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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024122304
(43)【公開日】2024-09-09
(54)【発明の名称】ボルト
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240902BHJP
C22C 38/54 20060101ALI20240902BHJP
C21D 8/06 20060101ALN20240902BHJP
C21D 9/00 20060101ALN20240902BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301Z
C22C38/54
C21D8/06 A
C21D9/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023029772
(22)【出願日】2023-02-28
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001553
【氏名又は名称】アセンド弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】松井 直樹
(72)【発明者】
【氏名】真鍋 敏之
(72)【発明者】
【氏名】小坂 誠
(72)【発明者】
【氏名】志賀 聡
(72)【発明者】
【氏名】千葉 圭介
【テーマコード（参考）】
4K032
4K042
【Ｆターム（参考）】
4K032AA01
4K032AA02
4K032AA05
4K032AA08
4K032AA11
4K032AA14
4K032AA16
4K032AA19
4K032AA21
4K032AA22
4K032AA23
4K032AA27
4K032AA29
4K032AA31
4K032AA35
4K032AA36
4K032AA40
4K032BA02
4K032CA02
4K032CA03
4K032CA05
4K032CC03
4K032CC04
4K032CD01
4K032CH05
4K032CJ05
4K032CL02
4K042AA25
4K042BA01
4K042BA02
4K042BA08
4K042CA02
4K042CA03
4K042CA06
4K042CA08
4K042CA09
4K042CA10
4K042CA12
4K042CA13
4K042CA14
4K042DA01
4K042DA02
4K042DC02
4K042DC03
4K042DD02
4K042DE02
(57)【要約】
【課題】優れた耐水素脆性及び優れた低温靭性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：０．１５～０．３０％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．１０～０．６０％、Ｎｉ：０．１０～０．６０％、Ｃｒ：０～０．２０％、Ｍｏ：０．０１～０．６０％、Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｎ：０．００１０～０．００８０％、Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【選択図】なし
【解決手段】本開示によるボルトは、質量％で、Ｃ：０．１５～０．３０％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．１０～０．６０％、Ｎｉ：０．１０～０．６０％、Ｃｒ：０～０．２０％、Ｍｏ：０．０１～０．６０％、Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｎ：０．００１０～０．００８０％、Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （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：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【請求項2】
ボルトであって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％、
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
前記化学組成はさらに、第１群及び第２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、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％、
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
前記化学組成はさらに、第１群及び第２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、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【請求項3】
請求項２に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第１群を含有する、
ボルト。
前記化学組成は、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、
前記化学組成は、前記第２群を含有する、
ボルト。
前記化学組成は、前記第２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。
【背景技術】
【0002】
ボルトは、産業機械、自動車、橋梁及び建築物等の締結手段として用いられる。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、直径が２０ｍｍを超える太径のボルトが多用されている。
【0003】
上述の用途のうち、橋梁や建築物等は、海浜地域に建てられたり、寒冷地に建てられたりする場合がある。海浜地域は塩分の多い腐食環境である。また、寒冷地では、融雪塩や凍結防止剤が使用される場合がある。融雪塩や凍結防止剤は、ボルトを腐食する。つまり、寒冷地も腐食環境である場合が多い。
【0004】
上述の腐食環境では、水素脆化が起こりやすい。したがって、腐食環境で用いられるボルトでは、優れた耐水素脆性が求められる。
【0005】
耐水素脆性を高める技術が、特開２００８－２７４３６７号公報（特許文献１）に提案されている。
【0006】
特許文献１に開示されたボルトは、質量％で、Ｃ：０．１５～０．６％、Ｓｉ：０．０５～０．５％、Ｍｎ及びＣｒ：合計で０．５～３．５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｕ：０．３％未満、Ｎｉ：１％未満、Ｏ：０．０１％以下、及び、Ｓｎ：０．０５～０．５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、Ｃｕ／Ｓｎ比が１以下である組成を有する。この文献では、Ｓｎを含有することで耐水素脆性を高めることができる、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００８－２７４３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、ボルトは上述のように寒冷地で用いられる場合がある。そのため、ボルトには、優れた耐水素脆性だけでなく、優れた低温靭性も求められる。しかしながら、特許文献１では、低温靭性について検討されていない。
【0009】
本発明の目的は、優れた耐水素脆性及び優れた低温靭性を有す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】
【0010】
本開示によるボルトは、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【0011】
本開示によるボルトは、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％、
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
前記化学組成はさらに、第１群及び第２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、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％、
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
前記化学組成はさらに、第１群及び第２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、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【発明の効果】
【0012】
本開示によるボルトは、優れた耐水素脆性及び優れた低温靭性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明者らは、優れた耐水素脆性及び優れた低温靭性を有するボルトについて、調査及び検討を行った。その結果、次の事項が判明した。
【0015】
初めに、本発明者らは、耐水素脆性を高める手段を検討した。耐水素脆性を高めるためには、ボルト中のＣｒ含有量をなるべく低減することが有効である。さらに、Ｃｕ及びＳｎを含有することが有効である。一方、Ｃｒ含有量を低減した場合、ボルトの素材となる鋼材の焼入れ性が低下する。上述のとおり、ボルトでは、軸部の直径が２０ｍｍ超となる場合がある。このような太径のボルトでも、十分な強度が得られるように、鋼材の焼入れ性を確保する必要がある。そこで、Ｃｒの代替として、Ｍｏ及びＢを含有することが有効である。
【0016】
以上の化学組成の観点からの検討に基づいて、本発明者らは、優れた耐水素脆性を有する鋼材の化学組成について検討を行った。その結果、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．１５～０．３０％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．１０～０．６０％、Ｎｉ：０．１０～０．６０％、Ｃｒ：０～０．２０％、Ｍｏ：０．０１～０．６０％、Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｎ：０．００１０～０．００８０％、Ｂ：０．０００２～０．００５０％、Ｔｉ：０．００５～０．１００％、Ｖ：０～０．０５０％、Ｎｂ：０～０．０３０％、Ｃａ：０～０．００５０％、Ｍｇ：０～０．００５０％、希土類元素：０～０．０２００％、及び、残部がＦｅ及び不純物、からなる化学組成であれば、優れた耐水素脆性が得られると考えた。
【0017】
しかしながら、上述の化学組成を有するボルトであれば、耐水素脆性に優れるものの、低温靭性が十分に高まらない場合があることが判明した。そこで、本発明者らは、上述の化学組成のボルトの低温靭性を高める手段について、さらに検討を行った。その結果、次の事項が判明した。
【0018】
