本發(fā)明涉及高強(qiáng)度螺栓用鋼及高強(qiáng)度螺栓。進(jìn)一步詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的高強(qiáng)度螺栓用鋼及使用該高強(qiáng)度螺栓用鋼而得到的高強(qiáng)度螺栓。

背景技術(shù)：

以往提出了一種具有高強(qiáng)度的耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，由于該機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼由單純的組成構(gòu)成，因此，再循環(huán)性?xún)?yōu)異，而且不需要復(fù)雜的加工熱處理(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1。)。

該機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼是如下所述的鋼材：其組成以重量％計(jì)，C為0.2～0.7％、Si為0.2～2.55、Mn為0.05～1.0％、Cr為0.2～1.5％、Mo為0.3～1.5％，而且合金元素的總量滿(mǎn)足Si+Mn+Cr+Mo≤5重量％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，在500℃～Ae1點(diǎn)以下的溫度范圍內(nèi)，在回火參數(shù)λ為λ＝T(20+logt)≥15800(式中，T表示溫度(K)、t表示時(shí)間(h))的條件下實(shí)施回火處理，抗拉強(qiáng)度為1800MPa以上。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本國(guó)特開(kāi)2003-73769號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

然而，對(duì)于使用專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼而得到的螺栓而言，存在對(duì)于更進(jìn)一步提高耐延遲破壞性的要求并不充分的問(wèn)題。

本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)具有的課題而完成的。而且，本發(fā)明的目的是提供耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的高強(qiáng)度螺栓用鋼及使用該高強(qiáng)度螺栓用鋼而得到的高強(qiáng)度螺栓。

用于解決問(wèn)題的方案

本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的而反復(fù)進(jìn)行了潛心研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用具有規(guī)定組成的高強(qiáng)度螺栓用鋼等，能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明的高強(qiáng)度螺栓用鋼含有0.50～0.65質(zhì)量％的碳、1.5～2.5質(zhì)量％的硅、1.0質(zhì)量％以上的鉻、0.4質(zhì)量％以下的錳、超過(guò)1.5質(zhì)量％的鉬、合計(jì)為0.03質(zhì)量％以下的磷和硫，余量由鐵及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。

另外，本發(fā)明的高強(qiáng)度螺栓是使用上述本發(fā)明的高強(qiáng)度螺栓用鋼而得到的。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，將高強(qiáng)度螺栓用鋼設(shè)定為如下構(gòu)成：含有0.50～0.65質(zhì)量％的碳、1.5～2.5質(zhì)量％的硅、1.0質(zhì)量％以上的鉻、0.4質(zhì)量％以下的錳、超過(guò)1.5質(zhì)量％的鉬、合計(jì)為0.03質(zhì)量％以下的磷和硫，余量由鐵及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。

因此，可以提供耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的高強(qiáng)度螺栓用鋼及使用該高強(qiáng)度螺栓用鋼而得到的高強(qiáng)度螺栓。

附圖說(shuō)明

圖1是表示具有多連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)例子的部分剖面圖。

圖2是表示圖1所示的下連桿的一個(gè)例子的概略的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面，對(duì)本發(fā)明的高強(qiáng)度螺栓用鋼及使用該高強(qiáng)度螺栓用鋼而得到的高強(qiáng)度螺栓詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。

(第1實(shí)施方式)

首先，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的高強(qiáng)度螺栓用鋼詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的高強(qiáng)度螺栓用鋼含有0.50～0.65質(zhì)量％的碳、1.5～2.5質(zhì)量％的硅、1.0質(zhì)量％以上的鉻、0.4質(zhì)量％以下的錳、超過(guò)1.5質(zhì)量％的鉬、合計(jì)為0.03質(zhì)量％以下的磷和硫，余量由鐵及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。

通過(guò)設(shè)定為這樣的構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)耐延遲破壞性?xún)?yōu)異、具有高強(qiáng)度的螺栓。另外，如果使用該高強(qiáng)度螺栓用鋼成型為螺栓，則可成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異、具有高強(qiáng)度的螺栓。

(碳(C)：0.50～0.65質(zhì)量％)

碳的含量低于0.50質(zhì)量％時(shí)，得不到充分的抗回火軟化性，不能實(shí)施后述的高溫回火，因此，無(wú)法成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的螺栓。

另外，碳的含量超過(guò)0.65質(zhì)量％時(shí)，積蓄氫的滲碳體的量顯著增加，因此，無(wú)法成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的螺栓。

(硅(Si)：1.5～2.5質(zhì)量％)

