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JP7630336B2 - Bolt and method for manufacturing the bolt - Google Patents
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JP7630336B2 - Bolt and method for manufacturing the bolt - Google Patents

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Description

本発明は、ボルト及びボルトの製造方法に関し、特に、オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼よりなるボルト及びボルトの製造方法に関する。 The present invention relates to bolts and methods for manufacturing bolts, and in particular to bolts made of austenitic-ferritic duplex stainless steel and methods for manufacturing bolts.

高強度用のボルトの素材には、SUS304に例示されるオーステナイト系ステンレス鋼またはSUS630に例示されるマルテンサイト型の析出硬化系ステンレス鋼等が用いられている。 Materials used for high-strength bolts include austenitic stainless steel such as SUS304 or martensitic precipitation hardening stainless steel such as SUS630.

例えば、その一例として、特許文献1には、CおよびNの合計含有量が高いオーステナイト系ステンレス鋼製の高力ボルトが記載されている。また、特許文献2には、約13%のCrを含有した製造性およびコスト性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた高力ボルトが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a high-strength bolt made of austenitic stainless steel with a high total content of C and N. Patent Document 2 describes a high-strength bolt made of martensitic stainless steel that contains approximately 13% Cr and has excellent manufacturability and cost performance.

また、海水または汽水等に曝されるような厳しい腐食環境では、耐食性が良好なフェライト-オーステナイト相からなる二相ステンレス鋼を用いた高力ボルトの使用が検討されている。 In addition, in severe corrosive environments such as exposure to seawater or brackish water, the use of high-strength bolts made of duplex stainless steel, which has a ferrite-austenite phase and good corrosion resistance, is being considered.

ところで、オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼(以下、単に「二相ステンレス鋼」と記載することがある。)は、強度が高いことが知られている。そこで、二相ステンレス鋼を、例えば、太径のボルトにボルト加工する際には、加工性の問題から割れが生じる場合が考えられる。加えて、加工時の加工硬化によりさらに強度が増す一方で、ボルト全体が脆くなるという問題が生じることも考えられる。そして、使用時に、最も応力集中しやすいボルトの首部(以下、「首部」と記載する。)で破断しやすくなるということも考えられる。ここで、ボルトの首部とは、頭部と軸部の境目をいう。 Meanwhile, austenitic-ferritic duplex stainless steel (hereinafter sometimes simply referred to as "duplex stainless steel") is known to have high strength. Therefore, when duplex stainless steel is processed into, for example, a bolt with a large diameter, cracks may occur due to workability issues. In addition, while the strength is further increased due to work hardening during processing, there is also the possibility of a problem in that the entire bolt becomes brittle. Furthermore, it is also thought that the neck of the bolt (hereinafter referred to as "neck"), where stress is most likely to concentrate during use, may be more likely to break. Here, the neck of the bolt refers to the boundary between the head and the shaft.

特許文献3には、上記の問題を解決し、耐食性および加工性に優れ、さらには首部での破断が生じにくいボルト用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材およびそれを用いたボルトが記載されている。特許文献3に記載されたボルトは、ボルト断面の中心軸におけるボルト頭部の先端より1.0mmの位置から末端までの最大硬度と最小硬度との差が、ビッカース硬度で、150以上とされている。 Patent Document 3 describes an austenite-ferritic duplex stainless steel wire for bolts that solves the above problems, has excellent corrosion resistance and workability, and is less likely to break at the neck, and a bolt using the same. The bolt described in Patent Document 3 has a Vickers hardness of 150 or more between the maximum and minimum hardness from a position 1.0 mm from the tip of the bolt head on the central axis of the bolt cross section to the end.

しかし、ボルトの形状や鍛造方法によっては、同様の化学成分の鋼種でも上記の硬さ条件を満たすことが難しい場合があり、首部において破断が発生する場合がある。 However, depending on the bolt shape and forging method, it may be difficult to meet the above hardness requirements even with steel types that have similar chemical compositions, and fracture may occur in the neck.

特開2006-274295号公報JP 2006-274295 A 特開2005-179718号公報JP 2005-179718 A 特開2019-178381号公報JP 2019-178381 A

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、首部での破断のおそれがなく、耐食性に優れたオーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼よりなるボルト及びボルトの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a bolt made of austenitic-ferritic duplex stainless steel that is free from the risk of fracture at the neck and has excellent corrosion resistance, and a method for manufacturing the bolt.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、下記のオーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼よりなるボルト及びボルトの製造方法を要旨とする。 The present invention was made to solve the above problems, and is based on the following bolts made of austenitic-ferritic duplex stainless steel and a method for manufacturing the bolts.

[1] オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼よりなるボルトであって、
前記オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%、
Al:0~0.30%、
Nb:0~0.50%、
Ti:0~0.25%、
Co:0~1.00%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
B:0~0.0040%、
V:0~1.00%、
Zr:0~0.02%、
Ta:0~0.07%、
W:0~1.00%、
Sn:0~1.00%、
REM:0~0.050%、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(1)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
前記ボルトは、頭部と軸部とを有し、前記軸部の少なくとも一部または全部にねじ部が設けられており、
前記軸部の中心部における金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%であり、
下記試験方法を実施した場合に、破断部位が、ねじ部、または試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位で生じる、ボルト。
(試験方法)
前記ボルトの前記頭部の座面を、中心軸から前記軸部径、または、前記ねじ部の外径を残したまま研削して、研削面と前記頭部の先端との距離が、研削前の前記頭部の高さの50%以上80%以下の範囲となる試験片を製造し、前記試験片に対して、JIS B 1054:2013に規定する引張試験を行う。
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(1)
但し、上記(1)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
[2] オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼よりなるボルトであって、
前記オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%を含有し、
更に、
Al:0.01~0.30%、
Nb:0.01~0.50%、
Ti:0.05~0.25%、
Co:0.02~1.0%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、
B:0.0001~0.0040%、
V:0.03~1.00%、
Zr:0.003~0.02%、
Ta:0.01~0.07%、
W:0.05~1.00%、
Sn:0.005~1.00%、および
REM:0.005~0.050%、
から選択される1種または2種以上を含有し、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(2)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
前記ボルトは、頭部と軸部とを有し、前記軸部の少なくとも一部または全部にねじ部が設けられており、
前記軸部の中心部における金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%であり、
下記試験方法を実施した場合に、破断部位が、ねじ部、または試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位で生じる、ボルト。
(試験方法)
前記ボルトの前記頭部の座面を、中心軸から前記軸部径、または、前記ねじ部の外径を残したまま研削して、研削面と前記頭部の先端との距離が、研削前の前記頭部の高さの50%以上80%以下の範囲となる試験片を製造し、前記試験片に対して、JIS B 1054:2013に規定する引張試験を行う。
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(2)
但し、上記(2)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
[3] 前記ボルトの中心軸方向と平行かつ前記中心軸を含む断面において、前記中心軸における前記頭部の先端より1.0mmの位置から前記軸部の末端までの間における最大硬度と最小硬度との差が、ビッカース硬度で150未満であることを特徴とする、[1]または[2]に記載のボルト。
[4] 化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%、
Al:0~0.30%、
Nb:0~0.50%、
Ti:0~0.25%、
Co:0~1.00%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
B:0~0.0040%、
V:0~1.00%、
Zr:0~0.02%、
Ta:0~0.07%、
W:0~1.00%、
Sn:0~1.00%、
REM:0~0.050%、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(1)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%である鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材を伸線加工する工程と、
前記伸線加工後の鋼線を、50℃以上300℃以下に加熱してから温間鍛造することにより、頭部と軸部とを有するボルト素材に成形する工程と、を備えた[1]に記載のボルトの製造方法。
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(1)
但し、上記(1)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
[5] 化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%を含有し、
更に、
Al:0.01~0.30%、
Nb:0.01~0.50%、
Ti:0.05~0.25%、
Co:0.02~1.0%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、
B:0.0001~0.0040%、
V:0.03~1.00%、
Zr:0.003~0.02%、
Ta:0.01~0.07%、
W:0.05~1.00%、
Sn:0.005~1.00%、および
REM:0.005~0.050%、
から選択される1種または2種以上を含有し、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(2)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%である鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材を伸線加工する工程と、
前記伸線加工後の鋼線を、50℃以上300℃以下に加熱してから温間鍛造することにより、頭部と軸部とを有するボルト素材に成形する工程と、を備えた[2]に記載のボルトの製造方法。
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(2)
但し、上記(2)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
[6] 直径が6.5mm以上の鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材を用いる、[4]または[5]に記載のボルトの製造方法。
[1] A bolt made of austenitic-ferritic duplex stainless steel,
The chemical composition of the austenitic-ferritic duplex stainless steel is, in mass%,
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05-2.00%,
Al: 0-0.30%,
Nb: 0 to 0.50%,
Ti: 0 to 0.25%,
Co: 0-1.00%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
B: 0 to 0.0040%,
V: 0-1.00%,
Zr: 0 to 0.02%,
Ta: 0-0.07%,
W: 0-1.00%,
Sn: 0 to 1.00%,
REM: 0-0.050%,
The balance is composed of Fe and impurities.
Md 30 represented by the following formula (1) is −150° C. to 200° C.,
The bolt has a head and a shaft, and a thread is provided on at least a part or the entirety of the shaft,
The ferrite phase in the metal structure at the center of the shaft portion is 20.0 to 65.0% by volume,
A bolt that, when subjected to the test method described below, breaks at the threaded portion or at a portion of the shank that did not have a threaded portion before the test specimen was processed.
(Test Method)
The bearing surface of the head of the bolt is ground from the central axis while leaving the shank diameter or the outer diameter of the threaded portion intact, to produce a test specimen in which the distance between the ground surface and the tip of the head is in the range of 50% to 80% of the height of the head before grinding, and a tensile test specified in JIS B 1054:2013 is performed on the test specimen.
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(1)
In the above formula (1), each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when the element is not contained, it is set to zero.
[2] A bolt made of austenitic-ferritic duplex stainless steel,
The chemical composition of the austenitic-ferritic duplex stainless steel is, in mass%,
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05 to 2.00%;
Furthermore,
Al: 0.01-0.30%,
Nb: 0.01-0.50%,
Ti: 0.05-0.25%,
Co: 0.02-1.0%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
B: 0.0001 to 0.0040%,
V: 0.03-1.00%,
Zr: 0.003 to 0.02%,
Ta: 0.01 to 0.07%,
W: 0.05-1.00%,
Sn: 0.005 to 1.00%, and REM: 0.005 to 0.050%,
Contains one or more selected from
The balance is composed of Fe and impurities.
Md 30 represented by the following formula (2) is −150° C. to 200° C.,
The bolt has a head and a shaft, and a thread is provided on at least a part or the entirety of the shaft,
The ferrite phase in the metal structure at the center of the shaft portion is 20.0 to 65.0% by volume,
A bolt that, when subjected to the test method described below, breaks at the threaded portion or at a portion of the shank that did not have a threaded portion before the test specimen was processed.
(Test Method)
The bearing surface of the head of the bolt is ground from the central axis while leaving the shank diameter or the outer diameter of the threaded portion intact, to produce a test specimen in which the distance between the ground surface and the tip of the head is in the range of 50% to 80% of the height of the head before grinding, and a tensile test specified in JIS B 1054:2013 is performed on the test specimen.
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(2)
However, each element symbol in the above formula (2) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if the element is not contained, it is set to zero.
[3] The bolt according to [1] or [2], characterized in that in a cross section parallel to the central axis direction of the bolt and including the central axis, the difference between the maximum hardness and the minimum hardness from a position 1.0 mm from the tip of the head to an end of the shank on the central axis is less than 150 in Vickers hardness.
[4] The chemical composition, in mass%, is
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05-2.00%,
Al: 0-0.30%,
Nb: 0 to 0.50%,
Ti: 0 to 0.25%,
Co: 0-1.00%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
B: 0 to 0.0040%,
V: 0-1.00%,
Zr: 0 to 0.02%,
Ta: 0-0.07%,
W: 0-1.00%,
Sn: 0 to 1.00%,
REM: 0-0.050%,
The balance is composed of Fe and impurities.
Md 30 represented by the following formula (1) is −150° C. to 200° C.,
A step of wiredrawing an austenite-ferrite duplex stainless steel wire for forging, the metal structure of which has a ferrite phase of 20.0 to 65.0% by volume;
and heating the steel wire after the wire drawing to 50° C. or more and 300° C. or less, and then warm forging the steel wire to form a bolt material having a head and a shaft.
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(1)
In the above formula (1), each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when the element is not contained, it is set to zero.
[5] The chemical composition, in mass%, is
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05 to 2.00%;
Furthermore,
Al: 0.01-0.30%,
Nb: 0.01-0.50%,
Ti: 0.05-0.25%,
Co: 0.02-1.0%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
B: 0.0001 to 0.0040%,
V: 0.03-1.00%,
Zr: 0.003 to 0.02%,
Ta: 0.01 to 0.07%,
W: 0.05-1.00%,
Sn: 0.005 to 1.00%, and REM: 0.005 to 0.050%,
Contains one or more selected from
The balance is composed of Fe and impurities.
Md30 represented by the following formula (2) is −150° C. to 200° C.,
A step of wiredrawing an austenite-ferrite duplex stainless steel wire for forging, the metal structure of which has a ferrite phase of 20.0 to 65.0% by volume;
and heating the steel wire after the wire drawing to 50°C or more and 300°C or less, and then warm forging the steel wire to form a bolt material having a head and a shaft.
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(2)
However, each element symbol in the above formula (2) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if the element is not contained, it is set to zero.
[6] The method for manufacturing a bolt according to [4] or [5], using a forging austenitic-ferritic duplex stainless steel wire having a diameter of 6.5 mm or more.

