高强度螺栓制造技术

提供一种具有高强度，并且具有优异的耐氢脆化特性的高强度螺栓。本发明专利技术的螺栓具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.22～0.40％、Si：0.10～1.50％、Mn：0.20～小于0.40％、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Cr：0.70～1.45％、Al：0.005～0.060％、Ti：0.010～0.045％、B：0.0003～0.0040％、N：0.0015～0.0080％、和O：0.0020％以下，余量由Fe和杂质构成，具有满足式(1)和式(2)的化学组成；所述螺栓具有1000～1300MPa的拉伸强度。0.50≤C+Si/10+Mn/5+5Cr/22≤0.85(1)Si/Mn＞1.0(2)。其中，式(1)和式(2)的各元素符号中代入对应元素的含量(质量％)。

High strength bolt

A high-strength bolt with high strength and excellent hydrogen embrittlement properties is provided. The bolts of the present invention have the following chemical composition: the mass% contains C:0.22 to 0.40%, Si:0.10 to 1.50%, Mn:0.20 less than 0.40%, less than 0.40%, P:0.020%, S:0.020% below, Cr:0.70 to 1.45%, Al:0.005 to 0.060%, Ti:0.010 to 0.045%, B:0.0003 to 0.0040%, N:0.0015 to 0.0080%. And below O:0.0020%, the allowance is made up of Fe and impurities, with the chemical composition of the satisfied (1) and formula (2); the bolt has a tensile strength of 1000 to 1300MPa. 0.50 < C+Si/10+Mn/5+5Cr/22 < 0.85 (1) Si/Mn > 1 (2). Among them, the symbols of the elements (1) and (2) are substituted by the corresponding elements (mass%).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度螺栓
本专利技术涉及一种螺栓，更详细而言，涉及一种高强度螺栓。
技术介绍
近年来，为了应对环境问题等，要求用于汽车、工业机械、建筑物等的构件的轻量化和高强度化。尤其是，在以发动机汽缸盖螺栓和连杆螺栓为代表的汽车用螺栓中，要求1000MPa以上的拉伸强度。然而，如果螺栓的拉伸强度达到1000MPa以上的高强度，则氢脆化敏感性增大，耐氢脆化(延迟断裂)特性降低。作为这种高强度螺栓的原材料，可以使用大量含有Mo等合金元素的SCM钢(JIS标准)、以及含有V等高价合金元素的合金钢等。这些合金钢被制造成线材，进一步通过拉丝和冷锻而制造成螺栓。当使用上述合金钢作为螺栓时，耐氢脆化特性提高。然而，这些合金钢大量地含有合金元素，因此会导致钢材成本增加。另外，近年来，合金元素的价格增高，供求环境也容易发生变化。因此，要求螺栓在减少或省略这些合金元素从而降低钢材成本的同时，可以实现高强度化以及优异的耐氢脆化特性。为了降低钢材成本，只要减少钢中的Mo和V等合金元素即可。若减少合金元素，则钢材的淬透性降低，在热轧后制造线材时，可以抑制贝氏体等硬质组织的生成。因此，可省略或简化软化热处理，降低制造成本。然而，难以使螺栓达到高强度，进而，耐氢脆化特性也降低。因此，研究了含有硼(B)来代替Mo和V等合金元素的高强度螺栓。B与Mo和V等合金元素相同，会提高钢的淬透性。然而，当使用含B钢作为拉伸强度1000MPa以上的高强度螺栓时，有时耐氢脆化特性会降低。日本特开2012-162798号公报(专利文献1)、日本特开平11-293401号公报(专利文献2)、日本特开平10-53834号公报(专利文献3)和日本特开2008-156678号公报(专利文献4)中提出了用于克服这一问题的螺栓。这些文献的螺栓通过含有B可提高淬透性，强化晶界而提高强度，进而，耐氢脆化特性也得到提高。具体而言，专利文献1中公开的高强度螺栓用钢以质量％计分别含有C：0.20～小于0.40％、Si：0.20～1.50％、Mn：0.30～2.0％、P：0.03％以下(不包括0％)、S：0.03％以下(不包括0％)、Ni：0.05～1.0％、Cr：0.01～1.50％、Cu：1.0％以下(包括0％)、Al：0.01～0.10％、Ti：0.01～0.1％、B：0.0003～0.0050％以及N：0.002～0.010％，且含有总计0.10～3.0％选自由Cu、Ni和Cr组成的组中的1种以上，余量由铁和不可避免的杂质组成。该钢中，进一步Si含量[Si]与C含量[C]之比([Si]/[C])为1.0以上，同时为铁素体和珠光体组织。专利文献1中记载了：由此，能够得到耐延迟断裂性优异的添加了B的高强度螺栓。专利文献1的添加了B的高强度螺栓中，Si含量比C含量高，通过Si提高了基体强度，增强了延迟断裂特性。但是，由于含有高价的Ni作为必需元素，因此钢材成本增加。专利文献2中公开的螺栓用钢以质量％计含有C：0.10～0.45％、B：0.0003～0.0050％、Ti：0.01～0.1％、N：0.0025～0.010％，并且作为其他成分含有Si：0.03～0.5％、Mn：0.3～1.5％以及Al：0.01～0.10％，余量由Fe和不可避免的杂质组成。该钢进一步满足下述条件(1)和(2)中的至少一个。(1)通过提取残渣法提取的粒径超过0.1μm的析出物中所含Ti量为钢材中所含总Ti量的60％以上。(2)通过利用提取复型法的电子显微镜观察所观察到的粒径为0.01～0.2μm的Ti系析出物的平均个数在25μm2的观察视野中为10～500个。