螺栓制造技术

本发明专利技术的螺栓具有回火马氏体组织，并且是具有下述组成的高碳钢的高强度螺栓：含有0.50质量％以上且0.65质量％以下的碳(C)、1.5质量％以上且2.5质量％以下的硅(Si)、1.0质量％以上且2.0质量％以下的铬(Cr)、0.2质量％以上且1.0质量％以下的锰(Mn)和1.5质量％以上且5.0质量％以下的钼(Mo)；作为杂质的磷(P)与硫(S)的总含量为0.03质量％以下；余部为铁(Fe)。并且，由于碳浓度满足下述式(1)，抑制了表面侧的马氏体相变发生的温度(Ms点)的上升，因此，热裂感受性较低、耐延迟断裂性优异。0.75≤X<1···式(1)。其中，式(1)中，X表示表面碳浓度/内部碳浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】螺栓
本专利技术涉及螺栓，更详细而言，涉及热裂感受性较低、耐延迟断裂性优异的高强度螺栓和高强度螺栓的制造方法。
技术介绍
从车辆的轻量化、紧凑化、高性能化的需求出发，需要螺栓的高强度化。通常，高强度螺栓通过淬火、回火而被赋予强度，具有回火马氏体组织。通常，具有回火马氏体组织、拉伸强度大于1200MPa的高碳钢的螺栓在使用中断裂的、所谓的“延迟断裂”的发生是显著的。延迟断裂是在静应力下，经过一定时间后，突然脆性断裂的现象，是因材料-环境-应力的相互作用而产生的一种环境脆化，认为是氢引起的材质劣化。专利文献1中公开了通过使用给定组成的高碳钢，而抑制延迟断裂的高强度螺栓。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2016/031528号
技术实现思路
专利技术所解决的技术问题然而，使用了高碳钢的高强度螺栓易于发生热处理引起的淬火开裂，通过磁粉探伤检查排除缺陷品，但是当裂纹极微少时存在磁粉探伤检查无法检出的风险。鉴于这样的以往技术具有的问题而完成了本专利技术，本专利技术的目的是提供，热裂感受性较低、耐延迟断裂性优异的高强度的螺栓。解决问题的技术手段本专利技术人为了达成所述目的而重复深入研究，结果发现，原因在于在高碳钢中易于在淬火时发生脱炭，使马氏体相变从表面侧发生。并且，发现通过使表面与内部的发生马氏体相变的温度(Ms点)的差减小，而达成所述目的，完成了本专利技术。即，本专利技术的螺栓是具有回火马氏体组织的高碳钢的高强度螺栓，其组成为：含有0.50质量％以上且0.65质量％以下的碳(C)、1.5质量％以上且2.5质量％以下的硅(Si)、1.0质量％以上且2.0质量％以下的铬(Cr)、0.2质量％以上且1.0质量％以下的锰(Mn)和1.5质量％以上且5.0质量％以下的钼(Mo)；作为杂质的磷(P)与硫(S)的总含量为0.03质量％以下；余部为铁(Fe)，并且所述螺栓的碳浓度满足下述式(1)，0.75≤X<1···式(1)其中，式(1)中，X表示表面碳浓度/内部碳浓度，所述表面碳浓度是螺栓轴部的距最表面深度为0.025mm的位置的碳浓度(质量％)，所述内部碳浓度是螺栓轴部的中心线的位置的碳浓度(质量％)。此外，本专利技术的螺栓的制造方法具有对螺栓进行淬火的淬火工序，所述螺栓具有下述组成：含有0.50质量％以上且0.65质量％以下的碳(C)、1.5质量％以上且2.5质量％以下的硅(Si)、1.0质量％以上且2.0质量％以下的铬(Cr)、0.2质量％以上且1.0质量％以下的锰(Mn)和1.5质量％以上且5.0质量％以下的钼(Mo)；作为杂质的磷(P)与硫(S)的总含量为0.03质量％以下；余部为铁(Fe)，并且，所述制造方法的所述淬火工序满足下述式(3)和式(4)，CP>0.45···式(3)螺栓碳浓度×0.75≤CP<螺栓碳浓度×1···式(4)其中，式(3)、式(4)中CP表示淬火时的氛围的碳势(质量％)，所述螺栓碳浓度是淬火前的螺栓的轴部的中心线的位置的碳浓度(质量％)。专利技术效果如果根据本专利技术，则能够通过使表面与内部的碳浓度的梯度减小，而抑制表面侧的马氏体相变发生的温度(Ms点)的上升，因此，提供热裂感受性较低、耐延迟断裂性优异的高强度的螺栓。具体实施方式对本专利技术的螺栓详细地进行说明。所述螺栓是具有回火马氏体组织的高碳钢的高强度螺栓，组成为：含有0.50质量％以上且0.65质量％以下的碳(C)、1.5质量％以上且2.5质量％以下的硅(Si)、1.0质量％以上且2.0质量％以下的铬(Cr)、0.2质量％以上且1.0质量％以下的锰(Mn)和1.5质量％以上且5.0质量％以下的钼(Mo)；作为杂质的磷(P)与硫(S)的总含量为0.03质量％以下；余部为铁(Fe)。并且，所述螺栓的碳浓度满足下述式(1)，0.75≤X<1···式(1)其中，式(1)中，X表示表面碳浓度/内部碳浓度，所述表面碳浓度是螺栓轴部的距最表面深度为0.025mm的位置的碳浓度(质量％)，所述内部碳浓度是螺栓轴部的中心线的位置的碳浓度(质量％)。