[发明专利]螺栓

说明书

提供具有高强度，并且具有优异的耐氢脆化特性的螺栓。本发明的实施方式的螺栓具有如下的化学组成：以质量％计，含有C：0.32～0.39％、Si：0.15％以下、Mn：0.40～0.65％、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Cr：0.85～1.25％、Al：0.005～0.060％、Ti：0.010～0.050％、B：0.0010～0.0030％、N：0.0015～0.0080％、O：0.0015％以下、Mo：0～0.05％、V：0～0.05％、和Cu：0～0.50％、Ni：0～0.30％、以及Nb：0～0.05％，余量由Fe和杂质组成，满足式(1)和式(2)；所述螺栓具有1000～1300MPa的拉伸强度，且满足式(3)。4.9≤10C+Si+2Mn+Cr+4Mo+5V≤6.1 (1) Mn/Cr≤0.55 (2) [固溶Cr]/Cr≥0.70 (3)

技术领域

本发明涉及螺栓，更详细而言，涉及高强度的螺栓。

背景技术

近年来，为了应对环境问题等，要求用于汽车、工业机械、建筑物等的构件的轻量化和高强度化。尤其是，在以发动机汽缸盖螺栓和连杆螺栓为代表的汽车螺栓中，要求1000MPa以上的拉伸强度。

然而，如果螺栓的拉伸强度达到1000MPa以上的高强度，则氢脆化敏感性提高，耐氢脆化(延迟断裂)特性降低。作为这种高强度的螺栓的原材料，可以使用大量地含有Mo等合金元素的SCM钢(JIS标准)，以及含有V等高价的合金元素的合金钢等。这些合金钢被制造成线材，进一步通过拉丝和冷锻制造成螺栓。

当使用上述合金钢作为螺栓时，耐氢脆化特性提高。然而，这些合金钢大量地含有合金元素，因此淬透性高。因此，在对这些合金钢进行热轧而制造线材时，形成了贝氏体等硬质组织。由于包含硬质组织的线材较硬，所以很难进行拉丝和冷锻。因此，当使用这些合金钢的线材形成螺栓时，通常在实施拉丝和冷锻之前，进行多次软化热处理。多次软化热处理导致螺栓的制造成本上升。因此，要求降低制造成本的同时，可以实现高强度化以及优异的耐氢脆化特性的螺栓。

为了抑制线材制造时的贝氏体的生成，只要减少钢中的Mo和V等合金元素即可。此时，由于抑制了贝氏体的生成，可以省略或简化软化热处理。然而，难以使螺栓达到高强度，进而，耐氢脆化特性也降低。

例如，在下述的几个专利文献中提出了具有高强度的螺栓。这些专利文献中提出的螺栓通过含有硼来提高淬透性并强化晶界，以提高强度。

具体而言，日本特开平10-53834号公报(专利文献1)中公开的螺栓以质量％计含有B：0.0008～0.004％、C：0.4％以下、Ti：0.025～0.06％、N：0.006％以下。在该螺栓中，热轧时的铁素体晶粒度FGc与除TiN以外的Ti化合物的关系满足：[除TiN以外的Ti化合物的量/FGc^1/2]×1000≥3。此外，奥氏体晶粒度编号为5以上。由此，专利文献1中记载了拉伸强度超过785N/mm²。

然而，在专利文献1的螺栓中，当Mn含量高、Cr含量低时，有时耐氢脆化特性会降低。

日本特表2009-521600号公报(专利文献2)中公开的螺栓具有如下的组成：以重量％计，含有碳0.35～0.55％、硅0.05～2.0％、锰0.1～0.8％、硼0.001～0.004％、铬0.3％～1.5％、总氧(T.O)0.005％以下、磷0.015％以下、硫0.010％以下，进一步含有选自由钒0.05～0.5％、铌0.05～0.5％、镍0.1～0.5％、钼0.1～1.5％、以及钛0.01～0.1％组成的组中的至少1种，余量由Fe和杂质组成。该螺栓具有由铁素体和回火马氏体组成的内部组织，内部组织中，铁素体的含量按面积率计为3～10％。专利文献2中记载了该螺栓实现了优异的耐延迟断裂特性和高强度化。