JP2990963B2 - 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボルト用鋼 - Google Patents
耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボルト用鋼Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐遅れ破壊特性に優れ
た高強度ボルト用鋼に関するものである。
た高強度ボルト用鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高張力ボルトは橋梁、建築物、自動車、
機械などに広く使用されているが、引張強さが１３００
Ｎ／ｍｍ2を超えると遅れ破壊を生じ易くなることか
ら、ＪIＳＢ１１８６やＪIＳ Ｂ１０５１では、それぞ
れＦ１０Ｔ級、１２．９級が上限の強度に規定されてい
る。そして、Ｆ１０Ｔ用としては低炭素ボロン鋼が、ま
た、１２.９用としてはＳＣＭ４３５が主に用いられて
いる。
機械などに広く使用されているが、引張強さが１３００
Ｎ／ｍｍ2を超えると遅れ破壊を生じ易くなることか
ら、ＪIＳＢ１１８６やＪIＳ Ｂ１０５１では、それぞ
れＦ１０Ｔ級、１２．９級が上限の強度に規定されてい
る。そして、Ｆ１０Ｔ用としては低炭素ボロン鋼が、ま
た、１２.９用としてはＳＣＭ４３５が主に用いられて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したい
ずれの分野においても高張力ボルトのさらなる高強度化
が望まれているが、これらの素材を用いて高強度化を行
っても遅れ破壊特性が十分でなく、このため１４００Ｎ
／ｍｍ2級は未だ規格化されていない。従来、高強度で
且つ遅れ破壊特性に優れた鋼として、例えば、特開昭６
１−６４８１５号、特開昭６２−８６１４９号、特開平
３−２４３７４５号等が提案されている。しかしなが
ら、これらの鋼も遅れ破壊が十分改善されているとは言
い難い。本発明は上記のような従来の問題に鑑み、１４
００Ｎ／ｍｍ2以上の高強度を有し、しかも、耐遅れ破
壊特性にも優れたボルト用鋼の提供をその目的とする。
ずれの分野においても高張力ボルトのさらなる高強度化
が望まれているが、これらの素材を用いて高強度化を行
っても遅れ破壊特性が十分でなく、このため１４００Ｎ
／ｍｍ2級は未だ規格化されていない。従来、高強度で
且つ遅れ破壊特性に優れた鋼として、例えば、特開昭６
１−６４８１５号、特開昭６２−８６１４９号、特開平
３−２４３７４５号等が提案されている。しかしなが
ら、これらの鋼も遅れ破壊が十分改善されているとは言
い難い。本発明は上記のような従来の問題に鑑み、１４
００Ｎ／ｍｍ2以上の高強度を有し、しかも、耐遅れ破
壊特性にも優れたボルト用鋼の提供をその目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ボルト用
高強度鋼の遅れ破壊特性を向上させるべく鋭意研究を重
ね、その結果、特定の成分組成の下でＮｉを多量に添加
し、これにＴｉまたはＺｒを複合添加することにより遅
れ破壊特性が大きく向上することを見出した。図１は、
所定の成分系の１５００Ｎ／ｍｍ２級鋼においてＮｉ添
加量が遅れ破壊特性に及ぼす影響を調べたもので、同図
に示すように１５００Ｎ／ｍｍ２級鋼においてＮｉを２
％以上添加することにより破断時間が大幅に向上するこ
とが判った。また、図２はＮｉおよびＴｉ添加の効果を
遅れ破壊特性および引張強さとの関係で調べたもので、
同図に示すように３％Ｎｉに加えて０．０４％Ｔｉを複
合添加することにより、遅れ破壊特性（ＫＩＳＣＣ）が
さらに向上することが判った。
高強度鋼の遅れ破壊特性を向上させるべく鋭意研究を重
ね、その結果、特定の成分組成の下でＮｉを多量に添加
し、これにＴｉまたはＺｒを複合添加することにより遅
れ破壊特性が大きく向上することを見出した。図１は、
所定の成分系の１５００Ｎ／ｍｍ２級鋼においてＮｉ添
加量が遅れ破壊特性に及ぼす影響を調べたもので、同図
に示すように１５００Ｎ／ｍｍ２級鋼においてＮｉを２
％以上添加することにより破断時間が大幅に向上するこ
とが判った。また、図２はＮｉおよびＴｉ添加の効果を
遅れ破壊特性および引張強さとの関係で調べたもので、
同図に示すように３％Ｎｉに加えて０．０４％Ｔｉを複
合添加することにより、遅れ破壊特性（ＫＩＳＣＣ）が
さらに向上することが判った。
【０００５】本発明は、このような知見に基づき、さら
に他の成分元素の影響を詳細に検討した結果なされたも
