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JP2018012874A - Method of manufacturing steel wire for bolt - Google Patents

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JP2018012874A
JP2018012874A JP2016144449A JP2016144449A JP2018012874A JP 2018012874 A JP2018012874 A JP 2018012874A JP 2016144449 A JP2016144449 A JP 2016144449A JP 2016144449 A JP2016144449 A JP 2016144449A JP 2018012874 A JP2018012874 A JP 2018012874A
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Japan
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mass
temperature
less
bolt
steel wire
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Application number
JP2016144449A
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Japanese (ja)
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洋介 松本
Yosuke Matsumoto
洋介 松本
千葉 政道
Masamichi Chiba
政道 千葉
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bolt steel wire excellent in delayed fracture resistance and fatigue characteristic and a method of manufacturing a bolt using the same.SOLUTION: There is provided a method of manufacturing a steel wire for bolt including a rolled material preparation process for preparing a rolled material containing C:0.20 to 0.60 mass%, Si:1.0 to 3.0 mass%, Mn:0.10 to 1.5 mass%, P:0.015 mass% or less, S:0.015 mass% or less, Cr:0.3 to 1.5 mass%, Al:0.001 to 0.10 mass%, N:0.001 to 0.02 mass% and the balance iron with inevitable impurities, a spheroidizing process for conducting spheroidizing on the rolled material in atmosphere containing carbon monoxide and carbon dioxide at temperature of 700 to 830°C for holding time of 5 to 15 hours, a cold working process for conducting cold working on the rolled material and a low temperature annealing process for conducting annealing on the rolled material under atmosphere with inert gas of 90 vol.% or more at a temperature of 600 to 700°C for holding time of 3 to 10 hours.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ボルト用鋼線の製造方法および当該ボルト用鋼線を用いたボルトの製造方法、とりわけ高い耐遅れ破壊性と疲労特性を発揮する高強度ボルト用鋼線の製造方法およびに当該ボルト用鋼線を用いた高強度ボルトに関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a steel wire for bolts, a method of manufacturing a bolt using the steel wire for bolts, particularly a method of manufacturing a steel wire for high-strength bolts exhibiting high delayed fracture resistance and fatigue characteristics, and the bolt The present invention relates to high-strength bolts using steel wires.

自動車および各種産業機械等に用いられるボルト用鋼線および当該ボルト用鋼線を用いて得られるボルトには耐遅れ破壊性が要求されている。とりわけ、高い耐疲労性を得るために、例えば1200MPa以上のような高い引張強度が要求される高強度ボルト用鋼線および当該高強度ボルト用鋼線を用いて得られる高強度ボルトでは耐遅れ破壊性が要求されている。   Delayed fracture resistance is required for bolt steel wires used in automobiles and various industrial machines and bolts obtained using the bolt steel wires. In particular, in order to obtain high fatigue resistance, for example, a high strength bolt steel wire that requires a high tensile strength such as 1200 MPa or more, and a high strength bolt obtained using the high strength bolt steel wire, delayed fracture resistance Sex is required.

鉄鋼材料に応力が与えられ、ある程度の時間が経過した後に発生する遅れ破壊の原因については、種々の要因が複雑に絡み合っていると考えられており、その原因を特定することは難しい。しかし、水素脆化現象が関与しているという点については一般的に共通の認識が持たれている。
一方,遅れ破壊現象に影響を及ぼす因子として、焼戻し温度、金属組織、材料硬さ(硬度)、結晶粒度および各種合金元素(組成)の影響等が認められてはいるものの、遅れ破壊の防止手段が確立されている訳ではなく、種々の方法が試行錯誤的に提案されているに過ぎないのが実情である。
Regarding the cause of delayed fracture that occurs after a certain amount of time has passed since the steel material is stressed, it is considered that various factors are intertwined in a complex manner, and it is difficult to identify the cause. However, there is generally a common recognition that the hydrogen embrittlement phenomenon is involved.
On the other hand, although factors such as tempering temperature, metal structure, material hardness (hardness), crystal grain size and various alloy elements (composition) are recognized as factors affecting delayed fracture phenomenon, means for preventing delayed fracture However, the fact is that various methods have only been proposed by trial and error.

遅れ破壊は一般的にC量が高くなるほど生じやすくなるため、鉄鋼材料の表層を意図的に脱炭させることで耐遅れ破壊性の向上が図れる。しかしながら、脱炭により表層硬さが低下し、耐疲労性が低下してしまう問題がある。
そのため、耐遅れ破壊性と耐疲労性を高いレベルで両立することは困難である。
実際、ボルト用鋼において、各種特性の改善を図る試みが行われているが、ある特性を改善できても耐遅れ破壊性と耐疲労性の一方または両方を満足できないことが多い。
Delayed fracture generally tends to occur as the amount of C increases. Therefore, delayed fracture resistance can be improved by intentionally decarburizing the surface layer of the steel material. However, there is a problem that surface hardness decreases due to decarburization and fatigue resistance decreases.
Therefore, it is difficult to achieve both delayed fracture resistance and fatigue resistance at a high level.
In fact, attempts have been made to improve various characteristics of bolt steel, but even if one characteristic can be improved, one or both of delayed fracture resistance and fatigue resistance are often not satisfied.

例えば、特許文献1には、Si含有量を適正化することでスケール剥離性を向上させた鋼材が提案されている。しかしながら、Si含有量を少なくしているため、十分な耐遅れ破壊性が得られない場合がある。また、低温焼鈍時の雰囲気に起因し、十分な耐疲労性を確保することができない場合がある。   For example, Patent Document 1 proposes a steel material whose scale peelability is improved by optimizing the Si content. However, since the Si content is reduced, sufficient delayed fracture resistance may not be obtained. In addition, due to the atmosphere during low-temperature annealing, sufficient fatigue resistance may not be ensured.

また、特許文献2は、金属組織を制御することでNbおよびTiを含有しなくても軟化特性および耐粗粒化性の両方を向上させた鋼材が提案されている。しかしながら、Crが添加さていないため耐食性に劣り、十分な耐遅れ破壊性を確保することが困難な場合がある。また、低温焼鈍を実施していないため、冷間圧造性が悪くなりボルト成型が困難な場合がある。   Patent Document 2 proposes a steel material in which both the softening characteristics and the coarse grain resistance are improved without containing Nb and Ti by controlling the metal structure. However, since Cr is not added, the corrosion resistance is inferior, and it may be difficult to ensure sufficient delayed fracture resistance. Moreover, since low temperature annealing is not implemented, cold forging may worsen and bolt molding may be difficult.

特開2002−241889号公報JP 2002-241889 A 特開2007−023310号公報JP 2007-023310 A

本発明は,上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は耐遅れ破壊性と疲労特性に優れたボルト鋼線およびこれを用いたボルトの製造方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the above situations, The objective is to provide the manufacturing method of a bolt steel wire excellent in delayed fracture resistance and fatigue characteristics, and this.

本発明に係るボルト用鋼線の製造方法は、
C :0.20〜0.60質量%
Si:1.0〜3.0質量%
Mn:0.10〜1.5質量%
P :0.015質量%以下
S :0.015質量%以下
Cr:0.3〜1.5質量%
Al:0.001〜0.10質量%
N :0.001〜0.02質量%
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である圧延材を準備する圧延材準備工程と、
前記圧延材に、一酸化炭素と二酸化炭素を含む雰囲気中で、温度:700〜830℃、保持時間:5〜15時間の球状化焼鈍を行う球状化焼鈍工程と、
前記圧延材に冷間加工を行う冷間加工工程と、
前記圧延材に、不活性ガスが90体積%以上の雰囲気中で、温度600〜700℃、保持時間:3〜10時間の焼鈍を行う、低温焼鈍工程と、
を含む。
The method for manufacturing a steel wire for bolts according to the present invention includes:
C: 0.20-0.60 mass%
Si: 1.0-3.0 mass%
Mn: 0.10 to 1.5% by mass
P: 0.015 mass% or less S: 0.015 mass% or less Cr: 0.3-1.5 mass%
Al: 0.001 to 0.10% by mass
N: 0.001 to 0.02 mass%
A rolled material preparation step of preparing a rolled material, the balance of which is iron and inevitable impurities,
In the atmosphere containing carbon monoxide and carbon dioxide, the spheroidizing annealing step for performing spheroidizing annealing at a temperature of 700 to 830 ° C. and a holding time of 5 to 15 hours,
A cold working step for cold working the rolled material;
A low temperature annealing step in which the rolled material is annealed at a temperature of 600 to 700 ° C. and a holding time of 3 to 10 hours in an atmosphere of 90% by volume or more of an inert gas;
including.

本発明に係るボルト用鋼線の製造方法は、必要に応じて、前記球状化焼鈍工程の雰囲気のカーボンポテンシャルが前記圧延材のC含有量に対して0.6〜1.1倍であってよい。   In the method for manufacturing a steel wire for bolts according to the present invention, the carbon potential of the atmosphere in the spheroidizing annealing step is 0.6 to 1.1 times the C content of the rolled material, if necessary. Good.

また、本発明に係るボルト用鋼線の製造方法は、必要に応じて、前記圧延材が以下の(a)〜(d)からなる群から選択される1つ以上を更に含有してよい。
(a)Cu:0%超0.5%以下およびNi:0%超1.0%以下からなる群から選択される少なくとも1つ
(b)Mo:0%超2%以下
(c)V:0%超1%以下
(d)Ti:0%超0.1%以下およびNb:0%超0.1%以下からなる群から選択される少なくとも1つ
Moreover, the manufacturing method of the steel wire for bolts which concerns on this invention may further contain one or more selected from the group which the said rolling material consists of the following (a)-(d) as needed.
(A) At least one selected from the group consisting of Cu: more than 0% and 0.5% or less and Ni: more than 0% and 1.0% or less (b) Mo: more than 0% and 2% or less (c) V: More than 0% and 1% or less (d) at least one selected from the group consisting of Ti: more than 0% and 0.1% or less and Nb: more than 0% and 0.1% or less

本発明に係るボルトの製造方法は、上記のボルト用鋼線を用いてボルト形状に冷間圧造する冷間圧造工程と、前記冷間圧造工程の前または後に前記ボルト用鋼線を870℃〜950℃に加熱して焼入れ焼戻しを行う焼入れ焼戻し工程と、を含んでよい。   The bolt manufacturing method according to the present invention includes a cold forging step of cold forging into a bolt shape using the bolt steel wire, and the bolt steel wire before or after the cold forging step. A quenching and tempering step of performing quenching and tempering by heating to 950 ° C.

