专利名称：抗延迟断裂特性优良的高强度螺栓及其钢材的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于例如土木、建筑或各种机械设备结构物等的构筑用高强度螺栓及其钢材，特别是涉及具有1200N/mm2以上螺栓抗拉强度的抗延迟断裂特性优良的高强度螺栓及其钢材。
作为用于摩擦接合的高强度螺栓，例如广泛采用日本工业标准JIS-B-1186中规定的摩擦接合用成套高强度六角螺栓·六角螺母·平垫圈或日本钢结构协会标准JSSII结构用扭转型成套高强度螺栓·六角螺母·平垫圈。在这样的状况下，特别是最近，随着土木、建筑结构物的大型化，人们迫切希望开发螺栓抗拉强度在1200N/mm2以上的高强度螺栓。
历来的高强度螺栓，例如可通过对JIS-G4105规定的SCM435等低合金钢进行淬火、回火处理来制造。但是，将这样的机械用高强度钢供实用时，在具有1200N/mm2以上抗拉强度的螺栓中，即使在屈服应力以下使用，也会在从连接起经过某一时间后，明显出现螺栓突然断裂的延迟断裂现象，因此，对于建筑、桥梁的重要接合部件不能使用螺栓。因此，螺栓的高强度化处于停滞在1100N/mm2级调质钢的现状。
另外，历来作为高强度螺栓用钢材，例如，如特开平1-191762号公报、特开平3-173745号公报等公开的那样，对延迟断裂产生的螺栓断裂面着眼于呈现晶界破坏，采用降低构成钢材的化学成分中的P、S等杂质以强化晶界，同时从控制组织的观点出发添加Mo、Gr，并定向于400℃以上的高温回火，即使引起延迟断裂原因的氢侵入钢材中，也能向钢赋予不容易断裂的特性的制造方法。特别是如特开平5-9653号公报公开的那样，降低杂质P，以降低晶界偏析的P，这在谋求晶界强化方面，是非常有效的技术。
但是，在上述的制造方法中，如果某浓度以上的氢侵入钢材成分中，也会发生延迟断裂，因此，为了进一步提高螺栓的抗延迟断裂特性，希望有更好的技术。
因而，为了进一步提高螺栓的抗延迟断裂特性，使氢难以侵入钢材成分中或者降低向原始奥氏体晶界聚集氢的措施是有效的。例如，如特开平5-70890号公报中公开的那样，提出了向钢材成分中同时添加Si、Ni以抑制氢向钢材侵入和扩散的技术。可是，这样做不仅添加Si会损害螺栓的冷锻性，而且添加Ni存在成本提高的问题。
另外，在特开平7-278735号公报中，叙述了具有与上述要求相应的1200N/mm2以上抗拉强度、且延迟断裂特性优良的螺栓用钢。而且在上述公报中，作为具体的对策明确地提出(1)复合添加在回火时可以显著引起二次硬化的元素Mo、Cr、V，使得即使在450℃以上的高温回火中也可以使抗拉强度达到1200N/mm2以上，(2)添加超过0.35％至1.0％以下的V，使原始奥氏体的晶粒成为No.10以下的细晶粒，通过450℃以上的高温回火来使能够成为捕获氢的位点V碳氮化物析出，(3)降低在晶界偏析的杂质P、S、Si以强化原始奥氏体的晶界，特别是将P的含量降低到0.008％以下，使得即使在严重腐蚀环境的36％盐酸浸渍下也不容易引起螺栓腐蚀，显著减少侵入钢中的氢含量，同时也提高抗延迟断裂特性，(4)降低固溶强化铁素体的元素Si，以确保球化退火时的软化量，从而不削减其他提高抗延迟断裂特性的合金元素的添加量就可以进行冷锻。
但是，即使是这种情况，尽管在450℃以上温度下进行回火，在将抗拉强度调质到1400N/mm2以上时，也存在延迟断裂发生率高的问题。另外，还存在因高强度螺栓的形状、特别是螺纹的形状，发生早期延迟断裂的可能性高的问题。