ので、その構成は、Ｃ：０．２５〜０．４５ｗｔ％、Ｓ
ｉ：０．２５〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３５〜１．０
ｗｔ％、Ｐ：０．００５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０２０ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ：２．０〜６．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．５
ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満、Ｍｏ：１．５〜３．０ｗ
ｔ％を含み、さらに、Ｔｉ、Ｚｒの１種または２種を合
計で０．０１〜０．１ｗｔ％含有し、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物からなる耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボ
ルト用鋼である。
に他の成分元素の影響を詳細に検討した結果なされたも
ので、その構成は、Ｃ：０．２５〜０．４５ｗｔ％、Ｓ
ｉ：０．２５〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３５〜１．０
ｗｔ％、Ｐ：０．００５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０２０ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ：２．０〜６．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．５
ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満、Ｍｏ：１．５〜３．０ｗ
ｔ％を含み、さらに、Ｔｉ、Ｚｒの１種または２種を合
計で０．０１〜０．１ｗｔ％含有し、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物からなる耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボ
ルト用鋼である。
【０００６】
【０００７】
【作用】以下、本発明の高強度ボルト用鋼の成分組成の
限定理由を説明する。 Ｃ：焼入性の向上、焼戻し温度の増加のために有効な元
素であり、０．２５ｗｔ％未満では焼入性が劣化すると
ともに、焼戻し温度も低下する。一方、０．４５ｗｔ％
を超えると靭性が劣化する。このため、Ｃ量は０．２５
〜０．４５ｗｔ％とする。
限定理由を説明する。 Ｃ：焼入性の向上、焼戻し温度の増加のために有効な元
素であり、０．２５ｗｔ％未満では焼入性が劣化すると
ともに、焼戻し温度も低下する。一方、０．４５ｗｔ％
を超えると靭性が劣化する。このため、Ｃ量は０．２５
〜０．４５ｗｔ％とする。
【０００８】Ｓｉ：脱酸剤として必要な元素であるとと
もに、遅れ破壊特性の向上に有効であるため、０．２５
ｗｔ％以上の含有量が必要であるが、１．０ｗｔ％を超
えると靭性が劣化する。このため、Ｓｉ量は０．２５〜
１．０ｗｔ％とする。 Ｍｎ：脱酸・焼入性の確保に必要な元素であり、０．３
５ｗｔ％以上の含有量が必要であるが、１．０ｗｔ％を
超えると靭性、遅れ破壊特性を劣化させる。このため、
Ｍｎ量は０．３５〜１．０ｗｔ％とする。
もに、遅れ破壊特性の向上に有効であるため、０．２５
ｗｔ％以上の含有量が必要であるが、１．０ｗｔ％を超
えると靭性が劣化する。このため、Ｓｉ量は０．２５〜
１．０ｗｔ％とする。 Ｍｎ：脱酸・焼入性の確保に必要な元素であり、０．３
５ｗｔ％以上の含有量が必要であるが、１．０ｗｔ％を
超えると靭性、遅れ破壊特性を劣化させる。このため、
Ｍｎ量は０．３５〜１．０ｗｔ％とする。
【０００９】Ｐ：特に、高強度鋼になるほど遅れ破壊特
性への悪影響が大きいため、上限を０．００５ｗｔ％と
する。 Ｓ：ＭｎＳの形で介在物として存在し、遅れ破壊特性に
悪影響を及ぼすため、上限を０．０２０ｗｔ％とする。 Ｎｉ：遅れ破壊特性向上に効果の大きい元素であるた
め、２．０ｗｔ％以上添加する必要があるが、６．０ｗ
ｔ％を超えるとその効果が飽和するとともに、コストア
ップの要因となるため２．０〜６．０ｗｔ％とする。
性への悪影響が大きいため、上限を０．００５ｗｔ％と
する。 Ｓ：ＭｎＳの形で介在物として存在し、遅れ破壊特性に