本発明に係る製造方法により、耐遅れ破壊性と疲労特性に優れたボルト鋼線を提供することができる。さらに、当該ボルト用鋼線を用いることで、耐遅れ破壊性と疲労特性に優れたボルトを提供することが可能となる。   The manufacturing method according to the present invention can provide a bolt steel wire excellent in delayed fracture resistance and fatigue characteristics. Furthermore, by using the steel wire for bolts, it is possible to provide a bolt excellent in delayed fracture resistance and fatigue characteristics.

本発明者らは、鋭意検討した結果、詳細を後述するように、ボルト用鋼線の製造に用いる、圧延材等の鋼材の組成を適切な範囲とし、この線材に適切な条件で球状化焼鈍を行い、冷間加工を行った後、適切な条件で焼鈍を行うことで、耐遅れ破壊性と耐疲労性に優れたボルト鋼線を得ることができることを見出した。また、このボルト用鋼線をもちいて、焼入れ時の加熱温度を適正な範囲とすることで耐遅れ破壊性と耐疲労性に優れたボルトを得ることができることを見出した。
最初に本発明に係るボルト用鋼線の製造方法を詳述する。
As a result of intensive studies, the present inventors set the composition of steel materials such as rolled materials used in the manufacture of steel wires for bolts in an appropriate range, as will be described in detail later, and spheroidizing annealing under conditions appropriate for these wires. It was found that a bolt steel wire excellent in delayed fracture resistance and fatigue resistance can be obtained by annealing under appropriate conditions after performing cold working. Further, it has been found that a bolt excellent in delayed fracture resistance and fatigue resistance can be obtained by using this bolt steel wire and adjusting the heating temperature during quenching to an appropriate range.
The manufacturing method of the steel wire for bolts which concerns on this invention first is explained in full detail.

1.組成
本発明に係るボルト用鋼線の組成を以下に説明する。なお、ボルト用鋼線の組成は、溶解および鋳造により得られるビレットおよびこれらを加工して得られる圧延材等の鋼材の組成と実質的に同じである。
本発明のボルト用鋼線は、C:0.20〜0.60質量%、Si:1.0〜3.0質量%、Mn:0.10〜1.5質量%、P:0.015質量%以下、S:0.015質量%以下、Cr:0.3〜1.5質量%、Al:0.001〜0.10質量%、N:0.001〜0.02質量%を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である。
1. Composition The composition of the steel wire for bolts according to the present invention will be described below. The composition of the steel wire for bolts is substantially the same as the composition of steel materials such as billets obtained by melting and casting and rolled materials obtained by processing these.
The steel wire for bolts of the present invention has C: 0.20 to 0.60 mass%, Si: 1.0 to 3.0 mass%, Mn: 0.10 to 1.5 mass%, P: 0.015. Less than mass%, S: 0.015 mass% or less, Cr: 0.3-1.5 mass%, Al: 0.001-0.10 mass%, N: 0.001-0.02 mass% The balance is iron and inevitable impurities.

また、これに加えて、以下の(a)〜(d)からなる群から選択される1つ以上を更に含有してもよい。すなわち、以下の(a)〜(d)に記載された元素は選択的に添加される元素である。
(a)Cu:0質量%超0.5%以下およびNi:0質量%超1.0質量%以下からなる群から選択される少なくとも1つ
(b)Mo:0質量%超2質量%以下
(c)V:0%超1質量%以下
(d)Ti:0質量%超0.1質量%以下およびNb:0質量%超0.1質量%以下からなる群から選択される少なくとも1つ
なお、ボルト用鋼線およびボルト用鋼線に用いる圧延材の組成は、例えばICP発光分光分析法のような組成分析に一般的に用いられる方法を用いて求めることができる。また、配合に用いた原料組成が明らかな場合は、原料組成および用いた量から計算した値を用いてよい。
In addition to this, one or more selected from the group consisting of the following (a) to (d) may be further contained. That is, the elements described in the following (a) to (d) are elements that are selectively added.
(A) At least one selected from the group consisting of Cu: more than 0% by mass and 0.5% or less and Ni: more than 0% by mass and 1.0% by mass or less (b) Mo: more than 0% by mass and less than 2% by mass (C) V: more than 0% and 1% by weight or less (d) Ti: at least one selected from the group consisting of more than 0% by weight and 0.1% by weight or less and Nb: more than 0% by weight and 0.1% by weight or less In addition, the composition of the rolled steel used for the steel wire for bolts and the steel wire for bolts can be calculated | required using the method generally used for composition analysis like the ICP emission spectral analysis method, for example. Moreover, when the raw material composition used for mixing is clear, a value calculated from the raw material composition and the amount used may be used.

以下にこれら成分の詳細を説明する。
(1)C:0.20〜0.60質量%
Cは、得られたボルト用鋼線を用いてボルトを製造する際に行う焼入れ焼戻し処理において、焼入れ性を確保するため、および強度を確保するために添加する。目標とする強度を得るため、下限を0.20質量%とした。好ましい下限は0.25質量%であり、より好ましい下限は0.30質量%である。一方、Cを過剰に添加すると靭延性が低下し、耐遅れ破壊性が悪化するため、上限を0.60質量%とした。好ましい上限は0.50質量%であり、より好ましい上限は0.45質量%である。
Details of these components will be described below.
(1) C: 0.20 to 0.60 mass%
C is added in order to ensure hardenability and strength in a quenching and tempering process that is performed when a bolt is manufactured using the obtained steel wire for bolts. In order to obtain the target strength, the lower limit was set to 0.20% by mass. A preferable lower limit is 0.25% by mass, and a more preferable lower limit is 0.30% by mass. On the other hand, when C is added excessively, toughness deteriorates and delayed fracture resistance deteriorates, so the upper limit was made 0.60% by mass. A preferable upper limit is 0.50 mass%, and a more preferable upper limit is 0.45 mass%.

(2)Si:1.0〜3.0質量%
Siは脱酸剤として作用し、鋼の強度を確保に寄与するする。また、Siは粗大なセメンタイトの析出を抑制し、耐遅れ破壊性を向上させる。これらの効果を得るため、下限を1.0質量%とした。好ましい下限は1.3質量%であり、より好ましい下限は1.5質量%である。一方、Siはフェライト安定化元素であるため、過剰に添加するとボルト製造時の焼入れ焼戻し処理の焼入れ時にフェライトが析出し、疲労強度が低下するため、上限を3.0質量%とした。好ましい上限は2.5質量%であり、より好ましい上限は2.0質量%である。
(2) Si: 1.0 to 3.0% by mass
Si acts as a deoxidizer and contributes to ensuring the strength of the steel. Moreover, Si suppresses precipitation of coarse cementite and improves delayed fracture resistance. In order to obtain these effects, the lower limit was made 1.0 mass%. A preferable lower limit is 1.3% by mass, and a more preferable lower limit is 1.5% by mass. On the other hand, since Si is a ferrite stabilizing element, if excessively added, ferrite precipitates during quenching and tempering during bolt manufacturing and the fatigue strength decreases, so the upper limit was made 3.0 mass%. A preferable upper limit is 2.5 mass%, and a more preferable upper limit is 2.0 mass%.

(3)Mn:0.10〜1.5質量%
Mnは脱酸剤、脱硫剤として機能すると共に、焼入れ性を向上させるために添加する。これの効果を得るため、下限を0.10質量%とした。好ましい下限は0.13質量%であり、より好ましい下限は0.15質量%である。一方、Mnを過剰に添加すると粗大なMnSが生成し、疲労強度が低下するため、上限を1.5質量%とした。好ましい上限は1.0質量%であり、より好ましい上限は0.8質量%である。
(3) Mn: 0.10 to 1.5% by mass
Mn functions as a deoxidizer and desulfurizer and is added to improve hardenability. In order to obtain this effect, the lower limit was made 0.10% by mass. A preferable lower limit is 0.13% by mass, and a more preferable lower limit is 0.15% by mass. On the other hand, when Mn is added excessively, coarse MnS is generated and the fatigue strength is lowered, so the upper limit was made 1.5 mass%. A preferable upper limit is 1.0 mass%, and a more preferable upper limit is 0.8 mass%.

(4)P:0.015質量%以下(0質量%は含まない)
Pは結晶粒界に濃化することで鋼の靭延性を低下させ、耐遅れ破壊性を悪化させる。Pの含有量を0.015質量%以下とすることで耐遅れ破壊性が大きく向上する。好ましくは0.013質量%以下であり、より好ましくは0.010質量%以下である。Pの含有量は少なければ少ないほど好ましいが、ゼロとするのは製造上困難であり、0.003質量%程度は含有される。
(4) P: 0.015 mass% or less (excluding 0 mass%)
P is concentrated at the grain boundaries to lower the toughness of the steel and deteriorate the delayed fracture resistance. Delayed fracture resistance is greatly improved when the P content is 0.015 mass% or less. Preferably it is 0.013 mass% or less, More preferably, it is 0.010 mass% or less. The smaller the content of P, the better. However, it is difficult to make it zero, and about 0.003% by mass is contained.

