼트의 고강도화가 요구되고 있다.Higher strength of bolts is required along with high performance of automobiles and industrial machines, weight reduction of automobiles and industrial machines, or enlargement of civil construction structures.

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.For the bolt, alloy steel for mechanical structure such as SCM435 and SCM440 specified in JIS G 4053:2016 is used. After forming the alloy steel for mechanical structure into a predetermined shape, the bolt is adjusted in strength by quenching-tempering treatment.

볼트를 고강도화하기 위해서는, 강재의 탄소량을 높이거나, 혹은 템퍼링 온도를 낮게 하면 된다.In order to increase the strength of the bolt, the amount of carbon in the steel may be increased or the tempering temperature may be decreased.

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.However, in a bolt having a tensile strength exceeding 1200 MPa, delayed fracture, which is a type of hydrogen embrittlement, becomes a problem. Delayed fracture is a phenomenon in which a part placed under static stress is suddenly and brittle after a certain period of time has elapsed.

지연 파괴는, 수소의 침입에 기인하는 현상이며, 강재의 강도가 높아질수록 지연 파괴에 이르는 수소 침입량의 임계치가 저하된다.Delayed fracture is a phenomenon resulting from penetration of hydrogen, and the threshold value of the amount of hydrogen penetration leading to delayed fracture decreases as the strength of steel increases.

볼트가 옥외, 특히 해수, 융설염 등이 비래하는 환경에서 사용되는 경우에는, 염분 부착에 의해 수소 침입량이 많아져, 지연 파괴의 위험성이 높아진다.When the bolt is used outdoors, particularly in an environment where seawater, snowmelt salt, etc. fly, the amount of hydrogen intrusion increases due to salt adhesion, and the risk of delayed destruction increases.

그래서 종래부터, 내지연 파괴성이 우수한 볼트가 검토되고 있다.Therefore, conventionally, a bolt excellent in delayed fracture resistance has been studied.

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.For example, Patent Document 1 discloses a bolt and steel material having a tensile strength of 1617 MPa or more and excellent delayed fracture resistance utilizing precipitation strengthening by Mo carbide and W carbide precipitated during tempering.

또한, 특허문헌 2에는, 인장 강도 1600㎫ 이상의, 지연 파괴로 대표되는 수소 취화를 유리하게 방지하는, 내지연 파괴 특성이 우수한 고강도 볼트의 제조 방법이 개시되어 있다.In addition, Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a high-strength bolt having a tensile strength of 1600 MPa or more, which advantageously prevents hydrogen embrittlement typified by delayed fracture, and excellent in delayed fracture properties.

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.In addition, Patent Document 3 discloses a high-strength bolt utilizing an alloy carbide of V, Mo, Ti, and Nb and having good strength in delayed fracture characteristics of 1500 MPa or more, and a method for improving the delayed fracture characteristics thereof.

또한, 특허문헌 4에는, V, Mo, Ti 및 Nb의 합금 탄화물을 활용한, 내지연 파괴 특성이 우수한 고강도 조질강 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.In addition, Patent Document 4 discloses a high-strength tempered steel having excellent delayed fracture resistance and a method for manufacturing the same utilizing an alloy carbide of V, Mo, Ti and Nb.

일본 특허 공개 제2001-032044호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2001-032044 일본 특허 공개 제2007-31736호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2007-31736 일본 특허 공개 제2006-131990호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2006-131990 일본 특허 공개 제2006-45670호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2006-45670

최근에는, 특허문헌 1 내지 4의 볼트보다 더욱 내지연 파괴 특성이 우수한 볼트가 요구되고 있다.In recent years, there has been a demand for bolts having better delayed fracture resistance than the bolts of Patent Documents 1 to 4.

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.An object of the present disclosure is to provide a bolt exhibiting excellent delayed fracture resistance at a tensile strength of 1600 MPa or more at a strength level of 1600 MPa or more, which generally has a very high risk of delayed fracture, and a steel material for bolts used therefor. .

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.The inventors have employed a steel material having a predetermined chemical composition as a material for bolts and having Mo, V, W and Cr contents satisfying the following formulas (1), (2) and (3), whereby hydrogen trap sites It was found that M ₂ C-type carbides were dispersed in the bolt.

2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)2V/(Mo+0.5W)≤0.20 ... (1)

0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)0.10≤(2V+0.5W)/Mo≤0.40 ... (2)

0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ... (3)

그 결과, 발명자들은, 고강도이며, 또한 우수한 내지연 파괴 특성을 갖는 볼트가 얻어지는 것을 발견했다.As a result, the inventors have found that a bolt having high strength and excellent delayed fracture resistance can be obtained.

상기 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다.The said subject is solved by the following means.

<1><1>

조성이, 질량％로,The composition, in mass%,

C: 0.35 내지 0.50％,C: 0.35 to 0.50%;

Si: 0.02 내지 0.10％,Si: 0.02 to 0.10%,

Mn: 0.20 내지 0.80％,Mn: 0.20 to 0.80%;

Mo: 1.50 내지 5.00％,Mo: 1.50 to 5.00%,

W: 0 내지 1.00％,W: 0 to 1.00%;

V: 0 내지 0.20％,V: 0 to 0.20%,

Cr: 0.20 내지 0.50％,Cr: 0.20 to 0.50%,

Al: 0.010 내지 0.100％,Al: 0.010 to 0.100%,

N: 0.0010 내지 0.0150％,N: 0.0010 to 0.0150%,

P: 0.015％ 이하, 및P: 0.015% or less, and

S: 0.015％ 이하를S: 0.015% or less

함유하고,contains,

잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,The balance consists of Fe and impurities,

또한, 하기 식 (1), 하기 식 (2) 및 하기 식 (3)을 충족하고,In addition, the following formula (1), the following formula (2) and the following formula (3) are satisfied,

인장 강도가 1600㎫ 이상인,Tensile strength of 1600 MPa or more,

볼트.volt.

2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)2V/(Mo+0.5W)≤0.20 ... (1)

0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)0.10≤(2V+0.5W)/Mo≤0.40 ... (2)

0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)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.However, in formulas (1), (2) and (3), the contents (mass %) of Cr, Mo, V and W contained in each bolt are substituted for Cr, Mo, V and W, and V or When W is not included, 0 is substituted for V or W.

<2><2>

질량％로,in mass %,

Ti: 0.100％ 이하,Ti: 0.100% or less;

Nb: 0.100％ 이하,Nb: 0.100% or less;

B: 0.0050％ 이하,B: 0.0050% or less;

Ni: 0.20％ 이하,Ni: 0.20% or less;

Cu: 0.20％ 이하,Cu: 0.20% or less;

REM: 0.020％ 이하,REM: 0.020% or less;

Sn: 0.20％ 이하, 및Sn: 0.20% or less, and

Bi: 0.20％ 이하로Bi: 0.20% or less

이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는, <1>에 기재된 볼트.The bolt according to <1>, further comprising at least one selected from the group consisting of.

