JPH0757901B2

JPH0757901B2 - 耐遅れ破壊特性に優れた高張力ボルト用鋼

Info

Publication number: JPH0757901B2
Application number: JP19269391A
Authority: JP
Inventors: 哲夫白神; 哲也三瓶
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH059653A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は130Kgf／mm²以上の引
張強さを有する耐遅れ破壊特性に優れた高張力ボルト用
鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】高張力ボルトは橋梁、建築物、自動車、
機械などに多く使用されているが、引張強さが125Kgf／
mm²を超えると遅れ破壊を生じやすくなることから、JIS
B1186や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。

【０００３】しかしながら、どの分野においても高強度
化のニーズは強くこれに対応するには遅れ破壊特性の改
善が不可欠である。

【０００４】これに対し、特開平２−２３６２２３、特
開昭６２−８６１４９などでは高強度で遅れ破壊特性に
優れた鋼が提案されている。このうち特開平２−２３６
２２３号では特定条件で板厚表層部のオーステナイト粒
を伸長化させ直接焼入れし、焼入組織をマルテンサイト
組織にすることによって両特性に優れた鋼を得るように
している。又特開昭６２−８６１４９号では特定の成分
の調整を行なって焼戻脆化温度を低温側に誘導すること
により同じくこれらの特性に優れた鋼を得ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の２つの技術とも
鋼成物にＢを含有しており、Ｂ含有鋼には特に高強度化
時の遅れ破壊特性に不安が残ることが指摘されている。

【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、Ｂを含有せずに130Kgf／mm²以
上の高強度を有し、遅れ破壊特性の優れたボルト用鋼を
得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、高強度鋼
の遅れ破壊特性を向上させるべく鋭意研究し、130Kgf／
mm²以上の高強度を有し且つ遅れ破壊特性の優れたボル
ト用鋼を得るために、以下のような操業が有効であるこ
とを見出した。 (a) 低Ｐ、低Ｓ化による粒界偏析の軽減及び清浄化。 (b) Ti及び／又はZr添加による細粒化。 (c) Ti及びZrのうち１種又は２種とNiとの複合添加。これらの手段を合わせて実施することにより初期の目的
を達成できる。

【０００８】この発明における耐遅れ破壊特性の優れた
高張力ボルト用鋼は、C：0.25〜0.45wt％、Si：0.25〜
1.0wt％、Mn：0.8〜1.5wt％、P：≦0.005wt％、S：≦0.
02wt％、Ni：0.5〜1.5wt％、Cr：0.3〜1.0wt％、Mo：0.
15〜0.5wt％を含み、さらにTi、Zrの１種または２種を
0.01〜0.1wt％含有して残部がFeおよび不可避的不純物
から成ることを基本的特徴としている。

【０００９】又第２発明の高張力ボルト用鋼では上記成
分の他にV：0.05〜0.2wt％を含んでいる。

【００１０】以下に成分の限定理由を示す。 C：焼入性の増加、焼戻温度の増加のため有効であり、
0.25wt％未満では焼入性劣化、焼戻温度が低下するた
め、また0.45wt％を超えると靱性が劣化するので、C量
は0.25〜0.45wt％とする。

【００１１】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なため0.25wt％以上を必
要とするが、1.0wt％を超えると靱性の劣化があるの
で、Si量は0.25〜1.0wt％とする。

【００１２】Mn：脱酸、焼入性の確保に必要な元素であ
るので0.8wt％以上を必要とするが、1.5wt％を超えると
靱性、遅れ破壊特性を劣化させるので、Mn量は0.8〜1.5
wt％とする。

【００１３】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。

【００１４】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0.02wt％とする。

【００１５】Ni：靱性を向上させ遅れ破壊特性も向上さ
せる元素であるため、0.5wt％以上を必要とするが、1.5
wt％を超えるとコストアップの要因となるので、0.5〜
1.5wt％とする。

【００１６】Cr：焼入性の増加、焼戻温度の増加のため
有効であり、0.3wt％未満ではその効果がなく、1.0wt％
を超えると効果が飽和するので、0.3〜1.0wt％とする。

【００１７】Mo：焼入性の増加、焼戻温度の増加のため
有効であり、0.15wt％未満ではその効果がなく、0.5wt
％を超えるとその効果が飽和するので0.15〜0.5ｗｔ％
とする。

【００１８】Ti(Zr)：Nの固定、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、
0.01wt％以上必要であるが、0.1wt％を超えても効果が
飽和するので、0.01〜0.1wt％とする。

【００１９】V：高強度化に必要な元素で、0.05wt％以
上必要であるが、0.2wt％を超えても効果が飽和するの
で、0.05〜0.2wt％とする。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例につき詳述する。

【００２１】本発明者等は下記表１に示す各組成の鋼を
製造し、次に示す試験に供した。この時の熱処理条件、
機械的性質、遅れ破壊試験結果を次表２に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】同試験における熱処理条件、機械的性質、
遅れ破壊試験結果を示す。熱処理は、25mm直径の丸棒を
850℃に60分保持後油焼入れし、所定の温度に60分保持
後、水冷し、焼戻しを行なった。そして引張試験片に
は、JIS4号試験片を用い、遅れ破壊用試験片は、10×15
×150mmの角棒タイプで中心部に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。
又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
して行なった。この試験結果の解析では次式数１で示さ
れる応力拡大係数Ｋiを用いた。

【００２５】

【数１】

【００２６】そして、500時間試験を行なっても割れの
発生しないＫi値をＫisccとして遅れ破壊特性の評価と
した。

【００２７】前記表２に示す試験結果から、本発明鋼
（１〜４）は130Kgf／mm²以上の強度を有し、高い遅れ
破壊特性を示すが、TiやZrの無添加の鋼（５）や低Si・
高P鋼（６）のような比較鋼では遅れ破壊特性は劣るこ
とがわかる。またBを含有する比較鋼（７）も遅れ破壊
特性が劣っていることが明らかとなった。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Bを含
有しない130Kgf／mm²以上の高張力ボルト用鋼であって
且つ遅れ破壊特性に優れたものが得られることになる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 C：0.25〜0.45wt％、Si：0.25〜1.0wt
％、Mn：0.8〜1.5wt％、P：≦0.005wt％、S：≦0.02wt
％、Ni：0.5〜1.5wt％、Cr：0.3〜1.0wt％、Mo：0.15〜
0.5wt％を含み、さらにTi、Zrの１種または２種を0.01
〜0.1wt％含有して残部がFeおよび不可避的不純物から
成る耐遅れ破壊特性に優れた高張力ボルト用鋼。
【請求項２】 C：0.25〜0.45wt％、Si：0.25〜1.0wt
％、Mn：0.8〜1.5wt％、P：≦0.005wt％、S：≦0.02wt
％、Ni：0.5〜1.5wt％、Cr：0.3〜1.0wt％、Mo：0.15〜
0.5wt％、V：0.05〜0.2wt％を含み、さらにTi、Zrの１
種または２種を0.01〜0.1wt％含有して残部がFeおよび
不可避的不純物から成る耐遅れ破壊特性に優れた高張力
ボルト用鋼。