初めに、上述の化学組成を満たすボルトから採取した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠して、－２５℃でのシャルピー衝撃試験を実施した。その結果、低温靭性が低いボルトでは、試験片の破面に粒界破面が含まれることが判明した。耐水素脆性を高めるＣｕ及びＳｎと、不純物であるＰとは、旧オーステナイト粒界に偏析し、旧オーステナイト粒界の強度を低下させやすい。そのため、Ｃｕ、Ｓｎ及びＰを含有する上述の化学組成を有するボルトでは、－２５℃でのシャルピー衝撃試験を実施した場合に、旧オーステナイト粒界で亀裂が発生及び進展しやすくなり、その結果、試験片の破面に粒界破面が生じると考えられる。
【0019】
そこで、本発明者らは、化学組成中の各元素含有量が上述の範囲内であるボルトにおいて、Ｃｕ、Ｓｎ及びＰの旧オーステナイト粒界への偏析を抑制し、粒界破面の発生を抑制することにより、ボルトの低温靭性を高めることができると考えた。そこで、本発明者らはさらに調査及び検討を行って、次の知見を得た。
【0020】
ボルト中の固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏを旧オーステナイト粒界に偏析させれば、Ｃｕ、Ｓｎ及びＰの旧オーステナイト粒界への偏析が抑制される。これにより、旧オーステナイト粒界が強化され、旧オーステナイト粒界での亀裂の発生及び進展が抑制される。その結果、Ｃｕ、Ｓｎ及びＰを含有する上述の化学組成を有するボルトであっても、－２５℃でのシャルピー衝撃試験を実施した場合に、試験片の破面において粒界破面の発生を抑制することができる。
【0021】
以上の検討結果に基づいて、本発明者らは、固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの旧オーステナイト粒界への偏析と、低温靭性との関係について、さらに調査を行った。その結果、本発明者らは、ボルトの化学組成中の各元素含有量が上述の範囲内であることを前提として、さらに、次の式（１）で定義されるＹが３．００以上であれば、－２５℃でのシャルピー衝撃試験を実施した場合に、試験片の破面において粒界破面の発生を抑制することができ、その結果、優れた低温靭性が得られることを知見した。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
ここで、化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとする。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
ここで、化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとする。
【0022】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態によるボルトは、次の構成を有する。
【0023】
［１］
ボルトであって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
ボルトであって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【0024】
［２］
ボルトであって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％、
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
前記化学組成はさらに、第１群及び第２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、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
ボルトであって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．３０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０～０．６０％、
Ｎｉ：０．１０～０．６０％、
Ｃｒ：０～０．２０％、
Ｍｏ：０．０１～０．６０％、
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．００１０～０．００８０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、及び、
Ｔｉ：０．００５～０．１００％、を含有し、
前記化学組成はさらに、第１群及び第２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、
前記化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、前記化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、
前記ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、前記旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、
式（１）で定義されるＹが３．００以上である、
ボルト。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【0025】
［３］
［２］に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第１群を含有する、
ボルト。
［２］に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第１群を含有する、
ボルト。
【0026】
［４］
［２］又は［３］に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第２群を含有する、
ボルト。
［２］又は［３］に記載のボルトであって、
前記化学組成は、前記第２群を含有する、
ボルト。
【0027】
以下、本実施形態によるボルトについて詳述する。
なお、元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
なお、元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
【0028】
［本実施形態のボルトの特徴］
本実施形態のボルトは、次の特徴を満たす。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１５～０．３０％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．１０～０．６０％、Ｎｉ：０．１０～０．６０％、Ｃｒ：０～０．２０％、Ｍｏ：０．０１～０．６０％、Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｎ：０．００１０～０．００８０％、Ｂ：０．０００２～０．００５０％、Ｔｉ：０．００５～０．１００％、Ｖ：０～０．０５０％、Ｎｂ：０～０．０３０％、Ｃａ：０～０．００５０％、Ｍｇ：０～０．００５０％、希土類元素：０～０．０２００％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる。
（特徴２）
化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
以下、特徴１及び特徴２について説明する。
本実施形態のボルトは、次の特徴を満たす。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１５～０．３０％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．１０～０．６０％、Ｎｉ：０．１０～０．６０％、Ｃｒ：０～０．２０％、Ｍｏ：０．０１～０．６０％、Ｓｎ：０．０１０～０．５００％、Ａｌ：０．００５～０．０６０％、Ｎ：０．００１０～０．００８０％、Ｂ：０．０００２～０．００５０％、Ｔｉ：０．００５～０．１００％、Ｖ：０～０．０５０％、Ｎｂ：０～０．０３０％、Ｃａ：０～０．００５０％、Ｍｇ：０～０．００５０％、希土類元素：０～０．０２００％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる。
（特徴２）
化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
以下、特徴１及び特徴２について説明する。
【0029】
［（特徴１）化学組成について］
本実施形態のボルトの化学組成は、次の元素を含有する。
本実施形態のボルトの化学組成は、次の元素を含有する。
【0030】
Ｃ：０．１５～０．３０％
炭素（Ｃ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。Ｃ含有量が０．１５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃ含有量が０．３０％を超えれば、ボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．１５～０．３０％である。
Ｃ含有量の好ましい下限は０．１８％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．２８％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
炭素（Ｃ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。Ｃ含有量が０．１５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃ含有量が０．３０％を超えれば、ボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．１５～０．３０％である。
Ｃ含有量の好ましい下限は０．１８％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．２８％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
【0031】
Ｓｉ：０．０１～０．５０％
シリコン（Ｓｉ）は、固溶強化により、ボルトの強度を高める。Ｓｉ含有量が０．０１％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が０．５０％を超えれば、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０１～０．５０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．３０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。侵入水素量をさらに低減させるためのより有効なＳｉ含有量の好ましい上限は、０．０５％未満である。
シリコン（Ｓｉ）は、固溶強化により、ボルトの強度を高める。Ｓｉ含有量が０．０１％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が０．５０％を超えれば、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０１～０．５０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．３０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。侵入水素量をさらに低減させるためのより有効なＳｉ含有量の好ましい上限は、０．０５％未満である。
【0032】
Ｍｎ：０．５０～１．２０％未満
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。Ｍｎ含有量が０．５０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量が１．２０％以上であれば、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．５０～１．２０％未満である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．５５％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は１．１０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、
さらに好ましくは０．９０％である。
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。Ｍｎ含有量が０．５０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量が１．２０％以上であれば、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．５０～１．２０％未満である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．５５％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は１．１０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、
さらに好ましくは０．９０％である。
【0033】
Ｐ：０．０２０％以下
燐（Ｐ）は不純物である。Ｐ含有量が０．０２０％を超えれば、Ｐが粒界に偏析する。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０２０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
燐（Ｐ）は不純物である。Ｐ含有量が０．０２０％を超えれば、Ｐが粒界に偏析する。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０２０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
【0034】
Ｓ：０．０２０％以下
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓ含有量が０．０２０％を超えれば、Ｓが粒界に偏析する。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．０２０％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓ含有量が０．０２０％を超えれば、Ｓが粒界に偏析する。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．０２０％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
【0035】
Ｃｕ：０．１０～０．６０％
銅（Ｃｕ）は、腐食環境下でのボルトへの水素の侵入を抑制する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｃｕ含有量が０．１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃｕ含有量が０．６０％を超えれば、Ｃｕが粒界に偏析し、ボルトが脆化する。そのため、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は、０．１０～０．６０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．１１％であり、さらに好ましくは０．１３％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．５５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
銅（Ｃｕ）は、腐食環境下でのボルトへの水素の侵入を抑制する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｃｕ含有量が０．１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃｕ含有量が０．６０％を超えれば、Ｃｕが粒界に偏析し、ボルトが脆化する。そのため、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は、０．１０～０．６０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．１１％であり、さらに好ましくは０．１３％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．５５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
【0036】
Ｎｉ：０．１０～０．６０％
ニッケル（Ｎｉ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。Ｎｉはさらに、Ｃｕとともに含有されて、ボルトの素材となる鋼材の熱間加工時の疵の発生を抑制する。その結果、Ｃｕを含有する本実施形態のボルトにおいて、Ｎｉは、鋼材の熱間加工性を高める。Ｎｉ含有量が０．１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎｉ含有量が０．６０％を超えれば、焼入れ性が過剰に高くなる。この場合、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は０．１０～０．６０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．１１％であり、さらに好ましくは０．１３％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．５５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
ニッケル（Ｎｉ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。Ｎｉはさらに、Ｃｕとともに含有されて、ボルトの素材となる鋼材の熱間加工時の疵の発生を抑制する。その結果、Ｃｕを含有する本実施形態のボルトにおいて、Ｎｉは、鋼材の熱間加工性を高める。Ｎｉ含有量が０．１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎｉ含有量が０．６０％を超えれば、焼入れ性が過剰に高くなる。この場合、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は０．１０～０．６０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．１１％であり、さらに好ましくは０．１３％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．５５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
【0037】
Ｃｒ：０～０．２０％
クロム（Ｃｒ）は、本実施形態のボルトにおいて、不純物である。本実施形態において、Ｃｒ含有量は小数第二位までの数値で規定する。この有効数字でＣｒ含有量を規定する場合、Ｃｒ含有量が０％となる場合がある。
Ｃｒは、ボルトへの水素の侵入を促進する。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。Ｃｒ含有量が０．２０％を超えれば、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０～０．２０％である。
Ｃｒ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｃｒ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．１５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．０７％である。耐水素脆性をさらに高めるためのより有効なＣｒ含有量の好ましい上限は０．０５％未満である。
クロム（Ｃｒ）は、本実施形態のボルトにおいて、不純物である。本実施形態において、Ｃｒ含有量は小数第二位までの数値で規定する。この有効数字でＣｒ含有量を規定する場合、Ｃｒ含有量が０％となる場合がある。
Ｃｒは、ボルトへの水素の侵入を促進する。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。Ｃｒ含有量が０．２０％を超えれば、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０～０．２０％である。
Ｃｒ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｃｒ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．１５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．０７％である。耐水素脆性をさらに高めるためのより有効なＣｒ含有量の好ましい上限は０．０５％未満である。
【0038】
Ｍｏ：０．０１～０．６０％
モリブデン（Ｍｏ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。土木及び建築用途のボルトでは、直径が２０ｍｍを超える場合がある。このような太いボルトの強度を高めるために、その素材となる鋼材の焼入れ性を高める必要がある。Ｍｏは鋼材の焼入れ性を高めやすい。
Ｍｏはさらに、旧オーステナイト粒界に偏析し、旧オーステナイト粒界の強度を高める。その結果、Ｍｏはボルトの低温靭性を高める。Ｍｏ含有量が０．０１％未満であれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｏ含有量が０．６０％を超えれば、ボルトの素材となる鋼材が過剰に硬くなる。この場合、鋼材の冷間鍛造性、及び、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．０１～０．６０％である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
モリブデン（Ｍｏ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。土木及び建築用途のボルトでは、直径が２０ｍｍを超える場合がある。このような太いボルトの強度を高めるために、その素材となる鋼材の焼入れ性を高める必要がある。Ｍｏは鋼材の焼入れ性を高めやすい。
Ｍｏはさらに、旧オーステナイト粒界に偏析し、旧オーステナイト粒界の強度を高める。その結果、Ｍｏはボルトの低温靭性を高める。Ｍｏ含有量が０．０１％未満であれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｏ含有量が０．６０％を超えれば、ボルトの素材となる鋼材が過剰に硬くなる。この場合、鋼材の冷間鍛造性、及び、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．０１～０．６０％である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
【0039】
Ｓｎ：０．０１０～０．５００％
スズ（Ｓｎ）は、Ｃｕと同様に、腐食環境下でのボルトへの水素の侵入を抑制する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｓｎ含有量が０．０１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｎ含有量が０．５００％を超えれば、Ｓｎが粒界に偏析する。この場合、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
したがって、Ｓｎ含有量は０．０１０～０．５００％である。
Ｓｎ含有量の好ましい下限は０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０５０％であり、さらに好ましくは０．１００％である。
Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．４００％であり、さらに好ましくは０．３００％であり、さらに好ましくは０．２００％であり、さらに好ましくは０．１５０％である。
スズ（Ｓｎ）は、Ｃｕと同様に、腐食環境下でのボルトへの水素の侵入を抑制する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｓｎ含有量が０．０１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｎ含有量が０．５００％を超えれば、Ｓｎが粒界に偏析する。この場合、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
したがって、Ｓｎ含有量は０．０１０～０．５００％である。
Ｓｎ含有量の好ましい下限は０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０５０％であり、さらに好ましくは０．１００％である。
Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．４００％であり、さらに好ましくは０．３００％であり、さらに好ましくは０．２００％であり、さらに好ましくは０．１５０％である。
【0040】
Ａｌ：０．００５～０．０６０％
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が０．００５％未満であれば、鋼の脱酸が不十分となる。この場合、粗大な酸化物が生成する。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。一方、Ａｌ含有量が０．０６０％を超えれば、粗大なＡｌ窒化物が生成する。粗大なＡｌ窒化物は破壊の起点になる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．００５～０．０６０％である。
Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％である。
本実施形態のボルトの化学組成において、Ａｌ含有量は、全Ａｌ（Ｔｏｔａｌ－Ａｌ）含有量を意味する。
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が０．００５％未満であれば、鋼の脱酸が不十分となる。この場合、粗大な酸化物が生成する。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。一方、Ａｌ含有量が０．０６０％を超えれば、粗大なＡｌ窒化物が生成する。粗大なＡｌ窒化物は破壊の起点になる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．００５～０．０６０％である。
Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％である。
本実施形態のボルトの化学組成において、Ａｌ含有量は、全Ａｌ（Ｔｏｔａｌ－Ａｌ）含有量を意味する。
【0041】
Ｎ：０．００１０～０．００８０％
窒素（Ｎ）は、Ａｌ又はＴｉと結合して窒化物又は炭窒化物を形成する。これらの窒化物及び炭窒化物は、ピンニング効果により結晶粒の粗大化を抑制する。その結果、ボルトの低温靭性を高める。Ｎ含有量が０．００１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎ含有量が０．００８０％を超えれば、粗大な窒化物が生成する。粗大な窒化物は破壊の起点になる。その結果、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。粗大な窒化物が生成すればさらに、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．００１０～０．００８０％である。
Ｎ含有量の好ましい下限は０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６５％であり、さらに好ましくは０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００５５％であり、さらに好ましくは０．００５０％である。
窒素（Ｎ）は、Ａｌ又はＴｉと結合して窒化物又は炭窒化物を形成する。これらの窒化物及び炭窒化物は、ピンニング効果により結晶粒の粗大化を抑制する。その結果、ボルトの低温靭性を高める。Ｎ含有量が０．００１０％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎ含有量が０．００８０％を超えれば、粗大な窒化物が生成する。粗大な窒化物は破壊の起点になる。その結果、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。粗大な窒化物が生成すればさらに、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．００１０～０．００８０％である。
Ｎ含有量の好ましい下限は０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６５％であり、さらに好ましくは０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００５５％であり、さらに好ましくは０．００５０％である。
【0042】
Ｂ：０．０００２～０．００５０％
ボロン（Ｂ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。上述のとおり、本実施形態のボルトでは、腐食環境下でのボルトへの水素の侵入を抑制するために、Ｃｒ含有量を抑制している。土木及び建築用途のボルトでは、直径が２０ｍｍを超える場合がある。Ｂは、Ｍｏとともに、Ｃｒの代替として、ボルトの素材となる鋼材の焼入れ性を高めて、太いボルトの強度を高める。Ｂ含有量が０．０００２％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えれば、粗大なＢ窒化物が生成する。粗大なＢ窒化物は破壊の起点になる。その結果、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。粗大なＢ窒化物が生成すればさらに、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０．０００２～０．００５０％である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
ボロン（Ｂ）は、焼入れ性を高め、ボルトの強度を高める。上述のとおり、本実施形態のボルトでは、腐食環境下でのボルトへの水素の侵入を抑制するために、Ｃｒ含有量を抑制している。土木及び建築用途のボルトでは、直径が２０ｍｍを超える場合がある。Ｂは、Ｍｏとともに、Ｃｒの代替として、ボルトの素材となる鋼材の焼入れ性を高めて、太いボルトの強度を高める。Ｂ含有量が０．０００２％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えれば、粗大なＢ窒化物が生成する。粗大なＢ窒化物は破壊の起点になる。その結果、ボルトの素材となる鋼材の冷間鍛造性が低下する。粗大なＢ窒化物が生成すればさらに、ボルトの低温靭性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０．０００２～０．００５０％である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
【0043】
Ｔｉ：０．００５～０．１００％
チタン（Ｔｉ）は、Ｎと結合してＴｉ窒化物を形成し、ＢがＮと結合するのを抑制する。これにより、Ｂは、ボルトの素材となる鋼材の焼入れ性を高めることができる。Ｔｉ含有量が０．００５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｔｉ含有量が０．１００％を超えれば、炭化物及び／又は炭窒化物等のＴｉ析出物が過剰に生成する。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．００５～０．１００％である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１８％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０６０％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
チタン（Ｔｉ）は、Ｎと結合してＴｉ窒化物を形成し、ＢがＮと結合するのを抑制する。これにより、Ｂは、ボルトの素材となる鋼材の焼入れ性を高めることができる。Ｔｉ含有量が０．００５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｔｉ含有量が０．１００％を超えれば、炭化物及び／又は炭窒化物等のＴｉ析出物が過剰に生成する。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．００５～０．１００％である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１８％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０６０％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
【0044】
本実施形態によるボルトの化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、ボルトを工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、意図的に含有されるものではなく、本実施形態によるボルトに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【0045】
［任意元素（Ｏｐｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）］
本実施形態のボルトの化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、第１群及び第２群からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
本実施形態のボルトの化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、第１群及び第２群からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。
［第１群］
Ｖ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び、
希土類元素：０．０２００％以下、からなる群から選択される１種以上
【0046】
［第１群（Ｖ及びＮｂ）について］
本実施形態のボルトはさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ及びＮｂからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、ボルトの強度を高める。
本実施形態のボルトはさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ及びＮｂからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、ボルトの強度を高める。
【0047】
Ｖ：０．０５０％以下
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。Ｖが含有される場合、つまり、Ｖ含有量が０％超である場合、Ｖは、炭化物及び／又は炭窒化物等のＶ析出物を形成する。Ｖ析出物はボルトの強度を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｖ含有量が０．０５０％を超えれば、Ｖ析出物が過剰に生成する。この場合、ボルトへの侵入水素量が多くなる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０～０．０５０％であり、含有される場合、０．０５０％以下である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｖ含有量の好ましい上限は０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。侵入水素量をさらに低減させるためのより有効なＶ含有量の好ましい上限は、０．００５％未満である。
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。Ｖが含有される場合、つまり、Ｖ含有量が０％超である場合、Ｖは、炭化物及び／又は炭窒化物等のＶ析出物を形成する。Ｖ析出物はボルトの強度を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｖ含有量が０．０５０％を超えれば、Ｖ析出物が過剰に生成する。この場合、ボルトへの侵入水素量が多くなる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０～０．０５０％であり、含有される場合、０．０５０％以下である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｖ含有量の好ましい上限は０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。侵入水素量をさらに低減させるためのより有効なＶ含有量の好ましい上限は、０．００５％未満である。
【0048】
Ｎｂ：０．０３０％以下
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。Ｎｂが含有される場合、つまり、Ｎｂ含有量が０％超である場合、Ｎｂは、炭化物及び／又は炭窒化物等のＮｂ析出物を形成する。Ｎｂ析出物はボルトの強度を高める。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｂ含有量が０．０３０％を超えれば、Ｎｂ析出物が過剰に生成する。この場合、ボルトへの侵入水素量が多くなる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０～０．０３０％であり、含有される場合、０．０３０％以下である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。侵入水素量をさらに低減させるためのより有効なＮｂ含有量の好ましい上限は、０．００５％未満である。
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。Ｎｂが含有される場合、つまり、Ｎｂ含有量が０％超である場合、Ｎｂは、炭化物及び／又は炭窒化物等のＮｂ析出物を形成する。Ｎｂ析出物はボルトの強度を高める。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｂ含有量が０．０３０％を超えれば、Ｎｂ析出物が過剰に生成する。この場合、ボルトへの侵入水素量が多くなる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０～０．０３０％であり、含有される場合、０．０３０％以下である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。侵入水素量をさらに低減させるためのより有効なＮｂ含有量の好ましい上限は、０．００５％未満である。
【0049】
以上のとおり、本実施形態のボルトは、上述の第１群の元素群から選択される１元素以上を含有してもよい。つまり、本実施形態のボルトは、Ｖ：０．００１～０．０５０％、及び、Ｎｂ：０．００１～０．０３０％からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。
【0050】
［第２群（Ｃａ、Ｍｇ及び希土類元素）について］
本実施形態のボルトはさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、Ｍｇ及び希土類元素からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、ボルト中のＭｎＳを微細化して、ボルトの耐水素脆性を高める。
本実施形態のボルトはさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、Ｍｇ及び希土類元素からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、ボルト中のＭｎＳを微細化して、ボルトの耐水素脆性を高める。
【0051】
Ｃａ：０．００５０％以下
カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃａ含有量は０％であってもよい。Ｃａが含有される場合、つまり、Ｃａ含有量が０％超である場合、ＣａはＭｎＳを微細化する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃａ含有量が０．００５０％を超えれば、粗大なＣａ酸化物が生成する。この場合、ボルトの耐水素脆性がかえって低下する。したがって、Ｃａ含有量は０～０．００５０％であり、含有される場合、０．００５０％以下である。
Ｃａ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃａ含有量は０％であってもよい。Ｃａが含有される場合、つまり、Ｃａ含有量が０％超である場合、ＣａはＭｎＳを微細化する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃａ含有量が０．００５０％を超えれば、粗大なＣａ酸化物が生成する。この場合、ボルトの耐水素脆性がかえって低下する。したがって、Ｃａ含有量は０～０．００５０％であり、含有される場合、０．００５０％以下である。
Ｃａ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
【0052】
Ｍｇ：０．００５０％以下
マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。Ｍｇが含有される場合、つまり、Ｍｇ含有量が０％超である場合、ＭｇはＭｎＳを微細化する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．００５０％を超えれば、粗大なＭｇ酸化物が生成する。この場合、ボルトの耐水素脆性がかえって低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０～０．００５０％であり、含有される場合、０．００５０％以下である。
Ｍｇ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。Ｍｇが含有される場合、つまり、Ｍｇ含有量が０％超である場合、ＭｇはＭｎＳを微細化する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．００５０％を超えれば、粗大なＭｇ酸化物が生成する。この場合、ボルトの耐水素脆性がかえって低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０～０．００５０％であり、含有される場合、０．００５０％以下である。
Ｍｇ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
【0053】
希土類元素（ＲＥＭ）：０．０２００％以下
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。ＲＥＭが含有される場合、つまり、ＲＥＭ含有量が０％超である場合、ＲＥＭはＭｎＳを微細化する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が０．０２００％を超えれば、粗大な酸化物が生成する。この場合、ボルトの耐水素脆性がかえって低下する。したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．０２００％であり、含有される場合、０．０２００％以下である。
ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００５０％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．０１５０％であり、さらに好ましくは０．０１００％である。
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。ＲＥＭが含有される場合、つまり、ＲＥＭ含有量が０％超である場合、ＲＥＭはＭｎＳを微細化する。その結果、ボルトの耐水素脆性が高まる。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が０．０２００％を超えれば、粗大な酸化物が生成する。この場合、ボルトの耐水素脆性がかえって低下する。したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．０２００％であり、含有される場合、０．０２００％以下である。
ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００５０％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．０１５０％であり、さらに好ましくは０．０１００％である。
【0054】
本明細書におけるＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）、及び、ランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される１元素以上の元素である。本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これらの元素の合計含有量である。
【0055】
以上のとおり、本実施形態のボルトは、上述の第２群の元素群から選択される１元素以上を含有してもよい。つまり、本実施形態のボルトは、Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００１～０．００５０％、及び、希土類元素：０．０００１～０．０２００％からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。
【0056】
［（特徴２）固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの偏析指数Ｙについて］
本実施形態のボルトはさらに、化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
本実施形態のボルトはさらに、化学組成中の原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］とし、化学組成中の原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］とし、ボルトの旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｎ含有量を［Ｍｎ］ＧＢとし、旧オーステナイト粒界での原子％でのＭｏ含有量を［Ｍｏ］ＧＢとしたとき、式（１）で定義されるＹが３．００以上である。
Ｙ＝（［Ｍｎ］ＧＢ＋［Ｍｏ］ＧＢ）／（［Ｍｎ］＋［Ｍｏ］） （１）
【0057】
Ｙは固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの旧オーステナイト粒界での偏析度の指標である。Ｙが３．００以上であれば、固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが旧オーステナイト粒界に十分に偏析している。そのため、Ｃｕ、Ｓｎ及びＰの旧オーステナイト粒界への偏析を十分に抑制することができる。そのため、旧オーステナイト粒界が強化され、旧オーステナイト粒界での亀裂の発生及び進展が抑制される。その結果、ボルトの低温靭性が高まる。Ｙが３．００未満であれば、上記効果が十分に得られない。したがって、Ｙは３．００以上である。
【0058】
Ｙの好ましい下限は３．５０であり、さらに好ましくは４．００であり、さらに好ましくは４．２０である。
Ｙの上限は特に限定されない。しかしながら、Ｙが高くなりすぎると、旧オーステナイト粒界の強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。そのため、Ｙの上限は例えば、８．００であり、好ましくは７．００であり、さらに好ましくは６．５０であり、さらに好ましくは６．００である。
Ｙの上限は特に限定されない。しかしながら、Ｙが高くなりすぎると、旧オーステナイト粒界の強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性が低下する。そのため、Ｙの上限は例えば、８．００であり、好ましくは７．００であり、さらに好ましくは６．５０であり、さらに好ましくは６．００である。
【0059】
［［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢの測定方法］
本実施形態において、［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢは、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、旧オーステナイト粒界の化学組成測定をすることにより求められる。具体的には、次の方法で測定する。
本実施形態において、［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢは、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、旧オーステナイト粒界の化学組成測定をすることにより求められる。具体的には、次の方法で測定する。
【0060】
初めに、ＳＴＥＭ用薄膜試料を次の方法で作製する。ボルトの軸部を軸方向の長さが約１０ｍｍとなるように切断し、円板状の中間試料を採取する。エメリー紙を用いて、中間試料の切断面（ボルトの軸方向に垂直な断面）を研磨する。研磨した面を観察面と定義する。観察面をさらに鏡面研磨する。中間試料に対して集束イオンビーム加工（ＦＩＢ加工）を実施してＳＴＥＭ用薄膜試料を作製する。
【0061】
ＦＩＢ加工によるＳＴＥＭ用薄膜試料の作製は、周知の方法で実施すればよい。例えば、加速電圧５～３０ｋＶのガリウム（Ｇａ）イオンビームを用いたリフトアウト法により、ＳＴＥＭ用薄膜試料を作製する。ＳＴＥＭ用薄膜試料のサイズは特に限定されないが、例えば、観察面のサイズは１０μｍ×１０μｍであり、厚さは１００ｎｍである。
【0062】
作製されたＳＴＥＭ用薄膜試料の観察面を球面収差補正透過電子顕微鏡（Ｃｓ－ＴＥＭ）で観察し、ＳＴＥＭ用薄膜試料中の旧オーステナイト粒界を特定する。球面収差補正透過電子顕微鏡（Ｃｓ－ＴＥＭ）として例えば、日本電子株式会社製の商品名ＪＥＭ－ＡＲＭ２００Ｆ ＮＥＯＡＲＭ 原子分解能分析電子顕微鏡を使用する。加速電圧を２００ｋＶとする。検出器を明視野モード（ＳＴＥＭ－ＢＦ）及び暗視野モード（ＳＴＥＭ－ＡＤＦ）の条件で設定して、各観察視野における高倍率の格子像を生成する。各観察視野の面積は４０ｎｍ×４０ｎｍとする。各観察視野で生成した格子像のうち、旧オーステナイト粒界を明瞭に認識できる格子像を採用する。各観察視野で採用した格子像において、旧オーステナイト粒界は、隣り合う結晶粒の方位差に伴う画像のコントラストにより特定できる。旧オーステナイト粒界を認識できる任意の５箇所の観察視野を観察する。
【0063】
Ｃｓ－ＴＥＭに付属するエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を用いて、旧オーステナイト粒界に含まれる化学成分を分析する。本実施形態において、ＥＤＳのビームは、旧オーステナイト粒界に垂直な方向に照射される。ＥＤＳにより得られた旧オーステナイト粒界の化学成分分析結果を用いて、ＺＡＦ補正法による元素の簡易定量分析を実施する。このとき、ビーム径は約０．１ｎｍとし、０．１～０．２ｎｍの空間分解能で分析する。各観察視野において簡易定量分析の結果から、旧オーステナイト粒界中に存在する各元素の原子％（ａｔ％）での含有量を求める。各観察視野で得られた旧オーステナイト粒界中に存在する各元素の原子％（ａｔ％）での含有量の算術平均値を、旧オーステナイト粒界中の各元素の原子％（ａｔ％）での平均含有量と定義する。得られた旧オーステナイト粒界中のＭｎの原子％（ａｔ％）での平均含有量を［Ｍｎ］ＧＢと定義する。各観察視野得られた旧オーステナイト粒界中のＭｏの原子％（ａｔ％）での平均含有量を［Ｍｏ］ＧＢと定義する。
【0064】
［本実施形態のボルトの引張強度ＴＳ］
本実施形態によるボルトの引張強度ＴＳは好ましくは、１０００ＭＰａ以上である。
引張強度ＴＳのさらに好ましい下限は１０３０ＭＰａであり、さらに好ましくは１０５０ＭＰａである。引張強度ＴＳの上限は特に限定されないが、例えば１２００ＭＰａであり、さらに好ましくは１１７０ＭＰａであり、さらに好ましくは１１５０ＭＰａである。
本実施形態によるボルトの引張強度ＴＳは好ましくは、１０００ＭＰａ以上である。
引張強度ＴＳのさらに好ましい下限は１０３０ＭＰａであり、さらに好ましくは１０５０ＭＰａである。引張強度ＴＳの上限は特に限定されないが、例えば１２００ＭＰａであり、さらに好ましくは１１７０ＭＰａであり、さらに好ましくは１１５０ＭＰａである。
【0065】
［引張強度ＴＳの測定方法］
本実施形態において、引張強度ＴＳは次の方法で求めることができる。
ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、常温（２０±１５℃）の大気中にて、引張試験を実施して、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）を得る。なお、引張試験片のサイズは特に限定されないが、例えば、長さは８０ｍｍであり、平行部の長さは４０ｍｍであり、直径は６．０ｍｍである。引張試験片は、ボルトの軸部を含むように採取し、試験片の中心軸はボルトの軸部と同軸とする。引張強度の測定は２回行い、得られた２つの引張強度の算術平均値を、ボルトの引張強度（ＭＰａ）と定義する。
本実施形態において、引張強度ＴＳは次の方法で求めることができる。
ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、常温（２０±１５℃）の大気中にて、引張試験を実施して、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）を得る。なお、引張試験片のサイズは特に限定されないが、例えば、長さは８０ｍｍであり、平行部の長さは４０ｍｍであり、直径は６．０ｍｍである。引張試験片は、ボルトの軸部を含むように採取し、試験片の中心軸はボルトの軸部と同軸とする。引張強度の測定は２回行い、得られた２つの引張強度の算術平均値を、ボルトの引張強度（ＭＰａ）と定義する。
【0066】
［本実施形態のボルトのミクロ組織］
本実施形態のボルトのミクロ組織は好ましくは、面積率で９８％以上の硬質組織を含む。ここでいうボルトのミクロ組織とは、後述する製造工程において、焼入れ及び焼戻しが施されて製造されたボルトのミクロ組織を意味する。また、硬質組織は、焼戻しマルテンサイト及び／又はベイナイトからなる。ボルトのミクロ組織に硬質組織以外の他の相が含まれる場合、ボルトのミクロ組織において、硬質組織以外の残部は、残留オーステナイト、初析フェライト、パーライトからなる群から選択される１種以上からなる。好ましくは、ミクロ組織は、面積率で９８％以上の硬質組織を含有し、残部は残留オーステナイトからなる。なお、ミクロ組織は、ボルトの引張強度ＴＳと相関する。
本実施形態のボルトのミクロ組織は好ましくは、面積率で９８％以上の硬質組織を含む。ここでいうボルトのミクロ組織とは、後述する製造工程において、焼入れ及び焼戻しが施されて製造されたボルトのミクロ組織を意味する。また、硬質組織は、焼戻しマルテンサイト及び／又はベイナイトからなる。ボルトのミクロ組織に硬質組織以外の他の相が含まれる場合、ボルトのミクロ組織において、硬質組織以外の残部は、残留オーステナイト、初析フェライト、パーライトからなる群から選択される１種以上からなる。好ましくは、ミクロ組織は、面積率で９８％以上の硬質組織を含有し、残部は残留オーステナイトからなる。なお、ミクロ組織は、ボルトの引張強度ＴＳと相関する。
【0067】
［本実施形態のボルトの用途］
本実施形態のボルトは、産業機械、自動車、橋梁及び建築物等の締結手段として適用可能である。特に、直径が２０ｍｍを超える太径のボルトとして、好適である。なお、本実施形態のボルトが上記用途以外の用途に用いられてもよい。
本実施形態のボルトは、産業機械、自動車、橋梁及び建築物等の締結手段として適用可能である。特に、直径が２０ｍｍを超える太径のボルトとして、好適である。なお、本実施形態のボルトが上記用途以外の用途に用いられてもよい。
【0068】
［製造方法］
本実施形態によるボルトの製造方法の一例を説明する。以降に説明するボルトの製造方法は、本実施形態によるボルトを製造するための一例である。したがって、上述の構成を有するボルトは、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態によるボルトの製造方法の好ましい一例である。
本実施形態によるボルトの製造方法の一例を説明する。以降に説明するボルトの製造方法は、本実施形態によるボルトを製造するための一例である。したがって、上述の構成を有するボルトは、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態によるボルトの製造方法の好ましい一例である。
【0069】
本実施形態によるボルトの製造方法の一例は、次の工程を含む。
（工程１）鋼材準備工程
（工程２）ボルト製造工程
以下、各工程について説明する。
（工程１）鋼材準備工程
（工程２）ボルト製造工程
以下、各工程について説明する。
【0070】
［（工程１）鋼材準備工程］
鋼材準備工程では、ボルトの素材となる鋼材（ボルト用鋼材）を準備する。ボルト用鋼材を製造してもよい。また、第三者がボルト用鋼材を準備してもよい。鋼材準備工程では、化学組成が特徴１を満たすボルト用鋼材を準備する。
鋼材準備工程では、ボルトの素材となる鋼材（ボルト用鋼材）を準備する。ボルト用鋼材を製造してもよい。また、第三者がボルト用鋼材を準備してもよい。鋼材準備工程では、化学組成が特徴１を満たすボルト用鋼材を準備する。
【0071】
ボルト用鋼材を製造する場合、ボルト用鋼材の製造方法の一例は、次の工程を含む。
（工程１１）鋳造後直接熱間加工工程
（工程１２）仕上げ圧延工程
（工程１１）鋳造後直接熱間加工工程
（工程１２）仕上げ圧延工程
【0072】
上記工程１１及び工程１２での主な製造条件は、次のとおりである。
（工程１１での条件）
・冷却中（凝固中）の鋳造材の表面温度が１１００～９００℃の範囲内となった時点で鋳造材に対して熱間加工を実施（直接熱間加工）
（工程１２での条件）
・加熱温度Ｔ１ ：１０００～１１００℃
・仕上げ圧延温度ＦＴ：８００～９００℃未満
・仕上げ圧延温度ＦＴ～５００℃の平均冷却速度ＣＲ１：０．６℃／秒未満
（工程１１での条件）
・冷却中（凝固中）の鋳造材の表面温度が１１００～９００℃の範囲内となった時点で鋳造材に対して熱間加工を実施（直接熱間加工）
（工程１２での条件）
・加熱温度Ｔ１ ：１０００～１１００℃
・仕上げ圧延温度ＦＴ：８００～９００℃未満
・仕上げ圧延温度ＦＴ～５００℃の平均冷却速度ＣＲ１：０．６℃／秒未満
【0073】
９００℃以上の温度環境において、固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの拡散が顕著に促進される。そのため、上述の製造工程では、鋳造後から仕上げ圧延が完了するまでの間において、鋼材が９００℃以上に加熱される時間をできるだけ抑え、鋼材に付与される熱量をなるべく低減する。これにより、鋼材中の固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが鋼材内で均一に拡散するのをできるだけ抑制する。これにより、固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの旧オーステナイト粒界での偏析度を高める。以下、各工程について説明する。
【0074】
［（工程１１）鋳造後直接熱間加工工程］
通常の鋼材の製造工程では、連続鋳造により製造されたブルームを常温まで冷却した後、熱間加工時に常温から１１００℃以上の高温域に再加熱する。これに対して、本実施形態の鋳造後直接熱間加工工程では、連続鋳造工程において、冷却中のブルームの表面温度が１１００～９００℃の範囲内となったとき、熱間加工を開始する。つまり、従来の鋼材の製造工程における、上述の再加熱を省略する。鋳造後直接熱間加工工程は次の工程を含む。
（工程１１１）連続鋳造工程
（工程１１２）直接熱間加工工程
以下、各工程について説明する。
通常の鋼材の製造工程では、連続鋳造により製造されたブルームを常温まで冷却した後、熱間加工時に常温から１１００℃以上の高温域に再加熱する。これに対して、本実施形態の鋳造後直接熱間加工工程では、連続鋳造工程において、冷却中のブルームの表面温度が１１００～９００℃の範囲内となったとき、熱間加工を開始する。つまり、従来の鋼材の製造工程における、上述の再加熱を省略する。鋳造後直接熱間加工工程は次の工程を含む。
（工程１１１）連続鋳造工程
（工程１１２）直接熱間加工工程
以下、各工程について説明する。
【0075】
［（工程１１１）連続鋳造工程］
鋳造工程では、特徴１を満たす化学組成の鋳造材を製造する。具体的には、化学組成中の各元素含有量が特徴１を満たす溶鋼を準備する。準備された溶鋼を用いて、連続鋳造法によりブルームを製造する。
鋳造工程では、特徴１を満たす化学組成の鋳造材を製造する。具体的には、化学組成中の各元素含有量が特徴１を満たす溶鋼を準備する。準備された溶鋼を用いて、連続鋳造法によりブルームを製造する。
【0076】
［（工程１１２）直接熱間加工工程］
直接熱間加工工程では、連続鋳造での冷却中（凝固中）のブルームに対して、熱間加工を実施して、ビレットを製造する。具体的には、連続鋳造での冷却中（凝固中）のブルームであって、ブルームの表面温度が１１００～９００℃の範囲内となったときに、熱間加工を開始して、ビレットを製造する。
直接熱間加工工程では、連続鋳造での冷却中（凝固中）のブルームに対して、熱間加工を実施して、ビレットを製造する。具体的には、連続鋳造での冷却中（凝固中）のブルームであって、ブルームの表面温度が１１００～９００℃の範囲内となったときに、熱間加工を開始して、ビレットを製造する。
【0077】
このように、製造された鋳造材を常温まで冷却することなく、冷却中の鋳造材の表面温度が１１００～９００℃になった時点で熱間加工を実施することを、本明細書では、「直接熱間加工」という。熱間加工方法は熱間鍛造でもよいし、熱間圧延でもよい。
【0078】
上述のとおり、従来の製造工程では、連続鋳造により製造されたブルームは、一旦常温まで冷却される。そして、常温まで冷却されたブルームを加熱炉で再加熱する。そして、再加熱されたブルームに対して、分塊圧延（粗圧延）を実施する。このような従来の製造工程を、本明細書では、「再加熱後熱間加工」という。再加熱後熱間加工の場合、分塊圧延前に常温からの加熱を実施するため、鋼材に付与される熱量が多くなる。そのため、ブルーム内で偏析した固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの拡散が促進する。したがって、製造されたボルトの旧オーステナイト粒界での固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの偏析度は低下する。その結果、Ｙが３．００未満となる。
【0079】
一方、本実施形態では、鋳造工程で冷却されたブルームの表面温度が１１００～９００℃の範囲内となったときに、ブルームに対して熱間加工を実施してビレットを製造する。この場合、従来の製造工程のように、熱間加工前のブルームに対する再加熱が省略される。その結果、ブルーム内で偏析している固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの拡散を抑制できる。
【0080】
［（工程１２）仕上げ圧延工程］
仕上げ圧延工程では、直接熱間加工工程で製造されたビレットを加熱炉にて加熱する。加熱されたビレットを仕上げ圧延する。仕上げ圧延されたビレットを冷却して、ボルトの素材となる鋼材を製造する。仕上げ圧延工程では、次の製造条件を満たす。
・加熱温度Ｔ１ ：１０００～１１００℃
・仕上げ圧延温度ＦＴ：８００～９００℃未満
・仕上げ圧延温度ＦＴ～５００℃の平均冷却速度ＣＲ１：０．６０℃／秒未満
以下、各製造条件について説明する。
仕上げ圧延工程では、直接熱間加工工程で製造されたビレットを加熱炉にて加熱する。加熱されたビレットを仕上げ圧延する。仕上げ圧延されたビレットを冷却して、ボルトの素材となる鋼材を製造する。仕上げ圧延工程では、次の製造条件を満たす。
・加熱温度Ｔ１ ：１０００～１１００℃
・仕上げ圧延温度ＦＴ：８００～９００℃未満
・仕上げ圧延温度ＦＴ～５００℃の平均冷却速度ＣＲ１：０．６０℃／秒未満
以下、各製造条件について説明する。
【0081】
［加熱温度Ｔ１について］
仕上げ圧延工程での加熱炉での加熱温度Ｔ１は、１０００～１１００℃である。
後述するボルト製造工程では、冷間鍛造を実施する。そのため、ボルトの素材となる鋼材は、十分な冷間鍛造性を有する方が好ましい。加熱温度Ｔ１が１０００℃未満であれば、鋼材において、十分な冷間鍛造性が得られない。一方、仕上げ圧延工程での加熱炉の加熱温度Ｔ１が１１００℃を超えれば、仕上げ圧延工程中においてビレットに付与される熱量が過剰に多くなる。この場合、鋼材中の固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの拡散が促進される。そのため、製造されたボルトにおいて、Ｙが３．００未満となる。
したがって、加熱温度Ｔ１は１０００～１１００℃である。加熱温度Ｔ１での保持時間は特に限定されない。保持時間は例えば、１．０～３．０時間である。
仕上げ圧延工程での加熱炉での加熱温度Ｔ１は、１０００～１１００℃である。
後述するボルト製造工程では、冷間鍛造を実施する。そのため、ボルトの素材となる鋼材は、十分な冷間鍛造性を有する方が好ましい。加熱温度Ｔ１が１０００℃未満であれば、鋼材において、十分な冷間鍛造性が得られない。一方、仕上げ圧延工程での加熱炉の加熱温度Ｔ１が１１００℃を超えれば、仕上げ圧延工程中においてビレットに付与される熱量が過剰に多くなる。この場合、鋼材中の固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの拡散が促進される。そのため、製造されたボルトにおいて、Ｙが３．００未満となる。
したがって、加熱温度Ｔ１は１０００～１１００℃である。加熱温度Ｔ１での保持時間は特に限定されない。保持時間は例えば、１．０～３．０時間である。
【0082】
［仕上げ圧延温度ＦＴについて］
仕上げ圧延工程では、一列に配列された複数の圧延スタンドを備える連続圧延機により熱間圧延（仕上げ圧延）を実施する。連続圧延機を用いた熱間圧延において、最後に鋼材を圧下したスタンドの出側での鋼材温度を、仕上げ圧延温度ＦＴ（℃）と定義する。なお、鋼材温度とは、鋼材の表面温度を意味する。
仕上げ圧延工程では、一列に配列された複数の圧延スタンドを備える連続圧延機により熱間圧延（仕上げ圧延）を実施する。連続圧延機を用いた熱間圧延において、最後に鋼材を圧下したスタンドの出側での鋼材温度を、仕上げ圧延温度ＦＴ（℃）と定義する。なお、鋼材温度とは、鋼材の表面温度を意味する。
【0083】