<3><3>

질량％로,in mass %,

Pb: 0.05％ 이하,Pb: 0.05% or less;

Cd: 0.05％ 이하,Cd: 0.05% or less;

Co: 0.05％ 이하,Co: 0.05% or less;

Zn: 0.05％ 이하,Zn: 0.05% or less;

Ca: 0.02％ 이하, 및Ca: 0.02% or less, and

Zr: 0.02％ 이하로Zr: 0.02% or less

이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는, <1> 또는 <2>에 기재된 볼트.The bolt according to <1> or <2>, further comprising at least one selected from the group consisting of.

<4><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㎚ length is more than M ₂ C-type carbide, the M ₂ C-type carbide comprises about M (metal element), more than 70 atomic% in total of at least one of Mo and Cr and V and W, the unit area 0.01㎛ ² The bolt according to any one of <1> to <3>, wherein there are 10 or more per sugar.

<5><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.In a solution at room temperature to which 3.0 g of ammonium thiocyanate was added per 1 L of 3.0 mass % aqueous sodium chloride solution, the cathode was charged with hydrogen at a current density of 0.03 mA/cm 2 for 24 hours, then subjected to hydrogen permeation prevention plating and allowed to stand for 96 hours , The bolt according to any one of <1> to <4>, wherein the bolt according to any one of <1> to <4> is 100 hours or longer until fracture when a constant load of 0.9 times the tensile strength is applied.

<6><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.In a solution at room temperature to which 3.0 g of ammonium thiocyanate is added per 1 L of 3.0 mass % aqueous sodium chloride solution, cathode hydrogen is occupied at a current density of 0.2 mA/cm 2 for 72 hours, and the amount of trapped hydrogen after standing at room temperature for 48 hours is 3.0 ppm or more The bolt according to any one of <1> to <5>.

<7><7>

<1> 내지 <6> 중 어느 한 항에 기재된 볼트의 소재인 볼트용 강재이며,It is a steel material for bolts, which is a material for the bolt according to any one of <1> to <6>,

상기 볼트의 조성을 갖는 볼트용 강재.Steel for bolts having the composition of the bolt.

본 개시에 따르면, 고강도이며, 또한 우수한 내지연 파괴 강도를 나타내는 볼트, 및 그 소재가 되는 볼트용 강재를 제공할 수 있다.According to the present disclosure, it is possible to provide a bolt having high strength and exhibiting excellent delayed fracture resistance, and a steel material for a bolt used as a raw material thereof.

이하, 본 개시의 일례인 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiment which is an example of this indication is described in detail.

또한, 본 명세서 중에 있어서, 화학 조성의 각 원소의 함유량 「％」 표시는, 「질량％」를 의미한다.In addition, in this specification, content "%" display of each element of a chemical composition means "mass %".

화학 조성의 각 원소의 함유량을 「원소량」이라고 표기하는 경우가 있다. 예를 들어, C의 함유량은, C양이라고 표기하는 경우가 있다.Content of each element of a chemical composition may be described as "amount of element". For example, the content of C is sometimes expressed as the amount of C.

「내지」를 사용하여 표현되는 수치 범위는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.The numerical range expressed using "to" means a range including the numerical values described before and after "to" as a lower limit and an upper limit.

「내지」의 전후에 기재되는 수치에 「초과」 또는 「미만」이 붙어 있는 경우의 수치 범위는, 이들 수치를 하한값 또는 상한값으로서 포함하지 않는 범위를 의미한다.The numerical range in the case where "more" or "less than" is attached to the numerical value described before and after "to" means a range which does not include these numerical values as a lower limit or an upper limit.

「공정」이란, 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 소기의 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다."Process" is included in this term as long as the intended purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes as well as independent processes.

[볼트의 화학 조성][Chemical composition of bolts]

본 실시 형태에 관한 볼트의 화학 조성은, 이하와 같다.The chemical composition of the bolt according to the present embodiment is as follows.

(필수 원소)(required element)

C: 0.35 내지 0.50％C: 0.35 to 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.C is an element that improves the strength of steel, and increases the strength of bolts. If the amount of C is less than 0.35%, the strength required as a bolt cannot be obtained. On the other hand, when the amount of C is more than 0.50%, a large amount of alloy carbides remain molten and remain upon heating during quenching, and the strength is lowered at a predetermined tempering temperature. ability is lowered.

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.Therefore, the amount of C is made into 0.35 to 0.50%. Further, the preferred amount of C is 0.38 to 0.45%, and the more preferred amount of C is 0.40 to 0.43%.

Si: 0.02 내지 0.10％Si: 0.02 to 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.Si can improve delayed fracture strength by reducing content. In order to increase the delayed fracture strength, the amount of Si is made 0.10% or less. On the other hand, even if the amount of Si is less than 0.02%, the improvement of the delayed fracture strength is saturated, and the cost in the steelmaking process increases.

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.Therefore, the amount of Si is set to 0.02 to 0.10%. Further, the preferred amount of Si is 0.02 to 0.08%, and the more preferred amount of Si is 0.03 to 0.06%.

Mn: 0.20 내지 0.80％Mn: 0.20 to 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.Mn combines with S to form MnS to prevent grain boundary segregation of S. Moreover, it has the effect|action of a quenching property improvement. When the amount of Mn is less than 0.20%, grain boundary segregation of S becomes large, and the delayed fracture strength decreases. On the other hand, when the amount of Mn exceeds 0.80%, cold workability at the time of processing into a part shape will fall, and quenching cracking will become easy to generate|occur|produce.

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.Therefore, the amount of Mn is set to 0.20 to 0.80%. Further, the preferred amount of Mn is 0.30 to 0.70%, and the more preferred amount of Mn is 0.40 to 0.60%.

Mo: 1.50 내지 5.00％Mo: 1.50 to 5.00%

W: 0 내지 1.00％W: 0 to 1.00%

V: 0 내지 0.20％V: 0 to 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.Mo, W and V are important elements in the present disclosure. Mo and W are _{elements that form M 2} C type carbide. Although V is an element that forms MC-type carbide, M ₂ C-type carbide containing V is precipitated by compounding and containing an appropriate amount of V together with Mo. In addition, these M ₂ C-type carbides correspond to carbides containing Mo, Cr, and at least one of W and V.

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.A large amount of fine M ₂ C carbide can be precipitated by tempering at a high temperature of 570 to 690°C after quenching the steel from the austenite region. When this fine M ₂ C-type carbide is precipitated, the strength of the steel can be increased by precipitation strengthening. In addition, the fine M ₂ C-type carbide can function as a hydrogen trap site and improve the delayed fracture resistance. Trap hydrogen is hydrogen _{that is fixed by the M 2} C-type carbide and cannot move freely in steel.

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.In order to acquire the effect as a trap site, it is necessary to contain 1.50% or more of Mo. In addition, by containing at least one of W and V in an appropriate amount _{, the effect of the M 2} C-type carbide as a trap site is further improved. On the other hand, when the amount of Mo exceeds 5.0%, when the amount of W exceeds 1.0%, or when the amount of V exceeds 0.20%, undissolved coarse carbonitride remains at the time of quenching heating. . And in order to make this coarse carbonitride solid solution in austenite, it is necessary to raise the quenching heating temperature, and the problem of generation|occurrence|production of distortion at the time of quenching and an increase in surface oxide arises.