硅的含量低于1.5質(zhì)量％時(shí)，得不到充分的抗回火軟化性，不能實(shí)施后述的高溫回火，因此，無(wú)法成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的螺栓。

另外，硅的含量超過(guò)2.5質(zhì)量％時(shí)，鍛造性顯著惡化，因此，不能成型為規(guī)定的螺栓。

(鉻(Cr)：1.0質(zhì)量％以上)

鉻的含量低于1.0質(zhì)量％時(shí)，得不到充分的抗回火軟化性，不能實(shí)施后述的高溫回火，因此，無(wú)法成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的螺栓。另外，雖然沒(méi)有特別限制，但鉻的含量?jī)?yōu)選為1.4質(zhì)量％以下。

(錳(Mn)：0.4質(zhì)量以下)

錳的含量超過(guò)0.4質(zhì)量％時(shí)，由于可促進(jìn)晶界偏析成分的晶界偏析而導(dǎo)致晶界強(qiáng)度顯著降低，因此，無(wú)法成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的螺栓。另外，錳的含量只要超過(guò)0質(zhì)量％即可，沒(méi)有特別限制，優(yōu)選為0.2質(zhì)量％以上。

(鉬(Mo)：超過(guò)1.5質(zhì)量％)

鉬的含量為1.5質(zhì)量％以下時(shí)，將氫無(wú)害化的鉬系碳化物的生成量不充分，因此，無(wú)法成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的螺栓。另外，雖然沒(méi)有特別限制，但鉬的含量?jī)?yōu)選為1.65質(zhì)量％以下。

(磷和硫的合計(jì)(P+S)：0.03質(zhì)量％以下)

磷和硫的合計(jì)含量超過(guò)0.03質(zhì)量％時(shí)，因晶界偏析而導(dǎo)致晶界強(qiáng)度顯著降低，因此，無(wú)法成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的螺栓。另外，雖然沒(méi)有特別限制，但磷和硫的合計(jì)含量?jī)?yōu)選為0.02％以下。

(第2實(shí)施方式)

接著，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的高強(qiáng)度螺栓詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的高強(qiáng)度螺栓是使用上述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的高強(qiáng)度螺栓用鋼而得到的。

通過(guò)設(shè)定為這樣的構(gòu)成，成為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異、具有高強(qiáng)度的螺栓。

這里，沒(méi)有特別限制，例如，對(duì)于上述的高強(qiáng)度螺栓用鋼，首先，進(jìn)行冷鍛，接著，進(jìn)行滾軋成形，實(shí)施在920℃以上進(jìn)行淬火、在570℃以上進(jìn)行回火的熱處理等，由此可以得到上述的高強(qiáng)度螺栓。另外，即使交換上述滾軋成形和上述熱處理(淬火及回火)的順序來(lái)進(jìn)行，也可以得到上述的高強(qiáng)度螺栓。

例如，如果進(jìn)行570℃以上的高溫回火，則晶界滲碳體球狀化而微細(xì)分散，可以提高晶界強(qiáng)度。

另外，本實(shí)施方式中，優(yōu)選的是，表面具有磷酸鐵覆膜及鍍鉻覆膜的任一者或兩者。

通過(guò)在表面形成這樣的覆膜，能夠進(jìn)一步提高耐延遲破壞性。

這里，對(duì)于本實(shí)施方式的高強(qiáng)度螺栓的一個(gè)例子，一邊參照附圖一邊進(jìn)一步詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示具有多連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)例子的部分剖面圖。另外，圖2是表示圖1所示的下連桿的一個(gè)例子的概略的剖面圖。

如圖1所示，該往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)100具備：上連桿103，其連結(jié)于活塞101的活塞銷(xiāo)102；下連桿106，其將上連桿103和曲軸104的曲柄銷(xiāo)105連結(jié)；控制連桿107，其一端可擺動(dòng)地支承于發(fā)動(dòng)機(jī)100側(cè)，同時(shí)其另一端連結(jié)于下連桿106。另外，上連桿103和下連桿106借助上銷(xiāo)108可旋轉(zhuǎn)地彼此連結(jié)，控制連桿107和下連桿106借助控制銷(xiāo)109可旋轉(zhuǎn)地彼此連結(jié)。

