[发明专利]耐延迟断裂特性优异的高强度钢材和高强度螺栓及其制造方法

权利要求书

1.一种耐延迟断裂特性优异的高强度钢材，其特征在于，是以质量%计，含有C：0.10～0.55%、Si：0.01～3%、Mn：0.1～2%，还含有V：1.5%以下和Mo：3.0%以下的1种或2种，并且，V和Mo的含有量满足V+1/2Mo＞0.4%，而且含有Cr：0.05～1.5%、Nb：0.001～0.05%、Cu：0.01～4%、Ni：0.01～4%和B：0.0001～0.005%的1种或2种以上，其余量由Fe和不可避免的杂质组成，组织为以回火马氏体为主体的组织的钢材，

在所述钢材的表层中，形成有：

（a）从所述钢材的表面算起的厚度为200μm以上，并且氮浓度为12.0质量%以下且比所述钢材的氮浓度高0.02质量%以上的氮化层；以及

（b）从所述钢材的表面算起的深度为100μm～1000μm，并且碳浓度为0.05质量%以上且为所述钢材的碳浓度的0.9倍以下的低碳区域。

2.根据权利要求1所述的耐延迟断裂特性优异的高强度钢材，其特征在于，通过所述氮化层和低碳区域的存在，侵入到钢材中的氢量为0.5ppm以下，并且钢材的临界扩散氢量为2.00ppm以上。

3.根据权利要求1或2所述的耐延迟断裂特性优异的高强度钢材，其特征在于，所述钢材以质量%计还含有Al：0.003～0.1%、Ti：0.003～0.05%、Mg：0.0003～0.01%、Ca：0.0003～0.01%、Zr：0.0003～0.01%的1种或2种以上。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的耐延迟断裂特性优异的高强度钢材，其特征在于，所述氮化层的厚度为1000μm以下。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的耐延迟断裂特性优异的高强度钢材，其特征在于，所述回火马氏体的面积率为85%以上。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的耐延迟断裂特性优异的高强度钢材，其特征在于，所述钢材的表面的压缩残余应力为200MPa以上。

7.根据权利要求1～6的任一项所述的耐延迟断裂特性优异的高强度钢材，其特征在于，所述钢材的抗拉强度为1300MPa以上。

8.一种耐延迟断裂特性优异的高强度螺栓，其特征在于，是加工钢材而成的螺栓，所述钢材以质量%计含有C：0.10～0.55%、Si：0.01～3%、Mn：0.1～2%，还含有V：1.5%以下和Mo：3.0%以下的1种或2种，并且V和Mo的含有量满足V+1/2Mo＞0.4%，而且含有Cr：0.05～1.5%、Nb：0.001～0.05%、Cu：0.01～4%、Ni：0.01～4%和B：0.0001～0.005%的1种或2种以上，其余量由Fe和不可避免的杂质组成，组织为以回火马氏体为主体的组织，

在所述螺栓的表层中，形成有：

（a）从所述螺栓的表面算起的厚度为200μm以上，并且氮浓度为12.0质量%以下且比所述钢材的氮浓度高0.02质量%以上的氮化层；以及

（b）从所述螺栓的表面算起的深度为100μm～1000μm，并且碳浓度为0.05质量%以上且为所述钢材的碳浓度的0.9倍以下的低碳区域。

9.根据权利要求8所述的耐延迟断裂特性优异的高强度螺栓，其特征在于，在所述氮化层和低碳区域的存在下，向螺栓侵入的氢量为0.5ppm以下，并且螺栓的临界扩散氢量为2.00ppm以上。

10.根据权利要求8或9所述的耐延迟断裂特性优异的高强度螺栓，其特征在于，所述钢材以质量%计还含有Al：0.003～0.1%、Ti：0.003～0.05%、Mg：0.0003～0.01%、Ca：0.0003～0.01%、Zr：0.0003～0.01%的1种或2种以上。

11.根据权利要求8～10的任一项所述的耐延迟断裂特性优异的高强度螺栓，其特征在于，所述氮化层的厚度为1000μm以下。

12.根据权利要求8～11的任一项所述的耐延迟断裂特性优异的高强度螺栓，其特征在于，所述回火马氏体的面积率为85%以上。

13.根据权利要求8～12的任一项所述的耐延迟断裂特性优异的高强度螺栓，其特征在于，所述螺栓的表面的压缩残余应力为200MPa以上。