此外，在特公平6-89768号公报(高强度螺栓·螺母·垫圈的一套)中，公开了头部接触面由相对于螺栓轴心90°以上至150°以下的截头圆锥面构成的高强度螺栓。此时，由于在制造上不能避免的不整齐、在施工上不能避免的误差等，使得头部接触面不能负担均一的接触压力，有时还会导致局部应力集中，在这种情况下，存在螺栓耐力和延迟断裂特性降低的问题。另外，对头部接触面和承受该头部接触面的垫圈的成形加工，与历来相比，需要大量的劳力和时间，此外接触面为两种，这会因制造管理繁杂而使成本提高。另外，施工时必须管理两种垫圈，存在螺栓的紧固效率降低的问题。
可是，如图4所示，高强度螺栓的头部1和轴部2是用钢材一体形成，但根据许多研究可知，引起延迟断裂的部位主要是在轴部2上形成螺纹的螺纹部3，这样的螺纹部3的应力集中大，而且，对于以高轴向力在螺栓轴心X-X方向紧固，塑性应变也大，因而，以此部位作为起点发生延迟断裂。而且，历来的高强度螺栓，例如，日本工业标准JISB1186中规定的M22螺栓(F10T的JIS公制标准螺栓)的螺纹部3，如图5所示，通常，按等间隔螺距L(2.5mm)形成的螺纹牙4的相对的齿侧面4a、4b具有例如60°的角度θ，将由轴部2的螺纹牙4的螺纹整三角形5的底边5a的高度取为H(H＝2.165mm)，将距该螺纹的整三角形5的顶点的H/8切断，具有成为台形的形状，同时将相对的齿侧面4a、4b和螺纹牙根4c的移动点Q1、Q2设定在距螺纹的整三角形5的底边5a的H/3处，另一方面，以与分别的齿侧面4a、4b的移动点Q1、Q2接触的半径R1描绘H/6的内接圆6，此内接圆6的中心点O设定在距移动点Q1、Q2位置H/12的高度，使螺纹牙4的螺纹牙根4c形成圆弧状曲线。这样可以使作用在螺纹部3的应力集中降低，但即使是这样的形状，作用在螺纹牙4的螺纹牙根4c的中心部M上的应力集中系数也是2.54，当同样以对应于1200N/mm2以上抗拉强度的标准螺栓拉力沿螺栓轴心X-X方向拉伸时，在螺纹牙的螺纹牙根只是产生塑性应变，不能达到对1200N/mm2以上抗拉强度的高强度螺栓的延迟断裂发生的处理。
因此，本发明人鉴于上述情况而进行了种种研究，结果得知了导出螺栓抗拉强度与回火温度的关系式及螺栓的抗拉强度与按该钢材的化学成分计算的碳当量的关系式，通过设定满足这两式的钢材的化学成分，进行淬火及回火处理，以至完成了可以将螺栓抗拉强度调质到1200N/mm2以上、抗延迟断裂特性优良的高强度螺栓及钢材。
发明内容
为解决上述课题，本发明《1》的特征在于，对于高强度螺栓，高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与回火温度T(℃)的关系满足下述(1)式，而且，上述高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与按该高强度螺栓用钢材的化学成分计算的碳当量Ceq(％)的关系满足下述(2)式，通过淬火、回火，将螺栓的抗拉强度调质到1200N/mm2以上至1600N/mm2以下的范围内，TS≤1.1T+850 (1)TS≤550Ceq+1000 (2)TS高强度螺栓的抗拉强度(N/mm2)T回火温度Ceq碳当量式中，Ceq＝C+(Mn/6)+(Si/24)+(Ni/40)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)。
另外，本发明《2》的特征在于，对于《1》的高强度螺栓，按质量％计，上述钢材含有C0.3～0.45％、Si小于0.10％、Mn超过0.40％～小于1.00％、P小于0.010％、S0.010％以下、Cr0.5％以上～小于1.5％、Mo超过0.35％～小于1.5％、V超过0.30％～1.00％以下，其余由Fe及不可避免的杂质构成。
