[发明专利]螺栓和紧固结构

说明书

本发明的螺栓在表面具备膜厚为3μm以上且20μm以下的铁类氧化膜，耐延迟断裂性优异，得到稳定的紧固轴力，并且本发明的螺栓具有下述组成：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)、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)。

技术领域

本发明涉及螺栓，更详细而言，本发明涉及紧固轴力的管理较容易的高强度螺栓。

背景技术

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，已知拉伸强度大于1200MPa的高碳钢的螺栓。

然而，高碳钢的高强度螺栓在静应力下经过一定时间后，突然脆性断裂即所谓的“延迟断裂”的发生是显著的，螺栓强度越高其发生的风险性越高。

所述延迟断裂是因材料-环境-应力的相互作用而产生的一种环境脆化，认为原因是氢引起的材料的脆化，通常，为了提高耐延迟断裂性，而进行了镀铬等的表面处理。

专利文献1中公开了通过使用包含硅的给定的组成的高碳钢，而抑制延迟断裂的高强度螺栓，记载了优选用镀铬皮膜、磷酸铁皮膜包覆。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]国际公开第2016/031528号

发明内容

发明所解决的技术问题

高强度螺栓具有较大的紧固轴力，由此出发，重要的是以使螺栓的断裂、阀座表面的凹陷不发生的方式对紧固轴力进行管理，通常而言，通过扭矩扳手管理紧固扭矩，从而确保紧固轴力。

然而，由于不是所有的紧固扭矩都用作紧固轴力，而是通过螺丝表面、阀座表面的摩擦被消耗，因此，即使以相同扭矩紧固也因螺栓的表面粗糙、润滑状态等而使紧固轴力不均匀。

即，即使紧固扭矩相同，当螺栓与被紧固物的摩擦较大时，产生较大摩擦损失而使紧固轴力变小，相反，当摩擦较小时，紧固轴力增大。

特别是，使用了包含硅的高碳钢的螺栓具有优异的拉伸强度、耐延迟断裂性，另一方面，相对于紧固扭矩的紧固轴力的不均匀较大，紧固轴力的管理困难。

此外，对于使用了高碳钢的螺栓，为了防止与对象材料的磨损、稳定紧固性而进行磷酸膜等的表面处理的情况下，易于发生氢侵入引起的延迟断裂，并且发生表面粗糙引起的疲劳强度降低。

鉴于这样的以往技术具有的问题，而完成了本发明，其目的使提供耐延迟断裂性优异，得到稳定的紧固轴力的高强度螺栓。

解决问题的技术手段

本发明人为了达成所述目而多次深入研究，结果发现，使用了包含硅的高碳钢的螺栓，与表面处理材料的亲和性较低，因高紧固扭矩使表面膜产生缺陷，造成螺栓的摩擦系数变化引起的紧固轴力的不均匀。

并且，发现通过在表面形成膜厚为3μm以上且20μm以下的铁类氧化膜代替电镀、磷酸类膜处理等的表面处理，而能够达成所述目的，完成了本发明。

即，本发明的螺栓在表面具备膜厚为3μm以上且20μm以下的铁类氧化膜，并且具有下述组成：

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)、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，