悪影響を及ぼすため、上限を０．０２０ｗｔ％とする。 Ｎｉ：遅れ破壊特性向上に効果の大きい元素であるた
め、２．０ｗｔ％以上添加する必要があるが、６．０ｗ
ｔ％を超えるとその効果が飽和するとともに、コストア
ップの要因となるため２．０〜６．０ｗｔ％とする。
【００１０】Ｃｒ：焼入性の向上、焼戻し温度の増加の
ために有効な元素であり、０．５ｗｔ％未満ではその効
果がなく、一方、２．０ｗｔ％以上では効果が飽和する
ため０．５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満とする。 Ｍｏ：焼入性の向上、焼戻し温度の増加のために有効な
元素であり、また、遅れ破壊特性向上にも効果があるた
め、１．５ｗｔ％以上の添加を必要とするが、３．０ｗ
ｔ％を超えると効果が飽和するとともに、コストアップ
の要因となるため１．５〜３．０ｗｔ％とする。
ために有効な元素であり、０．５ｗｔ％未満ではその効
果がなく、一方、２．０ｗｔ％以上では効果が飽和する
ため０．５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満とする。 Ｍｏ：焼入性の向上、焼戻し温度の増加のために有効な
元素であり、また、遅れ破壊特性向上にも効果があるた
め、１．５ｗｔ％以上の添加を必要とするが、３．０ｗ
ｔ％を超えると効果が飽和するとともに、コストアップ
の要因となるため１．５〜３．０ｗｔ％とする。
【００１１】Ｔｉ、Ｚｒ：Ｎの固定およびＳの固定によ
り、さらにＮｉとの複合添加により遅れ破壊特性を向上
させるため、合計で０．０１ｗｔ％以上添加する必要が
あるが、０．１ｗｔ％を超えて添加しても効果が飽和す
るため、０．０１〜０．１ｗｔ％とする。
り、さらにＮｉとの複合添加により遅れ破壊特性を向上
させるため、合計で０．０１ｗｔ％以上添加する必要が
あるが、０．１ｗｔ％を超えて添加しても効果が飽和す
るため、０．０１〜０．１ｗｔ％とする。
【００１２】
【実施例】表１に示す成分組成の鋼を製造し、試験に供
した。同表中、Ｎｏ．１〜３は本発明鋼、Ｎｏ．４〜７
は比較鋼である。なお、Ｎｏ．４は現在１２００Ｎ／ｍ
ｍ２級で主に用いられているＳＣＭ４３５である。
した。同表中、Ｎｏ．１〜３は本発明鋼、Ｎｏ．４〜７
は比較鋼である。なお、Ｎｏ．４は現在１２００Ｎ／ｍ
ｍ２級で主に用いられているＳＣＭ４３５である。
【００１３】表２に、上記各鋼の熱処理条件、機械的性
質および遅れ破壊試験の結果を示す。熱処理は、２５ｍ
ｍφの丸棒を所定の温度に４０分間保持後油焼入れし、
次いで所定の温度に６０分間保持後水冷し、焼戻しを行
った。引張試験片はＪIＳ４号（平行部１４ｍｍφ）、
遅れ破壊試験片は１０×１５×１５０ｍｍの角棒タイプ
で中央部に１．５ｍｍのソーノッチを入れ、さらに１．
５ｍｍの疲労ノッチを入れたものを用いた。遅れ破壊試
験はカンチレバータイプの試験機を用い、３．５％食塩
水中（２０℃に保持）に試験片ノッチ部を浸漬して行っ
た。結果の解析は次式で示される応力拡大係数ＫIを用
いた。
質および遅れ破壊試験の結果を示す。熱処理は、２５ｍ
ｍφの丸棒を所定の温度に４０分間保持後油焼入れし、
次いで所定の温度に６０分間保持後水冷し、焼戻しを行
った。引張試験片はＪIＳ４号（平行部１４ｍｍφ）、
遅れ破壊試験片は１０×１５×１５０ｍｍの角棒タイプ
で中央部に１．５ｍｍのソーノッチを入れ、さらに１．
５ｍｍの疲労ノッチを入れたものを用いた。遅れ破壊試
験はカンチレバータイプの試験機を用い、３．５％食塩
水中（２０℃に保持）に試験片ノッチ部を浸漬して行っ
た。結果の解析は次式で示される応力拡大係数ＫIを用
いた。
【００１４】
【数１】
【００１５】そして、５００時間試験を行っても割れの
発生しないＫI値をＫＩＳＣＣとして、遅れ破壊特性の
評価に用いた。表２によれば、本発明鋼は１４００Ｎ／
ｍｍ２以上の強度において高い遅れ破壊特性を示すが、
ＳＣＭ４３５（Ｎｏ．４）やＮｉ，Ｔｉを含有していな
い比較鋼（Ｎｏ．５）、Ｔｉを含有していない比較鋼
（Ｎｏ．６）、Ｃｒ，Ｍｏを含有していない比較鋼（Ｎ
ｏ．７）では、遅れ破壊特性が劣っていることが判る。
発生しないＫI値をＫＩＳＣＣとして、遅れ破壊特性の
評価に用いた。表２によれば、本発明鋼は１４００Ｎ／
ｍｍ２以上の強度において高い遅れ破壊特性を示すが、
ＳＣＭ４３５（Ｎｏ．４）やＮｉ，Ｔｉを含有していな
い比較鋼（Ｎｏ．５）、Ｔｉを含有していない比較鋼
（Ｎｏ．６）、Ｃｒ，Ｍｏを含有していない比較鋼（Ｎ