专利文献2中记载了：由此，能够获得由冷加工性和耐延迟断裂性优异的含B钢形成的螺栓。然而，专利文献2的螺栓中，Si含量低，并且Si和Mn的质量比小于1.0。因此，有时难以控制夹杂物，耐氢脆化特性降低。专利文献3中公开的高强度螺栓用钢以质量％计含有B：0.0008～0.004％、C：0.4％以下(不包括0％)、Ti：0.025～0.06％、N：0.006％以下(不包括0％)，余量由Fe和不可避免的杂质组成。并且，在该钢中，热轧时的铁素体晶粒度FGc与除TiN以外的Ti化合物的关系满足[除TiN以外的Ti化合物的量/FGc1/2]×1000≥3。专利文献3中记载了：由此，能够得到奥氏体晶粒度编号为5以上且拉伸强度超过785N/mm2的高强度螺栓。然而，在专利文献3的高强度螺栓中，当Mn含量高、Cr含量低的情况下，有时耐氢脆化特性会降低。专利文献4中公开的高强度螺栓用钢以质量％计含有C：超过0.15％且为0.30％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.5％以下、Ti：0.1％以下、Mo：0.3％以上且0.5％以下、B：0.0005％以上且0.01％以下，余量由Fe和杂质组成。该钢在淬火后，在100～400℃下实施回火处理，得到淬火后平均原奥氏体粒径为10μm以下的钢组织。专利文献4中记载了：由此，能够得到螺栓强度范围约为1200～1600MPa左右、耐延迟断裂特性和耐腐蚀性优异的高强度螺栓。然而，在专利文献4的螺栓中，由于含有0.3～0.5质量％的Mo，因而淬透性变得过高。因此，在拉丝和冷锻之前需要实施长时间的软化热处理。在这种情况下，有时制造成本会大幅增加。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-162798号公报专利文献2：日本特开平11-293401号公报专利文献3：日本特开平10-53834号公报专利文献4：日本特开2008-156678号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提供具有高强度并且具有优异的耐氢脆化特性的螺栓。用于解决问题的方案本专利技术的高强度螺栓具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.22～0.40％、Si：0.10～1.50％、Mn：0.20～小于0.40％、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Cr：0.70～1.45％、Al：0.005～0.060％、Ti：0.010～0.045％、B：0.0003～0.0040％、N：0.0015～0.0080％、O：0.0020％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0～0.30％、Mo：0～0.04％、V：0～0.05％、以及Nb：0～0.050％，余量由Fe和杂质组成，且满足式(1)和式(2)；所述高强度螺栓具有1000～1300MPa的拉伸强度。0.50≤C+Si/10+Mn/5+5Cr/22≤0.85(1)Si/Mn＞1.0(2)其中，式(1)和式(2)的各元素符号中代入对应元素的含量(质量％)。本专利技术的高强度螺栓具有高强度，并且具有优异的耐氢脆化特性。附图说明图1为示出极限扩散氢量与螺栓中的Si/Mn的关系的图。图2为带环状V形切口的试验片的侧视图。图3为实施例制造的螺纹的侧视图。具体实施方式本专利技术人等使用未大量含有Mo、V等高价合金元素，而含有C、Si、Mn、Cr以及B等的含B钢，对影响螺栓的拉伸强度、耐氢脆化特性的组分和组织进行了调查研究。其结果，本专利技术人等得到如下见解。[关于螺栓的拉伸强度]为了使螺栓的拉伸强度达到1000～1300MPa的高强度，需要充分的淬透性。然而，如果淬透性过高，则冷加工性降低。此时，在对线材等钢材实施拉丝和冷锻等冷加工之前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度螺栓，其具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.22～0.40％、Si：0.10～1.50％、Mn：0.20～小于0.40％、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Cr：0.70～1.45％、Al：0.005～0.060％、Ti：0.010～0.045％、B：0.0003～0.0040％、N：0.0015～0.0080％、O：0.0020％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0～0.30％、Mo：0～0.04％、V：0～0.05％、和Nb：0～0.050％，余量由Fe和杂质组成，满足式(1)和式(2)；所述高强度螺栓具有1000～1300MPa的拉伸强度，0.50≤C+Si/10+Mn/5+5Cr/22≤0.85   (1)Si/Mn＞1.0   (2)其中，式(1)和式(2)的各元素符号中代入对应元素的含量、单位为质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 JP 2015-2377211.一种高强度螺栓，其具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.22～0.40％、Si：0.10～1.50％、Mn：0.20～小于0.40％、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Cr：0.70～1.45％、Al：0.005～0.060％、Ti：0.010～0.045％、B：0.0003～0.0040％、N：0.0015～0.0080％、O：0.0020％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0～0.30％、Mo：0～0.04％、V：0～0.05％、和Nb：0～0.050％，余量由Fe和杂质组成，满足式(1)和式(2)；所述高强度螺栓...

【专利技术属性】
技术研发人员：根石豊，佐野直幸，松井直树，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP