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公開番号2025127131
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024023667
出願日2024-02-20
発明の名称ボルト
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250825BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高強度と、優れた耐水素脆性と、優れた低温靭性とを有する、ボルトを提供する。
【解決手段】本開示によるボルトは、質量%で、C:0.30～0.50%、Si:0.01～0.30%、Mn:0.10～1.50%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:0.01～0.80%、Mo:0.70～1.50%未満、V:0.01～0.50%、Al:0.005～0.100%、及び、N:0.0010～0.0200%、を含有し、残部はFe及び不純物からなり、引張強さTSが1300MPa以上であり、MC型炭化物の個数密度NDが2.0×10²²個/m³以上であり、ボルトの母相における原子%での固溶Mo濃度を[Mo]_SSと定義し、MC型炭化物中の原子%でのMo濃度を[Mo]_MCと定義したとき、式(1)を満たす。
[Mo]_SS/[Mo]_MC≧0.50 (1)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ボルトであって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．３０～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．３０％、
Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．０１～０．８０％、
Ｍｏ：０．７０～１．５０％未満、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０２００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
引張強さＴＳが１３００ＭＰａ以上であり、
ＭＣ型炭化物の個数密度ＮＤが２．０×１０
２２
個／ｍ
３
以上であり、
前記ボルトの母相における原子％での固溶Ｍｏ濃度を［Ｍｏ］
ＳＳ
と定義し、前記ＭＣ型炭化物中の原子％でのＭｏ濃度を［Ｍｏ］
ＭＣ
と定義したとき、式（１）を満たす、
ボルト。
［Ｍｏ］
ＳＳ
／［Ｍｏ］
ＭＣ
≧０．５０（１）
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
ボルトであって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．３０～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．３０％、
Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．０１～０．８０％、
Ｍｏ：０．７０～１．５０％未満、
Ｖ：０．０１～０．５０％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、及び、
Ｎ：０．００１０～０．０２００％、を含有し、
さらに、第１群～第３群からなる群から選択される１種以上を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
引張強さＴＳが１３００ＭＰａ以上であり、
ＭＣ型炭化物の個数密度ＮＤが２．０×１０
２２
個／ｍ
３
以上であり、
前記ボルトの母相における原子％での固溶Ｍｏ濃度を［Ｍｏ］
ＳＳ
と定義し、前記ＭＣ型炭化物中の原子％でのＭｏ濃度を［Ｍｏ］
ＭＣ
と定義したとき、式（１）を満たす、
ボルト。
［第１群］
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｎｉ：０．４０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｚｒ：０．１００％以下、
Ｈｆ：０．０１０％以下、
Ｔａ：０．０１０％以下、及び、
Ｗ：０．２０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｔｉ：０．１００％以下、及び、
Ｎｂ：０．１００％以下、からなる群から選択される１種以上
［第３群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｂｉ：０．０２０％以下、
Ｔｅ：０．０１０％以下、及び、
Ｓｎ：０．１００％以下、からなる群から選択される１種以上
［Ｍｏ］
ＳＳ
／［Ｍｏ］
ＭＣ
≧０．５０（１）
【請求項３】
請求項２に記載のボルトであって、
前記化学組成が、前記第１群を含有する、
ボルト。
【請求項４】
請求項２に記載のボルトであって、
前記化学組成が、前記第２群を含有する、
ボルト。
【請求項５】
請求項２に記載のボルトであって、
前記化学組成が、前記第３群を含有する、
ボルト。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボルトに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ボルトは、産業機械、自動車、橋梁に代表される建築物等に利用される。近年、産業機械及び自動車の高性能化、及び、建築物等の大型化に伴い、ボルトの高強度化が求められている。具体的には、１３００ＭＰａ以上の引張強さを有するボルトが求められている。
【０００３】
このような高強度を有するボルトでは、水素脆化感受性が高まる。そのため、高強度を有するボルトでは、優れた耐水素脆性が求められる。
【０００４】
特開２０１９－２１８５８４号公報（特許文献１）、国際公開第２０１７／０９４４８７号（特許文献２）、及び、特開２０１３－１６３８６５号公報（特許文献３）は、高い強度と優れた耐水素脆性とを有するボルトを提案する。
【０００５】
特許文献１に開示されるボルトは、質量％で、Ｃ：０．２２～０．４０％、Ｓｉ：０．１０～１．５０％、Ｍｎ：０．２０～０．４０％未満、Ｃｒ：０．７０～１．６０％未満、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｔｉ：０．０１０～０．０５０％、Ｂ：０．０００３～０．００４０％、Ｎ：０．００１５～０．００８０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｖ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下を含有し、さらに、Ｓｂ：０．００１～０．１００％、Ｓｎ：０．００１～０．１００％、及び、Ｂｉ：０．００１～０．１００％からなる群から選択される１種以上を含有し、さらに、Ｏ：０．００２０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。このボルトはさらに、式（１）（０．５０≦Ｃ＋（１／１０）×Ｓｉ＋（１／５）×Ｍｎ＋（５／２２）×Ｃｒ≦０．８５）と、式（２）（０．００３≦Ｓｂ＋Ｓｎ＋Ｂｉ≦０．１００）とを満たす。
このボルトでは、化学組成中のＳｂ、Ｓｎ及びＢｉの含有量を、式（２）を満たすように調整することにより、軸部の引張強度が１０００～１３００ＭＰａであっても、優れた耐水素脆性が得られる、と特許文献１には記載されている。
【０００６】
特許文献２に開示されるボルトは、質量％で、Ｃ：０．２２～０．４０％、Ｓｉ：０．１０～１．５０％、Ｍｎ：０．２０～０．４０％未満、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｒ：０．７０～１．４５％、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｔｉ：０．０１０～０．０４５％、Ｂ：０．０００３～０．００４０％、Ｎ：０．００１５～０．００８０％、Ｏ：０．００２０％以下、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～０．３０％、Ｍｏ：０～０．０４％、Ｖ：０～０．０５％、及び、Ｎｂ：０～０．０５０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。このボルトはさらに、式（１）（０．５０≦Ｃ＋Ｓｉ／１０＋Ｍｎ／５＋５Ｃｒ／２２≦０．８５）と、式（２）（Ｓｉ／Ｍｎ＞１．０）とを満たす。
このボルトでは、式（１）を満たすことによりボルトの引張強度を１０００～１３００ＭＰａに高め、式（２）を満たすことにより、ボルトの耐水素脆性を高める、と特許文献２には記載されている。
【０００７】
特許文献３に開示されるボルトは、質量％で、Ｃ：０．３０～０．５０％、Ｓｉ：１．０～２．５％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｐ：０．０１５％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１５％以下（０％を含まない）、Ｃｒ：０．１５～２．４％、Ａｌ：０．１０％以下（０％を含まない）、及び、Ｎ：０．０１５％以下（０％を含まない）を含有し、さらに、Ｃｕ：０．１０～０．５０％、及び、Ｎｉ：０．１～１．０％を、［Ｎｉ］／［Ｃｕ］≧０．５を満たすように含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及び、Ｖ：０．２０％以下（０％を含む）を、［Ｔｉ］＋［Ｖ］：０．０８５～０．３０％を満たすように含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる。このボルトはさらに、ボルト軸部のオーステナイト結晶粒度番号が９．０以上であり、ボルト軸部のオーステナイト結晶粒界に析出した炭化物の割合を示すＧ値（％）が、式（１）（Ｇ値：（Ｌ／Ｌ０）×１００≦６０、なお、Ｌ：オーステナイト結晶粒界に析出した厚さ５０ｎｍ以上の炭化物の合計長さ、Ｌ０：オーステナイト結晶粒界の長さを示す）を満たす。
このボルトでは、粒界に析出する炭化物を抑制することにより、高強度であっても、優れた耐水素脆性が得られる、と特許文献３には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１９－２１８５８４号公報
国際公開第２０１７／０９４４８７号
特開２０１３－１６３８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ボルトは冷蔵冷凍倉庫や寒冷地をはじめとする低温環境で使用されることもある。低温環境では、ボルトの靭性は低下する。そのため、ボルトには優れた低温靭性も求められる。一般的に、上述のような高強度を有するボルトでは、低温靭性が低い。特許文献１～特許文献３では、ボルトの高強度化については検討されているものの、低温靭性については検討されていない。
【００１０】
本開示の目的は、高強度を有し、優れた耐水素脆性及び優れた低温靭性が得られるボルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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