本発明によれば、首部での破断のおそれがなく、耐食性に優れたボルト及びその製造方法を提供できる。 The present invention provides a bolt that is free from the risk of fracture at the neck and has excellent corrosion resistance, as well as a method for manufacturing the same.

図1は、本発明の実施形態であるボルトを示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a bolt according to an embodiment of the present invention. 図2は、試験方法における試験片の調整方法を説明する模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a method for preparing a test piece in the test method. 図3は、本発明の実施形態であるボルトの断面図であって、硬度差の測定位置を説明する図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a bolt according to an embodiment of the present invention, illustrating the positions at which hardness differences are measured.

本発明者らは、二相ステンレス鋼を用いて作製したボルトについて、首部での破断が生じやすい原因について検討を行ない、以下の知見を得た。以下、図1を参照しつつ説明する。なお、図1に示すボルトは、頭部1と、軸部11とを備える。軸部11の末端寄りの表面には、ねじ部4が設けられている。一方、軸部11の頭部1側は、ねじ部がない円筒部3とされている。すなわち、図1に示す軸部11は、その一部にねじ部4が形成されている。また、軸部11の円筒部3と頭部1との境界部が首部2とされている。符号1aは、頭部の座面を示している。 The inventors have investigated the reason why bolts made of duplex stainless steel are prone to fracture at the neck, and have come to the following findings. The following description will be given with reference to FIG. 1. The bolt shown in FIG. 1 comprises a head 1 and a shaft 11. A threaded portion 4 is provided on the surface of the shaft 11 near the end. Meanwhile, the head 1 side of the shaft 11 is a cylindrical portion 3 with no threads. That is, the shaft 11 shown in FIG. 1 has a threaded portion 4 formed on a part thereof. The boundary between the cylindrical portion 3 of the shaft 11 and the head 1 is the neck 2. Reference 1a indicates the bearing surface of the head.

(a)図1に示すように、ボルト加工により製造された、加工度の高いボルトの頭部1およびねじ部4においては、強度が上昇するが、円筒部3においては、加工度が低いため強度の上昇は小さい。 (a) As shown in Figure 1, the head 1 and threaded portion 4 of a bolt manufactured by bolt processing have increased strength due to the high degree of processing, but the increase in strength is small in the cylindrical portion 3 due to the low degree of processing.

(b)頭部1と円筒部3との境界部である首部2に応力集中した場合であっても、頭部1と円筒部3との間に強度差がある場合は、首部2での破断は生じにくい。これは、円筒部3の素材自体が加工を受けていないために伸び量が大きくなっており、首部2において応力集中が生じたとしても円筒部3の素材が伸びることで破断が起きにくくなっているためと考えられる。 (b) Even if stress is concentrated at the neck 2, which is the boundary between the head 1 and the cylindrical portion 3, if there is a difference in strength between the head 1 and the cylindrical portion 3, fracture is unlikely to occur at the neck 2. This is thought to be because the material of the cylindrical portion 3 itself has not been processed and therefore has a large amount of elongation, and therefore even if stress is concentrated at the neck 2, the material of the cylindrical portion 3 elongates, making fracture unlikely to occur.

(c)オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材(以下、二相ステンレス鋼線材という)を、伸線加工などを経てボルト加工する際には、他の鋼線材と同様に、加工硬化が生じて強度が高まる。しかしながら、上記二相ステンレス鋼線材は、元々強度が高いため、頭部1と円筒部3との間で強度差が生じにくく、全体として強度が高くなり、首部2での破断が生じやすい。 (c) When austenitic-ferritic duplex stainless steel wire (hereinafter referred to as duplex stainless steel wire) is processed into a bolt through wire drawing or other processes, work hardening occurs and the strength increases, just like other steel wires. However, since the duplex stainless steel wire is originally strong, it is difficult for a difference in strength to occur between the head portion 1 and the cylindrical portion 3, resulting in a high overall strength and making it prone to fracture at the neck portion 2.

(d)二相ステンレス鋼線材を素材としてボルトに加工する際には、頭部1と円筒部3との間で適切な強度差を生じるよう、化学組成、および金属組織等を適切に制御する必要がある。 (d) When processing duplex stainless steel wire into a bolt, it is necessary to appropriately control the chemical composition and metal structure, etc., so as to create an appropriate difference in strength between the head portion 1 and the cylindrical portion 3.

(e)二相ステンレス鋼線材をボルトに加工する際には、オーステナイト相の一部が変態し、加工誘起マルテンサイトが生成する。このため、上述のように頭部2と円筒部3との間において適切な強度差が生じるようにするためには、加工誘起マルテンサイト相に変態するオーステナイト相の絶対量を調整する必要がある。 (e) When the duplex stainless steel wire is processed into a bolt, part of the austenite phase transforms and processing-induced martensite is generated. Therefore, in order to create an appropriate strength difference between the head portion 2 and the cylindrical portion 3 as described above, it is necessary to adjust the absolute amount of austenite phase that transforms into processing-induced martensite phase.

(f)さらに、加工誘起マルテンサイト相の生成量は、上述のオーステナイト相の絶対量だけでなく、オーステナイト相の安定性に影響される。オーステナイト相の安定性は含有されるC、N、Si、およびMn等の添加元素の含有量にも依存する。このため、化学組成を適切に制御し、オーステナイト相の安定性についても調整する必要がある。 (f) Furthermore, the amount of processing-induced martensite phase produced is affected not only by the absolute amount of the austenite phase described above, but also by the stability of the austenite phase. The stability of the austenite phase also depends on the content of added elements such as C, N, Si, and Mn. For this reason, it is necessary to appropriately control the chemical composition and adjust the stability of the austenite phase.

(g)一般に、ボルトの頭部を鍛造により形成した場合、鍛造後の頭部の金属組織中にはメタルフローの痕跡が確認されることがある。ボルトの引張試験によって首部が破断した場合、割れは、頭部のメタルフローに沿って伝播することが多い。 (g) Generally, when the head of a bolt is formed by forging, traces of metal flow may be found in the metal structure of the head after forging. When the neck of a bolt fractures during a tensile test, the crack often propagates along the metal flow of the head.

(h)そこで、本発明者は、座面を削り、メタルフローの端部を露出させた状態で、ボルトの引張試験を行うことによって、首部破断のリスクの存在を明瞭にできることを見出した。また、この試験によって首部破断が起きない場合は、製品としてのボルトにおいても首部破断が生じないと判断できる。 (h) Therefore, the inventors discovered that the risk of neck fracture can be clarified by performing a tensile test on the bolt with the bearing surface scraped off and the end of the metal flow exposed. Furthermore, if no neck fracture occurs in this test, it can be determined that neck fracture will not occur in the finished bolt.

(i)鋼線を冷間鍛造により製造したボルトについて上記の試験を行った場合に首部が破断した場合でも、同じ鋼線を低温域で加熱したのち鍛造(温間鍛造)を行ってボルトを製造すると、そのボルトは上記の試験において首部が破断しないことを見出した。 (i) It was found that even if the neck of a bolt manufactured by cold forging steel wire breaks when the above test is performed, if the same steel wire is heated at a low temperature and then forged (warm forging) to produce a bolt, the neck of the bolt will not break in the above test.

本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本実施形態のボルト及びボルトの製造方法について製造方法を説明する。 The present invention was made based on the above findings. Below, the manufacturing method for the bolt and the bolt manufacturing method of this embodiment will be explained.

