高强度螺栓用钢及高强度螺栓的制作方法

本发明涉及高强度螺栓用钢及高强度螺栓。进一步详细而言，本发明涉及耐延迟破坏性优异的高强度螺栓用钢及使用该高强度螺栓用钢而得到的高强度螺栓。

背景技术：

以往提出了一种具有高强度的耐延迟破坏性优异的机械结构用钢，由于该机械结构用钢由单纯的组成构成，因此，再循环性优异，而且不需要复杂的加工热处理(参见专利文献1。)。

该机械结构用钢是如下所述的钢材：其组成以重量％计，C为0.2～0.7％、Si为0.2～2.55、Mn为0.05～1.0％、Cr为0.2～1.5％、Mo为0.3～1.5％，而且合金元素的总量满足Si+Mn+Cr+Mo≤5重量％，余量由Fe及不可避免的杂质构成，在500℃～Ae1点以下的温度范围内，在回火参数λ为λ＝T(20+logt)≥15800(式中，T表示温度(K)、t表示时间(h))的条件下实施回火处理，抗拉强度为1800MPa以上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2003-73769号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，对于使用专利文献1中记载的机械结构用钢而得到的螺栓而言，存在对于更进一步提高耐延迟破坏性的要求并不充分的问题。

本发明是鉴于这样的现有技术具有的课题而完成的。而且，本发明的目的是提供耐延迟破坏性优异的高强度螺栓用钢及使用该高强度螺栓用钢而得到的高强度螺栓。

用于解决问题的方案

本发明人等为了实现上述目的而反复进行了潜心研究。其结果发现，通过使用具有规定组成的高强度螺栓用钢等，能够实现上述目的，从而完成了本发明。

即，本发明的高强度螺栓用钢含有0.50～0.65质量％的碳、1.5～2.5质量％的硅、1.0质量％以上的铬、0.4质量％以下的锰、超过1.5质量％的钼、合计为0.03质量％以下的磷和硫，余量由铁及不可避免的杂质构成。

另外，本发明的高强度螺栓是使用上述本发明的高强度螺栓用钢而得到的。

发明的效果

根据本发明，将高强度螺栓用钢设定为如下构成：含有0.50～0.65质量％的碳、1.5～2.5质量％的硅、1.0质量％以上的铬、0.4质量％以下的锰、超过1.5质量％的钼、合计为0.03质量％以下的磷和硫，余量由铁及不可避免的杂质构成。

因此，可以提供耐延迟破坏性优异的高强度螺栓用钢及使用该高强度螺栓用钢而得到的高强度螺栓。

附图说明

图1是表示具有多连杆机构的往复式发动机的一个例子的部分剖面图。

图2是表示图1所示的下连杆的一个例子的概略的剖面图。

具体实施方式

下面，对本发明的高强度螺栓用钢及使用该高强度螺栓用钢而得到的高强度螺栓详细地进行说明。

(第1实施方式)

首先，对本发明的第1实施方式的高强度螺栓用钢详细地进行说明。本实施方式的高强度螺栓用钢含有0.50～0.65质量％的碳、1.5～2.5质量％的硅、1.0质量％以上的铬、0.4质量％以下的锰、超过1.5质量％的钼、合计为0.03质量％以下的磷和硫，余量由铁及不可避免的杂质构成。

通过设定为这样的构成，能够实现耐延迟破坏性优异、具有高强度的螺栓。另外，如果使用该高强度螺栓用钢成型为螺栓，则可成为耐延迟破坏性优异、具有高强度的螺栓。

(碳(C)：0.50～0.65质量％)

碳的含量低于0.50质量％时，得不到充分的抗回火软化性，不能实施后述的高温回火，因此，无法成为耐延迟破坏性优异的螺栓。

另外，碳的含量超过0.65质量％时，积蓄氢的渗碳体的量显著增加，因此，无法成为耐延迟破坏性优异的螺栓。

(硅(Si)：1.5～2.5质量％)

硅的含量低于1.5质量％时，得不到充分的抗回火软化性，不能实施后述的高温回火，因此，无法成为耐延迟破坏性优异的螺栓。

另外，硅的含量超过2.5质量％时，锻造性显著恶化，因此，不能成型为规定的螺栓。

(铬(Cr)：1.0质量％以上)

铬的含量低于1.0质量％时，得不到充分的抗回火软化性，不能实施后述的高温回火，因此，无法成为耐延迟破坏性优异的螺栓。另外，虽然没有特别限制，但铬的含量优选为1.4质量％以下。

(锰(Mn)：0.4质量以下)

锰的含量超过0.4质量％时，由于可促进晶界偏析成分的晶界偏析而导致晶界强度显著降低，因此，无法成为耐延迟破坏性优异的螺栓。另外，锰的含量只要超过0质量％即可，没有特别限制，优选为0.2质量％以上。

(钼(Mo)：超过1.5质量％)

钼的含量为1.5质量％以下时，将氢无害化的钼系碳化物的生成量不充分，因此，无法成为耐延迟破坏性优异的螺栓。另外，虽然没有特别限制，但钼的含量优选为1.65质量％以下。

(磷和硫的合计(P+S)：0.03质量％以下)