따라서, Mo양은 1.50 내지 5.00％, W양은 0 내지 1.00％, V양은 0 내지 0.20％로 한다.Accordingly, the Mo content is set to 1.50 to 5.00%, the W content is set to 0 to 1.00%, and the V amount is set to 0 to 0.20%.

또한, 바람직한 Mo양은 2.00 내지 4.00％, 바람직한 W양은 0.02 내지 1.00％, 바람직한 V양은 0.10 내지 0.17％이다.Moreover, the preferable Mo amount is 2.00-4.00 %, the preferable W amount is 0.02-1.00 %, and the preferable V amount is 0.10 to 0.17 %.

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.Moreover, the more preferable amount of Mo is 2.50 to 3.50 %, the more preferable amount of W is 2.70 to 3.20 %, The more preferable amount of V is 0.12 to 0.15 %.

Mo, W 및 V의 함유량은, 하기 식 (1) 및 하기 식 (2)를 충족할 필요가 있다.Content of Mo, W and V needs to satisfy|fill following formula (1) and following formula (2).

2V/(Mo＋0.5W)≤0.20 ··· (1)2V/(Mo+0.5W)≤0.20 ... (1)

0.10≤(2V＋0.5W)/Mo≤0.40 ··· (2)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.In formulas (1) and (2), the contents (mass %) of Mo, W, and V contained in the bolt are substituted for Mo, W, and V, respectively, and when V or W is not included, V is 0 This is substituted

Cr: 0.20 내지 0.50％Cr: 0.20 to 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.Cr is an effective element in order to secure the hardenability of steel, and is dissolved in M ₂ C-type carbide and has an effect of improving the hydrogen trapping ability. When the amount of Cr is less than 0.20%, these effects become insufficient. On the other hand, when the amount of Cr exceeds 0.50%, cementite is stabilized and _{precipitation of M 2} C-type carbide during tempering is inhibited, so that the intended hydrogen trapping effect cannot be obtained.

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.Therefore, the amount of Cr is set to 0.20 to 0.50%. Further, the preferred amount of Cr is 0.20 to 0.30%, and the more preferred amount of Cr is 0.24 to 0.28%.

M₂C형 탄화물의 석출을 저해시키지 않기 위해서는, Cr의 함유량은, 하기 식 (3)을 충족할 필요가 있다.In order not to inhibit the precipitation of M ₂ C-type carbide, the content of Cr, it is necessary to satisfy the following equation (3).

0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ··· (3)0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ... (3)

식 (3)에 있어서, Cr과 Mo에는, 각각 볼트가 함유하는 Cr과 Mo의 함유량(질량％)이 대입된다.In Formula (3), the contents (mass %) of Cr and Mo contained in the bolts are substituted for Cr and Mo, respectively.

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.In a bolt having a high tensile strength of 1600 MPa or more, in order to improve the delayed fracture strength, it is necessary to disperse a large amount _{of fine M 2 C-type carbide serving as a hydrogen trap site in the steel.}

식 (1)에 있어서, 「2V/(Mo＋0.5W)」의 값이 0.20 초과이면, M₂C형 탄화물의 수소 트랩능이 부족하여 내지연 파괴 강도가 저하된다.In the formula (1), if the "2V / (Mo + 0.5W)" value is greater than 0.20, the delayed fracture in the strength is decreased due to insufficient capability of the hydrogen trap M ₂ C type carbides.

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.Equation (2), wherein "(2V + 0.5W) / Mo", a value of less than 0.10, M ₂ C-type carbide of Mo, W and V combined also low, the lack of ability hydrogen traps of M ₂ C-type carbide on Therefore, the delayed fracture strength is reduced. On the other hand, when the value of "(2V+0.5W)/Mo" is more than 0.40, the M ₂ C-type carbide becomes unstable and becomes another carbide, so that the hydrogen trapping ability is insufficient and the delayed fracture strength decreases.

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.In the formula (3), if the "2Cr / Mo" value is less than 0.10, the hydrogen trap ability decreases of M ₂ C type carbides. When the value of "2Cr/Mo" is more than 0.35, the precipitation amount of _{cementite containing a large amount of Cr, M 23} C ₆ or M ₇ C _{3 increases.}

따라서, Cr, Mo, V 및 W의 함유량은, 식 (1), 식 (2) 및 식 (3)을 충족할 필요가 있다.Accordingly, the contents of Cr, Mo, V and W need to satisfy the formulas (1), (2) and (3).

Al: 0.010 내지 0.100％Al: 0.010 to 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.Al is an element functioning as a deoxidizer, and is an element that forms nitride and suppresses coarsening of austenite crystal grains during quenching heating. In order to acquire these effects, it is necessary to contain 0.010% or more of Al. On the other hand, when the Al content exceeds 0.100%, coarse oxide-based inclusions remain in the steel and become the starting point of bolt failure.

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.Therefore, the Al content is set to 0.010 to 0.100%. In addition, the preferable Al amount is 0.012 to 0.050%, and the more preferable Al amount is 0.025 to 0.035%.

N: 0.0010 내지 0.0150％N: 0.0010 to 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.N is an element which forms nitride or carbonitride and suppresses coarsening of austenite crystal grains at the time of quenching heating. In order to suppress the coarsening of a crystal grain, it is necessary to make N content into 0.0010 % or more. On the other hand, when the amount of N exceeds 0.0150%, coarse nitrides and carbonitrides are formed, and it becomes a fracture origin.

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.Therefore, the amount of N is set to 0.0010 to 0.0150%. Further, the preferred amount of N is 0.0020 to 0.0100%, and the more preferred amount of N is 0.0030 to 0.0050%.

P: 0.015％ 이하P: 0.015% or less

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.P is an impurity. The amount of P is preferably as low as possible. P segregates at the austenite grain boundary. When the amount of P exceeds 0.015%, the old austenite grain boundaries after quenching and tempering become embrittled, which causes grain boundary cracking. For this reason, it is necessary to limit the amount of P to 0.015% or less. A preferable upper limit of the amount of P is 0.012%. P is an impurity element, but as long as it is within the above range, P may be contained in the bolt by more than 0%.

단, 탈P 비용 저감의 관점에서, P양의 하한은 0.005％ 이상이어도 된다.However, from the viewpoint of reducing the cost of removing P, the lower limit of the amount of P may be 0.005% or more.

S: 0.015％ 이하S: 0.015% or less

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.S is an impurity. The amount of S is preferably as low as possible. S exists as Mn sulfide in the volt. Mn sulfide generates hydrogen sulfide in a chemical reaction when the steel surface is corroded. By decomposing this hydrogen sulfide to generate hydrogen, hydrogen penetrates into steel and reduces the delayed fracture strength. In addition, Mn sulfide serves as a fracture origin. For this reason, it is necessary to limit the amount of S to a range of 0.015% or less. A preferable upper limit of the amount of S is 0.012%. S is an impurity element, but as long as it is within the above range, S may be contained in the bolt by more than 0%.