而且，下連桿106利用上銷(xiāo)108經(jīng)由上連桿103接受活塞101受到的燃燒壓力，通過(guò)以控制銷(xiāo)109為支點(diǎn)的動(dòng)作將力傳遞到曲柄銷(xiāo)105。因而，活塞101受到的較大的燃燒壓力、慣性負(fù)載經(jīng)由活塞銷(xiāo)102、上連桿103、上銷(xiāo)108，從上銷(xiāo)軸承部108a輸入下連桿106。與此同時(shí)，以與該負(fù)載相平衡的方式，在曲柄銷(xiāo)軸承部105a、控制銷(xiāo)軸承部109a也產(chǎn)生負(fù)載。因而，各個(gè)軸承部(108a、105a、109a)的面壓與具有通常的單連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比變高。

因而，對(duì)下連桿的要求強(qiáng)度變高。另外，從提高燃油效率的觀點(diǎn)考慮，還期望下連桿的小型化、輕質(zhì)化。

如圖2所示，下連桿106通常具有將分割的下連桿部件106A、106B用高強(qiáng)度螺栓1緊固的結(jié)構(gòu)。而且，為了作成滿(mǎn)足如上所述的要求性能的下連桿，需要耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的高強(qiáng)度螺栓。對(duì)于本實(shí)施方式的高強(qiáng)度螺栓而言，雖然沒(méi)有特別限制，但特別適于這樣的下連桿部件的緊固。另外，108a、105a、109a為各軸承部。

實(shí)施例

下面，通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。

(實(shí)施例1～實(shí)施例8、比較例1～比較例8)

對(duì)于表1所示的組成的高強(qiáng)度螺栓用鋼，進(jìn)行冷鍛，接著，進(jìn)行滾軋成形，然后，實(shí)施在920℃以上進(jìn)行淬火、在570℃以上進(jìn)行回火的熱處理，得到各例的高強(qiáng)度螺栓。

[表1]

[性能評(píng)價(jià)]

(耐延遲破壞性評(píng)價(jià))

將各例的螺栓在鹽酸中浸漬規(guī)定時(shí)間，觀察螺栓是否破損。將得到的結(jié)果作為試驗(yàn)1的結(jié)果示于表1。另外，試驗(yàn)1的項(xiàng)目中，“OK”表示螺栓未破損，“NG”表示螺栓破損了。

(抗拉強(qiáng)度評(píng)價(jià))

通過(guò)拉伸試驗(yàn)評(píng)價(jià)各例的螺栓的抗拉強(qiáng)度。確認(rèn)了各例的螺栓的抗拉強(qiáng)度為1500MPa以上。

(成型性評(píng)價(jià))

實(shí)際試制規(guī)定根數(shù)的螺栓，觀察模具是否破損·磨損。將得到的結(jié)果作為試驗(yàn)2的結(jié)果示于表1。另外，試驗(yàn)2的項(xiàng)目中，“OK”表示模具未破損·磨損，“NG”表示模具破損·磨損了。另外，僅對(duì)試驗(yàn)1中結(jié)果為“OK”的螺栓進(jìn)行試驗(yàn)2。

由表1可知，屬于本發(fā)明的范圍的實(shí)施例1～實(shí)施例8為耐延遲破壞性?xún)?yōu)異的高強(qiáng)度螺栓。另一方面，可知本發(fā)明之外的比較例1～3、5～8為耐延遲破壞性不優(yōu)異的螺栓。另外，比較例4的鍛造性顯著差，因此不能用作高強(qiáng)度螺栓用鋼。

以上通過(guò)一些實(shí)施方式及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于這些，在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形。

例如，上述的各實(shí)施方式、各實(shí)施例中記載的特征并不限定于各個(gè)實(shí)施方式、各個(gè)實(shí)施例，例如，可以對(duì)各實(shí)施方式的組成、制造時(shí)的詳細(xì)條件、有無(wú)覆膜進(jìn)行變更，或?qū)⒏鲗?shí)施方式、各實(shí)施例的特征與上述的各實(shí)施方式、各實(shí)施例以外的特征進(jìn)行組合。

另外，例如，在上述的實(shí)施方式中，作為高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)用部位示例了具有多連桿機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)中的下連桿，但并不限定于此，當(dāng)然也可以用于其它用途。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1 高強(qiáng)度螺栓

100 往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)

101 活塞

102 活塞銷(xiāo)

103 上連桿

104 曲軸

105 曲柄銷(xiāo)

105a 曲柄銷(xiāo)軸承部

106 下連桿

106A、106B 下連桿部件

107 控制連桿

108 上銷(xiāo)

108a 上銷(xiāo)軸承部

109 控制銷(xiāo)

109a 控制銷(xiāo)軸承部