一种用于实现了即使高强度也能发挥优异的耐氢脆化特性的螺栓的螺栓用钢，其具有如下的特征：含有C：0.30～0.50％、Si：1.0～2.5％、Mn：0.1～1.5％、P：0.015％以下(不含0％)、S：0.015％以下(不含0％)、Cr：0.15～2.4％、Al：0.010～0.10％以及N：0.001～0.10％，并且使Cu：0.1～0.50％以及Ni：0.1～1.0％以满足[Ni]/[Cu]≥0.5的方式含有，同时使Ti：0.05～0.2％以及V：0.2％以下(含0％)以满足[Ti]+[V]：0.085～0.30％的方式含有，余量是铁以及不可避免的杂质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及汽车和各种工业机械等所使用的螺栓，用于实现该螺栓的螺栓用钢以及该螺栓的制造方法，特别是涉及即便是高强度也能发挥优异的耐氢脆化特性的高强度螺栓，用于该螺栓的制造的螺栓用钢以及该螺栓的制造方法。
技术介绍
从对铁钢材料赋予应力开始到经过一定时间后发生的延迟断裂，被认为是各种要因复杂交错而产生。由此，难以确定其原因。但是，通常在与氢脆化现象相关这一点上具有共识。另一方面，作为左右氢脆化现象的因素，大体认识到有回火温度、组织、材料硬度、晶粒度、各种合金元素的影响等，但实情是并不是确立防止氢脆化的手段，而只不过提出了试行错误的各种方法。作为提高螺栓的耐氢脆化特性的技术，例如在专利文献I~3中，公开了调整各种合金元素，通过该各种合金元素的调整，能够得到高强度且耐延迟断裂特性优异的高强度螺栓。另外，在专利文献4中，公开了对合金钢进行淬火后，进行高温回火，由此使微细的合金系化合物大量析出，在该析出物中捕获在钢中动作的氢(扩散性氢)，由此改善耐氢脆化特性的技术。专利文献I~4这种大量添加合金元素的技术，虽然在氢量比较少的环境下显示优异的耐氢脆化特性(耐延迟断裂性)，但被碳化物捕获的氢由于环境温度变化或钢材的应力变动，而从捕获点(trapping sites)被释放，因此,在氢捕获点全部被消耗的这种氢量多的环境和伴随激烈的钢材腐蚀的环境下，从捕获点释放氢而扩散性的氢量增加，容易发生延迟断裂。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭60-114551号公报专利文献2:日本特开平2-267243号公报专利文献3:日本特开平3-243745号公报专利文献4:日本专利第4031068号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种高强度且发挥优异的耐氢脆化特性的螺栓(特别是，在氢量多的环境和伴随激烈的钢材腐蚀的环境中，也发挥优异的耐氢脆化特性的螺栓)、对于该螺栓的制造有用的螺栓用钢以及该螺栓的制造方法。能够解决上述课题的本专利技术的螺栓用钢，其特征在于，含有C:0.30~0.50% ( “质量％ ”的意思。以下相同)、S1:1.0 ~2.5%、Mn:0.1 ~1.5%、P:0.015% 以下(不含 0% )、S:0.015% 以下(不含 0% )、Cr:0.15 ~2.4%、Al:0.010 ~0.10%、以及N:0.001 ~0.10%、并使Cu:0.1 ~0.50% 以及 Ni:0.1 ~1.0% 以满足[Ni]/[Cu]≥0.5 (所述[Ni]是钢中的Ni量(质量％)，所述[Cu]是钢中的Cu量(质量％))的方式含有，并且，使Ti:0.05 ~0.2% 以及V:0.2% 以下(含0% )以满足[Ti] + [V]:0.085 ~0.30% (所述[Ti]是钢中Ti量(质量％)，所述[V]是钢中的V量(质量％))的方式含有，余量是铁以及不可避免的杂质。所述螺栓用钢还可以含有Mo:0.1%以下(不含0% )。本专利技术中还包括如下的螺栓，其特征有:含有所述化学成分，螺栓轴部的奥氏体晶粒度编号为9.0以上，表示在螺栓轴部的奥氏体晶界析出的碳化物的比率的G值)满足下式⑴。G 值:(L/L0) XlOO ≤ 60...(I)(在式(I)中，L:表示在奥氏体晶界析出的厚度为50nm以上的碳化物的合计长度，LO:表示奥氏体晶界的长度。)优选所述螺栓在所述螺栓轴部的表面具有含有Si以及Cu的Fe氧化层，该氧化层的厚度为2.0~lOOnm。另外，优选所述螺栓的抗拉强度为1400MPa以上。本专利技术还包括螺栓的制造方法，该制造方法的特征为，使用具有所述化学成分的钢，加热到1050°C以上进行热轧，并且，终轧温度为1000°C以下，并在螺栓成形后进行的淬火回火中，在400°C以上且由下式(2)所示的TC以下的温度进行回火。T (°C ) = 68.2Ln[Si]+480...(2)(式⑵中，Ln表示自然对数，[Si]表示钢中Si量(质量％)。)在得到具有所述Fe氧化层的螺栓时，所述回火优选为使用螺栓轴部的表面的Fe氧化层被抑制在O~10nm的螺栓，气氛为氧浓度在1ppm (体积标准)以下的不活泼气体气氛。根据本专利技术，通过适当控制钢的化学成分，在此基础上适当调整制造条件，由此，提高成为延迟断裂的起点的奥氏体晶界的强度，并且降低碳化物等的氢捕获点，从而能够实现与氢量比较少的环境相比，即使氢捕获点全部被消耗的氢量多的环境中，也能发挥优异的耐氢脆化特性的高强度螺栓。