단, 탈S 비용 저감의 관점에서, S양의 하한은 0.005％ 이상이어도 된다.However, from the viewpoint of reducing the cost of removing S, the lower limit of the amount of S may be 0.005% or more.

(임의 원소)(arbitrary element)

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.The bolt according to the present embodiment may contain, as an optional element, at least one or more selected from the group consisting of Ti, Nb, B, Ni, Cu, W, REM, Sn, and Bi. Specifically, you may contain these arbitrary elements in the range of 0 % - the upper limit of each element mentioned later, respectively.

Ti: 0.100％ 이하Ti: 0.100% or less

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.Ti is an element that combines with N and C in the bolt to form carbonitride. This carbonitride pinning the austenite grain boundary to prevent coarsening of the structure. In order to obtain the effect of preventing coarsening of the structure, Ti may be contained in an amount of 0.100% or less. On the other hand, when Ti is contained in excess of 0.100%, the cold workability at the time of processing into a part shape will fall due to a raise of material hardness.

따라서, Ti양은 0.100％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0％ 초과 내지 0.100％가 보다 바람직하고, 0.005 내지 0.050％가 더욱 바람직하다.Accordingly, the amount of Ti is preferably 0.100% or less, more preferably more than 0% to 0.100%, still more preferably 0.005% to 0.050%.

Nb: 0.100％ 이하Nb: 0.100% or less

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.Nb is an element that combines with N and C in the bolt to form carbonitride. This carbonitride pinning the austenite grain boundary, preventing coarsening of the structure. In order to obtain the effect of preventing coarsening of this structure, 0.100% or less of Nb may be contained. On the other hand, when Nb is contained exceeding 0.100 %, it originates in a raise of material hardness, and cold workability at the time of working into a part shape will fall.

따라서, Nb양은 0.100％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0％ 초과 내지 0.100％가 보다 바람직하고, 0.005 내지 0.050％가 더욱 바람직하다.Accordingly, the amount of Nb is preferably 0.100% or less, more preferably more than 0% to 0.100%, and still more preferably 0.005% to 0.050%.

B: 0.0050％ 이하B: 0.0050% or less

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.B enhances the quenching properties of steel only by making it slightly dissolved in austenite. B may be contained in the bolt in order to efficiently obtain martensite at the time of carburizing and quenching. On the other hand, when B is contained in excess of 0.0050%, a large amount of BN is formed and N is consumed, resulting in coarsening of the austenite particles.

따라서, B양은 0.0050％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 초과 내지 0.0050％가 보다 바람직하고, 0.0007 내지 0.0030％가 더욱 바람직하다.Accordingly, the amount of B is preferably 0.0050% or less, more preferably more than 0 to 0.0050%, still more preferably 0.0007 to 0.0030%.

Ni: 0.20％ 이하Ni: 0.20% or less

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.Ni is an element that improves corrosion resistance and toughness, and may be contained in the bolt. When the amount of Ni becomes large, an effect corresponding to the cost cannot be obtained, so the upper limit of the amount of Ni is preferably 0.20%. On the other hand, the lower limit of the amount of Ni is preferably 0.01%.

Cu: 0.20％ 이하Cu: 0.20% or less

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.Cu is an element that improves corrosion resistance, and may be contained in the bolt. On the other hand, since hot ductility will fall when Cu content exceeds 0.20 %, 0.20 % of the upper limit of Cu content is preferable. On the other hand, the lower limit of the amount of Cu is preferably 0.01%.

REM: 0.020％ 이하REM: 0.020% or less

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.REM (rare earth element) is a generic term for 15 elements from lanthanum having an atomic number of 57 to lutetium having an atomic number of 71, and a total of 17 elements including scandium having an atomic number of 21 and yttrium having an atomic number of 39. When REM is contained in the bolt, the MnS particles are suppressed from stretching during rolling and hot forging, and an effect of suppressing cracking during cold forging is obtained. However, when the amount of REM exceeds 0.020%, a large amount of sulfide containing REM is generated, and the machinability of the steel material for bolts deteriorates.

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.Accordingly, the amount of REM is preferably 0.020% or less in terms of the total amount of the 17 elements, more preferably more than 0% to 0.020%, still more preferably 0.005% to 0.015%.

Sn: 0.20％ 이하Sn: 0.20% or less

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.Sn is an element that improves corrosion resistance, and may be contained in the bolt. When the amount of Sn becomes large, the high-temperature ductility decreases and the risk of cracking during casting increases. Therefore, the upper limit of the amount of Sn is preferably 0.20%. On the other hand, 0.005 % is preferable and, as for the minimum of the amount of Sn, 0.01 % is more preferable.

Bi: 0.20％ 이하Bi: 0.20% or less

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.Bi is an element that improves workability, and may be contained in the bolt. When the amount of Bi becomes large, the high-temperature ductility decreases and the risk of cracking during casting increases. Therefore, the upper limit of the amount of Bi is preferably 0.20%. On the other hand, 0.005 % is preferable and, as for the lower limit of the amount of Bi, 0.01 % is more preferable.

(기타 임의 원소)(Other random elements)

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.The bolt according to the present embodiment may contain, as an optional element, at least one selected from the group consisting of the following elements. Specifically, you may contain these arbitrary elements in the range of 0 % - the upper limit of each element mentioned later, respectively. Even if these arbitrary elements are included in the bolt within the range described later, the properties of the bolt are not affected.

Pb: 0.05％ 이하Pb: 0.05% or less

Cd: 0.05％ 이하Cd: 0.05% or less

Co: 0.05％ 이하Co: 0.05% or less

Zn: 0.05％ 이하Zn: 0.05% or less

Ca: 0.02％ 이하Ca: 0.02% or less

Zr: 0.02％ 이하Zr: 0.02% or less

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.The balance of the chemical composition of the bolt in this embodiment consists of Fe and impurities. Here, the impurity means an element mixed from ores used as raw materials for steel, scrap, or the environment of the manufacturing process.

(M₂C형 탄화물)(M ₂ C type carbide)

본 실시 형태에 관한 볼트는, 길이 5㎚ 이상의 M₂C형 탄화물이, 단위 면적 0.01㎛²당 10개 이상 존재하는 것이 바람직하다.In the bolts according to the present embodiment, it is preferable that 10 or _{more M 2} C-type carbides with a ^{length of 5 nm or more are present per 0.01 µm 2 of unit area.}

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. _{Fine M 2} C-type carbides (carbides containing Mo, Cr, and at least one of W and V) precipitated during the tempering process _{have a higher hydrogen trapping ability than VC, Mo 2} C, etc., contributing to the improvement of delayed fracture resistance .

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.Here, the fine M ₂ C-type carbide, for the M (metal element), and more than 70 at.% Including M ₂ C-type carbide to a total amount of at least one of Mo and Cr and V and W. Specifically, the fine M ₂ C-type carbide includes (Mo, Cr, W, V) ₂ C, (Mo, Cr, W) ₂ C, and (Mo, Cr, V) ₂ C.