本実施形態のボルトを説明する前に、本実施形態のボルトの素材である、鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材について説明する。
本実施形態の鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材は、化学組成が、質量%で、C:0.080%以下、Si:2.50%以下、Mn:0.01~5.50%、P:0.040%以下、S:0.030%以下、N:0.06~0.40%、Ni:1.5~8.5%、Cr:19.0~29.0%、Mo:0.05~3.00%、Cu:0.05~2.00%、Al:0~0.30%、Nb:0~0.50%、Ti:0~0.25%、Co:0~1.00%、Ca:0~0.0050%、Mg:0~0.0050%、B:0~0.0040%、V:0~1.00%、Zr:0~0.02%、Ta:0~0.07%、W:0~1.00%、Sn:0~1.00%、REM:0~0.050%、残部:Feおよび不純物からなり、下記(1)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%である。
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(1)
但し、上記(1)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
Before describing the bolt of this embodiment, austenite-ferrite duplex stainless steel wire rod for forging, which is the material for the bolt of this embodiment, will be described.
The austenitic-ferritic duplex stainless steel wire for forging according to the present embodiment has a chemical composition, in mass%, of C: 0.080% or less, Si: 2.50% or less, Mn: 0.01 to 5.50%, P: 0.040% or less, S: 0.030% or less, N: 0.06 to 0.40%, Ni: 1.5 to 8.5%, Cr: 19.0 to 29.0%, Mo: 0.05 to 3.00%, Cu: 0.05 to 2.00%, Al: 0-0.30%, Nb: 0-0.50%, Ti: 0-0.25%, Co: 0-1.00%, Ca: 0-0.0050%, Mg: 0-0.0050%, B: 0-0.0040%, V: 0-1.00%, Zr: 0-0.02%, Ta: 0-0.07%, W: 0-1.00%, Sn: 0-1.00%, REM: 0-0.050%, balance: Fe and impurities, and Md 30 represented by the following formula (1) is -150°C to 200°C, and the ferrite phase in the metal structure is 20.0-65.0% by volume.
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(1)
In the above formula (1), each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when the element is not contained, it is set to zero.

1.化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical composition The reasons for limiting the content of each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass %".

C:0.080%以下
Cは、強度を高めるために必要な元素である。しかしながら、0.080%を超えてCを含有させるとCr炭化物が生成して、耐食性が劣化する。このため、C含有量は0.080%以下とし、0.060%以下であるのが好ましく、0.030%以下がさらに好ましい。一方、C含有量を極端に低減することは大幅なコストアップになるため、C含有量は0.001%以上であるのが好ましく、0.008%以上であるのがより好ましい。
C: 0.080% or less C is an element necessary for increasing strength. However, if the C content exceeds 0.080%, Cr carbides are generated, and corrosion resistance is deteriorated. For this reason, the C content is set to 0.080% or less, preferably 0.060% or less, and more preferably 0.030% or less. On the other hand, since extremely reducing the C content leads to a significant increase in cost, the C content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.008% or more.

Si:2.50%以下
Siは、脱酸のために必要な元素である。しかしながら、2.50%を超えてSiを含有させると靱性が劣化する。このため、Si含有量は2.50%以下とし、2.00%以下であるのが好ましく、1.00%以下であるのがより好ましく、0.80%以下であるのがさらに好ましい。一方、上記効果を得るためには、Si含有量は、0.01%以上であるのが好ましく、0.05%以上であるのがより好ましく、0.10%以上であるのがさらに好ましく、0.20%以上であるのが一層好ましい。
Si: 2.50% or less Si is an element necessary for deoxidation. However, if the Si content exceeds 2.50%, the toughness deteriorates. Therefore, the Si content is set to 2.50% or less, preferably 2.00% or less, more preferably 1.00% or less, and even more preferably 0.80% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Si content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more, even more preferably 0.10% or more, and even more preferably 0.20% or more.

Mn:0.01~5.50%
Mnは、二相ステンレス鋼中のオーステナイト相を増加させ、かつ加工誘起マルテンサイトの生成を抑制し、靱性を向上させる。また、窒素の固溶度を上げる作用も有する。このため、Mn含有量は0.01%以上とする。一方、5.50%を超えてMnを含有させると耐食性が低下し、金属組織中に所定割合のフェライト相を確保し難いこともある。このため、Mn含有量は5.50%以下とする。Mn含有量は2.00%を超えて3.00%未満であるのが好ましい。
Mn: 0.01-5.50%
Mn increases the austenite phase in duplex stainless steel, suppresses the formation of processing-induced martensite, and improves toughness. It also has the effect of increasing the solid solubility of nitrogen. For this reason, the Mn content is set to 0.01% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 5.50%, the corrosion resistance decreases and it may be difficult to secure a predetermined proportion of ferrite phase in the metal structure. For this reason, the Mn content is set to 5.50% or less. The Mn content is preferably more than 2.00% and less than 3.00%.

P:0.040%以下
Pは、鋼中に含有される不純物元素であって、熱間加工性を劣化させる。このため、P含有量は0.040%以下とし、0.030%以下であるのが好ましい。一方、P含有量を極端に低減することは製造コストを大幅に増加させるため、P含有量は0.001%以上であるのが好ましい。
P: 0.040% or less P is an impurity element contained in steel and deteriorates hot workability. Therefore, the P content is set to 0.040% or less, and preferably 0.030% or less. On the other hand, since an extreme reduction in the P content significantly increases the manufacturing cost, the P content is preferably 0.001% or more.

S:0.030%以下
Sは、Pと同様に鋼中に含有される不純物であり、熱間加工性、靱性および耐食性を低下させる。このため、S含有量は0.030%以下とし、0.005%以下であるのがより好ましく、0.002%以下であるのがさらに好ましい。一方、S含有量を極端に減ずるには大幅なコストアップになるため、S含有量は0.0001%以上であるのが好ましい。
S: 0.030% or less S, like P, is an impurity contained in steel and reduces hot workability, toughness, and corrosion resistance. For this reason, the S content is set to 0.030% or less, more preferably 0.005% or less, and even more preferably 0.002% or less. On the other hand, since reducing the S content drastically increases costs, the S content is preferably 0.0001% or more.

N:0.06~0.40%
Nは、オーステナイト相に固溶して強度、耐食性を高めると共に二相ステンレス鋼中のオーステナイト相を増加させる。このため、N含有量は0.06%以上とし、0.1%以上であるのが好ましい。一方、Nを、0.40%を超えて含有させると、冷間鍛造性が低下し、また、金属組織中でのフェライト相の割合が少なくなることもある。このため、N含有量は0.40%以下とし、0.20%以下であるのが好ましい。
N: 0.06-0.40%
N dissolves in the austenite phase to increase strength and corrosion resistance, and also increases the austenite phase in duplex stainless steel. For this reason, the N content is set to 0.06% or more, and preferably 0.1% or more. On the other hand, if the N content exceeds 0.40%, the cold forgeability decreases, and the proportion of the ferrite phase in the metal structure may decrease. For this reason, the N content is set to 0.40% or less, and preferably 0.20% or less.

Ni:1.5~8.5%
Niは、二相ステンレス鋼中のオーステナイト相を増加させる元素であり、本発明の成分系においてオーステナイト相を確保するために必要である。また、加工誘起マルテンサイトの生成を抑制し靱性を向上させる。加えて、Niは各種酸に対する耐食性を確保するためにも有効である。このため、Ni含有量は1.5%以上とし、3.0%超であるのが好ましい。一方、Niは高価な金属であり、また、過度に含有させると、金属組織中でのフェライト相の割合が少なくなる。このため、Ni含有量は8.5%以下とし、5.5%未満であるのが好ましい。
Ni: 1.5-8.5%
Ni is an element that increases the austenite phase in duplex stainless steel, and is necessary to ensure the austenite phase in the composition system of the present invention. It also suppresses the formation of processing-induced martensite and improves toughness. In addition, Ni is effective for ensuring corrosion resistance against various acids. For this reason, the Ni content is set to 1.5% or more, and preferably exceeds 3.0%. On the other hand, Ni is an expensive metal, and if it is contained excessively, the proportion of the ferrite phase in the metal structure decreases. For this reason, the Ni content is set to 8.5% or less, and preferably less than 5.5%.

Cr:19.0~29.0%
Crは、耐食性を確保するために必要である。また、Crは加工誘起マルテンサイトの生成を抑制することにも効果がある。このため、Cr含有量は19.0%以上とし、20.0%以上であるのが好ましく、20.5%以上であるのがより好ましい。一方、Crはフェライト相を増加させる元素であり、29.0%を超えて含有させると、フェライト相が過多となり耐食性と靱性を低下させる。このため、Cr含有量は29.0%以下とし、28.0%以下であるのが好ましく、24.0%以下であるのがより好ましい。
Cr: 19.0-29.0%
Cr is necessary to ensure corrosion resistance. Cr is also effective in suppressing the formation of processing-induced martensite. For this reason, the Cr content is set to 19.0% or more, preferably 20.0% or more, and more preferably 20.5% or more. On the other hand, Cr is an element that increases the ferrite phase, and if it is contained in excess of 29.0%, the ferrite phase becomes excessive, which reduces the corrosion resistance and toughness. For this reason, the Cr content is set to 29.0% or less, preferably 28.0% or less, and more preferably 24.0% or less.

Mo:0.05~3.00%
Moは、ステンレス鋼の耐食性を高めるのに有効である。このため、Mo含有量は0.05%以上とし、0.12%以上であるのが好ましい。一方、Moの過度な含有は製造コストを増加させるため、3.00%以下とし、2.00%以下であるのが好ましく、2.00%未満であるのがより好ましい。
Mo: 0.05-3.00%
Mo is effective in improving the corrosion resistance of stainless steel. Therefore, the Mo content is set to 0.05% or more, and preferably 0.12% or more. On the other hand, since an excessive Mo content increases the manufacturing cost, the Mo content is set to 3.00% or less, preferably 2.00% or less, and more preferably less than 2.00%.

Cu:0.05~2.00%
Cuは、Niと同様二相ステンレス鋼中のオーステナイト相を増加させ、加工誘起マルテンサイトの生成を抑制する。また、Cuは靱性を向上させ、さらに各種酸に対する耐食性を改善するのに有効な元素である。このため、Cu含有量は0.05%以上とし、0.20%以上であるのが好ましい。一方、Cuを、2.00%を超えて含有させると、熱間加工性を阻害する。このため、Cu含有量は2.00%以下とし、好ましくは1.50%以下とし、さらに好ましくは1.00%未満である。
Cu: 0.05-2.00%
Like Ni, Cu increases the austenite phase in duplex stainless steel and suppresses the formation of processing-induced martensite. Cu is also an effective element for improving toughness and corrosion resistance to various acids. For this reason, the Cu content is set to 0.05% or more, and preferably 0.20% or more. On the other hand, if Cu is contained in excess of 2.00%, it impairs hot workability. For this reason, the Cu content is set to 2.00% or less, preferably 1.50% or less, and more preferably less than 1.00%.

本実施形態の二相ステンレス鋼線材は、上記の各元素に加えて、Al、Nb、Ti、Co、Ca、Mg、B、V、Zr、Ta、W、Sn、およびREMから選択される1種または2種以上の元素を含有してもよい。これらの元素の含有量の下限は0%以上とする。以下、各元素の限定理由を説明する。 In addition to the above elements, the duplex stainless steel wire rod of this embodiment may contain one or more elements selected from Al, Nb, Ti, Co, Ca, Mg, B, V, Zr, Ta, W, Sn, and REM. The lower limit of the content of these elements is 0% or more. The reasons for limiting the content of each element are explained below.

Al:0~0.30%
Alは、鋼の脱酸のために用いられる元素である。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Alを、0.30%を超えて含有させると、母材の靭性を阻害する。このため、Al含有量は0.30%以下とし、0.10%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Al含有量は0.01%以上であるのが好ましい。
Al: 0-0.30%
Al is an element used for deoxidizing steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, if the content of Al exceeds 0.30%, it impairs the toughness of the base material. Therefore, the Al content is set to 0.30% or less, and preferably 0.10% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Al content is preferably 0.01% or more.

Ti:0~0.25%
Tiを含有させることで、Cおよび/またはSの耐食性への悪影響を抑制することができる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Tiを過剰に含有させると、靱性低下を生じるため、Ti含有量は0.25%以下とし、0.20%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ti含有量は0.05%以上であるのが好ましく、0.07%以上であるのがより好ましい。
Ti: 0-0.25%
By including Ti, the adverse effect of C and/or S on the corrosion resistance can be suppressed. Therefore, Ti may be included as necessary. However, if Ti is included in excess, the toughness is reduced, so the Ti content is set to 0.25% or less, and preferably 0.20% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ti content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.07% or more.

Nb:0~0.50%
NbはTiと同様に含有させることで、Cおよび/またはSの耐食性への悪影響を抑制することができる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Nbを過剰に含有させると、靱性低下を生じるため、Nb含有量は0.50%以下とし、0.40%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Nb含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.10%以上であるのがより好ましく、0.20%以上であるのがより好ましい。
Nb: 0-0.50%
By including Nb in the same manner as Ti, the adverse effect of C and/or S on the corrosion resistance can be suppressed. Therefore, Nb may be included as necessary. However, if Nb is included in excess, the toughness is reduced, so the Nb content is set to 0.50% or less, and preferably 0.40% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Nb content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more.

Co:0~1.00%
Coは、鋼の靭性と耐食性とを高めるために有効な元素である。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Coを、1.00%を超えて含有させても効果が飽和し、製造コストが増加する。このため、Co含有量は1.0%以下とし、0.50%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Co含有量は0.02%以上であるのが好ましく、0.10%以上であるのがより好ましい。
Co: 0-1.00%
Co is an effective element for increasing the toughness and corrosion resistance of steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, even if Co is contained in an amount exceeding 1.00%, the effect is saturated and the manufacturing cost increases. Therefore, the Co content is set to 1.0% or less, and preferably 0.50% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Co content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.10% or more.

Ca:0~0.0050%
Caは、鋼の熱間加工性を改善する元素である。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Caを過度に含有させると、却って熱間加工性を低下させる。このため、Ca含有量は0.0050%以下とし、0.0040%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ca含有量は、0.0005%以上であるのが好ましく、0.001%以上であるのがより好ましい。
Ca: 0-0.0050%
Ca is an element that improves the hot workability of steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, excessive Ca content rather reduces the hot workability. Therefore, the Ca content is set to 0.0050% or less, and preferably 0.0040% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ca content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more.

Mg:0~0.0050%
Mgは、Ca同様、鋼の熱間加工性を改善する元素である。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Mgを過度に含有させると、却って熱間加工性を低下させる。このため、Mg含有量は0.0050%以下とし、0.0040%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mg含有量は、0.0005%以上であるのが好ましく、0.001%以上であるのがより好ましい。
Mg: 0-0.0050%
Like Ca, Mg is an element that improves the hot workability of steel. Therefore, Mg may be contained as necessary. However, excessive Mg content rather reduces the hot workability. Therefore, the Mg content is set to 0.0050% or less, and preferably 0.0040% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mg content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more.

B:0~0.0040%
Bは、鋼の熱間加工性を改善する元素である。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Bを過度に含有させると、却って熱間加工性を低下させる。このため、B含有量は0.0040%以下とし、0.0025%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、B含有量は、0.0001%以上であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
B: 0-0.0040%
B is an element that improves the hot workability of steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, if an excessive amount of B is contained, it actually deteriorates the hot workability. Therefore, the B content is set to 0.0040% or less, and more preferably 0.0025% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the B content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.

V:0~1.00%
Vは、Cr炭窒化物の生成を抑制して耐食性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Vを過度に含有させても、その効果は飽和し冷間鍛造割れが発生する場合がある。このため、V含有量は1.00%以下とし、0.80%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、V含有量は0.03%以上であるのが好ましく、0.10%以上であるのがより好ましい。
V: 0 to 1.00%
V has the effect of suppressing the formation of Cr carbonitrides and improving corrosion resistance. Therefore, it may be contained as necessary. However, even if V is contained excessively, the effect is saturated and cold forging cracks may occur. Therefore, the V content is set to 1.00% or less, and more preferably 0.80% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the V content is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.10% or more.

Zr:0~0.02%
ZrはCまたはSによる耐食性低下を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Zrを過度に含有させても、靭性が低下する。このため、Zr含有量は0.02%以下とし、0.015%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Zr含有量は0.003%以上であるのが好ましく、0.005%以上であるのがより好ましい。
Zr: 0-0.02%
Zr has the effect of suppressing the deterioration of corrosion resistance due to C or S. Therefore, it may be contained as necessary. However, even if Zr is contained excessively, toughness decreases. Therefore, the Zr content is set to 0.02% or less, and preferably 0.015% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Zr content is preferably 0.003% or more, and more preferably 0.005% or more.

Ta:0~0.07%
Taは、Zrと同様、Cおよび/またはSによる耐食性低下を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Taを過度に含有させても、靭性が低下する。このため、Ta含有量は0.07%以下とし、0.05%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ta含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.02%以上であるのがより好ましい。
Ta: 0-0.07%
Ta, like Zr, has the effect of suppressing the deterioration of corrosion resistance caused by C and/or S. Therefore, it may be contained as necessary. However, even if Ta is contained excessively, toughness decreases. Therefore, the Ta content is set to 0.07% or less, and preferably 0.05% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ta content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

W:0~1.00%
Wは耐食性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Wを過度に含有させると、製造コストを増加させるため、W含有量は1.00%以下とし、0.80%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、W含有量は0.05%以上であるのが好ましく、0.10%以上であるのがより好ましい。
W: 0 to 1.00%
W has the effect of improving corrosion resistance. Therefore, it may be contained as necessary. However, if W is contained excessively, the manufacturing cost increases, so the W content is set to 1.00% or less, and preferably 0.80% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the W content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.10% or more.

Sn:0~1.00%
Snは耐酸性を向上させるのに有効である。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Snを過度に含有させると、熱間加工性を低下させる。このため、Sn含有量は1.00%以下とし、0.80%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Sn含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.01%以上であるのがより好ましい。
Sn: 0-1.00%
Sn is effective in improving acid resistance. Therefore, it may be contained as necessary. However, excessive Sn content reduces hot workability. Therefore, the Sn content is 1.00% or less, and preferably 0.80% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Sn content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more.

REM:0~0.050%
REMは、Ca同様、鋼の熱間加工性を改善する元素である。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、REMを過度に含有させると、却って熱間加工性を低下させる。このため、REM含有量は0.050%以下とし、0.040%以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、REM含有量は、0.005%以上であるのが好ましく、0.01%以上であるのがより好ましい。
REM: 0~0.050%
Like Ca, REM is an element that improves the hot workability of steel. Therefore, REM may be contained as necessary. However, excessive REM content rather reduces hot workability. Therefore, the REM content is set to 0.050% or less, and preferably 0.040% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the REM content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more.

ここで、REMとは、ランタノイドの15元素にYおよびScを合わせた17元素の総称である。これらの17元素のうちの1種以上を鋼に含有することができ、REM含有量は、これらの元素の合計含有量を意味する。 Here, REM is a collective term for 17 elements, including 15 lanthanide elements, Y, and Sc. One or more of these 17 elements can be contained in steel, and the REM content refers to the total content of these elements.

本実施形態の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the chemical composition of this embodiment, the balance is Fe and impurities. Here, "impurities" refers to components that are mixed in due to various factors in raw materials such as ores and scraps and manufacturing processes when industrially producing steel, and are acceptable within the range that does not adversely affect the present invention.

2.金属組織
2-1.二相ステンレス鋼線材の金属組織におけるフェライト相の体積率
次に、本実施形態の二相ステンレス鋼線材の金属組織を説明する。金属組織中のオーステナイト相は、その後の伸線加工およびボルト加工において、一部が加工誘起マルテンサイト相に変態する。加工誘起マルテンサイトは高い強度を有するが、その割合が過剰であると、ボルト首部での破断を生じる。このため、本実施形態の二相ステンレス鋼線材は、加工時に変態を生じないフェライト相の体積率を好ましい範囲にするとよい。具体的には、本発明に係る鋼線材ではオーステナイト-フェライト二相組織において、組織の全体積に対するフェライト相の体積率を20.0%以上とする。オーステナイト相が温間鍛造によって加工中にマルテンサイト変態して硬化することが抑制できるのでオーステナイト相を比較的増やす、すなわちフェライト相を比較的少なくすることができる。全体積に対するフェライト相の体積率は37.0%以上であるのが好ましく、40.0%以上であるのがより好ましい。
2. Metal structure 2-1. Volume fraction of ferrite phase in metal structure of duplex stainless steel wire rod Next, the metal structure of the duplex stainless steel wire rod of this embodiment will be described. Austenite phase in the metal structure is partially transformed into processing-induced martensite phase during subsequent wire drawing and bolt processing. Processing-induced martensite has high strength, but if its ratio is excessive, it will cause breakage at the bolt neck. For this reason, the duplex stainless steel wire rod of this embodiment should have a volume fraction of the ferrite phase that does not transform during processing in a preferred range. Specifically, in the steel wire rod according to the present invention, the volume fraction of the ferrite phase relative to the total volume of the structure is set to 20.0% or more in the austenite-ferrite two-phase structure. Since the austenite phase is prevented from transforming to martensite and hardening during processing by warm forging, the austenite phase can be relatively increased, that is, the ferrite phase can be relatively reduced. The volume fraction of the ferrite phase relative to the total volume is preferably 37.0% or more, more preferably 40.0% or more.

一方、全体に対するフェライト相の体積率が過剰であると、所望する強度を有するボルトが得られないため、フェライト相の体積率は65.0%以下とする。フェライト相の体積率は63.0%以下であるのが好ましく、60.0%以下であるのがより好ましい。 On the other hand, if the volume fraction of the ferrite phase is excessive, a bolt with the desired strength cannot be obtained, so the volume fraction of the ferrite phase is set to 65.0% or less. The volume fraction of the ferrite phase is preferably 63.0% or less, and more preferably 60.0% or less.

なお、フェライト相の体積率は、中心軸を含む、鋼線材の長手方向に垂直な断面を鏡面研磨しシュウ酸溶液中で電解エッチングを行って、フェライト相を着色し、画像解析により面積率を算出して体積率を求める。なお、定量金属組織学的に「体積率」と「面積率」とは等しいことが知られている。そこで本実施形態では、算出した面積率を体積率とする。画像解析の範囲は、200×250μmの範囲とする。 The volume fraction of the ferrite phase is determined by mirror-polishing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel wire, including the central axis, and electrolytically etching it in an oxalic acid solution to color the ferrite phase, and calculating the area fraction by image analysis. It is known that in quantitative metallography, "volume fraction" and "area fraction" are equal. Therefore, in this embodiment, the calculated area fraction is taken as the volume fraction. The range of image analysis is 200 x 250 μm.

2-2.マルテンサイト組織の安定性
上述のように、オーステナイト相の一部が加工誘起マルテンサイト相に変態する。オーステナイトから加工誘起マルテンサイトへの変態は含有する元素により変化し、下記(2)式の左辺値をその指標とする。
As described above, a part of the austenite phase transforms into the stress-induced martensite phase. The transformation from austenite to stress-induced martensite varies depending on the elements contained, and the left-hand side value of the following formula (2) is used as an index.

Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(2)
但し、上記(2)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(2)
However, each element symbol in the above formula (2) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if the element is not contained, it is set to zero.

上記(2)式左辺値が-150℃未満であるとオーステナイト相が安定化して、加工誘起マルテンサイト相が生成し難くなり、また、冷間加工した(ねじ転造した)ねじ部表面の強度が劣位になり、ねじ谷の応力集中部で割れが生じやすくなる。このため、(2)式左辺値は-150℃以上とし、-140℃以上であるのが好ましく、-130℃以上であるのがより好ましい。 If the value of the left side of the above formula (2) is less than -150°C, the austenite phase will be stabilized, making it difficult for processing-induced martensite phase to form, and the strength of the cold-worked (thread-rolled) thread surface will be inferior, making cracks more likely to occur in the stress concentration areas of the thread roots. For this reason, the value of the left side of formula (2) should be -150°C or higher, preferably -140°C or higher, and more preferably -130°C or higher.

一方、(2)式左辺値が200℃超であると、オーステナイト相の相安定性が低下し、マルテンサイト相に容易に変態しやすくなる。この結果、歪が多くなる鍛造加工が難しくなり、鍛造の温度を上げると加工が容易になるが、温度を高く設定するのは高温での金属組織の変化やコストアップにつながるため、限界がある。また、加工後のマルテンサイト相の体積率が過剰になり、延性が低下しボルト首部において破断が生じやすくなる。このため、(2)式左辺値は200℃以下とし、170℃以下であるのが好ましく、150℃以下であるのがより好ましい。 On the other hand, if the value of the left side of equation (2) exceeds 200°C, the phase stability of the austenite phase decreases, and it becomes easier to transform into the martensite phase. As a result, forging becomes difficult due to the increased distortion. Increasing the forging temperature makes processing easier, but there is a limit to setting the temperature too high, as it can lead to changes in the metal structure at high temperatures and increased costs. In addition, the volume fraction of the martensite phase after processing becomes excessive, reducing ductility and making it easier for fractures to occur at the bolt neck. For this reason, the value of the left side of equation (2) should be 200°C or less, preferably 170°C or less, and more preferably 150°C or less.

3.鋼線材の径
本実施形態においては、伸線加工を行なう前の二相ステンレス鋼線材の直径は6.5mm以上とすることが好ましい。二相ステンレス鋼線材の直径は7.0mm以上であるのが好ましく、12.0mm以上であるのがより好ましく、14.0mm以上であるのがさらに好ましい。また、二相ステンレス鋼線材の直径は20.0mm以下であるのが好ましく、16.0mm以下であるのがより好ましい。なお、本実施形態においては、二相ステンレス鋼線材とは、棒状に熱間圧延された鋼材であり、コイル状に巻かれた鋼材を含み、所謂「バーインコイル」を含むものとする。また、二相ステンレス鋼線とは、上記二相ステンレス鋼線材に対して、主として、伸線加工などの冷間加工を施したものを指し、コイル状に巻かれたものを含む。
3. Diameter of Steel Wire In this embodiment, the diameter of the duplex stainless steel wire before wire drawing is preferably 6.5 mm or more. The diameter of the duplex stainless steel wire is preferably 7.0 mm or more, more preferably 12.0 mm or more, and even more preferably 14.0 mm or more. The diameter of the duplex stainless steel wire is preferably 20.0 mm or less, and more preferably 16.0 mm or less. In this embodiment, the duplex stainless steel wire is a steel material hot-rolled into a rod shape, and includes a steel material wound into a coil shape, including so-called "bar in coil". In addition, the duplex stainless steel wire mainly refers to the above duplex stainless steel wire that has been subjected to cold working such as wire drawing, and includes a coil-shaped one.

次に、本実施形態のボルトについて説明する。
本実施形態のボルトは、上記の二相ステンレス鋼線材と同じ化学組成の鋼よりなり、上記(2)式で示されるMd30が-150℃~200℃を満たす。また、本実施形態のボルトは、頭部と軸部とを有する。軸部の中心における金属組織中のフェライト相は、体積%で、20.0~65.0%である。軸部の中心は、円筒部の中心軸部またはねじ部の中心軸部のいずれでもよい。
Next, the bolt of this embodiment will be described.
The bolt of this embodiment is made of steel having the same chemical composition as the above duplex stainless steel wire rod, and has an Md 30 represented by the above formula (2) that satisfies -150°C to 200°C. The bolt of this embodiment has a head and a shank. The ferrite phase in the metal structure at the center of the shank is 20.0 to 65.0% by volume. The center of the shank may be either the central shank of the cylindrical portion or the central shank of the threaded portion.

軸部の中心におけるフェライト相の体積率は、軸部の中心軸方向と平行かつ中心軸を含む縦断面を露出させ、縦断面を鏡面研磨し、シュウ酸溶液中で電解エッチングを行って、フェライト相を着色し、画像解析により面積率を算出して体積率を求める。本実施形態では、算出した面積率を体積率とする。また、画像解析の対象範囲は、中心軸を中心とする幅200μm、中心軸の長手方向に沿って250μmの長さの範囲とする。画像解析の対象範囲は、円筒部の領域であってもよく、ねじ部の領域であってもよい。 The volume fraction of the ferrite phase at the center of the shaft portion is determined by exposing a cross section parallel to the central axis direction of the shaft portion and including the central axis, mirror-polishing the cross section, electrolytically etching the cross section in an oxalic acid solution to color the ferrite phase, and calculating the area fraction by image analysis. In this embodiment, the calculated area fraction is the volume fraction. The target range of the image analysis is a range with a width of 200 μm centered on the central axis and a length of 250 μm along the longitudinal direction of the central axis. The target range of the image analysis may be the region of the cylindrical portion or the region of the threaded portion.

本実施形態のボルトは、後述するように、上記の二相ステンレス鋼線材を伸線加工及び温間鍛造することにより製造されたボルトであり、図1に示すように、頭部1と軸部11とを有し、軸部11の少なくとも一部または全部にねじ部4が設けられて構成される。 As described below, the bolt of this embodiment is a bolt manufactured by drawing and warm forging the above-mentioned duplex stainless steel wire material, and as shown in FIG. 1, has a head 1 and a shaft 11, and a threaded portion 4 is provided on at least a part or all of the shaft 11.

なお、本実施形態に係るボルトは,図1に示すものに限定されるものではなく、図1に示す軸部11の全体に、ねじ部が設けられてなるボルトであってもよい。 The bolt according to this embodiment is not limited to the one shown in FIG. 1, but may be a bolt in which a threaded portion is provided on the entire shaft portion 11 shown in FIG. 1.

そして、本実施形態のボルトは、下記の試験方法を実施した場合に、破断部位が、ねじ部、または試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位で生じるものである。なお、以下に説明するように、ボルトから試験片を調製する際の研削加工によって、軸部が見かけ上、延長されたようになるが、この延長部分は、上記の「試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位」には含まれない。延長部分で破断したボルトは本発明の範囲外となる。また、「破断部位が、ねじ部、または試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位で生じる」とは、JIS B 1054:2013において、「破断は遊びねじ部または円筒部で生じなければならない」という基準と同じ意味である。破断形態は延性破壊であることが望ましい。 When the bolt of this embodiment is subjected to the following test method, the fracture occurs in the threaded portion or in a portion that was a shank portion without a threaded portion before the test specimen was processed. As described below, the shank portion appears to be extended by the grinding process when preparing a test specimen from the bolt, but this extended portion is not included in the above-mentioned "portion that was a shank portion without a threaded portion before the test specimen was processed." A bolt that fractures at the extended portion is outside the scope of the present invention. In addition, "the fracture occurs in a threaded portion or in a portion that was a shank portion without a threaded portion before the test specimen was processed" has the same meaning as the standard in JIS B 1054:2013 that "the fracture must occur in the loose thread portion or cylindrical portion." It is desirable that the fracture form be a ductile fracture.

(試験方法)
ボルトの頭部の座面を、中心軸から軸部径、または、ねじ部外径を残したまま研削して、研削面と頭部の先端との距離が、研削前の頭部の高さの50%以上80%以下の範囲となる試験片を製造し、試験片に対して、JIS B 1054:2013に規定する引張試験を行う。
(Test Method)
The bearing surface of the bolt head is ground from the central axis while leaving the shank diameter or the outer diameter of the threaded portion intact, and a test specimen is produced in which the distance between the ground surface and the tip of the head is in the range of 50% to 80% of the head height before grinding, and a tensile test specified in JIS B 1054:2013 is performed on the test specimen.

