鋼製ナット及びその製造方法
【課題】 一般構造用圧延鋼を用いて安定した組織や硬さが得られるようにした鋼製ナットを提供する。
【解決手段】 一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）製の棒材を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下の範囲内の温度に加熱して固溶熱処理を行い、このオーステナイト状態においてナットブランクに熱間鍛造するとともに、鍛造終止時のナットブランクの表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下の範囲内の温度にコントロールし、次いで、５０°Ｃ以下の温度に水冷することによりＨＲＣ３２〜４４の硬さに焼入れし、その後の焼戻しを行って調質することによりＪＩＳ Ｂ１１８１附属書２に規定する強度分布５Ｔ〜１０Ｔの硬さを有するナットを製造する。
【解決手段】 一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）製の棒材を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下の範囲内の温度に加熱して固溶熱処理を行い、このオーステナイト状態においてナットブランクに熱間鍛造するとともに、鍛造終止時のナットブランクの表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下の範囲内の温度にコントロールし、次いで、５０°Ｃ以下の温度に水冷することによりＨＲＣ３２〜４４の硬さに焼入れし、その後の焼戻しを行って調質することによりＪＩＳ Ｂ１１８１附属書２に規定する強度分布５Ｔ〜１０Ｔの硬さを有するナットを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼製ナット及びその製造方法に関し、特に一般構造用圧延鋼を用いて安定した組織や硬さが得られるようにしたナット及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部材を締結する場合、部材をボルトの頭部とナットによって挟み、ボルト・ナットを相対的に螺進させて締め付ける方式が広く採用されている。
【０００３】
通常、ナットには炭素鋼、ステンレス鋼、低合金鋼などの各種の材料が用いられるが、高い機械的強度を要求される用途には機械構造用炭素鋼又は機械構造用合金鋼を
調質したり冷間圧造されたブランク、あるいは冷間引抜した六角鋼材から削り出したステ
ンレス鋼製のナットを用いることが多い（特許文献１）。
【０００４】
ところで、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ2以上５１０Ｎ／ｍｍ2以下の一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）は市場に大量に流通しており、入手が容易な点にその特徴がある。
【０００５】
この一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）は焼入れしても焼入れ性が不足するため、必要な組織や硬さを安定して得ることができない。そのため、焼入れ焼戻しを行って使用される部品にはＪＩＳ Ｇ４０５１に規定される機械構造用炭素鋼が使用されており、一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）を焼入れ焼戻しして使用することはなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０７０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本件発明者らは入手が容易な一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）を用いて安定した組織や硬さのナットを製造することができれば、機械的性質の安定した安価なナットを製造できることを着目するに至った。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑み、一般構造用圧延鋼を用いて安定した組織や硬さが得られるようにした鋼製ナット及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明に係る鋼製ナットの製造方法は、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ2以上５１０Ｎ／ｍｍ2以下の一般構造用圧延鋼製の棒材を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下の範囲内の温度に加熱して固溶熱処理を行い、このオーステナイト状態においてナットブランクに熱間鍛造するとともに、鍛造終止時のナットブランクの表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下の範囲内の温度にコントロールし、次いで、ナットブランクを５０°Ｃ以下の温度に水冷することによりＨＲＣ３２〜４４の硬さに焼入れし、その後の焼戻しを行って調質することによりＪＩＳ Ｂ１１８１附属書２に規定する強度区分５Ｔ〜１０Ｔの硬さ（最大硬さ５Ｔ、６Ｔ、８Ｔ：３０ＨＲＣ １０Ｔ：３６ＨＲＣ 最小の硬さ５Ｔ、６Ｔ、８Ｔ：規定なし １０Ｔ：１８ＨＲＣ）のナットを製造するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の特徴の１つは一般構造用圧延鋼材を使用する点にある。
ＪＩＳ Ｇ３１０１では、圧延された製品サイズにより、降伏点（耐力）や引張り強さが規定されており、製鋼メーカではその規定を満足すべく化学成分をコントロールしている。その意味で一般構造用圧延鋼材も焼入れ性がコントロールされていると言える。
このため、鍛造加熱前のオーステナイト化温度、オーステナイト状態での塑性変形、塑性加工終止温度、冷却方法といった加工熱処理条件をコントロールすることにより，塑性加工を伴わない通常の焼入れでは得られない安定した焼入れ硬さを得ることができる。
【００１１】
第２の特徴は鍛造加熱の温度を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下とした点にある。適正な熱間加工性を確保し、結晶粒度の粗大化を防止し、オーバーヒートのない適正な金属組織を得るためである。
【００１２】
第３の特徴はオーステナイト状態において熱間鍛造することによってナットブランクを製造するようにした点にある。素材の低い焼入れ性を補うための加工熱処理である。
【００１３】
第４の特徴は鍛造終止時のナット表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下にコントロールするようにした点にある。終止温度が７６０°Ｃ未満になると、オーステナイト化が不十分になって十分な焼入れ硬さが得られず、終止温度が９００°Ｃを超えると、結晶粒が粗大化するからである。
【００１４】
第５の特徴は水冷とした点にある。一般構造用圧延鋼材は焼入れ性が低く、焼き割れの心配がないので、水冷とする。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
Ｃ：０．１５％、Ｍｎ：０．５０％を含むＳＳ４００のφ２２鋼材を１２３０°Ｃに加熱して２面間幅３０ｍｍ、内径１７．５ｍｍ、高さ１６ｍｍのナットブランクを熱間鍛造し、水冷直前の温度８００〜８５０°Ｃから水温１９°Ｃに水冷した。ナットブランク（試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．５）について３箇所の焼入れ硬さを測定した。その結果を表１に示す。この処理により、焼入れ硬さＨＲＣ４２〜４３が安定して得られた。その後、５７０°Ｃで焼戻し、ＨＲＣ２０〜２５の製品硬さが得られた。
【００１７】
【表１】
【実施例２】
【００１８】
Ｃ：０．１４％、Ｍｎ：０．６１％を含むＳＳ４００のφ２８鋼材を１２３０°Ｃに加熱して２面間幅３６ｍｍ、内径２１ｍｍ、高さ１９ｍｍのナットブランクに熱間鍛造し、水冷直前の温度８５０〜９００°Ｃから水冷した。このナットブランク（試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．５）について３箇所の焼入れ硬さを測定した結果を表２に示す。この処理により、焼入れ硬さＨＲＣ４１．６〜４２．２が安定して得られた。その後、５００°Ｃで焼戻し、ＨＲＣ２５〜２８の製品硬さが得られた。
【００１９】
【表２】
【比較例】
【００２０】
比較のため、実施例２と同一の鋼材丸棒を１０ｍｍ厚さに切断し、９２０°Ｃに４０分間加熱し、水冷し、直径方向の７箇所の焼入れ硬さを測定した。その結果を表３に示す。加工熱処理を行わなかったときには焼入れ硬さがＨＲＣ２１．２〜３８．４になり、硬さのばらつきが大きかった。この状態では不完全焼入れ状態になっており、安定した品質確保が難しい。
【００２１】
【表３】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼製ナット及びその製造方法に関し、特に一般構造用圧延鋼を用いて安定した組織や硬さが得られるようにしたナット及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部材を締結する場合、部材をボルトの頭部とナットによって挟み、ボルト・ナットを相対的に螺進させて締め付ける方式が広く採用されている。
【０００３】
通常、ナットには炭素鋼、ステンレス鋼、低合金鋼などの各種の材料が用いられるが、高い機械的強度を要求される用途には機械構造用炭素鋼又は機械構造用合金鋼を
調質したり冷間圧造されたブランク、あるいは冷間引抜した六角鋼材から削り出したステ
ンレス鋼製のナットを用いることが多い（特許文献１）。
【０００４】
ところで、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ2以上５１０Ｎ／ｍｍ2以下の一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）は市場に大量に流通しており、入手が容易な点にその特徴がある。
【０００５】
この一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）は焼入れしても焼入れ性が不足するため、必要な組織や硬さを安定して得ることができない。そのため、焼入れ焼戻しを行って使用される部品にはＪＩＳ Ｇ４０５１に規定される機械構造用炭素鋼が使用されており、一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）を焼入れ焼戻しして使用することはなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０７０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本件発明者らは入手が容易な一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）を用いて安定した組織や硬さのナットを製造することができれば、機械的性質の安定した安価なナットを製造できることを着目するに至った。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑み、一般構造用圧延鋼を用いて安定した組織や硬さが得られるようにした鋼製ナット及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明に係る鋼製ナットの製造方法は、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ2以上５１０Ｎ／ｍｍ2以下の一般構造用圧延鋼製の棒材を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下の範囲内の温度に加熱して固溶熱処理を行い、このオーステナイト状態においてナットブランクに熱間鍛造するとともに、鍛造終止時のナットブランクの表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下の範囲内の温度にコントロールし、次いで、ナットブランクを５０°Ｃ以下の温度に水冷することによりＨＲＣ３２〜４４の硬さに焼入れし、その後の焼戻しを行って調質することによりＪＩＳ Ｂ１１８１附属書２に規定する強度区分５Ｔ〜１０Ｔの硬さ（最大硬さ５Ｔ、６Ｔ、８Ｔ：３０ＨＲＣ １０Ｔ：３６ＨＲＣ 最小の硬さ５Ｔ、６Ｔ、８Ｔ：規定なし １０Ｔ：１８ＨＲＣ）のナットを製造するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の特徴の１つは一般構造用圧延鋼材を使用する点にある。