이들 M₂C형 탄화물은, VC, Mo₂C 등에 비해 수소 트랩능이 높아, 내지연 파괴 특성의 향상에 기여한다.These M ₂ C-type carbides have a _{higher hydrogen trapping ability than VC, Mo 2} C, or the like, and contribute to the improvement of delayed fracture resistance.

그 때문에, 길이 5㎚ 이상의 M₂C형 탄화물을, 소정량 존재시키는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to make the _{M 2} C-type carbide 5 nm or longer in length exist in a predetermined amount.

따라서, 길이 5㎚ 이상의 M₂C형 탄화물의 개수 밀도(단위 면적 0.01㎛²당에 존재하는 길이 5㎚ 이상의 M₂C형 탄화물의 개수)는, 10개 이상이 바람직하다.Therefore, the number density or more in length 5㎚ M ₂ C-type carbide (unit area 0.01㎛ 5㎚ length than the number of M ₂ C-type carbide existing in the sugar ^2), more than 10 are preferred.

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.In view of improvement in the delayed fracture properties, the number density of the M ₂ C-type carbide, it is more preferred for more than 15 per unit area 0.01㎛ ² is more preferred, and a unit area 0.01㎛ more than 20 per ^second.

단, M₂C형 탄화물의 개수 밀도의 상한은, 연신 및 인성의 저하 억제의 관점에서, 예를 들어 단위 면적 0.01㎛²당 100개 이하로 한다.However, _{the upper limit of the number density of the M 2} C-type carbide is, for example, 100 or less per ^{unit area of 0.01 µm 2} from the viewpoint of suppressing elongation and reduction in toughness.

M₂C형 탄화물의 개수 밀도의 측정은, 박막법에 의해 박막 시험편을 제작하고, 투과형 전자 현미경으로 측정한다.M ₂ Measurement of the number density of the C-type carbides, making the thin-film specimen by a thin film method, and measured by a transmission electron microscope.

M₂C형 탄화물의 성분 측정은, 추출 레플리카법에 의해 시험편을 제작하고, 에너지 분산형 X선 분석 장치(EDS)를 구비한 투과형 현미경(TEM)을 사용하여 행한다.The component measurement of the M ₂ C-type carbide is performed using a transmission microscope (TEM) equipped with an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) by preparing a test piece by an extraction replica method.

구체적으로는, 다음과 같다.Specifically, it is as follows.

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.From an arbitrary portion of the bolt to be measured, a portion located at a depth of 2 mm from the surface of the bolt and having a surface parallel to the surface of the bolt (hereinafter also referred to as “measuring surface”) is taken, and a thin film method is used. A thin film test piece and a test piece are produced by the extraction replica method.

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.Here, preparation of the thin film test piece by the thin film method is as follows. First, the raw material is cut to a thickness of 0.5 mm by a precision cutter. Next, using an emery paper of P320 to 1200, cutting and polishing are performed from both sides to a thickness of 60 µm, and a sample of 3 mmφ is punched out. Thereafter, double-sided jet electropolishing is performed, and electrolytic polishing is performed until a hole is pierced in the center to obtain a thin film test piece for TEM observation. Electropolishing was performed with Tenupol, 100 ml of perchloric acid - 800 ml of glacial acetic acid solution - 100 ml of methanol was used as an electrolytic polishing solution, and electrolytic polishing conditions were 30V and 0.1A.

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.In addition, preparation of the test piece by the extraction replica method is as follows. First, the measurement surface of the collection|collection sampled from the steel member is electropolished. The measurement surface of the harvested material after electrolytic polishing is subjected to electrostatic potential electrolysis at a potential of -200 mV using a 10% acetylacetone-1% tetramethylammonium chloride (TMAC)-methanol solution. Thereby, the M ₂ C-type carbide is exposed from the measurement surface of the collected object. The energization time is 30 to 60 sec.

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.After the electrolytic patch of acetyl cellulose film after the extraction of water the measured surface, peeling off the film, and to transfer the M ₂ C-type carbide on the film. Carbon vapor deposition is performed on the transferred film to produce a carbon vapor deposition film. The carbon vapor deposition film is immersed in a methyl acetate solution to dissolve the acetyl cellulose film, and spread with a Cu mesh having a diameter of 3 mm to obtain an extraction replica film (test piece by the extraction replica method).

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.Next, _{the number density of the M 2} C-type carbide is measured as follows. With the direction perpendicular to the {001} plane of the iron matrix as the incident direction of the electron beam, an arbitrary field of view of the thin film test piece (the measurement surface) is observed at a magnification of 400000 times (observation area 0.25 µm × 0.25 µm) in three fields. M ₂ C type carbide is identified by electron beam diffraction pattern analysis. _{Thereafter, the length and number of all M 2} C-type carbides present in the area of 0.1 μm × 0.1 μm in the center of the observation screen are measured, and the number of M ₂ C-type carbides having a length of 5 nm or more is measured, 5 The average value of the field of view of dogs is calculated|required as " _{number density of M 2} C-type carbide."

여기서, M₂C형 탄화물의 길이란, 관찰되는 M₂C형 탄화물의 최대 길이를 의미한다.Here, a length of M ₂ C-type carbide is, means the maximum length of the M ₂ C-type carbide is observed.

또한, TEM 관찰은, FE-TEM으로 가속 전압 200㎸에서 실시한다.In addition, TEM observation is performed by FE-TEM with an acceleration voltage of 200 kV.

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.Further, M ₂ the chemical composition of the C-type carbide is measured as follows. An arbitrary field of view (field of view with an observation area of 0.5 µm x 0.5 µm) of the extraction replica film (the measurement surface) as a test piece is observed at a magnification of 200000 times. _{M 2} C-type carbide is identified by analysis of an electron beam diffraction pattern of TEM and analysis by EDS, and the atomic % of the metal element in the carbide is measured by EDS analysis. The number of measurements is set to 5, and the average value of the metal element concentration is used.

TEM의 전자선 회절 패턴의 해석 및 EDS에 의한 분석은, FE-TEM으로 가속 전압 200㎸에서 실시한다.The analysis of the electron beam diffraction pattern of TEM and the analysis by EDS are performed by FE-TEM with an acceleration voltage of 200 kV.

(인장 강도)(tensile strength)

본 실시 형태에 관한 볼트에 있어서, 볼트로부터 인장 시험편을 채취하여 측정한 인장 강도는 1600㎫ 이상이다.In the bolt according to the present embodiment, the tensile strength measured by taking a tensile test piece from the bolt is 1600 MPa or more.

볼트의 인장 강도는, JIS Z 2241:2011에 따라서 측정되는 값이다.The tensile strength of the bolt is a value measured according to JIS Z 2241:2011.

단, 볼트의 인장 강도의 측정은, 다음과 같이 볼트로부터 시험편을 채취하여 실시한다.However, the tensile strength of the bolt is measured by taking a test piece from the bolt as follows.