另外本发明《3》的特征在于，在本发明《1》或《2》的高强度螺栓中，在上述轴部按等间隔螺距形成的螺纹部的螺纹牙相对的齿侧面的角度为60°，而且，上述螺纹部的螺纹牙根的形状由下述条件及算式中规定的3圆弧合成法(a)构成的弧状曲线形成，这里，(a)上述3圆弧合成法取下述方法将螺纹的整三角形的高度作为H，将相对的螺纹牙的齿侧面和螺纹牙根的移动点设定在距上述螺纹整三角形底边的(9±1)H/20处，同时，以在上述分别的移动点上与齿侧面接触的半径r描绘H/6的接触小圆，另一方面，以在上述相对的齿侧面的延长线形成的锐角的2等分线上具有中心的半径R描绘2H/3以上的上述接触小圆的外接圆，使上述接触小圆和外接圆的螺纹牙根侧圆弧重叠，形成弧状曲线。
另外，本发明《4》的高强度螺栓用钢材，其特征在于，高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与回火温度T(℃)的关系满足下述(1)式，而且，由上述高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与按该高强度螺栓用钢材的化学成分计算的碳当量Ceq(％)的关系满足下述(2)式，通过淬火、回火，使螺栓的抗拉强度调质到1200N/mm2以上至1600N/mm2以下的范围内，TS≤1.1T+850 (1)TS≤550Ceq+1000 (2)TS高强度螺栓的抗拉强度(N/mm2)T回火温度Ceq碳当量式中，Ceq＝C+(Mn/6)+(Si/24)+(Ni/40)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)。
另外，本发明《5》的特征在于，在本发明《4》的高强度螺栓用钢材中，按质量％计，含有C0.3～0.45％、Si小于0.10％、Mn超过0.40％～小于1.00％、P小于0.010％、S0.010％以下、Cr0.5％以上～小于1.5％、Mo超过0.35％～小于1.5％、V超过0.30％～1.00％以下，其余由Fe及不可避免的杂质构成。
另外，本发明《6》的特征在于，在本发明《5》的高强度螺栓用钢材中，按质量％计，还含有Al0.010～0.100％。
另外，本发明《7》的特征在于，在本发明《5》的高强度螺栓用钢材中，按质量％计，还含有Ni0.005～0.030％、Ti0.005～0.030％中的1种或2种。
图2是表示钢材回火温度与抗拉强度的关系的说明图。
图3是表示钢材碳当量与抗拉强度的关系的说明图。
图4是历来高强度螺栓的说明图。
图5是图4中A部的主要部分放大的说明图。
(A)钢的化学成分CC是容易向钢赋予强度的有效元素，但其含量小于0.30％时不能够确保强度，另外若超过0.45％添加时，韧性劣化。因而将其成分范围限定为0.30％～0.45％。
SiSi是钢脱氧所必要的元素，对提高钢的强度有效，但其含量在0.1％以上时会使韧性劣化，并使钢的脆性变得显著。另外，由于Si是铁素体固溶强化作用大的元素，所以即使进行球化退火，冷锻也困难。而且热处理时Si容易引起晶界氧化，它是一种通过缺口效应而使螺栓的抗延迟断裂特性劣化的元素，因而应当尽量减少。所以将其成分范围限定在小于0.10％。
MnMn是提高淬透性的有效元素，但其添加量在0.40％以下时不能得到所希望的效果，另外，添加1.00％以上时发生回火脆化，抗延迟断裂特性劣化，因而优选将其成分范围限定为超过0.40％～小于1.00％。
PP在晶界偏析，是降低晶界强度、使抗延迟断裂特性劣化的元素。另外，在作为严重腐蚀环境的盐酸中，P能够在钢材表面促进氢的产生，因而是增加钢的腐蚀量的元素，必须尽量减少。其含有量在0.010％以上时，侵入钢材中的氢含量显著增大，因而将其限定为小于0.010％。
SS在晶界偏析，是促进钢脆化的元素，因而应使S的含量尽量减少。其含量超过0.010％时脆化显著，所以将其上限定为0.010％以下。
CrCr是提高钢淬透性的有效元素，而且有向钢赋予回火稳定性的效果，但其添加量小于0.5％时得不到对上述作用的效果，另一方面，考虑经济性，其添加量限定在0.5％以上～小于1.5％。