(5)S:0.015質量%(0質量%は含まない)
SもPと同様、結晶粒界上に濃化することで鋼の靭延性を低下させ、耐遅れ破壊性を悪化させる。Sの含有量を0.015質量%以下とすることで耐遅れ破壊性が大きく向上する。好ましくは0.013質量%以下であり、より好ましくは0.010質量%以下である。Sの含有量は少なければ少ないほど好ましいが、ゼロとするのは製造上困難であり、0.003質量%程度は含有される。
(5) S: 0.015 mass% (excluding 0 mass%)
S, like P, concentrates on the grain boundaries to reduce the toughness of the steel and deteriorate the delayed fracture resistance. Delayed fracture resistance is greatly improved when the S content is 0.015 mass% or less. Preferably it is 0.013 mass% or less, More preferably, it is 0.010 mass% or less. The smaller the content of S, the better. However, it is difficult to make it zero, and about 0.003% by mass is contained.

(6)Cr:0.3〜1.5質量%
Crは鋼の耐食性を向上させ、耐遅れ破壊性を確保するために添加する。効果を得るため、下限を0.3質量%とした。好ましい下限は0.5質量%であり、より好ましい下限は0.7%質量である。一方、Crを過剰に添加すると効果が飽和すると共に、コスト増を招くため、上限を1.5質量%とした。好ましい上限は1.3質量%であり、より好ましい上限は1.1質量%である。
(6) Cr: 0.3 to 1.5% by mass
Cr is added to improve the corrosion resistance of the steel and ensure delayed fracture resistance. In order to obtain an effect, the lower limit was set to 0.3% by mass. A preferable lower limit is 0.5% by mass, and a more preferable lower limit is 0.7% by mass. On the other hand, if Cr is added excessively, the effect is saturated and the cost is increased, so the upper limit was made 1.5 mass%. A preferable upper limit is 1.3% by mass, and a more preferable upper limit is 1.1% by mass.

(7)Al:0.001〜0.10質量%
Alは脱酸剤として作用すると共に、窒化物を形成してピンニング効果により結晶粒の粗大化を防止するため、靭延性が向上し、耐遅れ破壊性や耐疲労性を向上させる。これらの効果を得るため、下限を0.001質量%とした。好ましい下限は0.01質量%であり、より好ましい下限は0.03質量%である。一方、Alを過剰に添加すると粗大な窒化物を形成し、冷間圧造性や疲労特性を悪化させるため、上限を0.1質量%とした。好ましい上限は0.08質量%であり、より好ましい上限は0.06質量%である。
(7) Al: 0.001 to 0.10% by mass
Al acts as a deoxidizing agent and forms nitrides to prevent crystal grains from becoming coarse due to the pinning effect, thereby improving toughness and improving delayed fracture resistance and fatigue resistance. In order to obtain these effects, the lower limit was made 0.001% by mass. A preferable lower limit is 0.01% by mass, and a more preferable lower limit is 0.03% by mass. On the other hand, when Al is added excessively, coarse nitrides are formed, and the cold headability and fatigue characteristics are deteriorated, so the upper limit was made 0.1 mass%. A preferable upper limit is 0.08 mass%, and a more preferable upper limit is 0.06 mass%.

(8)N:0.001〜0.02質量%
NはAl、TiおよびNbと窒化物を形成し、ピンニング効果により結晶粒の粗大化を防止するため、靭延性が向上し、耐遅れ破壊性および耐疲労性を向上させる。これらの効果を得るため、下限を0.001質量%とした。好ましい下限は0.003質量%であり、より好ましい下限は0.004質量%である。一方、Nを過剰に含有すると窒化物を形成しないフリーNが増加し、冷間圧造性が悪化するため、上限を0.02質量%とした。好ましい上限は0.015質量%であり、より好ましい上限は0.01質量%である。
窒素は、通常、製造工程において鋼中に不可避的に0.003質量%で含有される。従って、0.003質量%程度の含有量であれば、不可避的に含有されるNを活用してよい。一方、0.004質量%程度以上のN含有量を得ようとする場合は、製鋼工程において意図的に添加することで実現できる。
(8) N: 0.001 to 0.02 mass%
N forms nitrides with Al, Ti and Nb and prevents coarsening of the crystal grains by the pinning effect, so that toughness is improved and delayed fracture resistance and fatigue resistance are improved. In order to obtain these effects, the lower limit was made 0.001% by mass. A preferable lower limit is 0.003% by mass, and a more preferable lower limit is 0.004% by mass. On the other hand, when N is contained excessively, free N that does not form nitrides increases, and the cold heading property deteriorates. A preferable upper limit is 0.015 mass%, and a more preferable upper limit is 0.01 mass%.
Nitrogen is inevitably contained in steel in the production process at 0.003% by mass. Therefore, if the content is about 0.003 mass%, N inevitably contained may be utilized. On the other hand, when it is going to obtain N content about 0.004 mass% or more, it can implement | achieve by adding intentionally in a steelmaking process.

(9)残部
本発明のボルト用鋼線は上記成分を含み、残部は、鉄および不可避不純物である。不可避不純物は、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素である。
なお、例えば、PおよびSのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、残部を構成する「不可避不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。
本発明のボルト用鋼線は、必要に応じて、以下の(a)〜(d)から選択される1つ以上を更に含有してよい。これらの成分の添加により、耐遅れ破壊性および耐疲労性を更に向上させることができる。
(9) Remainder The steel wire for bolts of this invention contains the said component, and a remainder is iron and an unavoidable impurity. Inevitable impurities are elements that are brought in depending on the status of raw materials, materials, manufacturing equipment, and the like.
In addition, for example, like P and S, it is usually preferable that the content is small. Therefore, although it is an unavoidable impurity, there is an element that separately defines the composition range as described above. For this reason, in this specification, the term “inevitable impurities” constituting the balance is a concept that excludes elements whose composition ranges are separately defined.
The steel wire for bolts of this invention may further contain one or more selected from the following (a)-(d) as needed. By adding these components, delayed fracture resistance and fatigue resistance can be further improved.

(a)Cu:0質量%超0.5質量%以下およびNi:0質量%超1.0質量%以下から選択される少なくとも1つ
CuおよびNiは鋼の耐食性を向上させ、表面での水素発生量を低減することで耐遅れ破壊性を向上できる。これらの効果を得るため、Cuは0質量%超添加することが好ましい。より好ましくは0.1質量%以上であり、更に好ましくは0.2質量%以上である。Niは0質量%以上添加することが好ましい。より好ましくは0.2質量%以上であり、更に好ましくは0.4質量%以上である。一方、過剰に添加すると効果が飽和しコスト増に繋がる。そのため、Cuは0.5質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.4質量%以下であり、更に好ましくは0.3質量%以下である。Niは1.0質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.8質量%以下であり、更に好ましくは0.6質量%以下である。
(A) At least one selected from Cu: more than 0% by mass and 0.5% by mass or less and Ni: more than 0% by mass and 1.0% by mass or less Cu and Ni improve the corrosion resistance of the steel and hydrogen on the surface Delayed fracture resistance can be improved by reducing the amount generated. In order to obtain these effects, it is preferable to add more than 0% by mass of Cu. More preferably, it is 0.1 mass% or more, More preferably, it is 0.2 mass% or more. Ni is preferably added in an amount of 0% by mass or more. More preferably, it is 0.2 mass% or more, More preferably, it is 0.4 mass% or more. On the other hand, when it adds excessively, an effect will be saturated and it will lead to a cost increase. Therefore, Cu is preferably 0.5% by mass or less. More preferably, it is 0.4 mass% or less, More preferably, it is 0.3 mass% or less. Ni is preferably 1.0% by mass or less. More preferably, it is 0.8 mass% or less, More preferably, it is 0.6 mass% or less.

(b)Mo:0質量%超2質量%以下
Moは焼戻し時にFeおよびCr、V、Ti等と複合析出物を形成し、焼戻し軟化抵抗を上げることで強度を確保すると共に、水素トラップサイトになることで耐遅れ破壊性を向上させる。これらの効果を得るため、Moは0質量%超添加することが好ましい。より好ましくは0.2質量%以上であり、更に好ましくは0.5質量%以上である。一方、過剰に添加すると熱間での靭延性が低下し、鋼の生産性が低下するため、Moの添加量は2質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは1.5質量%以下であり、更に好ましくは1.1質量%以下である。
(B) Mo: more than 0% by mass to 2% by mass or less Mo forms composite precipitates with Fe, Cr, V, Ti, etc. during tempering, and increases the tempering softening resistance to ensure strength and at the hydrogen trap site. As a result, the delayed fracture resistance is improved. In order to obtain these effects, it is preferable to add more than 0% by mass of Mo. More preferably, it is 0.2 mass% or more, More preferably, it is 0.5 mass% or more. On the other hand, when added in excess, the hot ductility decreases and the productivity of steel decreases. Therefore, the amount of Mo added is preferably 2% by mass or less. More preferably, it is 1.5 mass% or less, More preferably, it is 1.1 mass% or less.

(c)V:0質量%超1質量%以下
Vは焼戻し時に微細な析出物を形成し、水素トラップサイトになることで耐遅れ破壊性を向上させる。この効果を得るため、Vは0質量%超添加することが好ましい。より好ましくは0.05質量%以上であり、更に好ましくは0.1質量%以上である。一方、過剰に添加すると効果が飽和しコスト増に繋がる。そのため、Vは1質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.5質量%以下であり、更に好ましくは0.3質量%以下である。
(C) V: more than 0% by mass and 1% by mass or less V forms fine precipitates during tempering and becomes a hydrogen trap site, thereby improving delayed fracture resistance. In order to obtain this effect, it is preferable to add more than 0% by mass of V. More preferably, it is 0.05 mass% or more, More preferably, it is 0.1 mass% or more. On the other hand, when it adds excessively, an effect will be saturated and it will lead to cost increase. Therefore, V is preferably 1% by mass or less. More preferably, it is 0.5 mass% or less, More preferably, it is 0.3 mass% or less.

(d)Ti:0質量%超0.1質量%以下およびNb:0%質量超0.1質量%以下から選択される少なくとも1つ
TiおよびNbは圧延過程や焼鈍工程で微細な析出物を形成し、焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制することで靭延性が向上し、耐遅れ破壊性の向上に寄与する。これらの効果を得るため、Tiは0質量%超添加することが好ましい。より好ましくは0.03質量%以上であり、更に好ましくは0.05質量%以上である。Nbは0質量%超添加することが好ましい。より好ましくは0.03質量%以上であり、更に好ましくは0.05質量%以上である。一方、TiおよびNbを過剰に添加すると粗大な炭窒化物を形成し、冷間圧造性が低下する。そのため、Tiは0.1質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.08質量%以下であり、更に好ましくは0.06質量%以下である。Nbは0.1質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.08質量%以下であり、更に好ましくは0.06質量%以下である。
(D) At least one selected from Ti: more than 0% by weight and less than 0.1% by weight and Nb: more than 0% by weight and not more than 0.1% by weight Ti and Nb are fine precipitates in the rolling process and annealing process. By forming and suppressing coarsening of austenite grains during quenching heating, toughness improves and contributes to improved delayed fracture resistance. In order to obtain these effects, it is preferable to add more than 0% by mass of Ti. More preferably, it is 0.03 mass% or more, More preferably, it is 0.05 mass% or more. Nb is preferably added in an amount exceeding 0% by mass. More preferably, it is 0.03 mass% or more, More preferably, it is 0.05 mass% or more. On the other hand, when Ti and Nb are added excessively, coarse carbonitrides are formed, and the cold heading property is lowered. Therefore, Ti is preferably 0.1% by mass or less. More preferably, it is 0.08 mass% or less, More preferably, it is 0.06 mass% or less. Nb is preferably 0.1% by mass or less. More preferably, it is 0.08 mass% or less, More preferably, it is 0.06 mass% or less.

2.圧延材の製造
上述したボルト用線材の組成とおなじ組成を有する圧延材を製造する。圧延材は、例えば、溶解・鋳造および分塊圧延によりビレットを得て、当該ビレットを熱間圧延することにより得ることができる。これらの工程の条件は、ボルト用鋼線に用いる圧延材の通常の製造条件と同じであってよい。
しかし、耐遅れ破壊性、疲労特性を向上させるには、熱間圧延の際のビレット再加熱時に950℃以上に加熱(以下、「ビレット再加熱温度」ということがある)し、900〜1100℃の温度域で線材または棒鋼形状に仕上げ圧延した後、続いて0.5〜13℃/秒の平均冷却速度で冷却することが望ましい。
この好ましい条件の詳細を以下に示す。
2. Production of rolled material A rolled material having the same composition as that of the bolt wire described above is produced. The rolled material can be obtained, for example, by obtaining a billet by melting / casting and split rolling and hot rolling the billet. The conditions for these steps may be the same as the normal production conditions for the rolled material used for the steel wire for bolts.
However, in order to improve delayed fracture resistance and fatigue characteristics, the steel is heated to 950 ° C. or higher during billet reheating during hot rolling (hereinafter sometimes referred to as “billet reheating temperature”), and 900 to 1100 ° C. After finishing and rolling into a wire or steel bar shape in the temperature range, it is desirable to subsequently cool at an average cooling rate of 0.5 to 13 ° C./second.
Details of these preferable conditions are shown below.

(1)ビレット再加熱温度:950℃以上
熱間圧延の際のビレット再加熱では、熱間圧延時の変形抵抗を下げるため、ビレット再加熱温度は好ましくは950℃以上、より好ましくは1000℃以上とする。この温度が950℃未満になると、熱間圧延時の変形抵抗が増大する。一方、ビレット再加熱温度が高くなり過ぎると鋼の溶解温度に近くなる。したがってビレット再加熱温度は好ましくは1400℃以下、より好ましくは1300℃以下、さらに好ましくは1250℃以下である。
(1) Billet reheating temperature: 950 ° C. or higher In billet reheating during hot rolling, the billet reheating temperature is preferably 950 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher in order to reduce deformation resistance during hot rolling. And When this temperature is less than 950 ° C., the deformation resistance during hot rolling increases. On the other hand, when the billet reheating temperature becomes too high, it becomes close to the melting temperature of steel. Accordingly, the billet reheating temperature is preferably 1400 ° C. or lower, more preferably 1300 ° C. or lower, and further preferably 1250 ° C. or lower.

(2)仕上げ圧延温度:900〜1100℃
仕上げ圧延温度が低くなり過ぎると、フェライト−オーステナイトの2相域となり、脱炭が促進される。またフェライト結晶粒が細かくなりすぎて強度が高くなり、冷間圧造性が悪化する。したがって仕上げ圧延温度は好ましくは900℃以上、より好ましくは950℃以上である。一方、仕上げ圧延温度が高くなり過ぎるとフェライト結晶粒が粗大化し、冷間圧造性が劣化する。したがって仕上げ圧延温度は好ましくは1100℃以下、より好ましくは1050℃以下である。
(2) Finish rolling temperature: 900-1100 ° C
If the finish rolling temperature is too low, it becomes a ferrite-austenite two-phase region, and decarburization is promoted. Further, the ferrite crystal grains become too fine and the strength is increased, and the cold heading property is deteriorated. Therefore, the finish rolling temperature is preferably 900 ° C. or higher, more preferably 950 ° C. or higher. On the other hand, if the finish rolling temperature becomes too high, the ferrite crystal grains become coarse and the cold heading property deteriorates. Therefore, the finish rolling temperature is preferably 1100 ° C. or lower, more preferably 1050 ° C. or lower.

なお、TiおよびNb等の添加元素を含有する場合も上記仕上げ圧延温度と同様の温度範囲でよい。仕上げ圧延温度は好ましくは900℃以上、より好ましくは950℃以上であり、これにより添加元素を微細な炭・窒化物として鋼中に析出させることができる。一方、仕上げ圧延温度は好ましくは1100℃以下、より好ましくは1050℃以下であり、この範囲であれば、十分に炭・窒化物を析出させることができる。   In addition, when it contains additional elements, such as Ti and Nb, the temperature range similar to the said finish rolling temperature may be sufficient. The finish rolling temperature is preferably 900 ° C. or higher, more preferably 950 ° C. or higher, so that the additive element can be precipitated in the steel as fine carbon / nitride. On the other hand, the finish rolling temperature is preferably 1100 ° C. or lower, more preferably 1050 ° C. or lower. Within this range, carbon / nitride can be sufficiently precipitated.

(3)仕上げ圧延後の平均冷却速度:0.5〜13℃/秒
仕上げ圧延後の平均冷却速度が速くなり過ぎると、表層にマルテンサイトが生成し、酸洗性が悪化する。従って、仕上げ圧延後の平均冷却速度は好ましくは13℃/秒以下、より好ましくは8℃/秒以下である。一方、圧延後の平均冷却速度が遅くなり過ぎると、生産性が悪化する。従って、仕上げ圧延後の平均冷却速度は好ましくは0.5℃/秒以上、より好ましくは1.0℃/秒以上である。
(3) Average cooling rate after finish rolling: 0.5 to 13 ° C./second If the average cooling rate after finish rolling becomes too fast, martensite is generated in the surface layer, and pickling properties deteriorate. Therefore, the average cooling rate after finish rolling is preferably 13 ° C./second or less, more preferably 8 ° C./second or less. On the other hand, when the average cooling rate after rolling becomes too slow, productivity deteriorates. Therefore, the average cooling rate after finish rolling is preferably 0.5 ° C./second or more, more preferably 1.0 ° C./second or more.

なお、熱間圧延により得た圧延材の表面にはスケールが形成していることから、必要に応じて酸洗またはショットブラスト等の手段を用いて、圧延材表面のスケールを除去してよい。   Since the scale is formed on the surface of the rolled material obtained by hot rolling, the scale on the surface of the rolled material may be removed using means such as pickling or shot blasting as necessary.

3.球状化焼鈍
次に圧延材に球状化焼鈍を施す。球状化焼鈍は、一酸化炭素と二酸化炭素を含む雰囲気中で、温度(均熱温度):700〜830℃、保持時間:5〜15時間で行う。
以下に球状化焼鈍の詳細を示す。
なお、本明細書では「3.球状化焼鈍」、「4.冷間加工」、「5.低温焼鈍」の順で記載している。好ましい実施形態の1つでは、上述の圧延材にこの順序に従い、球状化焼鈍、熱間加工および低温焼鈍を施す。しかし、この順序に限定されるものではない。例えば、圧延材に低温焼鈍を行った後、冷間加工を行い、その後球状化焼鈍を行う等任意の順序で行ってよい。
3. Spheroidizing annealing Next, the rolled material is subjected to spheroidizing annealing. Spheroidizing annealing is performed in an atmosphere containing carbon monoxide and carbon dioxide at a temperature (soaking temperature) of 700 to 830 ° C. and a holding time of 5 to 15 hours.
Details of the spheroidizing annealing are shown below.
In this specification, “3. Spheroidizing annealing”, “4. Cold working”, and “5. Low temperature annealing” are described in this order. In one preferred embodiment, the above-mentioned rolled material is subjected to spheroidizing annealing, hot working and low temperature annealing in this order. However, it is not limited to this order. For example, after low-temperature annealing is performed on the rolled material, it may be performed in any order such as cold working and then spheroidizing annealing.

(1)温度(均熱温度):700〜830℃
ボルト用鋼線をボルト形状に圧造する際の前処理として、球状化焼鈍を行う。球状化焼鈍を行うことによりセメンタイト等の炭化物が球状化し、必要な圧造性を確保することができる。上述の組成を有する鋼では、炭化物を球状化するには均熱温度を700〜830℃とする必要がある。均熱温度が700℃より低くなると加熱不足により炭化物が十分に固溶せず、球状化しない。また、均熱温度が830℃以上になるとオーステナイト単層になるため、球状化の核となる未固溶炭化物が無くなり、球状化しない。球状化焼鈍の均熱温度の好ましい下限は730℃であり、より好ましい下限は750℃である。一方、球状化焼鈍の均熱温度の好ましい上限は820℃であり、より好ましい上限は810℃である。
なお、温度は、通常は球状化焼鈍を行う熱処理炉の炉内温度を用いて管理してよい。また、必要に応じて、球状化焼鈍を行う圧延材の表面に熱電対等の温度計測手段を配置し、材料温度を測定することで管理してよい。
(1) Temperature (soaking temperature): 700 to 830 ° C
Spheroidizing annealing is performed as a pretreatment when forging a steel wire for bolts into a bolt shape. By performing spheroidizing annealing, carbides such as cementite are spheroidized, and necessary forgeability can be ensured. In the steel having the above composition, the soaking temperature needs to be 700 to 830 ° C. in order to spheroidize the carbide. When the soaking temperature is lower than 700 ° C., the carbide is not sufficiently dissolved due to insufficient heating and spheroidization is not achieved. In addition, when the soaking temperature is 830 ° C. or higher, an austenite single layer is formed, so that insoluble carbides that become spheroidizing nuclei disappear and spheroidization does not occur. The minimum with a preferable soaking temperature of spheroidizing annealing is 730 degreeC, and a more preferable minimum is 750 degreeC. On the other hand, the upper limit with preferable soaking temperature of spheroidizing annealing is 820 degreeC, and a more preferable upper limit is 810 degreeC.
In addition, you may manage temperature using the furnace temperature of the heat processing furnace which normally performs spheroidizing annealing. Moreover, you may manage by arrange | positioning temperature measuring means, such as a thermocouple, on the surface of the rolling material which spheroidizes annealing as needed, and measuring material temperature.

(2)保持時間:5〜15時間
上述の組成を有する鋼では、炭化物を球状化するには均熱温度での保持時間(均熱時間)を5〜15時間とする必要がある。保持時間が5時間より短くなると、炭素の拡散時間が十分に確保できず、球状化が促進しない。また、保持時間が15時間より長くなると、効果が飽和して生産性が低下する。保持時間の好ましい下限は6時間であり、より好ましい下限は7時間である。一方、保持時間の好ましい上限は14時間であり、より好ましい上限は13時間である。
なお、ここでいう保持時間とは、温度が所定の均熱温度範囲内にある時間をいう。
(2) Holding time: 5 to 15 hours In the steel having the above composition, the holding time at the soaking temperature (soaking time) needs to be 5 to 15 hours in order to spheroidize the carbide. When the holding time is shorter than 5 hours, a sufficient carbon diffusion time cannot be secured, and spheroidization is not promoted. Moreover, when holding time becomes longer than 15 hours, an effect will be saturated and productivity will fall. The preferable lower limit of the holding time is 6 hours, and the more preferable lower limit is 7 hours. On the other hand, the preferable upper limit of the holding time is 14 hours, and the more preferable upper limit is 13 hours.
Here, the holding time refers to a time during which the temperature is within a predetermined soaking temperature range.

(3)炉内雰囲気:一酸化炭素と二酸化炭素を含む雰囲気
球状化焼鈍時の炉内雰囲気は、鋼材の内部と表面のC量を均一にするため、一酸化炭素(ガス)と二酸化炭素(ガス)を含む必要がある。好ましい形態では、雰囲気ガスは一酸化炭素と二酸化炭素から成る。しかし、これに限定されず、一酸化炭素と二酸化炭素以外に、例えば水素、窒素またはアルゴン等の不活性ガスが含まれてもよい。
また、一酸化炭素と二酸化炭素の比率(混合比)は、カーボンポテンシャル(CP値)が鋼材のC含有量に対し0.6〜1.1倍となるようにすることが好ましい。より好ましくは0.8〜1.0倍であり、更に好ましくは0.8〜0.95倍である。カーボンポテンシャルのC含有量に対する比率をこのような範囲とすることで過度な脱炭による耐疲労性の低下および過度な浸炭による耐遅れ破壊性の低下をより確実に抑制できるという効果を得ることができる
カーボンポテンシャルは、例えば、炉内に配置したコイル状のピアノ線(CPコイル)の炭素量を測定することで求めることができる。
(3) In-furnace atmosphere: atmosphere containing carbon monoxide and carbon dioxide The atmosphere in the furnace during spheroidizing annealing is performed so that carbon monoxide (gas) and carbon dioxide ( Gas). In a preferred form, the atmospheric gas consists of carbon monoxide and carbon dioxide. However, the present invention is not limited to this, and in addition to carbon monoxide and carbon dioxide, an inert gas such as hydrogen, nitrogen, or argon may be included.
Moreover, it is preferable that the ratio (mixing ratio) of carbon monoxide and carbon dioxide is such that the carbon potential (CP value) is 0.6 to 1.1 times the C content of the steel material. More preferably, it is 0.8-1.0 times, More preferably, it is 0.8-0.95 times. By setting the ratio of the carbon potential to the C content in such a range, it is possible to obtain an effect of more reliably suppressing a decrease in fatigue resistance due to excessive decarburization and a decrease in delayed fracture resistance due to excessive carburization. The carbon potential that can be obtained can be determined, for example, by measuring the carbon content of a coiled piano wire (CP coil) placed in the furnace.

球状化焼鈍の好ましい条件として以下を挙げることができる。これらから選択される1つ以上を適用することが好ましい。
・抽出温度:680℃以下
抽出温度は耐遅れ破壊性や疲労特性に影響は及ぼさないが、鋼表面への赤スケール(ヘマタイト)生成を防ぐため、680℃以下で抽出することが好ましい。より好ましくは660℃であり、更に好ましくは650℃である。抽出温度の下限は特に設けないが、生産性の観点から一般的には550℃以上とすることが好ましい。より好ましくは570℃であり、更に好ましくは570℃以上である。抽出温度も均熱温度と同様に熱処理炉の炉内温度を用いて管理してよく、また、必要に応じて、材料温度を測定することで管理してよい
・投入温度:500〜700℃
・投入温度から均熱温度までの昇温速度:0.3〜5℃/分
・均熱温度から抽出温度までの冷却速度:0.3〜5℃/分
これらの温度も均熱温度と同様に熱処理炉の炉内温度を用いて管理してよく、また、必要に応じて、材料温度を測定することで管理してよい
Preferred conditions for spheroidizing annealing include the following. It is preferable to apply one or more selected from these.
Extraction temperature: 680 ° C. or lower Although the extraction temperature does not affect delayed fracture resistance and fatigue properties, it is preferable to extract at 680 ° C. or lower in order to prevent red scale (hematite) formation on the steel surface. More preferably, it is 660 degreeC, More preferably, it is 650 degreeC. Although there is no particular lower limit for the extraction temperature, it is generally preferably 550 ° C. or higher from the viewpoint of productivity. More preferably, it is 570 degreeC, More preferably, it is 570 degreeC or more. The extraction temperature may be managed by using the furnace temperature of the heat treatment furnace in the same manner as the soaking temperature, and may be managed by measuring the material temperature as necessary. Input temperature: 500 to 700 ° C.
・ Rise rate from charging temperature to soaking temperature: 0.3 to 5 ° C./min ・ Cooling rate from soaking temperature to extraction temperature: 0.3 to 5 ° C./min These temperatures are the same as soaking temperature May be managed using the furnace temperature of the heat treatment furnace, and may be managed by measuring the material temperature if necessary.

4.冷間加工
例えば、球状化焼鈍を行った圧延材等の圧延材に冷間加工を行う。冷間加工の例として伸線加工を挙げることができる。
伸線加工を行う場合、球状化焼鈍等により圧延材の表面に形成したスケールを除去するために、必要に応じて酸洗またはショットブラストを行ってよい。また、圧延材の表面に潤滑被膜を形成してもよい。伸線加工時に表面に潤滑剤被膜を形成してよい。
伸線加工による減面率は、好ましくは、10〜30%である。これらの減面率を得るために、例えば複数枚の伸線ダイスを通過させる等、複数回に分けて伸線してよい。
4). Cold work For example, cold work is performed on a rolled material such as a rolled material that has been subjected to spheroidizing annealing. An example of cold working is wire drawing.
When wire drawing is performed, pickling or shot blasting may be performed as necessary in order to remove scale formed on the surface of the rolled material by spheroidizing annealing or the like. Further, a lubricating film may be formed on the surface of the rolled material. A lubricant film may be formed on the surface during wire drawing.
The area reduction rate by wire drawing is preferably 10 to 30%. In order to obtain these area reduction ratios, for example, a plurality of wire drawing dies may be passed, and the wire may be drawn in multiple times.

5.低温焼鈍
冷間加工を行った圧延材に、冷間加工によるひずみの除去等を目的に低温焼鈍を施す。
低温焼鈍条件は、温度(均熱温度):600〜700℃、保持時間:3〜10時間、炉内雰囲気:不活性ガスが90体積%以上で実施する。
低温焼鈍を行った後、冷間加工を行い、さらにその後球状化焼鈍を行う場合には、低温焼鈍が圧延材を冷間加工に適した組織に調質する役割を担い、球状化焼鈍が冷間加工によるひずみの除去の役割を担うことになる。この場合も低温焼鈍条件は、温度(均熱温度):600〜700℃、保持時間:3〜10時間、炉内雰囲気:不活性ガスが90体積%以上で実施する。
以下に低温焼鈍の詳細を示す。
5. Low-temperature annealing A cold-worked rolled material is subjected to low-temperature annealing for the purpose of removing strain by cold working.
The low-temperature annealing conditions are as follows: temperature (soaking temperature): 600 to 700 ° C., holding time: 3 to 10 hours, furnace atmosphere: inert gas is 90% by volume or more.
When cold working is performed after low-temperature annealing, and then spheroidizing annealing is performed, the low-temperature annealing plays a role in refining the rolled material into a structure suitable for cold working, and spheroidizing annealing is cold. It will play the role of strain removal by hot working. Also in this case, the low-temperature annealing conditions are as follows: temperature (soaking temperature): 600 to 700 ° C., holding time: 3 to 10 hours, furnace atmosphere: inert gas is 90% by volume or more.
Details of the low-temperature annealing are shown below.

(1)温度(均熱温度):600〜700℃
低温焼鈍では、伸線加工等の冷間加工のひずみを十分に除去するため温度(均熱)を600℃以上とする必要がある。好ましくは620℃以上であり、より好ましくは630℃以上である。一方、温度が高くなり過ぎると球状炭化物が溶解しマトリクスがオーステナイト化することで、冷却時にパーライトとして析出し硬さが増加する。そのため、温度を700℃以下とする必要がある。好ましくは690℃以下であり、より好ましくは680℃以下である。
なお、温度は、通常は低温焼鈍を行う熱処理炉の炉内温度を用いて管理してよい。また、必要に応じて、低温焼鈍を行う冷間加工した圧延材の表面に熱電対等の温度計測手段を配置し、材料温度を測定することで管理してよい。
(1) Temperature (soaking temperature): 600 to 700 ° C
In low-temperature annealing, it is necessary to set the temperature (soaking) to 600 ° C. or higher in order to sufficiently remove cold-working strain such as wire drawing. Preferably it is 620 degreeC or more, More preferably, it is 630 degreeC or more. On the other hand, when the temperature becomes too high, the spherical carbide dissolves and the matrix is austenitized, so that it precipitates as pearlite during cooling and increases the hardness. Therefore, the temperature needs to be 700 ° C. or lower. Preferably it is 690 degrees C or less, More preferably, it is 680 degrees C or less.
In addition, you may manage temperature using the furnace temperature of the heat processing furnace which normally performs low temperature annealing. Moreover, you may manage by arrange | positioning temperature measuring means, such as a thermocouple, on the surface of the cold-rolled rolled material which performs low temperature annealing, and measuring material temperature as needed.

(2)保持時間:3〜10時間
冷間加工のひずみを十分に除去するため、保持時間(均熱時間)を3時間以上とする必要がある。好ましくは3.5時間以上であり、より好ましくは4時間以上である。一方、保持時間が長くなり過ぎると効果が飽和し生産性が落ちるため、上限は10時間とした。保持時間の好ましい上限は8時間であり、より好ましい上限は6時間である。
なお、ここでいう保持時間とは、温度が所定の均熱温度範囲内にある時間をいう。
(2) Holding time: 3 to 10 hours In order to sufficiently remove the strain of cold working, the holding time (soaking time) needs to be 3 hours or more. Preferably it is 3.5 hours or more, More preferably, it is 4 hours or more. On the other hand, if the holding time becomes too long, the effect is saturated and the productivity is lowered, so the upper limit was set to 10 hours. A preferable upper limit of the holding time is 8 hours, and a more preferable upper limit is 6 hours.
Here, the holding time refers to a time during which the temperature is within a predetermined soaking temperature range.

(3)炉内雰囲気:不活性ガスが90体積%以上
低温焼鈍時の炉内雰囲気は、冷間加工した圧延材が有する球状化焼鈍により生じた炭素勾配を維持するため窒素、水素またはアルゴン等の不活性ガスを主体とする必要がある。不活性ガスの濃度は90体積%以上である。好ましくは、不活性ガスは95体積%以上であり、より好ましくは98体積%以上であり、さらに好ましくは不活性ガスのみである。不活性ガス以外の含まれるガスの例として、不可避的に含まれる酸素および二酸化炭素を挙げることができる。
(3) In-furnace atmosphere: 90% by volume or more of inert gas In-furnace atmosphere during low-temperature annealing is nitrogen, hydrogen, argon, or the like in order to maintain the carbon gradient generated by spheroidizing annealing of the cold-worked rolled material It is necessary to mainly use the inert gas. The concentration of the inert gas is 90% by volume or more. Preferably, the inert gas is 95% by volume or more, more preferably 98% by volume or more, and even more preferably only the inert gas. As an example of the contained gas other than the inert gas, inevitably contained oxygen and carbon dioxide can be mentioned.

低温焼鈍の好ましい条件として以下を挙げることができる。これらから選択される1つ以上を適用することが好ましい。
・投入温度:500〜700℃
・投入温度から均熱温度までの昇温速度:0.3〜10℃/分
均熱温度から抽出温度までの冷却速度:0.3〜10℃/分
抽出温度:500〜700℃
これらの温度も均熱温度と同様に熱処理炉の炉内温度を用いて管理してよく、また、必要に応じて、材料温度を測定することで管理してよい
Preferred conditions for low-temperature annealing include the following. It is preferable to apply one or more selected from these.
-Input temperature: 500-700 ° C
-Temperature increase rate from charging temperature to soaking temperature: 0.3 to 10 ° C / min Cooling rate from soaking temperature to extraction temperature: 0.3 to 10 ° C / min Extraction temperature: 500 to 700 ° C
These temperatures may be managed using the furnace temperature of the heat treatment furnace in the same manner as the soaking temperature, and may be managed by measuring the material temperature as necessary.

6.スキンパス伸線
低温焼鈍等を施した圧延材に、スキンパス伸線(低減面率での伸線加工)を行うことが好ましい。これにより、ボルト加工により適した寸法精度を得ることができる。
スキンパス伸線の減面率は3〜10%であることが好ましい。
なお、スキンパス伸線を行う場合、低温焼鈍を行った材料の表面に形成したスケールを除去するために、必要に応じて酸洗またはショットブラストを行ってよい。また、低温焼鈍を行った圧延材(例えば、冷間加工した圧延材)の表面に潤滑被膜を形成してもよい。伸線加工時に表面に潤滑剤被膜を形成してよい。
6). Skin pass wire drawing It is preferable to perform skin pass wire drawing (drawing with reduced surface ratio) on a rolled material subjected to low temperature annealing or the like. Thereby, the dimensional accuracy more suitable for bolt processing can be obtained.
The area reduction rate of the skin pass drawing is preferably 3 to 10%.
In addition, when performing skin pass drawing, in order to remove the scale formed on the surface of the material subjected to low temperature annealing, pickling or shot blasting may be performed as necessary. Moreover, you may form a lubricating film on the surface of the rolling material (for example, cold-worked rolling material) which performed low temperature annealing. A lubricant film may be formed on the surface during wire drawing.

以上の工程により、本発明に係るボルト用鋼線を得ることができる。
次にこのボルト用鋼線を用いてボルトを加工する方法を説明する。
Through the above steps, the bolt steel wire according to the present invention can be obtained.
Next, a method for processing a bolt using the steel wire for bolt will be described.

7.ボルト加工
本発明に係るボルトは上述のボルト用鋼線を冷間圧造などによってボルト形状に成型し(ボルト成型)、更に焼入れ焼戻し処理をすることによって製造できる。
冷間圧造条件は特に制限がなく、ボルト成型に用いられている一般的な条件を適用してよい。
7). Bolt processing The bolt according to the present invention can be manufactured by forming the above-described steel wire for bolts into a bolt shape by cold forging (bolt forming) and further quenching and tempering.
The cold heading conditions are not particularly limited, and general conditions used for bolt molding may be applied.

一方、焼入れ焼戻し処理については、オーステナイト結晶粒径を制御するため、焼入れ時の加熱温度を好ましくは950℃以下、より好ましくは930℃以下、更に好ましくは910℃以下にする。一方、焼入れ時の加熱温度が低過ぎると球状炭化物が十分に固溶せず、必要な強度が得られない。したがって焼入れ時の加熱温度は好ましくは870℃以上、より好ましくは890℃以上、更に好ましくは900℃以上とする。
焼入れ時のその他の加熱条件は特に限定されないが、以下の条件が例示される。
焼入れ時の加熱時間:10〜45分
冷却方法:油冷
焼入れ温度:室温〜70℃
炉内雰囲気:一酸化炭素と二酸化炭素の混合雰囲気、窒素雰囲気、水素雰囲気または大気雰囲気など
On the other hand, in the quenching and tempering treatment, in order to control the austenite crystal grain size, the heating temperature during quenching is preferably 950 ° C. or less, more preferably 930 ° C. or less, and further preferably 910 ° C. or less. On the other hand, if the heating temperature at the time of quenching is too low, the spherical carbide is not sufficiently dissolved, and the required strength cannot be obtained. Therefore, the heating temperature during quenching is preferably 870 ° C. or higher, more preferably 890 ° C. or higher, and still more preferably 900 ° C. or higher.
Although the other heating conditions at the time of quenching are not specifically limited, The following conditions are illustrated.
Heating time during quenching: 10 to 45 minutes Cooling method: Oil cooling Quenching temperature: Room temperature to 70 ° C
Furnace atmosphere: Mixed atmosphere of carbon monoxide and carbon dioxide, nitrogen atmosphere, hydrogen atmosphere or air atmosphere, etc.

温度、時間などの焼戻し条件は必要な強度に応じて適宜変更することができる。   Tempering conditions such as temperature and time can be appropriately changed according to the required strength.

転造加工は焼入れ焼戻し前(前転造)に実施すれば変形が容易なため、金型寿命の向上が図れる。一方、焼入れ焼戻し後(後転造)に実施すれば圧縮残留応力が付与され、耐遅れ破壊性および耐疲労性がより向上する。転造のタイミングは特に限定せず、目的、用途によって適宜選択してよい。
以上に説明した、本発明のボルト鋼線を用いて得られる本発明のボルトは、優れた耐遅れ破壊性と耐疲労性を示す。
If the rolling process is performed before quenching and tempering (pre-rolling), deformation is easy, so that the mold life can be improved. On the other hand, if it is carried out after quenching and tempering (post-rolling), compressive residual stress is imparted, and delayed fracture resistance and fatigue resistance are further improved. The timing of rolling is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the purpose and application.
The bolt of the present invention obtained by using the bolt steel wire of the present invention described above exhibits excellent delayed fracture resistance and fatigue resistance.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and should be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, these are all possible and are included in the technical scope of the present invention.

1.サンプル作製
表1に示す化学成分組成の鋼材を溶製、鋳造、熱間圧延を行って直径12mmφの圧延材(線材)を製造した。その際、表2に示す条件でビレット再加熱、仕上げ圧延、仕上げ圧延後の冷却を行なって圧延材(線材)を得た。表2中の「CP/C量」は、それぞれのサンプルのC含有量に対するCP値の比率を示す。
1. Sample preparation A steel material having a chemical composition shown in Table 1 was melted, cast, and hot-rolled to produce a rolled material (wire material) having a diameter of 12 mmφ. At that time, billet reheating, finish rolling, and cooling after finish rolling were performed under the conditions shown in Table 2 to obtain a rolled material (wire). “CP / C amount” in Table 2 indicates the ratio of the CP value to the C content of each sample.

その後、表2に示す工程で脱スケール処理(P)、皮膜処理(L)、球状化焼鈍(SA)、低温焼鈍(LA)および伸線加工(Dr)を行い、9.06mmφのボルト用鋼線を製造した。各工程について、表2に記載していない条件は以下で実施した。
なお、表1および表2で下線を示した条件は、本発明が規定する条件から外れていることを示す。
実験No.17、18および19以外については、1回目の焼鈍を球状化焼鈍とし、2回目の焼鈍を低温焼鈍とした。一方、実験No.17については1回目の焼鈍を低温焼鈍とし、2回目の焼鈍を球状化焼鈍とし、実験No.18については、2回の焼鈍を何れも低温焼鈍とし、実験No.19については、2回の焼鈍を何れも球状化焼鈍とした。
Thereafter, descaling (P), film treatment (L), spheroidizing annealing (SA), low-temperature annealing (LA) and wire drawing (Dr) were performed in the steps shown in Table 2, and a 9.06 mmφ bolt steel A wire was manufactured. About each process, the conditions which are not described in Table 2 were implemented below.
It should be noted that the conditions underlined in Tables 1 and 2 are outside the conditions defined by the present invention.
Experiment No. Except for 17, 18 and 19, the first annealing was spheroidizing annealing, and the second annealing was low temperature annealing. On the other hand, Experiment No. For No. 17, the first annealing was low temperature annealing, the second annealing was spheroidizing annealing, For No. 18, the two annealings were both low-temperature annealing, and Experiment No. For No. 19, the two annealings were both spheroidizing annealing.

・脱スケール処理(P)
25%塩酸(70℃)に10分間浸漬してスケールを除去した。
・ Descaling treatment (P)
The scale was removed by immersion in 25% hydrochloric acid (70 ° C.) for 10 minutes.

・皮膜処理工程(L)
石灰石鹸槽に10分間浸漬することで石灰皮膜処理を行なった。
・ Film treatment process (L)
Lime film treatment was performed by immersing in a lime soap bath for 10 minutes.

・球状化焼鈍(SA)
投入温度:530℃
投入温度から均熱温度までの昇温速度:3℃/分
均熱温度から抽出温度までの冷却速度:0.5℃/分
抽出温度:640℃
実験No23以外は、雰囲気は一酸化炭素と二酸化炭素の混合気体とした。この混合気体のカーボンポテンシャル(CP値)の測定は炉内にピアノ線のコイル(CPコイル)を入れ、熱処理後にCPコイルのC量を分析することで測定した。
・ Spheroidizing annealing (SA)
Input temperature: 530 ° C
Temperature increase rate from charging temperature to soaking temperature: 3 ° C / min Cooling rate from soaking temperature to extraction temperature: 0.5 ° C / min Extraction temperature: 640 ° C
Except for Experiment No23, the atmosphere was a mixed gas of carbon monoxide and carbon dioxide. The carbon potential (CP value) of the mixed gas was measured by putting a piano wire coil (CP coil) in the furnace and analyzing the C amount of the CP coil after heat treatment.

・低温焼鈍(LA)
投入温度:500℃
投入温度から均熱温度までの昇温速度:3℃/min
均熱温度から抽出温度までの冷却速度:3℃/min
抽出温度:600℃
実験No.27以外は、雰囲気は窒素ガスとした。実験No.27は雰囲気を大気とした。
・ Low temperature annealing (LA)
Input temperature: 500 ° C
Temperature increase rate from charging temperature to soaking temperature: 3 ° C / min
Cooling rate from soaking temperature to extraction temperature: 3 ° C / min
Extraction temperature: 600 ° C
Experiment No. Except for 27, the atmosphere was nitrogen gas. Experiment No. In 27, the atmosphere was air.

・伸線工程(Dr)
1回目の伸線として、伸線ダイスを用いて伸線速度1m/秒でφ12.0mmから9.3mmφまで伸線した。
その後、熱処理、脱スケール、皮膜処理を実施後、2回目の伸線と9.06mmφまで仕上げ伸線(スキンパス伸線)を実施した。

Figure 2018012874
・ Drawing process (Dr)
As the first wire drawing, the wire was drawn from φ12.0 mm to 9.3 mmφ using a wire drawing die at a wire drawing speed of 1 m / sec.
Thereafter, after heat treatment, descaling, and film treatment, the second wire drawing and finish wire drawing (skin pass wire drawing) to 9.06 mmφ were performed.
Figure 2018012874

Figure 2018012874
Figure 2018012874

2.サンプル評価
それぞれのボルト用鋼線サンプルについて、多段フォーマーを用いてM10×1.5Pmm、長さ80mmのフランジボルトを冷間圧造で成型した。尚、Mは軸部の直径、Pはピッチを意味する。
2. Sample Evaluation About each steel wire sample for bolts, a flange bolt of M10 × 1.5 Pmm and length 80 mm was formed by cold heading using a multistage former. M represents the diameter of the shaft, and P represents the pitch.

(1)冷間圧造性
上記冷間圧造した際、フランジ割れの有無により冷間圧造性を評価した。冷間圧造性は、割れが生じないときには「P」(Pass)、割れが生じたときには不合格「F」(Failure)と評価した。
(1) Cold forging When cold forging described above, cold forging was evaluated based on the presence or absence of flange cracking. The cold heading property was evaluated as “P” (Pass) when no cracking occurred and “F” (Failure) when cracking occurred.

それぞれのボルトサンプルについて、表3で示す条件で焼入れ焼戻し処理を施した。この際、焼入れ時加熱の保持時間は20分、炉内雰囲気を窒素雰囲気、焼入れは60℃の油冷とした。また、焼戻しの保持時間は45分とし、焼戻し後に転造加工を施した。なお、冷間圧造性の評価結果が不合格のサンプルについては焼入れ焼戻し処理を行わなかった。   Each bolt sample was quenched and tempered under the conditions shown in Table 3. At this time, the holding time during quenching was 20 minutes, the furnace atmosphere was a nitrogen atmosphere, and the quenching was oil-cooled at 60 ° C. Moreover, the holding time of tempering was 45 minutes, and the rolling process was performed after tempering. In addition, the quenching and tempering process was not performed about the sample in which the evaluation result of cold forgeability failed.

(2)引張強度
焼入れ焼戻し処理後のサンプルについて、JIS B 1051(2014)に従って引張試験を行なってボルトの引張強度を測定した。
(2) Tensile strength The sample after quenching and tempering was subjected to a tensile test according to JIS B 1051 (2014) to measure the tensile strength of the bolt.

(3)耐遅れ破壊性
焼入れ焼戻し処理をしたボルトサンプルを冶具に降伏点狙いで締め付けた後、(a)冶具ごと1%HClに15分浸漬、(b)大気中で24時間暴露、(c)破断有無の確認、を1サイクルとし、これを10サイクル繰り返して評価した。ボルトは1水準に対し10本ずつ評価し、1本も破断しなかった場合は合格「P」とし、1本でも破断した場合は不合格「F」と評価した。
(3) Delayed fracture resistance After quenching and tempering the bolt sample to the jig aiming at the yield point, (a) the jig is immersed in 1% HCl for 15 minutes, (b) exposed in air for 24 hours, (c ) Confirmation of the presence or absence of breakage was defined as one cycle, and this was repeated for 10 cycles for evaluation. Ten bolts were evaluated with respect to one level. When none of the bolts broke, the test was “P”, and when one was broken, the test was “F”.

(4)耐疲労性
引張試験で求めた引張強度の0.6倍を平均応力とし、振幅応力を100MPaとして引張−引張の疲労試験を実施した。ボルトは1水準に対し3本ずつ実施し、10の7乗回まで実施して1本も破断しなかった場合は合格「P」とし、1本でも破断した場合は不合格「F」と評価した。
(4) Fatigue resistance A tensile-tensile fatigue test was performed with 0.6 times the tensile strength obtained in the tensile test as an average stress and an amplitude stress of 100 MPa. 3 bolts per level, and up to 10 7 times, if none breaks, pass “P”, and if even one breaks, reject “F” did.

Figure 2018012874
Figure 2018012874

これらの結果から、次のように考察できる。試験No.1〜17は本発明で規定する要件を満足する実施例である。これらはいずれも冷間圧造性、耐遅れ破壊性および耐疲労性に優れていた。   From these results, it can be considered as follows. Test No. Examples 1 to 17 are examples that satisfy the requirements defined in the present invention. All of these were excellent in cold heading, delayed fracture resistance and fatigue resistance.

実験No.18〜37は、本発明で規定する要件を満足しない比較例である。
実験No.18は、鋼線製造時に球状化焼鈍を実施せず、低温焼鈍を2回実施した例である。金属組織が球状化していないため、冷間圧造性が悪く、ボルト成型時にフランジ部に割れが生じた。
Experiment No. 18 to 37 are comparative examples that do not satisfy the requirements defined in the present invention.
Experiment No. No. 18 is an example in which low-temperature annealing was performed twice without performing spheroidizing annealing at the time of steel wire production. Since the metal structure was not spheroidized, the cold forgeability was poor, and a crack occurred in the flange part during bolt molding.

実験No.19は、鋼線製造時に低温焼鈍を実施せず、球状化焼鈍を2回実施した例である。球状化焼鈍を2回実施したことにより脱炭が促進され、耐疲労性が悪化した。
実験No.20は、球状化焼鈍時の温度が低かった例である。金属組織が球状化していないため、冷間圧造性が悪く、ボルト成型時にフランジ部に割れが生じた。
Experiment No. No. 19 is an example in which spheroidizing annealing was performed twice without performing low temperature annealing at the time of manufacturing the steel wire. Carburization annealing was promoted by carrying out spheroidizing annealing twice, and fatigue resistance deteriorated.
Experiment No. 20 is an example in which the temperature during spheroidizing annealing was low. Since the metal structure was not spheroidized, the cold forgeability was poor, and a crack occurred in the flange part during bolt molding.

実験No.21は、球状化焼鈍時の温度が高かった例である。均熱時に均一なオーステナイトとなったことで球状化が促進しなかったため、冷間圧造性が悪く、ボルト成型時にフランジ部に割れが生じた。
実験No.22は、球状化焼鈍時の保持時間が短かった例である。炭素の拡散時間が十分に確保できなかったため球状化が進んでおらず、冷間圧造性が悪く、ボルト成型時にフランジ部に割れが生じた。
Experiment No. No. 21 is an example in which the temperature during spheroidizing annealing was high. Spheroidization was not promoted by becoming uniform austenite at the time of soaking, so that cold forgeability was poor and cracking occurred in the flange portion during bolt molding.
Experiment No. 22 is an example in which the holding time during spheroidizing annealing was short. Since sufficient carbon diffusion time could not be secured, spheroidization did not progress, cold forging was poor, and cracks occurred in the flange part during bolt molding.

実験No.23は、球状化焼鈍時の炉内雰囲気を大気とした例である。雰囲気が適正でないため、脱炭が進行し、耐疲労性が悪化した。
実験No.24は、低温焼鈍時の温度が低かった例である。伸線時のひずみを十分に除去できておらず、鋼線の強度が増加したことで冷間圧造性が悪化した。
実験No.25は、低温焼鈍時の温度が高かった例である。均熱中にセメンタイトが溶解しオーステナイトが生成したため、冷却時にパーライト変態し、鋼線の強度が増加したことで冷間圧造性が悪化した。
Experiment No. No. 23 is an example in which the atmosphere in the furnace at the time of spheroidizing annealing is air. Since the atmosphere was not appropriate, decarburization progressed and fatigue resistance deteriorated.
Experiment No. 24 is an example in which the temperature during low-temperature annealing was low. The strain at the time of wire drawing could not be removed sufficiently, and the cold forgeability deteriorated because the strength of the steel wire increased.
Experiment No. 25 is an example in which the temperature during low-temperature annealing was high. Cementite dissolved during soaking and austenite was formed, so that pearlite transformation occurred during cooling, and the strength of the steel wire increased, resulting in deterioration of cold heading.

実験No.26は、低温焼鈍時の保持時間が短かった例である。伸線時のひずみを十分の除去できておらず、鋼線の強度が増加したことで冷間圧造性が悪化した。
実験No.27は、低温焼鈍時の炉内雰囲気を大気とした例である。不活性環境ではないため、脱炭が進行し、耐疲労性が悪化した。
Experiment No. No. 26 is an example in which the holding time at the time of low-temperature annealing was short. The strain at the time of wire drawing could not be removed sufficiently, and the cold forgeability deteriorated because the strength of the steel wire increased.
Experiment No. 27 is an example in which the atmosphere in the furnace at the time of low-temperature annealing is air. Since it was not an inert environment, decarburization progressed and fatigue resistance deteriorated.

実験No.28は、C量が少な過ぎる例である。焼入れ性が低いため、焼入れ時にマルテンサイト変態が起きず、必要な強度が得られなかった。
実験No.29は、C量が多過ぎる例である。靭延性が低下したことで耐遅れ破壊性が悪化した。
Experiment No. 28 is an example in which the amount of C is too small. Since the hardenability was low, martensitic transformation did not occur during quenching, and the required strength could not be obtained.
Experiment No. 29 is an example in which the amount of C is too large. Delayed fracture resistance deteriorated as the toughness decreased.

実験No.30は、Si量が少な過ぎる例である。焼戻し時に粗大なセメンタイトが生成したことで耐遅れ破壊性が悪化した。
実験No.31は、Si量が多過ぎる例である。焼入れ時にフェライトが生成し、破壊起点になったことで疲労特性が悪化した。
Experiment No. 30 is an example in which the amount of Si is too small. Delayed fracture resistance deteriorated due to the formation of coarse cementite during tempering.
Experiment No. 31 is an example in which the amount of Si is too large. Fatigue characteristics deteriorated because ferrite was generated during quenching and became the starting point of fracture.

実験No.32は、Mn量が多過ぎる例である。粗大なMnSが生成したことで応力集中源となり、耐疲労性が悪化した。
実験No.33は、P量が多過ぎる例である。鋼の靭延性が低下したことで耐遅れ破壊性が悪化した。
Experiment No. 32 is an example in which the amount of Mn is too large. The generation of coarse MnS became a stress concentration source, and fatigue resistance deteriorated.
Experiment No. 33 is an example in which the amount of P is too large. Delayed fracture resistance deteriorated as the toughness of steel decreased.

実験No.34は、S量が多過ぎる例である。鋼の靭延性が低下したことで耐遅れ破壊性が悪化した。
実験No.35は、Cr量が少な過ぎる例である。鋼の耐食性が低下したことで鋼表層の水素量が増加し、耐遅れ破壊性が悪化した。
Experiment No. 34 is an example in which the amount of S is too large. Delayed fracture resistance deteriorated as the toughness of steel decreased.
Experiment No. 35 is an example in which the amount of Cr is too small. As the corrosion resistance of the steel decreased, the amount of hydrogen in the steel surface layer increased and the delayed fracture resistance deteriorated.

実験No.36は、Al量が多過ぎる例である。粗大なAlNが生成したことで冷間圧造性が悪く、フランジ部に割れが生じた。
実験No.37は、N量が多過ぎる例である。窒化物を形成していないフリーNが増加し、冷間圧造性が低下したことでフランジ部に割れが生じた。
Experiment No. 36 is an example in which the amount of Al is too large. Due to the generation of coarse AlN, the cold forgeability was poor, and cracking occurred in the flange portion.
Experiment No. 37 is an example in which the amount of N is too large. Free N which does not form nitrides increased, and cracking occurred in the flange portion due to a decrease in cold heading.

Claims (4)

C :0.20〜0.60質量%
Si:1.0〜3.0質量%
Mn:0.10〜1.5質量%
P :0.015質量%以下
S :0.015質量%以下
Cr:0.3〜1.5質量%
Al:0.001〜0.10質量%
N :0.001〜0.02質量%
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である圧延材を準備する圧延材準備工程と、
前記圧延材に、一酸化炭素と二酸化炭素を含む雰囲気中で、温度:700〜830℃、保持時間:5〜15時間の球状化焼鈍を行う球状化焼鈍工程と、
前記圧延材に冷間加工を行う冷間加工工程と、
前記圧延材に、不活性ガスが90体積%以上の雰囲気中で、温度600〜700℃、保持時間:3〜10時間の焼鈍を行う、低温焼鈍工程と、
を含むボルト用鋼線の製造方法。
C: 0.20-0.60 mass%
Si: 1.0-3.0 mass%
Mn: 0.10 to 1.5% by mass
P: 0.015 mass% or less S: 0.015 mass% or less Cr: 0.3-1.5 mass%
Al: 0.001 to 0.10% by mass
N: 0.001 to 0.02 mass%
A rolled material preparation step of preparing a rolled material, the balance of which is iron and inevitable impurities,
In the atmosphere containing carbon monoxide and carbon dioxide, the spheroidizing annealing step for performing spheroidizing annealing at a temperature of 700 to 830 ° C. and a holding time of 5 to 15 hours,
A cold working step for cold working the rolled material;
A low temperature annealing step in which the rolled material is annealed at a temperature of 600 to 700 ° C. and a holding time of 3 to 10 hours in an atmosphere of 90% by volume or more of an inert gas;
Of steel wire for bolts including
前記球状化焼鈍工程の雰囲気のカーボンポテンシャルが、前記圧延材のC含有量に対して0.6〜1.1倍である請求項1に記載のボルト用鋼線の製造方法。   The method for producing a steel wire for a bolt according to claim 1, wherein the carbon potential of the atmosphere in the spheroidizing annealing step is 0.6 to 1.1 times the C content of the rolled material. 前記圧延材が以下の(a)〜(d)からなる群から選択される1つ以上を更に含有する請求項1または2に記載のボルト用鋼線の製造方法。
(a)Cu:0%超0.5%以下およびNi:0%超1.0%以下からなる群から選択される少なくとも1つ
(b)Mo:0%超2%以下
(c)V:0%超1%以下
(d)Ti:0%超0.1%以下およびNb:0%超0.1%以下からなる群から選択される少なくとも1つ
The manufacturing method of the steel wire for bolts of Claim 1 or 2 in which the said rolling material further contains 1 or more selected from the group which consists of the following (a)-(d).
(A) At least one selected from the group consisting of Cu: more than 0% and 0.5% or less and Ni: more than 0% and 1.0% or less (b) Mo: more than 0% and 2% or less (c) V: More than 0% and 1% or less (d) at least one selected from the group consisting of Ti: more than 0% and 0.1% or less and Nb: more than 0% and 0.1% or less
請求項1〜3の何れか1項に記載のボルト用鋼線を用いてボルト形状に冷間圧造する冷間圧造工程と、
前記冷間圧造工程の前または後に前記ボルト用鋼線を870℃〜950℃に加熱して焼入れ焼戻しを行う焼入れ焼戻し工程と、
を含むボルトの製造方法。
Cold forging step of cold forging into a bolt shape using the steel wire for bolts according to any one of claims 1 to 3,
A quenching and tempering step in which the bolt steel wire is heated to 870 ° C. to 950 ° C. and quenched and tempered before or after the cold forging step;
Of bolts including
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