볼트의 축부로부터, 평행부의 직경이 볼트의 직경의 50％가 되는 14A호 시험편을 잘라내고, 실온(25℃)의 대기 중에서 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 구한다.A No. 14A test piece is cut out from the shaft of the bolt so that the diameter of the parallel portion is 50% of the diameter of the bolt, and a tensile test is performed in the air at room temperature (25° C.) to determine the tensile strength.

(트랩 수소량)(Trap Hydrogen Amount)

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.In the bolt according to the present embodiment, in a solution at room temperature to which 3.0 g of ammonium thiocyanate is added per 1 L of 3.0 mass % sodium chloride aqueous solution, the cathode hydrogen is occupied for 72 hours at a current density of 0.2 mA/cm 2 , and room temperature (25° C.) The amount of trap hydrogen after standing for 48 hours is preferably 3.0 ppm or more.

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.When the amount of trap hydrogen is less than 3.0 ppm, the hydrogen that has penetrated into the bolts diffuses and accumulates at the former austenite grain boundaries, increasing the risk of delayed fracture in some cases. Therefore, it is preferable that the amount of trap hydrogen is 3.0 ppm or more.

트랩 수소량은, 가스 크로마토그래프에 의한 승온 수소 분석법으로 측정한다. 승온 속도 100℃/시간으로, 실온(25℃)으로부터 400℃까지 시료로부터 방출되는 수소량을 트랩 수소량으로 정의한다.The amount of trap hydrogen is measured by a temperature-rising hydrogen analysis method using a gas chromatograph. The amount of hydrogen released from the sample from room temperature (25°C) to 400°C at a temperature increase rate of 100°C/hour is defined as the amount of trap hydrogen.

트랩 수소량의 측정은, 볼트로부터 채취한 직경 7㎜, 길이 70㎜의 환봉 시험편(트랩 수소량 조사용의 환봉 시험편)에 대해 실시한다.The amount of trap hydrogen was measured on a round bar test piece with a diameter of 7 mm and a length of 70 mm (round bar test piece for investigation of the amount of trap hydrogen) taken from the bolt.

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.However, if a round bar test piece of the above size cannot be collected, a round bar test piece having a diameter of 5 mm and a length of 20 mm may be substituted, and the hydrogen charge and stand still in the same manner, and the hydrogen trap amount may be measured by the same temperature rise analysis. .

(내지연 파괴 강도)(delayed breaking strength)

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.Since the bolt according to the present embodiment is used in an actual environment, it is preferable to have sufficient delayed fracture strength. Therefore, in the bolt according to the present embodiment, in a solution at room temperature (25° C.) to which 3.0 g of ammonium thiocyanate is added per 1 L of 3.0 mass % sodium chloride aqueous solution, at a current density of 0.03 mA/cm 2 for 24 hours, cathode hydrogen After charging, hydrogen permeation prevention plating is applied, and after standing for 96 hours, when a constant load of 0.9 times the tensile strength is applied, the time to fracture is preferably 100 hours or more.

여기서, 수소 투과 방지 도금은, 볼트 중에 수소를 가두기 위해 행하는 것이며, 용융 아연 도금을 실시한다.Here, the hydrogen permeation prevention plating is performed to confine hydrogen in the bolt, and hot-dip galvanizing is performed.

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.The measurement of the delayed fracture strength is carried out with respect to a round bar test piece (delayed fracture test piece) having a notch (notched portion diameter of 4.2 mm, angle 60°) with a diameter of 7 mm and a length of 70 mm taken from the bolt.

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.However, if a round bar test piece of the above size cannot be taken, a round bar test piece having a notch of 5 mm in diameter (notched diameter of 3.0 mm, angle of 60°) may be substituted. The length is not particularly limited as long as it can be chucked.

<볼트용 강재><Steel for bolts>

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.The steel material for bolts according to the present embodiment is a steel material used as a raw material for the bolt according to the present embodiment. And the steel material for bolts according to the present embodiment has the same chemical composition as the bolts according to the present embodiment.

<볼트의 제조 방법><Method for manufacturing bolt>

이하, 본 실시 형태에 관한 볼트용 강재를 사용하여, 본 실시 형태에 관한 볼트의 제조 방법의 일례에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an example of the manufacturing method of the bolt which concerns on this embodiment is demonstrated in detail using the steel materials for bolts which concern on this embodiment.

(볼트 형상으로 성형하는 공정)(Process of forming into bolt shape)

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.After obtaining the molten steel which has the chemical composition of the bolt which concerns on this embodiment, let the molten steel be an ingot or a slab by casting. The cast ingot or slab is finished with a steel material having a required shape such as a round bar by hot working such as hot rolling, hot extrusion, and hot forging. Then, wire drawing, annealing, cold working, thread rolling, etc. are given to the said steel material, and it shape|molds into a predetermined bolt shape. You may perform annealing or a spheroidizing annealing process multiple times in the middle of several times of cold working. Moreover, you may include hot working in the process of shaping|molding.

(??칭·템퍼링을 행하는 공정)(Process of performing quenching and tempering)

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.After forming into a predetermined bolt shape, in order to impart strength, the steel is heated to a temperature equal to or higher than austenitizing, and then quenched by water cooling or oil cooling. In addition, if the heating temperature for quenching (hereinafter referred to as "quenching heating temperature") is too low, the solid solution of Mo, Cr, W and V carbides in the matrix becomes insufficient, and coarse carbides are formed. remains _{As a result, the amount of fine M 2} C-type carbides precipitated at the time of tempering decreases, so that the desired strength and hydrogen trapping effect cannot be obtained.

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.On the other hand, if the quenching heating temperature is raised excessively, coarsening of the crystal grains is caused, resulting in deterioration of toughness and delayed fracture resistance, and furthermore, damage to the furnace body and accessory parts of the operation heat treatment furnace becomes significant, thereby increasing the manufacturing cost. Therefore, it is not preferable.

그 때문에, ??칭 가열 온도는 930 내지 1050℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, ??칭 가열 온도에서의 유지 시간은 30 내지 90분으로 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that quenching heating temperature sets it as 930-1050 degreeC. Moreover, it is preferable to set it as 30 to 90 minutes for the holding time at quenching heating temperature.

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.In order to improve the delayed fracture strength, it is necessary to perform tempering after performing the quenching treatment described above. In the present disclosure, it is necessary to limit the tempering temperature to 570 to 690°C.

템퍼링 온도가 570℃ 미만이면, 템퍼링 시에 석출되는 M₂C형 탄화물의 석출이 불충분하여, 목적의 수소 트랩능 및 지연 파괴 한계 수소량을 달성할 수 없다.If the tempering temperature is less than 570°C, the precipitation of M ₂ C-type carbides precipitated at the time of tempering is insufficient, and the target hydrogen trapping ability and delayed fracture limit hydrogen amount cannot be achieved.

한편, 템퍼링 온도가 690℃ 이상인 경우는, M₂C형 탄화물이 오스트발트 성장하여, 목적의 수소 트랩능 및 지연 파괴 한계 수소량을 달성할 수 없다.On the other hand, when the tempering temperature is 690°C or higher, the M ₂ C-type carbide grows Ostwald, and the target hydrogen trapping ability and delayed fracture limit hydrogen amount cannot be achieved.