MoMo是显著起二次硬化的元素，是可以通过高温回火来提高抗延迟断裂特性的元素，但其添加量在小于0.35％时不能得到所希望的效果，另一方面，超过1.5％添加时，淬火时未熔化的碳化物难以固溶于母相中，从而损害延性，所以其添加量限定为超过0.35％～小于1.5％。
VV在回火时作为微细的氮化物、碳化物析出以提高钢的强度，是可以高温回火的元素，而且有使原始奥氏体晶粒微细化的效果。另外回火时在晶粒内析出的碳氮化物可以捕获氢，降低了晶界聚集的氢，因而具有大幅度提高抗延迟断裂特性的效果。但是，其添加量在0.3％以下时不能使原始奥氏体的晶体粒度达到No.10，不能提高抗延迟断裂特性。另外，超过1.0％添加时，损害螺栓的冷锻性。另外，V是高价元素，也考虑经济性，所以其含量限定为超过0.3％～1.0％以下。
AlAl是钢脱氧的必要元素，析出氮化物，有使原始奥氏体晶粒微细化的效果。但是，不足0.010％时其效果小，另外，超过0.100％时会使氧化铝系夹杂物增加，从而损害韧性，因而在含有时，优选将成分范围限定为0.010～0.100％。
NbNb有使原始奥氏体晶粒微细化、而且析出硬化以提高钢的强度的作用。但其添加量小于0.005％时不能得到其效果，另一方面，即使含有量超过0.030％，其效果也饱和，因而在含有时，优选将其含有量限定为0.005～0.030％。
TiTi有使原始奥氏体晶粒微细化、而且析出硬化以提高钢的强度的作用。但其添加量小于0.005％时不能得到其效果，另一方面，即使含有量超过0.030％，其效果也饱和，因而在含有时，优选将含有量限定为0.005～0.030％。
(B)回火温度由于延迟断裂呈现原始奥氏体晶界裂纹，所以在提高螺栓的抗延迟断裂特性方面，最好避开250～400℃的低温回火脆性温度区域，而且为了抑制片状渗碳体在原始奥氏体晶界析出，通过提升回火温度来控制碳化物的形态是有效的，以及使能够成为捕获氢的位点的V碳氮化物析出，以降低在晶界聚集的氢也是有效的。因而，也可以将回火温度定为450℃以上，但并不限定于此。已经了解清楚的是，螺栓的抗延迟断裂特性，只要采取满足高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与回火温度T(℃)的后述的关系式、及高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与碳当量Ceq的后述的关系式的回火温度值，实验结果就是令人满意的。
以下，参照
图1～图3所示的附图，详细说明本发明的实施方式。另外，在本发明的实施方式中，对于与图4和图5所示的历来结构的高强度螺栓构成重复的部分用同一符号说明。
本发明的高强度螺栓9与图4所示的历来结构一样，由钢材构成的头部1和轴部2一体形成。而且，如图1所示，在轴部2按等间隔形成的螺纹部3的螺纹牙4、4的相对的齿侧面4a、4b具有例如60°的角度θ。另外，螺纹牙4、4的螺纹牙根4c形成按照上述的3圆弧合成法构成的弧状曲线的形状。
即，上述高强度螺栓9的螺纹部3，将距轴部2的螺纹牙4的螺纹的整三角形5的底边5a的高度取为H(例如，H＝2.165mm)，将距该螺纹的整三角形5的顶点的H/8切断，使其具有台形的形状。接着，将螺纹牙4上相对的齿侧面4a、4b和螺纹牙根4c的移动点Q1、Q2设定在由螺纹的整三角形5的底边5a的[(9±1)/20]·H处，例如设定在0.45H的高度处，然后，在分别的移动点Q1、Q2处，按照在由螺纹的整三角形5的底边5a的(7/12)·H的高度上具有中心○1的半径r描绘与H/6的螺纹牙4、4的齿侧面4a、4b接触的接触小圆6A、6B，另一方面，按照在螺纹牙4上相对的齿侧面4a、4b的延长线形成的锐角的2等分线上具有中心○2的半径R描绘2H/3以上的接触小圆6A、6B的外接圆7，通过使该外接圆7和接触小圆6A、6B重叠来形成以螺纹牙4、4的螺纹牙根4c为目的弧状曲线8。
