特許ウォッチ

公開番号2025140586
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040079
出願日2024-03-14
発明の名称ボルト
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 20060101AFI20250919BHJP(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】高強度と、優れた耐水素脆性とを有する、ボルトを提供する。
【解決手段】本開示によるボルトは、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:0.01～0.80%、Mo:0.70～1.50%未満、V:0.01～0.50%未満、Al:0.005～0.100%、N:0.0010～0.0200%、を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)を満たし、引張強さTSが1200MPa以上であり、MC型炭化物の総面積率(%)をS_MCと定義し、観察視野での薄膜試料の厚さ(nm)をtと定義したとき、式(2)によって表されるS_MC´と、セメンタイトの総面積率S_C(%)とが、式(3)を満たす。
Mo/V>3.00 (1)
S_MC´=S_MC/t (2)
S_MC´/S_C≧0.010 (3)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ボルトであって、
化学組成が、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：０．０１～０．８０％、
Ｍｏ：０．７０～１．５０％未満、
Ｖ：０．０１～０．５０％未満、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０２００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
式（１）を満たし、
引張強さＴＳが１２００ＭＰａ以上であり、
走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、前記ボルトから作製されたＳＴＥＭ用薄膜試料を観察したとき、２８０ｎｍ×２８０ｎｍの大きさの観察視野におけるＭＣ型炭化物の総面積率（％）をＳ
ＭＣ
と定義し、
前記観察視野での前記ＳＴＥＭ用薄膜試料の厚さ（ｎｍ）をｔと定義したとき、
式（２）によって表されるＳ
ＭＣ
´と、
電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて、前記ボルトの軸方向に垂直な断面を観察したとき、９μｍ×１２μｍの大きさの観察視野におけるセメンタイトの総面積率Ｓ
Ｃ
（％）とが、
式（３）を満たす、
ボルト。
Ｍｏ／Ｖ＞３．００（１）
Ｓ
ＭＣ
´＝Ｓ
ＭＣ
／ｔ（２）
Ｓ
ＭＣ
´／Ｓ
Ｃ
≧０．０１０（３）
ここで、式（１）中の各元素記号には、前記ボルトの化学組成中の対応する元素の含有量が質量％で代入される。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
ボルトであって、
化学組成が、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：０．０１～０．８０％、
Ｍｏ：０．７０～１．５０％未満、
Ｖ：０．０１～０．５０％未満、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０２００％、を含有し、
さらに、第１群～第３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、
式（１）を満たし、
引張強さＴＳが１２００ＭＰａ以上であり、
走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、前記ボルトから作製されたＳＴＥＭ用薄膜試料を観察したとき、２８０ｎｍ×２８０ｎｍの大きさの観察視野におけるＭＣ型炭化物の総面積率（％）をＳ
ＭＣ
と定義し、
前記観察視野での前記ＳＴＥＭ用薄膜試料の厚さ（ｎｍ）をｔと定義したとき、
式（２）によって表されるＳ
ＭＣ
´と、
電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて、前記ボルトの軸方向に垂直な断面を観察したとき、９μｍ×１２μｍの大きさの観察視野におけるセメンタイトの総面積率Ｓ
Ｃ
（％）とが、
式（３）を満たす、
ボルト。
［第１群］
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｎｉ：０．４０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｚｒ：０．１００％以下、
Ｈｆ：０．０１０％以下、
Ｔａ：０．０１０％以下、及び、
Ｗ：０．２０％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、
Ｂｉ：０．０２０％以下、
Ｔｅ：０．０１０％以下、及び、
Ｓｎ：０．１００％以下、からなる群から選択される１種以上
Ｍｏ／Ｖ＞３．００（１）
Ｓ
ＭＣ
´＝Ｓ
ＭＣ
／ｔ（２）
Ｓ
ＭＣ
´／Ｓ
Ｃ
≧０．０１０（３）
ここで、式（１）中の各元素記号には、前記ボルトの化学組成中の対応する元素の含有量が質量％で代入される。
【請求項３】
請求項２に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第１群を含有する、