磷和硫的合计含量超过0.03质量％时，因晶界偏析而导致晶界强度显著降低，因此，无法成为耐延迟破坏性优异的螺栓。另外，虽然没有特别限制，但磷和硫的合计含量优选为0.02％以下。

(第2实施方式)

接着，对本发明的第2实施方式的高强度螺栓详细地进行说明。本实施方式的高强度螺栓是使用上述本发明的一个实施方式的高强度螺栓用钢而得到的。

通过设定为这样的构成，成为耐延迟破坏性优异、具有高强度的螺栓。

这里，没有特别限制，例如，对于上述的高强度螺栓用钢，首先，进行冷锻，接着，进行滚轧成形，实施在920℃以上进行淬火、在570℃以上进行回火的热处理等，由此可以得到上述的高强度螺栓。另外，即使交换上述滚轧成形和上述热处理(淬火及回火)的顺序来进行，也可以得到上述的高强度螺栓。

例如，如果进行570℃以上的高温回火，则晶界渗碳体球状化而微细分散，可以提高晶界强度。

另外，本实施方式中，优选的是，表面具有磷酸铁覆膜及镀铬覆膜的任一者或两者。

通过在表面形成这样的覆膜，能够进一步提高耐延迟破坏性。

这里，对于本实施方式的高强度螺栓的一个例子，一边参照附图一边进一步详细地进行说明。图1是表示具有多连杆机构的往复式发动机的一个例子的部分剖面图。另外，图2是表示图1所示的下连杆的一个例子的概略的剖面图。

如图1所示，该往复式发动机100具备：上连杆103，其连结于活塞101的活塞销102；下连杆106，其将上连杆103和曲轴104的曲柄销105连结；控制连杆107，其一端可摆动地支承于发动机100侧，同时其另一端连结于下连杆106。另外，上连杆103和下连杆106借助上销108可旋转地彼此连结，控制连杆107和下连杆106借助控制销109可旋转地彼此连结。

而且，下连杆106利用上销108经由上连杆103接受活塞101受到的燃烧压力，通过以控制销109为支点的动作将力传递到曲柄销105。因而，活塞101受到的较大的燃烧压力、惯性负载经由活塞销102、上连杆103、上销108，从上销轴承部108a输入下连杆106。与此同时，以与该负载相平衡的方式，在曲柄销轴承部105a、控制销轴承部109a也产生负载。因而，各个轴承部(108a、105a、109a)的面压与具有通常的单连杆机构的往复式发动机相比变高。

因而，对下连杆的要求强度变高。另外，从提高燃油效率的观点考虑，还期望下连杆的小型化、轻质化。

如图2所示，下连杆106通常具有将分割的下连杆部件106A、106B用高强度螺栓1紧固的结构。而且，为了作成满足如上所述的要求性能的下连杆，需要耐延迟破坏性优异的高强度螺栓。对于本实施方式的高强度螺栓而言，虽然没有特别限制，但特别适于这样的下连杆部件的紧固。另外，108a、105a、109a为各轴承部。

实施例

下面，通过实施例进一步详细地说明本发明。

(实施例1～实施例8、比较例1～比较例8)

对于表1所示的组成的高强度螺栓用钢，进行冷锻，接着，进行滚轧成形，然后，实施在920℃以上进行淬火、在570℃以上进行回火的热处理，得到各例的高强度螺栓。

[表1]

[性能评价]

(耐延迟破坏性评价)

将各例的螺栓在盐酸中浸渍规定时间，观察螺栓是否破损。将得到的结果作为试验1的结果示于表1。另外，试验1的项目中，“OK”表示螺栓未破损，“NG”表示螺栓破损了。

(抗拉强度评价)

通过拉伸试验评价各例的螺栓的抗拉强度。确认了各例的螺栓的抗拉强度为1500MPa以上。

(成型性评价)

实际试制规定根数的螺栓，观察模具是否破损·磨损。将得到的结果作为试验2的结果示于表1。另外，试验2的项目中，“OK”表示模具未破损·磨损，“NG”表示模具破损·磨损了。另外，仅对试验1中结果为“OK”的螺栓进行试验2。

由表1可知，属于本发明的范围的实施例1～实施例8为耐延迟破坏性优异的高强度螺栓。另一方面，可知本发明之外的比较例1～3、5～8为耐延迟破坏性不优异的螺栓。另外，比较例4的锻造性显著差，因此不能用作高强度螺栓用钢。

以上通过一些实施方式及实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些，在本发明的主旨的范围内能够进行各种变形。

例如，上述的各实施方式、各实施例中记载的特征并不限定于各个实施方式、各个实施例，例如，可以对各实施方式的组成、制造时的详细条件、有无覆膜进行变更，或将各实施方式、各实施例的特征与上述的各实施方式、各实施例以外的特征进行组合。

另外，例如，在上述的实施方式中，作为高强度螺栓的应用部位示例了具有多连杆机构的发动机中的下连杆，但并不限定于此，当然也可以用于其它用途。

附图标记说明

1 高强度螺栓

100 往复式发动机

101 活塞

102 活塞销

103 上连杆

104 曲轴

105 曲柄销

105a 曲柄销轴承部

106 下连杆

106A、106B 下连杆部件

107 控制连杆

108 上销

108a 上销轴承部

109 控制销

109a 控制销轴承部