可是，对于本发明高强度的螺纹部3，将移动点Q1、Q2设定在距螺纹的整三角形5的底边5a高出[(9±1)/20]·H处，例如0.45H的高度处，其理由是，当形成满足以螺纹牙4、4的螺纹牙根4c为上述那样的目的的弧状曲线8时，可以保持防止螺栓脱离的适当的螺纹旋合率。即，移动点Q1、Q2的高度在下限的[8/20]·H以下时，不能形成满足所取目的的弧状曲线8，另一方面，在上限(10/20)·H以上时，保持适当的螺纹旋合率变得困难。
另外，在分别的移动点Q1、Q2处，以半径r描绘与H/6的螺纹牙4、4的齿侧面4a、4b接触的接触小圆6A、6B的理由是，为了得到应力集中比较少的螺纹牙4、4的螺纹牙根4c的弧状曲线8，采用由以下方法得到的经验值分别通过移动点Q1、Q2描绘具有各种不同半径的许多接触小圆，模拟以多个位置为中心的多个弧状曲线并进行应力计算，同时选定其中应力集中程度最低的接触小圆，如此来获得经验值。
另外，以在螺纹牙4、4上相对的齿侧面4a、4b的延长线形成的锐角的2等分线上具有中心○2的半径R描绘(2/3)·H以上的接触小圆6A、6B的外接圆7、通过使该外接圆7和接触小圆6A、6B重叠来形成弧状曲线8的理由是为了得到与接触小圆6A、6B的螺纹牙根4c侧圆弧的最圆滑连接的弧状曲线8，这也是由许多模拟得到的经验值。
这样，本发明的高强度螺栓按照上述的3圆弧合成法，使螺纹牙4、4的螺纹牙根4c形成特定的弧状曲线8的形状，这样就能使螺纹牙根4c的中心部M的应力集中系数降低至1.66，以日本建筑学会建筑工程标准规格说明书JASS6中规定的标准螺栓拉力(22.5ton)沿螺栓轴心X-X方向同样拉伸时，与图5所示的历来的M22螺栓(F10T的JIS公制标准螺栓)相比较，螺纹的螺纹牙根的应力和应变可以大幅度降低。这样就可以谋求高强度螺栓抗延迟断裂特性的提高。
另一方面，作为高强度螺栓的重要问题是在高强度化时，涉及如何赋予螺栓延迟断裂性能的问题。F11T的JIS公制标准螺栓的高强度螺栓在强度范围为1100N/mm2～1300N/mm2的范围内使用，但由于存在延迟断裂的危险性，所以现在已不再生产，从而无法购得。因此，目前广泛使用1000N/mm2～1200N/mm2范围内的F10T的JIS公制标准螺栓。这样，对高强度螺栓设定强度上限的规定的理由是，如果单方面提高强度，就会容易发生延迟断裂。
因此，如下述实施例所示，本发明人等重复许多实验，根据回火温度及碳当量的比例来调整钢材的抗拉强度，用具有下述表1所示化学成分组成的供试验钢，根据所得到的许多具体实验数据，将有无发生延迟断裂用图2及图3所示的×号(发生延迟断裂)及○号(不发生延迟断裂)绘成曲线。对以下实施例进行具体的说明。
这些螺栓的延迟断裂特性用以下《i》和《ii》两种方法评价。
《i》首先，说明对钢材成分和回火温度的影响的评价方法。
现在，一般作为高应力螺栓用钢材使用的调质到1100N/mm2级的JISG4105中规定的SCM440，绝大部分用于汽车，一般不发生延迟断裂。可是，在腐蚀时侵入到该SCM440中的扩散性氢量增大时，最终还是发生延迟断裂。此次的延迟断裂特性的基准用此时的扩散性氢量。即，通常在提高抗拉强度时，虽然每种钢材的绝对值不同，但不发生延迟断裂的界限的扩散性氢量降低。特别是成为1400N/mm2水平以上非常高的强度时，即使小的扩散氢量，也会最终发生延迟断裂。
延迟断裂试验，通过切削加工制作带有V形缺口的试验片，将该试验片浸渍在36％盐酸中一定的时间，强制地使试验片中的氢迅速增加后，在大气中放置30分钟，用定载荷负载装置以缺口强度×0.7的抗拉应力负载。
此时，用热分析法测定侵入钢中的扩散性氢量，并研究每个钢种扩散性氢量和断裂时间的关系。将试验片在100小时以上不断裂时的扩散性氢量作为每个钢种的界限扩散性氢量。
