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公開番号2025062918
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2023172284
出願日2023-10-03
発明の名称鋼材
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250408BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】ボルトの水素脆化感受性を低くすることができる、鋼材を提供する。
【解決手段】本開示による鋼材は、質量%で、C:0.30～0.50%、Si:0.01～0.30%、Mn:0.10～1.50%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:0.01～0.30%、Mo:2.50超～3.50%、V:0.01～0.50%、Al:0.005～0.100%、及び、N:0.0010～0.0300%、を含有し、残部はFe及び不純物からなり、硬質組織の面積率が90%以上であり、ビッカース硬さが250～450HVであり、硬質組織中のセメンタイトの個数密度が4.0個/μm²以上であり、硬質組織中の複数のセメンタイトのうち、0.0005～0.0100μm²の面積を有するセメンタイトの個数割合が50.0%以上であり、硬質組織中の複数のセメンタイトの面積の標本標準偏差が0.070μm²以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．３０～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．３０％、
Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．０１～０．３０％、
Ｍｏ：２．５０超～３．５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０３００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
硬質組織の面積率が９０％以上であり、ビッカース硬さが２５０～４５０ＨＶであり、
前記硬質組織中の０．０００５μｍ
２
以上の面積を有するセメンタイトの個数密度が４．０個／μｍ
２
以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトのうち、０．０００５～０．０１００μｍ
２
の面積を有する前記セメンタイトの個数割合が５０．０％以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトの面積の標本標準偏差が０．０７０μｍ
２
以下である、
鋼材。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．３０～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．３０％、
Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．０１～０．３０％、
Ｍｏ：２．５０超～３．５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０３００％、を含有し、
さらに、第１群～第４群からなる群から選択される１種以上を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
硬質組織の面積率が９０％以上であり、ビッカース硬さが２５０～４５０ＨＶであり、
前記硬質組織中の０．０００５μｍ
２
以上の面積を有するセメンタイトの個数密度が４．０個／μｍ
２
以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトのうち、０．０００５～０．０１００μｍ
２
の面積を有する前記セメンタイトの個数割合が５０．０％以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトの面積の標本標準偏差が０．０７０μｍ
２
以下である、
鋼材。
［第１群］
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｎｉ：０．４０％以下、
Ｂ：０．０１００％以下、
Ｚｒ：０．３００％以下、
Ｈｆ：０．１００％以下、
Ｔａ：０．１００％以下、及び、
Ｗ：０．２００％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｔｉ：０．１００％以下、及び、
Ｎｂ：０．１００％以下、からなる群から選択される１種以上
［第３群］
Ｃａ：０．００５０％以下、及び
Ｍｇ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第４群］
Ｂｉ：０．０２０％以下、及び、
Ｔｅ：０．０１０％以下、からなる群から選択される１種以上
【請求項３】
請求項２に記載の鋼材であって、
前記第１群を含有する、
鋼材。
【請求項４】
請求項２に記載の鋼材であって、
前記第２群を含有する、
鋼材。
【請求項５】
請求項２に記載の鋼材であって、
前記第３群を含有する、
鋼材。
【請求項６】
請求項２に記載の鋼材であって、
前記第４群を含有する、
鋼材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、鋼材に関し、さらに詳しくは、ボルトの素材として利用可能な鋼材に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ボルトは、産業機械、自動車、橋梁に代表される建築物等に利用される。近年、産業機械及び自動車の高性能化、及び、建築物等の大型化に伴い、ボルトの高強度化が求められている。
【０００３】
高強度を有するボルトでは、水素脆化感受性が高まる可能性がある。水素脆化は、ボルトの遅れ破壊の要因となる。したがって、高強度を有するボルトでは、水素脆化感受性が低いことが求められる。
【０００４】
国際公開第２０２０／１６２６１６号（特許文献１）は、高い強度と低い水素脆化感受性とを有するボルトの素材となる鋼材を提案する。
【０００５】
特許文献１に開示される鋼材は、質量％で、Ｃ：０．３５～０．４５％、Ｓｉ：０．０２～０．１０％、Ｍｎ：０．２０～０．８４％、Ｃｒ：０．６０～１．１５％、Ｖ：０．３０～０．５０％、Ｍｏ：０．２５～０．９９％、Ａｌ：０．０１０～０．１００％、Ｎ：０．００１０～０．０１５０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、及び、残部：Ｆｅ及び不純物からなり、下記式（１）及び下記式（２）を満たす。
０．４８≦Ｍｏ／１．４＋Ｖ＜１．１０（１）
０．８０＜Ｍｏ／Ｖ＜３．００（２）
この鋼材では、化学組成中のＭｏ含有量及びＶ含有量を、式（１）及び式（２）を満たすように調整する。これにより、この鋼材を素材として製造されたボルトにおいて、ＭＣ型炭化物が分散しやすくなる。その結果、ボルトの水素脆化感受性が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０２０／１６２６１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された鋼材を素材として製造されるボルトでは、水素脆化感受性が低い。しかしながら、特許文献１と異なる手段により、鋼材を素材として製造されたボルトの水素脆化感受性を低下させてもよい。
【０００８】
本開示の目的は、ボルトの素材として用いられた場合に、ボルトの水素脆化感受性を低くすることができる、鋼材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示による鋼材は、質量％で、
Ｃ：０．３０～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．３０％、
Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．０１～０．３０％、
Ｍｏ：２．５０超～３．５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０３００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
硬質組織の面積率が９０％以上であり、ビッカース硬さが２５０～４５０ＨＶであり、
前記硬質組織中の０．０００５μｍ
２
以上の面積を有するセメンタイトの個数密度が４．０個／μｍ
２
以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトのうち、０．０００５～０．０１００μｍ
２
の面積を有する前記セメンタイトの個数割合が５０．０％以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトの面積の標本標準偏差が０．０７０μｍ
２
以下である。
【００１０】
本開示による鋼材は、質量％で、
Ｃ：０．３０～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．３０％、
Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．０１～０．３０％、
Ｍｏ：２．５０超～３．５０％、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０３００％、を含有し、
さらに、第１群～第４群からなる群から選択される１種以上を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
硬質組織の面積率が９０％以上であり、ビッカース硬さが２５０～４５０ＨＶであり、
前記硬質組織中の０．０００５μｍ
２
以上の面積を有するセメンタイトの個数密度が４．０個／μｍ
２
以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトのうち、０．０００５～０．０１００μｍ
２
の面積を有する前記セメンタイトの個数割合が５０．０％以上であり、前記硬質組織中の複数の前記セメンタイトの面積の標本標準偏差が０．０７０μｍ
２
以下である。
［第１群］
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｎｉ：０．４０％以下、
Ｂ：０．０１００％以下、
Ｚｒ：０．３００％以下、
Ｈｆ：０．１００％以下、
Ｔａ：０．１００％以下、及び、
Ｗ：０．２００％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｔｉ：０．１００％以下、及び、
Ｎｂ：０．１００％以下、からなる群から選択される１種以上
［第３群］
Ｃａ：０．００５０％以下、及び
Ｍｇ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第４群］
Ｂｉ：０．０２０％以下、及び、
Ｔｅ：０．０１０％以下、からなる群から選択される１種以上
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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