図2には、試験片の調整方法を図示している。図2中、左側のボルトは製品としてのボルトであり、図中、右側のボルトは、製品としてのボルトが加工されてなる試験片である。試験片は、ボルトの頭部の座面が、中心軸から軸部径、または、ねじ部外径を残したまま研削されている。製品としてのボルトの頭部の高さをAとし、試験片における研削面と頭部の先端との距離をBとしたとき、距離Bは高さAの50%以上80%以下の範囲になっている。 Figure 2 illustrates how to prepare the test specimen. The bolt on the left side of the figure is the finished bolt, and the bolt on the right side of the figure is the test specimen obtained by machining the finished bolt. The test specimen has the bearing surface of the bolt head ground away from the central axis, leaving only the shank diameter or the outer diameter of the threaded portion. If the height of the head of the finished bolt is A, and the distance between the ground surface and the tip of the head on the test specimen is B, then distance B is in the range of 50% to 80% of height A.

距離bが高さaの50%未満であると、頭部の強度が小さくなり引張試験の際に頭部がせん断破壊により抜けてしまうので好ましくなく、距離bが高さaの80%を超えると、頭部の脆弱部分が円筒部の延長部分として露出されないので、研削加工前のボルトの首部破断のリスクが検出されなくなるので好ましくない。 If the distance b is less than 50% of the height a, the strength of the head will be reduced and the head will come off due to shear fracture during a tensile test, which is undesirable. If the distance b exceeds 80% of the height a, the weak part of the head will not be exposed as an extension of the cylindrical part, and the risk of the bolt's neck breaking before grinding will not be detected, which is undesirable.

このような試験を行った結果、試験片の破断部位がねじ部で生じた場合、または、破断部位が試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位で生じた場合は、製品ボルトにおいて首部に応力が印加されたとしても、破断しないものとなる。すなわち、図2の右側のボルト(試験片)において、符号Cの範囲内で破断すればよい。 If, as a result of such testing, the test specimen breaks in the threaded portion, or in a portion of the shank that did not have a threaded portion before the test specimen was processed, the finished bolt will not break even if stress is applied to the neck. In other words, the bolt (test specimen) on the right side of Figure 2 should break within the range of symbol C.

4.硬さの差
一般的なボルトは、二相ステンレス鋼線材を伸線加工して得た鋼線を、冷間鍛造することによって頭部を形成するため、頭部の加工量が大きくなり、硬度が上昇する。また、ボルトのねじ部は、鍛造後に転造加工によって形成されるため、加工硬化が生じ、硬度が上昇する。一方、ボルトの円筒部は、加工の前後で硬度が大きく上昇しない。このため、一般的なボルトでは、頭部において硬度の値が最も大きくなり、最大硬度の値をとる。また、円筒部において硬度の値が最も小さくなり、最小硬度の値をとる。
4. Difference in hardness In general bolts, the head is formed by cold forging the steel wire obtained by wire drawing of duplex stainless steel wire, so the amount of processing of the head is large and the hardness increases. In addition, the threaded part of the bolt is formed by rolling after forging, so work hardening occurs and the hardness increases. On the other hand, the hardness of the cylindrical part of the bolt does not increase significantly before and after processing. For this reason, in general bolts, the hardness value is the largest at the head, and the hardness value is the maximum. In addition, the hardness value is the smallest at the cylindrical part, and the hardness value is the minimum.

しかしながら、本実施形態のボルトは、後述するように、温間鍛造によって頭部を形成するため、首部を含む頭部の脆化傾向を小さくすることができ、また、頭部における硬度の上昇は比較的小さい。更に、二相ステンレス鋼は、硬度が大きい素材なので、ねじ部形成のために転造加工を行ったとしても、硬度の上昇幅は小さい。従って、本実施形態に係るボルトは、最大硬度と最小硬度の差が小さくなる。このように、本実施形態に係るボルトは、首部の脆化傾向を小さくできるので、硬さの差が小さくても首部での破断を回避することができる。 However, as described below, the bolt of this embodiment forms the head by warm forging, which reduces the tendency of the head, including the neck, to become brittle, and the increase in hardness at the head is relatively small. Furthermore, because duplex stainless steel is a hard material, the increase in hardness is small even if rolling is performed to form the threads. Therefore, the bolt of this embodiment has a small difference between the maximum hardness and the minimum hardness. In this way, the bolt of this embodiment can reduce the tendency of the neck to become brittle, and therefore can avoid fracture at the neck even if the difference in hardness is small.

具体的には、本実施形態のボルトは、ボルトの中心軸方向と平行かつ中心軸を含む断面において、中心軸における頭部の先端より1.0mmの位置から軸部の末端までの間における最大硬度と最小硬度との差が、ビッカース硬度で150未満であることが好ましい。これにより、首部における破断を抑制できる。 Specifically, in the bolt of this embodiment, in a cross section parallel to the central axis of the bolt and including the central axis, the difference between the maximum hardness and the minimum hardness from a position 1.0 mm from the tip of the head on the central axis to the end of the shaft is preferably less than 150 in Vickers hardness. This makes it possible to suppress breakage in the neck.

図3には、ボルトの中心軸方向と平行かつ中心軸を含む断面を示しており、中心軸を一点鎖線で示している。硬度の測定は、図3に示す断面を露出させ、一点鎖線で示す中心軸線に沿って、ボルト頭部の先端1.0mmから0.5mmごとに、ボルトの末端までマイクロビッカース硬さ試験を行い、最大硬度と最小硬度とを決定する。 Figure 3 shows a cross section parallel to the central axis of the bolt and including the central axis, which is indicated by a dashed line. To measure the hardness, the cross section shown in Figure 3 is exposed, and a micro Vickers hardness test is performed along the central axis indicated by the dashed line, from the tip of the bolt head at 0.5 mm intervals from 1.0 mm to the end of the bolt, to determine the maximum and minimum hardness.

5.製造方法
5-1.二相ステンレス鋼線材の製造方法
本実施形態の二相ステンレス鋼線材を製造するには、まず、上記の化学組成を有する鋼塊を連続鋳造法により鋳造する。鋼塊は、造塊法によりビレットにしてもよい(JIS G 0203:2009参照。)。続いて、均熱、熱間圧延(熱間線材圧延)を施して、上記直径とする。その後、得られた鋼線材を900~1100℃の範囲で、3~20分間保持する溶体化熱処理を施し、水冷を施す。続いて、酸洗処理を行なう。以上のようにして、本実施形態に係る二相ステンレス鋼線材を製造する。なお、溶体化処理の熱処理温度を調整することで、鋼線材のフェライト分率をある程度調整可能である。本実施形態のフェライト分率を満たすように、上記の範囲で調製すればよい。
5. Manufacturing method 5-1. Manufacturing method of duplex stainless steel wire rod To manufacture the duplex stainless steel wire rod of this embodiment, first, a steel ingot having the above-mentioned chemical composition is cast by a continuous casting method. The steel ingot may be made into a billet by an ingot casting method (see JIS G 0203:2009). Then, soaking and hot rolling (hot wire rolling) are performed to obtain the above-mentioned diameter. Then, the obtained steel wire rod is subjected to a solution heat treatment in which the wire rod is held at a temperature in the range of 900 to 1100°C for 3 to 20 minutes, and then water-cooled. Then, pickling treatment is performed. In this manner, the duplex stainless steel wire rod of this embodiment is manufactured. The ferrite fraction of the steel wire rod can be adjusted to a certain extent by adjusting the heat treatment temperature of the solution treatment. It is sufficient to adjust the above range so as to satisfy the ferrite fraction of this embodiment.

5-2.ボルトの製造方法
本実施形態のボルトは、二相ステンレス鋼線材を伸線加工する工程と、伸線加工後の鋼線を50℃以上300℃以下に加熱してから温間鍛造工程とを少なくとも備える。更に、温間鍛造後にねじ部を形成することでボルトとする。以下、各工程について説明する。
5-2. Manufacturing method of the bolt The bolt of this embodiment includes at least a process of drawing a duplex stainless steel wire, and a process of warm forging the drawn steel wire after heating to 50°C to 300°C. After warm forging, a threaded portion is formed to produce a bolt. Each process will be described below.

伸線加工の工程では、酸洗処理後の二相ステンレス鋼線材に対して、蓚酸等により皮膜処理を施す。次いで、加工率(断面減少率)が5~25%の範囲で伸線加工を行ない、ボルト用の鋼線とする。 In the wire drawing process, the pickled duplex stainless steel wire is coated with oxalic acid or other chemicals. It is then drawn at a processing rate (reduction in area) of 5-25% to produce steel wire for bolts.

温間鍛造工程では、伸線加工後の鋼線を、50℃以上300℃以下に加熱してから温間鍛造することにより、頭部と軸部とを有するボルト素材に成形する。温間鍛造前の鋼線の温度が50℃未満だと、鋼線が殆ど軟化しないので冷間鍛造と変わりなく温間鍛造の効果が得られないので好ましくない。また、温間鍛造前の鋼線の温度が300℃を超えると、鋼線が軟化しすぎて成形後のボルトの強度が小さくなるので好ましくない。 In the warm forging process, the drawn steel wire is heated to 50°C to 300°C and then warm forged to form a bolt material having a head and a shaft. If the temperature of the steel wire before warm forging is less than 50°C, the steel wire barely softens, and the effect of warm forging is no different from that of cold forging, so this is not preferred. Also, if the temperature of the steel wire before warm forging exceeds 300°C, the steel wire softens too much, and the strength of the bolt after forming is reduced, so this is not preferred.

ボルトの強度の調整等のために熱処理を施す場合は、下記のねじ部成形後に、150~700℃、5~120分の範囲で、無酸素雰囲気で熱処理を施すことが好ましい。 If heat treatment is to be performed to adjust the strength of the bolt, etc., it is preferable to perform heat treatment in an oxygen-free atmosphere at 150 to 700°C for 5 to 120 minutes after forming the threaded portion as described below.

更に、温間鍛造後のボルト素材に対してねじ部の形成を行う。ねじ部の形成は、例えば、軸部に対して転造加工を行えばよい。このようにして、本実施形態に係るボルトを製造する。 Furthermore, a thread is formed on the bolt material after warm forging. The thread can be formed, for example, by performing a rolling process on the shaft. In this manner, the bolt according to this embodiment is manufactured.

更に、必要に応じて、ボルトに対して表面研磨等を行なってもよい。表面研磨を行なわない場合は、ショットブラストによる表面処理の後、塗装の焼付けを行なってもよい。 Furthermore, if necessary, the bolts may be subjected to surface polishing, etc. If surface polishing is not performed, the bolts may be surface treated by shot blasting, and then the paint may be baked on.