ｏ．７）では、遅れ破壊特性が劣っていることが判る。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】以上述べた本発明による高強度ボルト用
鋼は、１４００Ｎ／ｍｍ2以上の高強度であるにも拘ら
ず、従来鋼では得られない優れた遅れ破壊特性を有して
いる。
鋼は、１４００Ｎ／ｍｍ2以上の高強度であるにも拘ら
ず、従来鋼では得られない優れた遅れ破壊特性を有して
いる。
【図１】１５００Ｎ／ｍｍ2級鋼における遅れ破壊特性
に及ぼすＮｉ量の影響を示すグラフ
に及ぼすＮｉ量の影響を示すグラフ
【図２】Ｎｉ、Ｔｉの添加効果を遅れ破壊特性と強度と
の関係で示すグラフ
の関係で示すグラフ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃ：０．２５〜０．４５ｗｔ％、Ｓｉ：
０．２５〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３５〜１．０ｗｔ
％、Ｐ：０．００５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０２０ｗｔ％
以下、Ｎｉ：２．０〜６．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．５ｗｔ
％以上２．０ｗｔ％未満、Ｍｏ：１．５〜３．０ｗｔ％
を含み、さらに、Ｔｉ、Ｚｒの１種または２種を合計で
０．０１〜０．１ｗｔ％含有し、残部Ｆｅおよび不可避
的不純物からなる耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボルト
用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236343A JP2990963B2 (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボルト用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236343A JP2990963B2 (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボルト用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657378A JPH0657378A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2990963B2 true JP2990963B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=16999409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4236343A Expired - Fee Related JP2990963B2 (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボルト用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2990963B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3989691B2 (ja) | 2001-04-06 | 2007-10-10 | 美津濃株式会社 | 野球用グラブ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04180544A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-26 | Daido Steel Co Ltd | 耐遅れ破壊性のすぐれた高強度鋼とそれを使用した機械部品の製造方法 |
| JPH04329849A (ja) * | 1991-05-07 | 1992-11-18 | Nippon Steel Corp | 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルト用鋼 |
-
1992
- 1992-08-13 JP JP4236343A patent/JP2990963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0657378A (ja) | 1994-03-01 |
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