ボルト。
【請求項４】
請求項２に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第２群を含有する、
ボルト。
【請求項５】
請求項２に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第３群を含有する、
ボルト。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボルトに関する。
続きを表示（約 2,200 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。具体的には、１２００ＭＰａ以上の引張強さを有するボルトが求められている。
【０００３】
このような高強度を有するボルトでは、水素脆化感受性が高まる。水素脆化が生じたボルトでは、遅れ破壊が起こりやすくなる。そのため、高強度を有するボルトでは、優れた耐水素脆性が求められる。
【０００４】
特開２０１９－２１８５８４号公報（特許文献１）、国際公開第２０１７／０９４４８７号（特許文献２）、及び、特開２０１３－１６３８６５号公報（特許文献３）は、高強度と優れた耐水素脆性とを有するボルトを提案する。
【０００５】
特許文献１に開示されるボルトは、質量％で、Ｃ：０．２２～０．４０％、Ｓｉ：０．１０～１．５０％、Ｍｎ：０．２０～０．４０％未満、Ｃｒ：０．７０～１．６０％未満、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｔｉ：０．０１０～０．０５０％、Ｂ：０．０００３～０．００４０％、Ｎ：０．００１５～０．００８０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｖ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下を含有し、さらに、Ｓｂ：０．００１～０．１００％、Ｓｎ：０．００１～０．１００％、及び、Ｂｉ：０．００１～０．１００％からなる群から選択される１種以上を含有し、さらに、Ｏ：０．００２０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。このボルトはさらに、式（１）（０．５０≦Ｃ＋（１／１０）×Ｓｉ＋（１／５）×Ｍｎ＋（５／２２）×Ｃｒ≦０．８５）、及び、式（２）（０．００３≦Ｓｂ＋Ｓｎ＋Ｂｉ≦０．１００）を満たす。
このボルトでは、化学組成中のＳｂ、Ｓｎ及びＢｉの含有量が式（２）を満たすことにより、高強度であっても、優れた耐水素脆性が得られる、と特許文献１には記載されている。
【０００６】
特許文献２に開示されるボルトは、質量％で、Ｃ：０．２２～０．４０％、Ｓｉ：０．１０～１．５０％、Ｍｎ：０．２０～０．４０％未満、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％、及び、Ｎｂ：０～０．０５０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。このボルトはさらに、式（１）（０．５０≦Ｃ＋Ｓｉ／１０＋Ｍｎ／５＋５Ｃｒ／２２≦０．８５）、及び、式（２）（Ｓｉ／Ｍｎ＞１．０）を満たす。
このボルトでは、化学組成中のＳｉ及びＭｎ含有量が式（２）を満たすことにより、優れた耐水素脆性が得られる、と特許文献２には記載されている。
【０００７】
特許文献３に開示されるボルトは、質量％で、Ｃ：０．３０～０．５０％、Ｓｉ：１．０～２．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０１５％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１５％以下（０％を含まない）、Ｃｒ：０．１５～２．４％、Ａｌ：０．１０％以下（０％を含まない）、及び、Ｎ：０．０１５％以下（０％を含まない）を含有し、さらに、Ｃｕ：０．１０～０．５０％、及び、Ｎｉ：０．１～１．０％を、［Ｎｉ］／［Ｃｕ］≧０．５を満たすように含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及び、Ｖ：０．２０％以下（０％を含む）を、［Ｔｉ］＋［Ｖ］：０．０８５～０．３０％を満たすように含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる。このボルトではさらに、ボルト軸部のオーステナイト結晶粒度番号が９．０以上であり、ボルト軸部のオーステナイト結晶粒界に析出した炭化物の割合を示すＧ値（％）が、式（１）（Ｇ値＝（Ｌ／Ｌ０）×１００≦６０）を満たす。なお、式（１）中のＬはオーステナイト結晶粒界に析出した厚さ５０ｎｍ以上の炭化物の合計長さであり、Ｌ０はオーステナイト結晶粒界の長さである。
このボルトでは、粒界に析出する炭化物を抑制することにより、優れた耐水素脆性が得られる、と特許文献３には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１９－２１８５８４号公報
国際公開第２０１７／０９４４８７号
特開２０１３－１６３８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１～特許文献３に開示されるボルトでは、高強度及び優れた耐水素脆性が得られる。しかしながら、特許文献１～特許文献３と異なる手段により、高強度及び優れた耐水素脆性が得られてもよい。
【００１０】
本開示の目的は、高強度を有し、優れた耐水素脆性が得られるボルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許