另外，通过适当调整制造条件，在螺栓的表面形成抑制氢的侵入的致密的Fe氧化层，因此，能够实现即使在严酷的腐蚀环境下，也发挥优异的耐氢脆化特性的螺栓。另外，本专利技术的螺栓用钢的热延展性和冷加工性(冷锻性、特别是螺栓镦锻性)优异，因此能够高效地制造上述螺栓。【附图说明】图1是表示耐氢脆化值(耐氢脆化特性的评价结果)和G值的关系的图。图2是本专利技术钢和比较钢的奥氏体晶界的摄影照片。图3是表示腐蚀环境下的耐氢脆化特性的测定中使用的试验片的形状的概要图。【具体实施方式】本专利技术人就作为高强度螺栓的延迟断裂现象的要因之一的氢脆化现象，对于各种合金成分的含量和钢材的组织，特别是对于一直以来被认为是对氢的无害化有效的碳氮化物所形成的氢捕获点的效果重新验证。其结果判明，碳氮化物所形成的氢捕获点，虽然确实存在固定被认为是构成氢脆化的主要原因的扩散性氢并无害化的效果确切，但是如前所述，被这些氢捕获点固定的氢，由于钢材的温度变化和所负荷的应力的变动，会容易从捕获点释放，再次作为扩散性氢而成为引起氢脆化的原因。另外，能确认到从氢捕获点释放的氢如果在周围有其他的氢捕获点，则会被再次固定并无害化，但在钢中的氢捕获点处于饱和状态这样的氢量多的环境下，因为被释放的氢无法被再次固定，所以氢脆化容易发生。因此，本专利技术人对于即使在钢中的氢捕获点处于饱和状态这样的氢量多的环境下，仍使耐氢脆化特性提高的方法反复锐意研究。其结果判明，在上述环境中，提高构成氢脆化的起点的奥氏体晶界(以下，仅称为“晶界”。)的强度是最有效的手段。另外发现，作为提高奥氏体晶界的强度的方法，迄今采用的是提高回火温度而使在晶界析出的碳化物分裂的手法，但在本专利技术中，有效的是极力使奥氏体晶界不析出碳化物，并且，为此在螺栓成形后进行的淬火回火中，在较低温域进行回火最有效。还有，一般来说若所述回火的温度低于400°C，则屈服应力和抗拉强度的比(屈强比)降低，提高螺栓紧固时的轴向力变困难，另外弛豫特性也有可能降低。因此，以使回火温度为400°C以上为前提，对于即使回火温度在400°C以上在奥氏体晶界也难以析出渗碳体等的碳化物的钢的成分组成进行研究。其结果发现，如果添加Si为1.0%以上，则能够使碳化物的析出温度向高温侧移动。这被推测是由于，在淬火后的铁中固溶的碳的周围存在Si，从而使回火时的碳的扩散受到阻碍，碳化物难以析出。这样在本专利技术中，通过含有一定量以上的Si，能够使碳化物的析出温度向高温侧移动。其结果是在本专利技术中，能够在400°c以上进行回火而达成高屈强比，并且如后述的式(2)，通过达到由钢中Si量所决定的回火温度以下，碳化物在奥氏体晶界的析出受到抑制，能够使耐氢脆化特性提高。特别是通过碳化物的析出受到抑制，从而使ε碳化物和η碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种螺栓用钢，其特征在于，以质量％计含有C：0.30～0.50％、Si：1.0～2.5％、Mn：0.1～1.5％、P：0.015％以下且不含0％、S：0.015％以下且不含0％、Cr：0.15～2.4％、Al：0.010～0.10％、以及N：0.001～0.10％、并使Cu：0.1～0.50％和Ni：0.1～1.0％以满足[Ni]/[Cu]≥0.5的方式含有，所述[Ni]表示以质量％计的钢中的Ni量，所述[Cu]表示以质量％计的钢中的Cu量，同时使Ti：0.05～0.2％和V：0.2％以下且0％以上以满足[Ti]+[V]：0.085～0.30％的方式含有，所述[Ti]表示以质量％计的钢中的Ti量，所述[V]表示以质量％计的钢中的V量，余量是铁以及不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.11 JP 2012-0036061.一种螺栓用钢，其特征在于，以质量％计含有 C:0.30 ~0.50%,Si:1.0 ~2.5%,Mn:0.1 ~1.5%, P:0.015%以下且不含0%、 S:0.015%以下且不含0%、Cr:0.15 ~2.4%、 Al:0.010 ~0.10%、以及 N:0.001 ~0.10%, 并使Cu:0.1~0. 50%和N1:0.1~1.0%以满足[Ni]/[Cu]≥0.5的方式含有，所述[Ni]表示以质量％计的钢中的Ni量，所述[Cu]表示以质量％计的钢中的Cu量， 同时使T1:0.05~0.2%和V:0.2%以下且0%以上以满足[Ti] + [V]:0.085~0.30%的方式含有，所述[Ti]表示以质量％计的钢中的Ti量，所述[V]表示以质量％计的钢中的V量， 余量是铁以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的螺栓用钢，其中，还含有以质量％计的Mo:0.1%以下且不含0%。3.一种螺栓，其特征在于， 具有权利要求1所述的化学成分， 螺栓轴部的奥氏体晶粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：松本洋介，稻田淳，千叶政道，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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