ＪＩＳ Ｇ３１０１では、圧延された製品サイズにより、降伏点（耐力）や引張り強さが規定されており、製鋼メーカではその規定を満足すべく化学成分をコントロールしている。その意味で一般構造用圧延鋼材も焼入れ性がコントロールされていると言える。
このため、鍛造加熱前のオーステナイト化温度、オーステナイト状態での塑性変形、塑性加工終止温度、冷却方法といった加工熱処理条件をコントロールすることにより，塑性加工を伴わない通常の焼入れでは得られない安定した焼入れ硬さを得ることができる。
【００１１】
第２の特徴は鍛造加熱の温度を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下とした点にある。適正な熱間加工性を確保し、結晶粒度の粗大化を防止し、オーバーヒートのない適正な金属組織を得るためである。
【００１２】
第３の特徴はオーステナイト状態において熱間鍛造することによってナットブランクを製造するようにした点にある。素材の低い焼入れ性を補うための加工熱処理である。
【００１３】
第４の特徴は鍛造終止時のナット表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下にコントロールするようにした点にある。終止温度が７６０°Ｃ未満になると、オーステナイト化が不十分になって十分な焼入れ硬さが得られず、終止温度が９００°Ｃを超えると、結晶粒が粗大化するからである。
【００１４】
第５の特徴は水冷とした点にある。一般構造用圧延鋼材は焼入れ性が低く、焼き割れの心配がないので、水冷とする。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
Ｃ：０．１５％、Ｍｎ：０．５０％を含むＳＳ４００のφ２２鋼材を１２３０°Ｃに加熱して２面間幅３０ｍｍ、内径１７．５ｍｍ、高さ１６ｍｍのナットブランクを熱間鍛造し、水冷直前の温度８００〜８５０°Ｃから水温１９°Ｃに水冷した。ナットブランク（試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．５）について３箇所の焼入れ硬さを測定した。その結果を表１に示す。この処理により、焼入れ硬さＨＲＣ４２〜４３が安定して得られた。その後、５７０°Ｃで焼戻し、ＨＲＣ２０〜２５の製品硬さが得られた。
【００１７】
【表１】
【実施例２】
【００１８】
Ｃ：０．１４％、Ｍｎ：０．６１％を含むＳＳ４００のφ２８鋼材を１２３０°Ｃに加熱して２面間幅３６ｍｍ、内径２１ｍｍ、高さ１９ｍｍのナットブランクに熱間鍛造し、水冷直前の温度８５０〜９００°Ｃから水冷した。このナットブランク（試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．５）について３箇所の焼入れ硬さを測定した結果を表２に示す。この処理により、焼入れ硬さＨＲＣ４１．６〜４２．２が安定して得られた。その後、５００°Ｃで焼戻し、ＨＲＣ２５〜２８の製品硬さが得られた。
【００１９】
【表２】
【比較例】
【００２０】
比較のため、実施例２と同一の鋼材丸棒を１０ｍｍ厚さに切断し、９２０°Ｃに４０分間加熱し、水冷し、直径方向の７箇所の焼入れ硬さを測定した。その結果を表３に示す。加工熱処理を行わなかったときには焼入れ硬さがＨＲＣ２１．２〜３８．４になり、硬さのばらつきが大きかった。この状態では不完全焼入れ状態になっており、安定した品質確保が難しい。
【００２１】
【表３】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張強さ４００Ｎ／ｍｍ2以上５１０Ｎ／ｍｍ2以下の一般構造用圧延鋼製の棒材を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下の範囲内の温度に加熱して固溶熱処理を行い、このオーステナイト状態においてナットブランクに熱間鍛造するとともに、鍛造終止時のナットブランクの表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下の範囲内の温度にコントロールし、次いで、５０°Ｃ以下の温度に水冷することによりＨＲＣ３２〜４４の硬さに焼入れし、その後の焼戻しを行って調質することによりＪＩＳ Ｂ１１８１附属書２に規定する強度区分５Ｔ〜１０Ｔの硬さを有するナットを製造するようにしたことを特徴とする鋼製ナットの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法によって製造されたことを特徴とする鋼製ナット。
【請求項１】
引張強さ４００Ｎ／ｍｍ2以上５１０Ｎ／ｍｍ2以下の一般構造用圧延鋼製の棒材を１２００°Ｃ以上１３００°Ｃ以下の範囲内の温度に加熱して固溶熱処理を行い、このオーステナイト状態においてナットブランクに熱間鍛造するとともに、鍛造終止時のナットブランクの表面温度を７６０°Ｃ以上９００°Ｃ以下の範囲内の温度にコントロールし、次いで、５０°Ｃ以下の温度に水冷することによりＨＲＣ３２〜４４の硬さに焼入れし、その後の焼戻しを行って調質することによりＪＩＳ Ｂ１１８１附属書２に規定する強度区分５Ｔ〜１０Ｔの硬さを有するナットを製造するようにしたことを特徴とする鋼製ナットの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法によって製造されたことを特徴とする鋼製ナット。
【公開番号】特開２０１１−１９５９１８（Ｐ２０１１−１９５９１８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６５５００（Ｐ２０１０−６５５００）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（５９１２０９２４６）濱中ナット株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（５９１２０９２４６）濱中ナット株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
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