以上説明したように、本実施形態の二相ステンレス鋼線材は、首部での破断のおそれがなく、耐食性に優れたボルトの素材となる。また、本実施形態のボルトは、首部での破断のおそれがなく、耐食性に優れたボルトとなる。更に、本実施形態のボルトの製造方法によれば、首部での破断のおそれがなく、耐食性に優れたボルトを製造できる。 As described above, the duplex stainless steel wire of this embodiment is a material for a bolt that is free from the risk of fracture at the neck and has excellent corrosion resistance. The bolt of this embodiment is also a bolt that is free from the risk of fracture at the neck and has excellent corrosion resistance. Furthermore, according to the method for manufacturing the bolt of this embodiment, a bolt that is free from the risk of fracture at the neck and has excellent corrosion resistance can be manufactured.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

表1A、表1Bに示す化学組成を有する鋼を300kgの真空溶解炉において溶解し、直径178mmのビレットに鋳造した。そのビレットから熱間圧延によって、直径6.5mm~21.0mmの熱間圧延鋼線材を作製した。この際の熱間圧延終了温度は1050℃であった。それに続いて、溶体化熱処理として、900℃~1100℃のいずれかの温度で20~60分間保持し、水冷した。同種の鋼でフェライト分率が異なるものについては、溶体化熱処理時の温度を制御することで、フェライト分率を任意に変更した。すなわち、フェライト分率を65.0体積%超とした試験No.74は、熱処理温度を1100℃超としたものであり、フェライト分率を20.0体積%未満とした試験No.65、75は、熱処理温度を900℃未満としたものである。その後、酸洗することにより、表2A及び表2Bに示す二相ステンレス鋼線材を得た。なお、酸洗は塩酸に浸漬した後、1%HFと10%HNOとの混合酸に5分浸漬することで行った。 Steels having the chemical compositions shown in Tables 1A and 1B were melted in a 300 kg vacuum melting furnace and cast into billets with a diameter of 178 mm. Hot-rolled steel wire rods with diameters of 6.5 mm to 21.0 mm were produced from the billets by hot rolling. The hot rolling end temperature was 1050°C. Subsequently, as a solution heat treatment, the wires were held at any temperature between 900°C and 1100°C for 20 to 60 minutes and then water-cooled. For steels of the same type but with different ferrite fractions, the ferrite fraction was arbitrarily changed by controlling the temperature during the solution heat treatment. That is, Test No. 74, in which the ferrite fraction was more than 65.0% by volume, was heat-treated at a temperature of more than 1100°C, and Test Nos. 65 and 75, in which the ferrite fraction was less than 20.0% by volume, were heat-treated at a temperature less than 900°C. Thereafter, the wire was pickled to obtain the duplex stainless steel wires shown in Tables 2A and 2B. The pickling was performed by immersing the wire in hydrochloric acid and then in a mixed acid of 1% HF and 10% HNO3 for 5 minutes.

次いで、二相ステンレス鋼線材に対して蓚酸を用いた皮膜処理を施した後、冷間で伸線加工を施すことにより、表2A及び表2Bに示すような、ボルト製品用の鋼線を製造した。表2A及び表2Bには、伸線加工時の伸線加工率を示す。 Next, the duplex stainless steel wire was subjected to a coating treatment using oxalic acid, and then cold drawn to produce steel wire for bolt products, as shown in Tables 2A and 2B. Tables 2A and 2B show the drawing ratios during drawing.

得られた二相ステンレス鋼線材について、フェライト相の体積率を測定した。フェライト相の体積率は、二相ステンレス鋼線材の縦断面を鏡面研磨し、鋼線の長手方向に垂直な断面について、シュウ酸溶液中で電解エッチングを行って、フェライト相を着色し、画像解析により面積率を算出し、これを体積率とした。 The volume fraction of the ferrite phase was measured for the resulting duplex stainless steel wire. The volume fraction of the ferrite phase was determined by mirror-polishing the longitudinal section of the duplex stainless steel wire, electrolytically etching the section perpendicular to the longitudinal direction of the steel wire in an oxalic acid solution to color the ferrite phase, and calculating the area fraction by image analysis, which was taken as the volume fraction.

また、二相ステンレス鋼線材について、JIS Z 2241:2011に基づき、引張試験を行ない、引張強さを測定した。引張試験の試験片は、14A号形状を用いた。 In addition, a tensile test was performed on the duplex stainless steel wire based on JIS Z 2241:2011 to measure the tensile strength. The test specimens used for the tensile test were size 14A.

次に、伸線加工後のボルト製品用の鋼線を、誘導加熱により所定の温度まで加熱してから鍛造を施して、頭部及び軸部を有するボルト素材とした。更に、ボルト素材の軸部に対して転造加工を施すことにより、ねじ部を形成した。ねじ部は、軸部の末端寄りに形成し、ねじ部の未形成の部分を円筒部とした。このようにしてボルトを製造した。ボルト形状は、JIS B 1180の規格に従った。得られたボルトに熱処理を施す場合は、150~700℃、5~120分の範囲で、無酸素雰囲気で熱処理を施した。 Next, the steel wire for bolt products after wire drawing was heated to a specified temperature by induction heating and then forged to form a bolt material with a head and shank. Furthermore, the shank of the bolt material was rolled to form a threaded portion. The threaded portion was formed near the end of the shank, and the unthreaded portion was made into a cylindrical portion. In this way, the bolt was manufactured. The bolt shape was in accordance with the JIS B 1180 standard. When the obtained bolt was subjected to heat treatment, it was heat treated in an oxygen-free atmosphere at 150 to 700°C for 5 to 120 minutes.

作製したNo.1~77のボルトについて、二相ステンレス鋼線材と同様に、JIS B 1054:2013に基づき、引張試験を行ない、その破断箇所について調べた。引張試験の試験片は、ボルトそのものを用い、試験No.ごとに10本づつ試験した。引張試験の評価は、10本中、首部破断が0本だったものを「○」とし、首部破断が1~9本だったものを「△」とし、首部破断が10本だったものを「×」とした。「○」を合格とした。 The bolts No. 1 to 77 thus produced were subjected to tensile tests based on JIS B 1054:2013, in the same manner as the duplex stainless steel wire material, and the fracture locations were examined. The bolts themselves were used as test pieces for the tensile tests, and 10 bolts were tested for each test number. The tensile test was evaluated as follows: 0 bolts out of 10 that fractured at the neck were marked as "○", 1 to 9 bolts that fractured at the neck were marked as "△", and 10 bolts that fractured at the neck were marked as "×". A "○" was considered a pass.

鍛造時の鍛造性は、3段ヘッダーにより六角等に100本圧造加工を施し、圧造割れの有無により評価した。割れがなかった場合を合格とした。なお、不合格になったNo.63及びNo.74は、他の評価を行わなかった。 The forgeability during forging was evaluated by applying 100 hexagonal and other forging processes using a three-stage header and checking for the presence or absence of forging cracks. If there were no cracks, the product was deemed to have passed. Note that no other evaluations were performed on No. 63 and No. 74, which failed the test.

ボルトについて、その耐食性を、JIS Z 2371:2015に基づき、塩水噴霧試験を実施した。耐食性は168hの塩水噴霧試験後の発錆の状況で評価した。具体的には、無発錆またはわずかな点錆の発生の場合は、耐食性を「○」、流れ錆または全面発錆の場合は耐食性を「×」とした。「○」を合格とした。 The corrosion resistance of the bolts was evaluated by a salt spray test based on JIS Z 2371:2015. The corrosion resistance was evaluated based on the rusting condition after 168 hours of salt spray testing. Specifically, if there was no rusting or only slight spot rusting, the corrosion resistance was rated as "○", and if there was flowing rust or rusting over the entire surface, the corrosion resistance was rated as "×". A "○" was considered a pass.

更に、ボルトについて、ボルト断面の中心軸において、JISZ2244(2009)に基づき、硬さ試験を実施した。硬さ試験は、マイクロビッカース試験機を用い、ボルトの先端1.0mmから末端まで、0.5mm間隔で測定を行い、最大硬度と最小硬度とを算出した。なお、硬さの測定には株式会社ミツトヨ製の硬さ試験機HM-200システムを用いた。 Furthermore, a hardness test was conducted on the bolts at the center axis of the bolt cross section based on JIS Z2244 (2009). The hardness test was performed using a micro Vickers tester, with measurements taken at 0.5 mm intervals from 1.0 mm from the tip of the bolt to the end, and the maximum and minimum hardness were calculated. The hardness was measured using a hardness tester HM-200 system manufactured by Mitutoyo Corporation.

更に、ボルトの頭部の座面を、中心軸から円筒部外径を残したまま研削して、研削面と頭部の先端との距離が、研削前の頭部の高さの50%以上80%以下の範囲となる試験片を製造した。そして、試験片に対して、JIS B 1054:2013に規定する引張試験を行った。表2E及び表2Fには、製品としてのボルトの頭部の高さA、試験片における研削面と頭部の先端との距離B、B/A×100(%)をそれぞれ示す。 Furthermore, the bearing surface of the bolt head was ground from the central axis while leaving the outer diameter of the cylindrical portion, to produce test specimens in which the distance between the ground surface and the tip of the head was in the range of 50% to 80% of the head height before grinding. The test specimens were then subjected to tensile tests as specified in JIS B 1054:2013. Tables 2E and 2F show the height A of the bolt head as a finished product, the distance B between the ground surface and the tip of the head in the test specimen, and B/A x 100 (%), respectively.

ボルトの軸部の中心におけるフェライト相の体積率は、軸部の中心軸方向と平行かつ中心軸を含む縦断面を露出させ、縦断面を鏡面研磨し、シュウ酸溶液中で電解エッチングを行って、フェライト相を着色し、画像解析により面積率を算出して体積率を求めた。画像解析の対象範囲は、中心軸を中心とする幅200μm、中心軸の長手方向に沿って250μmの長さの範囲とした。画像解析の対象範囲は、円筒部の領域とした。 The volume fraction of the ferrite phase at the center of the bolt shaft was determined by exposing a cross section parallel to the central axis of the shaft and including the central axis, mirror-polishing the cross section, electrolytically etching it in an oxalic acid solution to color the ferrite phase, and calculating the area fraction by image analysis. The range of interest for the image analysis was a 200 μm wide range centered on the central axis and a 250 μm long range along the longitudinal direction of the central axis. The range of interest for the image analysis was the cylindrical region.

以下、試験結果を表1A~表2Fにまとめて示す。 The test results are summarized in Tables 1A to 2F below.

Figure 0007630336000001
Figure 0007630336000001

Figure 0007630336000002
Figure 0007630336000002

Figure 0007630336000003
Figure 0007630336000003

Figure 0007630336000004
Figure 0007630336000004

Figure 0007630336000005
Figure 0007630336000005

Figure 0007630336000006
Figure 0007630336000006

Figure 0007630336000007
Figure 0007630336000007

Figure 0007630336000008
Figure 0007630336000008

表1A~表2Fに示すように、本発明例のボルトでは、耐食性、加工性、および引張り特性が良好であり、引張試験において首部での破断が観察されなかった。一方、本発明の規定を満足しない比較例のボルトでは、耐食性、加工性または引張特性を満足せず、首部での破断が観察された。 As shown in Tables 1A to 2F, the bolts of the examples of the present invention had good corrosion resistance, workability, and tensile properties, and no fractures were observed at the neck in the tensile tests. On the other hand, the bolts of the comparative examples, which do not satisfy the provisions of the present invention, did not satisfy the corrosion resistance, workability, or tensile properties, and fractures were observed at the neck.

1:頭部、2:首部、3:円筒部、4:ねじ部、11:軸部。 1: Head, 2: Neck, 3: Cylindrical part, 4: Threaded part, 11: Shaft part.

Claims (6)

オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼よりなるボルトであって、
前記オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%、
Al:0~0.30%、
Nb:0~0.50%、
Ti:0~0.25%、
Co:0~1.00%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
B:0~0.0040%、
V:0~1.00%、
Zr:0~0.02%、
Ta:0~0.07%、
W:0~1.00%、
Sn:0~1.00%、
REM:0~0.050%、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(1)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
前記ボルトは、頭部と軸部とを有し、前記軸部の少なくとも一部または全部にねじ部が設けられており、
前記軸部の中心部における金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%であり、
下記試験方法を実施した場合に、破断部位が、ねじ部、または試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位で生じる、ボルト。
(試験方法)
前記ボルトの前記頭部の座面を、中心軸から前記軸部径、または、前記ねじ部の外径を残したまま研削して、研削面と前記頭部の先端との距離が、研削前の前記頭部の高さの50%以上80%以下の範囲となる試験片を製造し、前記試験片に対して、JIS B 1054:2013に規定する引張試験を行う。
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(1)
但し、上記(1)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
A bolt made of austenitic-ferritic duplex stainless steel,
The chemical composition of the austenitic-ferritic duplex stainless steel is, in mass%,
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05-2.00%,
Al: 0-0.30%,
Nb: 0 to 0.50%,
Ti: 0 to 0.25%,
Co: 0-1.00%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
B: 0 to 0.0040%,
V: 0-1.00%,
Zr: 0 to 0.02%,
Ta: 0-0.07%,
W: 0-1.00%,
Sn: 0-1.00%,
REM: 0-0.050%,
The balance is composed of Fe and impurities.
Md 30 represented by the following formula (1) is −150° C. to 200° C.,
The bolt has a head and a shaft, and a thread is provided on at least a part or the entirety of the shaft,
The ferrite phase in the metal structure at the center of the shaft portion is 20.0 to 65.0% by volume,
A bolt that, when subjected to the test method described below, breaks at the threaded portion or at a portion of the shank that did not have a threaded portion before the test specimen was processed.
(Test Method)
The bearing surface of the head of the bolt is ground from the central axis while leaving the shank diameter or the outer diameter of the threaded portion intact, to produce a test specimen in which the distance between the ground surface and the tip of the head is in the range of 50% to 80% of the height of the head before grinding, and a tensile test specified in JIS B 1054:2013 is performed on the test specimen.
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(1)
In the above formula (1), each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when the element is not contained, it is set to zero.
オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼よりなるボルトであって、
前記オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼の化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%を含有し、
更に、
Al:0.01~0.30%、
Nb:0.01~0.50%、
Ti:0.05~0.25%、
Co:0.02~1.0%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、
B:0.0001~0.0040%、
V:0.03~1.00%、
Zr:0.003~0.02%、
Ta:0.01~0.07%、
W:0.05~1.00%、
Sn:0.005~1.00%、および
REM:0.005~0.050%、
から選択される1種または2種以上を含有し、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(2)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
前記ボルトは、頭部と軸部とを有し、前記軸部の少なくとも一部または全部にねじ部が設けられており、
前記軸部の中心部における金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%であり、
下記試験方法を実施した場合に、破断部位が、ねじ部、または試験片加工前にねじ部が設けられていない軸部であった部位で生じる、ボルト。
(試験方法)
前記ボルトの前記頭部の座面を、中心軸から前記軸部径、または、前記ねじ部の外径を残したまま研削して、研削面と前記頭部の先端との距離が、研削前の前記頭部の高さの50%以上80%以下の範囲となる試験片を製造し、前記試験片に対して、JIS B 1054:2013に規定する引張試験を行う。
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(2)
但し、上記(2)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
A bolt made of austenitic-ferritic duplex stainless steel,
The chemical composition of the austenitic-ferritic duplex stainless steel is, in mass%,
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05 to 2.00%;
Furthermore,
Al: 0.01-0.30%,
Nb: 0.01 to 0.50%,
Ti: 0.05-0.25%,
Co: 0.02-1.0%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
B: 0.0001 to 0.0040%,
V: 0.03-1.00%,
Zr: 0.003 to 0.02%,
Ta: 0.01-0.07%,
W: 0.05-1.00%,
Sn: 0.005 to 1.00%, and REM: 0.005 to 0.050%,
Contains one or more selected from
The balance is composed of Fe and impurities.
Md 30 represented by the following formula (2) is −150° C. to 200° C.,
The bolt has a head and a shaft, and a thread is provided on at least a part or the entirety of the shaft,
The ferrite phase in the metal structure at the center of the shaft portion is 20.0 to 65.0% by volume,
A bolt that, when subjected to the test method described below, breaks at the threaded portion or at a portion of the shank that did not have a threaded portion before the test specimen was processed.
(Test Method)
The bearing surface of the head of the bolt is ground from the central axis while leaving the shank diameter or the outer diameter of the threaded portion intact, to produce a test specimen in which the distance between the ground surface and the tip of the head is in the range of 50% to 80% of the height of the head before grinding, and a tensile test specified in JIS B 1054:2013 is performed on the test specimen.
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(2)
However, each element symbol in the above formula (2) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if the element is not contained, it is set to zero.
前記ボルトの中心軸方向と平行かつ前記中心軸を含む断面において、前記中心軸における前記頭部の先端より1.0mmの位置から前記軸部の末端までの間における最大硬度と最小硬度との差が、ビッカース硬度で150未満であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のボルト。 The bolt according to claim 1 or 2, characterized in that in a cross section parallel to the central axis of the bolt and including the central axis, the difference between the maximum hardness and the minimum hardness from a position 1.0 mm from the tip of the head to the end of the shaft on the central axis is less than 150 in Vickers hardness. 化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%、
Al:0~0.30%、
Nb:0~0.50%、
Ti:0~0.25%、
Co:0~1.00%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
B:0~0.0040%、
V:0~1.00%、
Zr:0~0.02%、
Ta:0~0.07%、
W:0~1.00%、
Sn:0~1.00%、
REM:0~0.050%、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(1)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%である鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材を伸線加工する工程と、
前記伸線加工後の鋼線を、50℃以上300℃以下に加熱してから温間鍛造することにより、頭部と軸部とを有するボルト素材に成形する工程と、を備えた請求項1に記載のボルトの製造方法。
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(1)
但し、上記(1)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
The chemical composition, in mass%, is
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05-2.00%,
Al: 0-0.30%,
Nb: 0 to 0.50%,
Ti: 0 to 0.25%,
Co: 0-1.00%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
B: 0 to 0.0040%,
V: 0-1.00%,
Zr: 0 to 0.02%,
Ta: 0-0.07%,
W: 0-1.00%,
Sn: 0-1.00%,
REM: 0-0.050%,
The balance is composed of Fe and impurities.
Md 30 represented by the following formula (1) is −150° C. to 200° C.,
A step of wiredrawing an austenite-ferrite duplex stainless steel wire for forging, the metal structure of which has a ferrite phase of 20.0 to 65.0% by volume;
2. The method for manufacturing a bolt according to claim 1, further comprising a step of heating the steel wire after the wire drawing to a temperature of 50° C. or more and 300° C. or less, and then warm forging the steel wire into a bolt material having a head and a shaft portion.
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(1)
In the above formula (1), each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when the element is not contained, it is set to zero.
化学組成が、質量%で、
C:0.080%以下、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01~5.50%、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
N:0.06~0.40%、
Ni:1.5~8.5%、
Cr:19.0~29.0%、
Mo:0.05~3.00%、
Cu:0.05~2.00%を含有し、
更に、
Al:0.01~0.30%、
Nb:0.01~0.50%、
Ti:0.05~0.25%、
Co:0.02~1.0%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、
B:0.0001~0.0040%、
V:0.03~1.00%、
Zr:0.003~0.02%、
Ta:0.01~0.07%、
W:0.05~1.00%、
Sn:0.005~1.00%、および
REM:0.005~0.050%、
から選択される1種または2種以上を含有し、
残部:Feおよび不純物からなり、
下記(2)式で示されるMd30が-150℃~200℃であり、
金属組織中のフェライト相が、体積%で、20.0~65.0%である鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材を伸線加工する工程と、
前記伸線加工後の鋼線を、50℃以上300℃以下に加熱してから温間鍛造することにより、頭部と軸部とを有するボルト素材に成形する工程と、を備えた請求項2に記載のボルトの製造方法。
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb ・・・(2)
但し、上記(2)式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
The chemical composition, in mass%, is
C: 0.080% or less,
Si: 2.50% or less,
Mn: 0.01 to 5.50%,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
N: 0.06-0.40%,
Ni: 1.5-8.5%,
Cr: 19.0-29.0%,
Mo: 0.05-3.00%,
Cu: 0.05 to 2.00%;
Furthermore,
Al: 0.01-0.30%,
Nb: 0.01 to 0.50%,
Ti: 0.05-0.25%,
Co: 0.02-1.0%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
B: 0.0001 to 0.0040%,
V: 0.03-1.00%,
Zr: 0.003 to 0.02%,
Ta: 0.01-0.07%,
W: 0.05-1.00%,
Sn: 0.005 to 1.00%, and REM: 0.005 to 0.050%,
Contains one or more selected from
The balance is composed of Fe and impurities.
Md 30 represented by the following formula (2) is −150° C. to 200° C.,
A step of wiredrawing an austenite-ferrite duplex stainless steel wire for forging, the metal structure of which has a ferrite phase of 20.0 to 65.0% by volume;
3. The method for manufacturing a bolt according to claim 2, further comprising a step of heating the steel wire after the wire drawing to a temperature of 50° C. or higher and 300° C. or lower, and then warm forging the steel wire into a bolt material having a head and a shaft.
Md 30 (℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb...(2)
However, each element symbol in the above formula (2) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if the element is not contained, it is set to zero.
直径が6.5mm以上の鍛造用オーステナイト-フェライト二相ステンレス鋼線材を用いる、請求項4または請求項5に記載のボルトの製造方法。 A method for manufacturing a bolt as described in claim 4 or claim 5, using austenitic-ferritic duplex stainless steel wire for forging having a diameter of 6.5 mm or more.
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