通常，碳钢通过淬火而进行马氏体相变并形成马氏体组织。所述淬火后的马氏体组织是相同化学组成的组织中表现出最高硬度的组织，就淬火的碳钢而言，虽然随着碳浓度越高硬度越高，但是碳浓度越高的碳钢韧性越低而变脆，因此需要回火。在本专利技术中，“回火马氏体组织”是通过淬火后进行回火而形成的组织，是从淬火的马氏体组织析出碳化铁(Fe3C)而成的组织即屈氏体组织、索氏体组织。所述屈氏体是铁氧体与渗碳体的混合组织，通过在约400℃下进行回火而形成，所述索氏体组织是碳化铁(Fe3C)相比于屈氏体组织进一步粗化并凝聚而成的组织，可以通过在550～650℃下进行回火而形成。尤其是，由于索氏体组织具有韧性并且更耐冲击，故为优选的。就满足所述碳浓度的高碳钢的螺栓而言，通过使表面碳浓度与内部碳浓度的关系满足所述式(1)，而得到热裂感受性变低、没有热裂缺陷、耐延迟断裂性优异的高强度的螺栓。淬火引起的马氏体相变是伴随剪断变形的相变，是发生宏观的形状变化的相变。并且，碳浓度较高的碳钢易于在淬火时发生脱炭，易于使表面与内部之间的碳浓度的差变大。此外，通常，当碳浓度的减少时，同时碳钢的发生马氏体相变的温度(Ms点)上升。并且，由于因脱炭产生的碳浓度的梯度使马氏体相变时的发生应变增大，因此，发生龟裂。在本专利技术中，由于满足所述式(1)、碳浓度的梯度较小，因此，在表面与内部均匀地发生马氏体相变，使拉伸应力变小，热裂感受性变低，能够防止龟裂的发生。在所述式(1)的X小于0.75的情况下，易于发生热裂，在所述式(1)的X为1以上的情况下，因渗碳而使得表面的碳浓度变得过高，因此，耐延迟断裂性降低。接下来，对螺栓的组成进行说明。碳(C)的含量为0.50质量％以上且0.65质量％以下。当碳的含量小于0.50质量％时，由于不能得到充分的抗回火软化性，因回火而软化，因此，不能在高温下进行回火，耐延迟断裂性降低。此外，当碳的含量大于0.65质量％时，由于集聚氢的渗碳体的量显著增加，因此，耐延迟断裂性变得不优异。硅(Si)的含量为1.5质量％以上且2.5质量％以下。当硅的含量小于1.5质量％时，由于拉伸强度降低，并且，不能得到充分的抗回火软化性，不能实施在高温下的回火，因此，耐延迟断裂性降低。当硅的含量大于2.5质量％时，由于锻造性显著恶化，因此，难以将螺栓成形为给定的形状。铬(Cr)的含量为1.0质量％以上且2.0质量％以下。当铬的含量小于1.0质量％时，由于不能得到充分的抗回火软化性，不能实施在高温下的回火，因此，耐延迟断裂性降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺栓，其是具有回火马氏体组织的螺栓，所述螺栓具有下述组成：/n含有0.50质量％以上且0.65质量％以下的碳(C)、1.5质量％以上且2.5质量％以下的硅(Si)、1.0质量％以上且2.0质量％以下的铬(Cr)、0.2质量％以上且1.0质量％以下的锰(Mn)和1.5质量％以上且5.0质量％以下的钼(Mo)；/n作为杂质的磷(P)与硫(S)的总含量为0.03质量％以下；/n余部为铁(Fe)，并且/n所述螺栓的碳浓度满足下述式(1)，/n0.75≤X<1···式(1)/n其中，式(1)中，X表示表面碳浓度/内部碳浓度，/n所述表面碳浓度是螺栓轴部的距最表面深度为0.025mm的位置的碳浓度(质量％)，所述内部碳浓度是螺栓轴部的中心线的位置的碳浓度(质量％)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种螺栓，其是具有回火马氏体组织的螺栓，所述螺栓具有下述组成：
含有0.50质量％以上且0.65质量％以下的碳(C)、1.5质量％以上且2.5质量％以下的硅(Si)、1.0质量％以上且2.0质量％以下的铬(Cr)、0.2质量％以上且1.0质量％以下的锰(Mn)和1.5质量％以上且5.0质量％以下的钼(Mo)；
作为杂质的磷(P)与硫(S)的总含量为0.03质量％以下；
余部为铁(Fe)，并且
所述螺栓的碳浓度满足下述式(1)，
0.75≤X<1···式(1)
其中，式(1)中，X表示表面碳浓度/内部碳浓度，
所述表面碳浓度是螺栓轴部的距最表面深度为0.025mm的位置的碳浓度(质量％)，所述内部碳浓度是螺栓轴部的中心线的位置的碳浓度(质量％)。


2.根据权利要求1所述的螺栓，其中，
所述表面碳浓度为0.45质量％以上且0.6质量％以下。


3.根据权利要求1或2所述的螺栓，其满足下述式(2)，
-20(HV)≤H≤50(HV)···式(2)
其中，式(2)中，H表示内部硬度-表面硬度，
所述内部硬度是螺栓轴部的中心线的位置的维氏硬度，所述表面硬度是螺栓轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：浜田孝浩，小林大介，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP