[发明专利]螺栓用钢丝和螺栓及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为汽车用、各种工业机械用等使用的螺栓用钢，特别是不进行螺栓成形后的淬火回火处理，具有1200MPa以上的抗拉强度，并且兼具优异的冷锻性和抗滞后破坏性的高强度螺栓，和用于其的高强度螺栓用钢丝以及它们的制造方法。

背景技术

在用于汽车、普通机械和建筑物的高强度紧固部件中，通常应用将Cr、Mo等增量而成的合金强韧钢，并通过对其进行淬火回火处理而确保目标强度。另一方面，对于用于住宅物、各种弱电装置的高强度紧固部件，通常采用碳量为0.20％左右的低碳钢，通过渗碳淬火回火处理而达到目标强度。

但是，在前者情况中，受到在使用环境下浸入到钢中的氢的影响，在紧固后有螺栓破裂(滞后破坏)的可能性，多数情况下实用抗拉强度被控制在1100MPa以下。另一方面，在后者的情况中，通过渗碳淬火成为最表面硬度超过Hv600(按抗拉强度换算为1960MPa)的高硬度，因此在温差所致的结露等些微的环境变化也非常敏感地反应，隐含着产生滞后破坏的危险。

所述的滞后破坏被认为是各种因素复杂交织产生的，因此难以确定其原因。但是通常具有与氢脆化现象有关的共识。作为影响该氢脆化现象的因素，虽然基本上被认为是回火温度、组织、材料硬度、结晶粒度、各种合金元素的影响等，但是防止氢脆化的手段并没有确立，实际情况只不过是各种方法反复尝试错误而提出的。

另外近年来，为了降低螺栓制造成本和降低螺栓制造工序中排出的温室气体，而省略了螺栓成形后的淬火回火工序的非调质螺栓备受瞩目。非调质螺栓必须通过拉丝加工时的加工硬化来确保目标强度，但为了将加工硬化后的钢丝冷锻而进行螺栓成形，有导致制约螺栓形状、锻造模具寿命的降低等问题。该倾向伴随螺栓的高强度化变得显著，因此改善的需求非常强烈。针对上述问题，作为现有技术公开了以下的方法。

在专利文献1中公开了有效利用微细化合物的分散而抑制滞后破坏的技术。该技术是通过将合金钢淬火后在高温回火，由此使微细的合金系化合物大量析出，并且通过在该析出物中捕获在钢中来回移动的氢(扩散性氢)，而改善抗滞后破坏性。但是，由于大量添加合金元素和淬火回火工序是必须的，因此螺栓制造成本增加，且存在螺栓制造时排出温室气体的问题。

在专利文献2中公开了通过将珠光体钢强拉丝加工而使抗滞后破坏性提高的非调质螺栓的制造方法。该技术通过成为珠光体组织，使伴随氢脆化的晶界强度降低明显的旧奥氏体晶界消失，并且在珠光体组织中的渗碳体和铁素体的界面捕获钢中的氢，改善抗滞后破坏性。但是，专利文献2的技术中作为对象的螺栓强度为1500MPa，因优先高强度化而珠光体组织比例高，且螺栓成形前的变形阻力增加，因此存在模具寿命大大降低的问题。

在专利文献3中公开了在抗拉强度为900MPa以上的非调质膨径(ァツプヤツト)螺栓用钢中，通过使析出物分散于铁素体和珠光体组织中而提高抗滞后破坏性的技术。但是，若螺栓的抗拉强度为1100MPa以上，则伴随强拉丝加工而发生裂纹的极限压缩比降低，若螺栓成形时产生裂纹，则招致抗滞后破坏性的降低。

在专利文献4公开了在抗拉强度为900MPa以上的非调质螺栓用钢中，通过有效利用贝氏体组织使冷锻性提高的技术。但是，贝氏体组织加工硬化率低，因此得到1200MPa以上的螺栓强度很困难。还有，贝氏体组织与马氏体组织、珠光体组织等相比，容易产生松弛导致的应力弛豫的影响，在维持紧固后的螺栓特性方面也存在问题。

在专利文献5中公开了通过对中碳锰钢丝材进行等温相变处理，由此得到冷锻性优异的非调质高强度螺栓用钢丝的技术。该技术特别着眼于热轧时产生的钢材的强度不规则地降低和螺栓成形前的变形阻力降低的技术，可以制造抗拉强度为1000MPa级的螺栓。但是，专利文献5中没有导入使钢中氢不受影响的措施，该技术不能够对应滞后破坏变得显著的1200MPa以上的抗拉强度的螺栓。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4031068号公报

专利文献2：日本特开2000-337334号公报

专利文献3：日本特开2003-113444号公报

专利文献4：日本特开平2-166229号公报

专利文献5：日本专利第1521033号公报

发明内容

发明所要解决的课题