그 때문에, 템퍼링 온도는 570 내지 690℃로 한정한다. 또한, 템퍼링 온도의 바람직한 범위는, 590 내지 660℃이다.Therefore, the tempering temperature is limited to 570 to 690°C. In addition, the preferable range of a tempering temperature is 590-660 degreeC.

또한, 템퍼링 온도에서의 유지 시간은 30 내지 90분으로 하는 것이 바람직하고, 템퍼링 냉각 속도는 50 내지 100℃/s로 하는 것이 바람직하다.The holding time at the tempering temperature is preferably 30 to 90 minutes, and the tempering cooling rate is preferably 50 to 100°C/s.

이상의 공정에 의해, 본 실시 형태에 관한 볼트가 제조된다.Through the above steps, the bolt according to the present embodiment is manufactured.

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.As described above, in the bolt according to the present embodiment, the tensile strength, the amount of trapped hydrogen, and the amount of hydrogen at the delayed fracture limit can be adjusted by applying optimal quenching and tempering to a steel material having an optimal chemical composition. did it

실시예Example

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.Next, embodiments of the present disclosure will be described, but each condition described below is merely an example employed to confirm the feasibility and effect of the present disclosure, and the conditions of the present disclosure are limited to this example no. In the practice of the present disclosure, various conditions can be adopted without departing from the gist of the present disclosure, as long as the purpose is achieved.

<각종 시험편의 성형><Forming of various test pieces>

(봉강의 준비)(Preparation of the bar)

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.Steels having the chemical compositions shown in Tables 1-1 and 1-2 (steel Nos. A to P and AA to AY) were melted, respectively, and steel bars having a diameter of 20 mm and a length of 1000 mm were prepared by hot forging. In addition, in Table 1-1 and Table 1-2, the underlined numerical value indicates that the numerical value is outside the scope of the present disclosure. In addition, "-" in Table 1-1 and Table 1-2 shows that each element is not added. In addition, in Formula (1) - Formula (3), "0" is substituted for content of the element represented by "-". And the balance is Fe and impurities.

단, 표 1-1 및 표 1-2에 나타내는 화학 조성에 있어서, 산소(O)는 강 중에 불순물로서 포함되는 원소이다.However, in the chemical compositions shown in Tables 1-1 and 1-2, oxygen (O) is an element contained as an impurity in steel.

[표 1-1][Table 1-1]

[표 1-2][Table 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.Next, in order to reproduce bolt manufacture, quenching and tempering were performed under the conditions shown in Table 2, and then, the tensile strength, measurement of the amount of trapped hydrogen, and delayed fracture strength of the bolt equivalent that were quenched and tempered were as follows. method was evaluated.

(??칭의 실시)(execution of justification)

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.The round bar having a diameter of 20 mm and a length of 1000 mm obtained as described above was cut, and the round bar having a diameter of 20 mm and a length of 300 mm was cut out and quenched at the temperature shown in Table 2. The holding time at the quenching heating temperature was set to 60 minutes. Thereafter, quenching was performed on the oil bath maintained at 60°C.

(템퍼링의 실시)(Implementation of tempering)

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.After oil quenching, tempering was performed at the temperatures shown in Table 2. The holding time at the tempering temperature was 60 minutes, and cooling after tempering was made into air cooling (cooling rate 10 degreeC/s).

(인장 시험편)(Tensile test piece)

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.From the round bar having a diameter of 20 mm and a length of 300 mm after the quenching and tempering treatment described above, a smooth tensile test piece (No. 14A test piece) having a total length of 70 mm, a diameter of 6 mm at a parallel portion, and a length of 32 mm was collected.

(트랩 수소량 조사용의 시험편 제작)(Preparation of test piece for trap hydrogen amount investigation)

상기한 ??칭 템퍼링 처리 후의 직경 20㎜, 길이 300㎜의 환봉으로부터, 직경 7㎜, 길이 70㎜의 환봉을 채취하여, 트랩 수소량 조사용의 환봉 시험편으로 하였다.A round bar with a diameter of 7 mm and a length of 70 mm was taken from the round bar with a diameter of 20 mm and a length of 300 mm after the quenching and tempering treatment described above to prepare a round bar test piece for investigation of the amount of trap hydrogen.

(내지연 파괴 강도의 시험편의 제작)(Preparation of test pieces of delayed fracture strength)

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.From the round bar with a diameter of 20 mm and a length of 300 mm after the quenching and tempering treatment described above, a round bar test piece having a notch of 7 mm in diameter and 70 mm in length (notched diameter of 4.2 mm, angle of 60°) was taken, and delayed fracture It was set as the test piece of strength.

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.In the above manner, the tensile test pieces of Production Nos. 1-45, the test pieces for investigation of the amount of trap hydrogen of Production Nos. 1-45, and the test pieces of production Nos. 1-45 of delayed fracture strength were respectively obtained. However, since quenching cracks occurred in Production No. 34, subsequent tests were stopped.

<각 시험편을 사용한 성능 평가><Performance evaluation using each specimen>

(길이 5㎚ 이상의 M₂C형 탄화물의 개수 밀도) _{(Number density of M 2} C-type carbides longer than 5 nm in length)

길이 5㎚ 이상의 M₂C형 탄화물의 개수 밀도(단위 면적 0.01㎛²당의 개수)는, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다. 그리고 다음의 기준으로 평가하였다.The number density (number per unit area of 0.01 µm ² _{) of M 2} C-type carbides having a length of 5 nm or more was measured as described above. And it was evaluated based on the following criteria.

A: M₂C형 탄화물의 개수 밀도가 10개/0.01㎛² 이상 14개/0.01㎛² 이하A: _{The number density of M 2} C-type carbides is 10/0.01 μm ² or more and 14/0.01 μm ² or less

B: M₂C형 탄화물의 개수 밀도가 15개/0.01㎛² 이상 20개/0.01㎛² 미만B: M ₂ is the number density of the C-type carbide 15 /0.01㎛ ² 20+ /0.01㎛ under ²

C: M₂C형 탄화물의 개수 밀도가 20개/0.01㎛² 이상C: _{The number density of M 2} C-type carbides is 20/0.01㎛ ² or more

D: M₂C형 탄화물의 개수 밀도가 10개/0.01㎛² 미만D: _{The number density of M 2} C-type carbides is less than ^{10/0.01 μm 2}

(인장 강도(TS))(Tensile Strength (TS))

인장 강도는, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다.The tensile strength was measured as already described.

구체적으로는, 상기한 수순으로 제작한 인장 시험편을 사용하고, JIS Z 2241:2011에 준거하여, 실온(25℃)의 대기 중에서 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 구하였다.Specifically, using the tensile test piece produced by the above procedure, in accordance with JIS Z 2241:2011, a tensile test was performed in the air at room temperature (25° C.) to determine the tensile strength.

(트랩 수소량)(Trap Hydrogen Amount)

트랩 수소량은, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다.The amount of trap hydrogen was measured as already described.