将现行的高应力螺栓用钢材SCM440调质到1100N/mm2级(TS为1200N/mm2)时的界限扩散性氢量为0.55ppm。高强度钢材的抗延迟断裂特性以界限扩散性氢量作为判断指标，即使成为高强度，对于具有现行1100N/mm2级的SCM440的界限扩散性氢量0.55ppm以上的界限扩散性氢量的钢材，也按照以所谓不发生延迟断裂的基准进行评价。
《ii》其次，关于对延迟断裂特性产生影响的螺栓形状，赋予传统形状的螺栓和本发明形状的螺纹部的螺栓相同的轴向力，通过反复进入观览车方式的3.5％NaCl水溶液中湿润+干燥，按照试验期间的12个月中有无断裂进行评价。
下述表3示出其结果，显然，与比较例相比，本发明实施例在抗延迟断裂特性方面更为优良。表3
另外，其结果如图2所示，可以明显看出，在钢材的抗拉强度TS(N/mm2)与回火温度T(℃)的关系中，以一直线作为界限，例如，存在如下界限在回火温度T约为550℃时，钢材的抗拉强度TS在约1460N/mm2以上时，发生延迟断裂，但在其以下时不发生延迟断裂，得到下述关系式。
TS＝1.1T+850 (1′)另一方面，如图3所示，可以明显看出，在钢材的抗拉强度TS与碳当量Ceq(％)的关系中，以一直线作为界限，例如，在碳当量Ceq约为0.85％时，钢材的抗拉强度TS在约1460N/mm2以上时，发生延迟断裂，但在其以下时不发生延迟断裂，得到下述关系式。
TS＝550Ceq+1000(2′)此时，钢材的碳当量Ceq用下述的JIS的定义式表示Ceq＝C+(Mn/6)+(Si/24)+(Ni/40)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)因而，用由钢材的回火温度T与按化学成分计算的碳当量Ceq的两个要素使抗拉强度TS(N/mm2)的范围不发生延迟断裂，即设定上述式(1′)、(2′)的下限范围为TS≤1.1T+850 (1)TS≤550Ceq+1000 (2)，如果控制满足这两式(1)、(2)，可以容易地将钢材抗拉强度TS调质到1200N/mm2以上至1600N/mm2以下的范围。
另外，上述钢材的化学成分，例如，如本申请人在先申请的特开平7-278735号公报公开的那样，适宜用的钢材是，按质量％计，至少含有C0.3～0.45％、Si小于0.10％、Mn超过0.40％～小于1.00％、P小于0.010％、S0.010％以下、Cr0.5％以上～小于1.5％、Mo超过0.35％～小于1.5％、
V超过0.30％～1.00％以下，其余由Fe及不可避免的杂质构成。
此时，在上述钢材中，根据必要，以质量％计，含有Al0.010～0.100％。
或者另外按质量％计，也可以再含有Ni0.005～0.030％、Ti0.005～0.030％中的1种或2种。
由本发明得到的高强度螺栓，在1200N/mm2以上至1600N/mm2以下的强度范围内具有优良的抗延迟断裂特性，从而，与历来的1000N/mm2～1100N/mm2级高强度螺栓相比，有以下优点(1)可以减少在构件接合时所必需的螺栓个数，可以使接合部更紧凑、重量更轻。(2)使更高强度和更厚钢板的螺栓接合成为可能，增加了设计的自由度。(3)使螺栓的小直径化成为可能，可以提高螺栓具有的运送和紧固的作业性。(4)由以上效果，总的接合部的建设成本可以降低。
另外，作为碳当量Ceq优选取1.4％以下，比该值高时，就会使螺栓成形前的硬度过高，从而导致模具寿命显著降低和螺栓加工时发生裂纹，难以在工业上达到稳定的生产。
工业实用性这样，按照本发明的高强度螺栓，其特征在于，使钢材满足由螺栓的抗拉强度与回火温度及按其化学成分计算的碳当量的之间的各个关系式，通过淬火及回火调质到螺栓抗拉强度的范围，这样就可以提供一种螺栓抗拉强度在1200N/mm2以上的抗延迟断裂特性优良的高强度螺栓。
权利要求
1.高强度螺栓，其特征在于，高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与回火温度T(℃)的关系满足下述(1)式，而且，由上述高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与按该高强度螺栓用钢材的化学成分计算的碳当量Ceq(％)的关系满足下述(2)式，通过淬火、回火，将螺栓的抗拉强度调质到1200N/mm2以上至1600N/mm2以下的范围内，TS≤1.1T+850 (1)TS≤550Ceq+1000 (2)TS高强度螺栓的抗拉强度(N/mm2)T回火温度Ceq碳当量式中，Ceq＝C+(Mn/6)+(Si/24)+(Ni/40)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)。
2.权利要求1所述的高强度螺栓，其特征在于，按质量％计，上述钢材含有C0.3～0.45％、Si小于0.10％、Mn超过0.40％～小于1.00％、P小于0.010％、S0.010％以下、Cr0.5％以上～小于1.5％、Mo超过0.35％～小于1.5％、V超过0.30％～1.00％以下，其余由Fe及不可避免的杂质构成。
3.权利要求1或2所述的高强度螺栓，其特征在于，上述高强度螺栓的轴部按等间隔螺距形成的螺纹部的螺纹牙的相对的齿侧面的角度为60°，而且，上述螺纹部的螺纹牙根的形状由下述条件及算式中规定的3圆弧合成法(a)构成的弧状曲线形成，(a)上述3圆弧合成法取下述方法将螺纹的整三角形的高度作为H，将相对的螺纹牙的齿侧面和螺纹牙根的移动点设定在距上述螺纹整三角形底边的(9±1)H/20处，同时，以在上述分别的移动点上与齿侧面接触的半径r描绘H/6的接触小圆，另一方面，以在上述相对的齿侧面的延长线形成的锐角的2等分线上具有中心的半径R描绘2H/3以上的上述接触小圆的外接圆，使上述接触小圆和外接圆的螺纹牙根侧圆弧重叠，形成弧状曲线。
4.高强度螺栓用钢材，其特征在于，高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与回火温度T(℃)的关系满足下述(1)式，而且，由上述高强度螺栓的抗拉强度TS(N/mm2)与按该高强度螺栓用钢材的化学成分计算的碳当量Ceq(％)的关系满足下述(2)式，通过淬火、回火，使螺栓的抗拉强度调质到1200N/mm2以上、1600N/mm2以下的范围内，TS≤1.1T+850 (1)TS≤550Ceq+1000 (2)TS高强度螺栓的抗拉强度(N/mm2)T回火温度Ceq碳当量式中，Ceq＝C+(Mn/6)+(Si/24)+(Ni/40)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)。
5.权利要求4所述的高强度螺栓用钢材，其特征在于，该钢材按质量％计，含有C0.3～0.45％、Si小于0.10％、Mn超过0.40％～小于1.00％、P小于0.010％、S0.010％以下、Cr0.5％以上～小于1.5％、Mo超过0.35％～小于1.5％、V超过0.30％～1.00％以下，其余由Fe及不可避免的杂质构成。
6.权利要求5所述的高强度螺栓用钢材，该钢材按质量％计，还含有Al0.010～0.100％。
7.权利要求6所述高强度螺栓用钢材，该钢材按质量％计，还含有Ni0.005～0.030％、Ti0.005～0.030％中的1种或2种。
全文摘要
本发明提供螺栓抗拉强度在1200N/mm
文档编号C22C38/22GK1460156SQ02800802
公开日2003年12月3日 申请日期2002年3月22日 优先权日2001年3月22日
发明者宇野暢芳, 蟹泽秀雄 申请人:新日本制铁株式会社