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.Specifically, in a solution at room temperature (25° C.) in which 3.0 g of ammonium thiocyanate per 1 L of a 3.0 mass % aqueous sodium chloride solution was added to a round bar test piece having a diameter of 7 mm and a length of 70 mm produced by the above procedure, current Cathode hydrogen charging was performed at a density of 0.2 mA/cm 2 for 72 hours. Then, it left still at room temperature (25 degreeC) for 48 hours. Thereafter, using a gas chromatograph, the temperature was raised from room temperature (25°C) to 400°C at a temperature increase rate of 100°C/hour, and the amount of hydrogen released from the round-bar test piece was measured.

(내지연 파괴 강도 시험)(Delayed fracture strength test)

내지연 파괴 강도 시험은, 이미 설명한 바와 같이 측정하였다.The delayed fracture strength test was measured as already described.

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.Specifically, in a test piece of delayed fracture strength having a notch of φ 7 mm × 70 mm (notch portion φ 4.2 mm, angle 60°) produced by the above procedure, 3.0 g per 1 L of 3.0 mass % sodium chloride aqueous solution In a solution at room temperature (25° C.) to which ammonium thiocyanate was added, the cathode was charged with hydrogen at a current density of 0.03 mA/cm 2 for 24 hours, followed by hydrogen permeation prevention plating with Zn, and after standing for 96 hours, the tensile strength of 0.9 A constant load of the ship was applied, and the time until fracture was measured. The test was stopped when it did not break for 100 hours.

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.Table 2 shows the number density, tensile strength (TS), amount of trapped hydrogen, and the presence or absence of delayed fracture of the M _{2 C-type carbide.} In addition, the underlined numerical value in Table 2 shows that the said numerical value is outside the range of this indication. In addition, the code|symbol "-" in Table 2 means that no test was performed.

[표 2][Table 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.As is clear from Tables 1 to 2, all of Production Nos. 1 to 20 (Examples 1 to 20), which were adapted to the chemical composition and conditions of quenching and tempering, had high tensile strength, and also had high trapping strength. Since the amount of hydrogen was high and delayed fracture did not occur, it turns out that the outstanding intensity|strength and delayed fracture resistance are obtained.

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.In addition, disclosure examples 16 and 17 were prepared under manufacturing conditions that met the compositional requirements of the present disclosure, but where quenching conditions slightly deviates from the suitable range. Initiation Example 17 was prepared under manufacturing conditions with a higher quenching temperature than in the other disclosure examples, and the strength thereof was slightly higher than in the other disclosure examples. Therefore, with respect to the strength-ductility balance, the other disclosure examples are relatively superior. In addition, disclosure example 16 was manufactured under manufacturing conditions with a lower quenching temperature compared to other disclosure examples, and the other disclosure examples were relatively superior in terms of strength.

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.On the other hand, with respect to the chemical composition and the conditions of quenching and tempering, at least for manufacture Nos. 21 to 45 (Comparative Examples 1 to 25), which are not adapted to any of them, delayed fracture resistance was obtained in all of them. It can be seen that it is not lost. In Comparative Examples 5, 13, 19 and 20, the strength was insufficient, and Comparative Examples 1 to 4, 6 to 8, 10 to 12, and 16 to 25 did not obtain sufficient amount of trap hydrogen. In Comparative Example 15, although the amount of trap hydrogen was high, the Al amount of the steel component was higher than 0.100. Therefore, many oxide-based inclusions containing Al were present, and many fracture origins were formed, and the delayed fracture characteristics were lowered.

또한, 일본 특허 출원 제2019-091328호의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.In addition, as for the indication of Japanese Patent Application No. 2019-091328, the whole is taken in into this specification by reference.

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.All publications, patent applications, and technical standards described in this specification are incorporated herein by reference to the same extent as if each individual publication, patent application, and technical standard were specifically and individually indicated to be incorporated by reference. .

본 개시에 의하면, 고강도이며 또한 우수한 내지연 파괴 강도를 나타내는 볼트, 및 그 소재가 되는 볼트용 강재를 제공할 수 있다.Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a bolt having high strength and excellent delayed fracture strength, and a steel material for use as a raw material thereof.

Claims (7)

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 대입됨.The composition, in mass%,
C: 0.35 to 0.50%;
Si: 0.02 to 0.10%,
Mn: 0.20 to 0.80%;
Mo: 1.50 to 5.00%,
W: 0 to 1.00%;
V: 0 to 0.20%,
Cr: 0.20 to 0.50%,
Al: 0.010 to 0.100%,
N: 0.0010 to 0.0150%;
P: 0.015% or less, and
S: 0.015% or less
contains,
The balance consists of Fe and impurities,
In addition, the following formula (1), the following formula (2), and the following formula (3) are satisfied,
Tensile strength of 1600 MPa or more,
volt.
2V/(Mo+0.5W)≤0.20 ... (1)
0.10≤(2V+0.5W)/Mo≤0.40 ... (2)
0.10≤2Cr/Mo≤0.35 ... (3)
However, in Formulas (1), (2), and (3), the contents (mass %) of Cr, Mo, V and W each bolt contains are substituted for Cr, Mo, V and W, and V or When W is not included, 0 is substituted for V or W. 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.According to claim 1,
in mass %,
Ti: 0.100% or less;
Nb: 0.100% or less;
B: 0.0050% or less;
Ni: 0.20% or less;
Cu: 0.20% or less;
REM: 0.020% or less;
Sn: 0.20% or less, and
Bi: 0.20% or less
The bolt further contains at least one selected from the group consisting of. 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.3. The method of claim 1 or 2,
in mass %,
Pb: 0.05% or less;
Cd: 0.05% or less;
Co: 0.05% or less;
Zn: 0.05% or less;
Ca: 0.02% or less, and
Zr: 0.02% or less
The bolt further contains at least one selected from the group consisting of. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
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.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
5㎚ length is more than M ₂ C-type carbide, the M ₂ C-type carbide comprises about M (metal element), more than 70 atomic% in total of at least one of Mo and Cr and V and W, the unit area 0.01㎛ ² Present more than 10 per volt. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 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.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
In a solution at room temperature to which 3.0 g of ammonium thiocyanate was added per 1 L of 3.0 mass % sodium chloride aqueous solution, the cathode was charged with hydrogen at a current density of 0.03 mA/cm 2 for 24 hours, then subjected to hydrogen permeation prevention plating, and allowed to stand for 96 hours , a bolt with a constant load of 0.9 times the tensile strength of 100 hours or longer until fracture. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 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.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
In a solution at room temperature to which 3.0 g of ammonium thiocyanate is added per 1 L of 3.0 mass % aqueous sodium chloride solution, cathode hydrogen is occupied at a current density of 0.2 mA/cm 2 for 72 hours, and the amount of trap hydrogen after standing at room temperature for 48 hours is 3.0 ppm or more , volt. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 볼트의 소재인 볼트용 강재이며,
상기 볼트의 조성을 갖는, 볼트용 강재.It is a steel material for bolts, which is a material for bolts according to any one of claims 1 to 6,
Having the composition of the bolt, steel for bolts.