仕上げ圧延温度ＦＴは、８００～９００℃未満である。仕上げ圧延温度ＦＴが８００℃未満であれば、鋼材において十分な冷間鍛造性が得られない。一方、仕上げ圧延温度ＦＴが９００℃以上であれば、仕上げ圧延工程中においてビレットに付与される熱量が過剰に多くなる。この場合、鋼材中の固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの拡散が促進される。そのため、製造されたボルトにおいて、Ｙが３．００未満となる。したがって、仕上げ圧延温度ＦＴは、８００～９００℃未満である。
【0084】
［平均冷却速度ＣＲ１について］
仕上げ圧延が完了した後、仕上げ圧延された鋼材を冷却する。仕上げ圧延温度ＦＴ～５００℃の平均冷却速度ＣＲ１は、０．６０℃／秒未満である。平均冷却速度ＣＲ１は、鋼材温度が仕上げ圧延温度ＦＴから５００℃に至るまでの範囲での冷却速度の算術平均値を意味する。
仕上げ圧延が完了した後、仕上げ圧延された鋼材を冷却する。仕上げ圧延温度ＦＴ～５００℃の平均冷却速度ＣＲ１は、０．６０℃／秒未満である。平均冷却速度ＣＲ１は、鋼材温度が仕上げ圧延温度ＦＴから５００℃に至るまでの範囲での冷却速度の算術平均値を意味する。
【0085】
平均冷却速度ＣＲ１が０．６０℃／秒以上であれば、この温度域での冷却速度が速すぎる。この場合、仕上げ圧延工程後の鋼材の旧オーステナイト粒界に、Ｍｎ及びＭｏを含むセメンタイトが十分に析出されない。そのため、このようなボルト用鋼材を用いて製造されたボルトにおいて、旧オーステナイト粒界への固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの偏析度は低下する。その結果、Ｙが３．００未満となる。
【0086】
一方、平均冷却速度ＣＲ１が０．６０℃／秒未満であれば、仕上げ圧延工程後の鋼材において、再結晶した旧オーステナイトの結晶粒界付近に存在するＭｎやＭｏが旧オーステナイト粒界に取り込まれる。そのため、仕上げ圧延工程後のボルト用鋼材の旧オーステナイト粒界にＭｏ及びＭｎを多く含むセメンタイトが十分に析出する。このような鋼材に対して、冷間鍛造を実施してボルト形状に成形した後、焼入れ及び焼戻し工程を適切に行うことにより、ボルトの旧オーステナイト粒界に固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが十分に偏析する。その結果、Ｙ値が３．００以上となる。したがって、平均冷却速度ＣＲ１は０．６０℃／秒未満である。
【0087】
平均冷却速度ＣＲ１の下限は特に限定されない。鋼材の生産性を考慮すれば、平均冷却速度ＣＲ１の下限は例えば、０．１０℃／秒である。
【0088】
なお、平均冷却速度ＣＲ１は、次の方法で求めることができる。鋼材の冷却は、仕上げ圧延を実施する連続圧延機の下流に配置された冷却設備ラインで実施される。冷却設備ラインには、上流から下流に向かって複数箇所に測温計を設定する。各測温計を通過するときの鋼材温度と、通過時間とが検出される。得られた鋼材温度及び通過時間に基づいて、平均冷却速度ＣＲ１を求める。
【0089】
以上の製造工程により、本実施形態のボルトの素材となる鋼材が製造される。鋼材は例えば、棒鋼又は線材である。
【0090】
［（工程２）ボルト製造工程］
ボルト製造工程では、上述の鋼材（ボルト用鋼材）を用いてボルトを製造する。ボルト製造工程は、次の工程を含む。
（工程２１）伸線加工工程
（工程２２）ボルト成形工程
（工程２３）熱処理工程
ボルト製造工程では、上述の鋼材（ボルト用鋼材）を用いてボルトを製造する。ボルト製造工程は、次の工程を含む。
（工程２１）伸線加工工程
（工程２２）ボルト成形工程
（工程２３）熱処理工程
【0091】
上述の製造工程では、熱処理工程が完了するまでの間、ボルト中の固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの拡散をできるだけ抑制する。これにより、ボルト中の固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの旧オーステナイト粒界への偏析度が十分に高まる。その結果、特徴１及び特徴２を満たすボルトが製造される。
【0092】
［（工程２１）伸線加工工程］
伸線加工工程では、上述の鋼材に対して周知の伸線加工を実施して鋼線を製造する。伸線加工は、一次伸線のみであってもよいし、二次伸線等、複数回の伸線加工を実施してもよい。伸線加工工程は任意の工程である。つまり、伸線加工工程は実施してもよいし、実施しなくてもよい。
伸線加工工程では、上述の鋼材に対して周知の伸線加工を実施して鋼線を製造する。伸線加工は、一次伸線のみであってもよいし、二次伸線等、複数回の伸線加工を実施してもよい。伸線加工工程は任意の工程である。つまり、伸線加工工程は実施してもよいし、実施しなくてもよい。
【0093】
［（工程２２）ボルト成形工程］
伸線加工工程を実施する場合、ボルト成形工程では、伸線加工工程後の鋼線を所定の長さに切断する。伸線加工工程を実施しない場合、ボルト成形工程では、鋼材（ボルト用鋼材）を所定の長さに切断する。切断された鋼線又は鋼材を冷間鍛造、転造又は切削加工して、ボルト形状の中間品を製造する。
伸線加工工程を実施する場合、ボルト成形工程では、伸線加工工程後の鋼線を所定の長さに切断する。伸線加工工程を実施しない場合、ボルト成形工程では、鋼材（ボルト用鋼材）を所定の長さに切断する。切断された鋼線又は鋼材を冷間鍛造、転造又は切削加工して、ボルト形状の中間品を製造する。
【0094】
［（工程２３）熱処理工程］
熱処理工程では、ボルト成形工程後の中間品に対して、次の工程を実施する。
（工程２３１）焼入れ工程
（工程２３２）焼戻し工程
以下、各工程について説明する。
熱処理工程では、ボルト成形工程後の中間品に対して、次の工程を実施する。
（工程２３１）焼入れ工程
（工程２３２）焼戻し工程
以下、各工程について説明する。
【0095】
［（工程２３１）焼入れ工程］
焼入れ工程では、ボルト成形工程後の中間品に対して、焼入れを実施する。焼入れ工程では、次の製造条件を満たす。
・焼入れ温度Ｔ２：８６０～９００℃未満
・焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２：０．５～２．０時間
・保持時間経過後の中間品の冷却方法：油冷または水冷
以下、各製造条件について説明する。
焼入れ工程では、ボルト成形工程後の中間品に対して、焼入れを実施する。焼入れ工程では、次の製造条件を満たす。
・焼入れ温度Ｔ２：８６０～９００℃未満
・焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２：０．５～２．０時間
・保持時間経過後の中間品の冷却方法：油冷または水冷
以下、各製造条件について説明する。
【0096】
［焼入れ温度Ｔ２について］
焼入れ温度Ｔ２は８６０～９００℃未満である。
焼入れ温度Ｔ２が８６０℃未満であれば、焼入れ加熱時において旧オーステナイト結晶粒が微細となる。そのため、中間品の焼入れ性が十分に高まらず、中間品の中心部まで十分に焼入れできない場合がある。この場合、焼戻し工程後のボルトの強度が低下する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
一方、焼入れ温度Ｔ２が９００℃以上であれば、オーステナイト粒径が粗大化する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
焼入れ温度Ｔ２は８６０～９００℃未満である。
焼入れ温度Ｔ２が８６０℃未満であれば、焼入れ加熱時において旧オーステナイト結晶粒が微細となる。そのため、中間品の焼入れ性が十分に高まらず、中間品の中心部まで十分に焼入れできない場合がある。この場合、焼戻し工程後のボルトの強度が低下する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
一方、焼入れ温度Ｔ２が９００℃以上であれば、オーステナイト粒径が粗大化する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
【0097】
［焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２について］
焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２は０．５～２．０時間である。
焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２が０．５時間未満であれば、焼入れ加熱時において旧オーステナイト結晶粒が微細となる。そのため、中間品の焼入れ性が不足して、中間品の中心部まで十分に焼入れできない場合がある。この場合、焼戻し工程後のボルトの強度が低下する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
一方、焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２が２．０時間を超えれば、オーステナイト粒径が粗大化する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２は０．５～２．０時間である。
焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２が０．５時間未満であれば、焼入れ加熱時において旧オーステナイト結晶粒が微細となる。そのため、中間品の焼入れ性が不足して、中間品の中心部まで十分に焼入れできない場合がある。この場合、焼戻し工程後のボルトの強度が低下する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
一方、焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２が２．０時間を超えれば、オーステナイト粒径が粗大化する。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
【0098】
［保持時間経過後のボルト用鋼材の冷却方法について］
保持時間ｔ２経過後の中間品を急冷する。具体的には、中間品に対して水冷又は油冷を実施する。
保持時間ｔ２経過後の中間品を急冷する。具体的には、中間品に対して水冷又は油冷を実施する。
【0099】
［（工程２３２）焼戻し工程］
焼戻し工程では、焼入れ工程後の中間品に対して、焼戻しを実施する。焼戻し工程では、次の製造条件を満たす。
・焼戻し温度Ｔ３：４００～４６０℃
・焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３：０．５～４．０時間
・焼戻しパラメータＦｎ：１３５００～１５０００
ここで、焼戻しパラメータＦｎは次の式（Ａ）で定義される。
Ｆｎ＝（Ｔ３＋２７３）×（２０＋ｌｏｇ（ｔ３）） （Ａ）
式（Ａ）中のＴ３には焼戻し温度（℃）が代入される。ｔ３には焼戻し温度Ｔ３での保持時間（時間）が代入される。
以下、各製造条件について説明する。
焼戻し工程では、焼入れ工程後の中間品に対して、焼戻しを実施する。焼戻し工程では、次の製造条件を満たす。
・焼戻し温度Ｔ３：４００～４６０℃
・焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３：０．５～４．０時間
・焼戻しパラメータＦｎ：１３５００～１５０００
ここで、焼戻しパラメータＦｎは次の式（Ａ）で定義される。
Ｆｎ＝（Ｔ３＋２７３）×（２０＋ｌｏｇ（ｔ３）） （Ａ）
式（Ａ）中のＴ３には焼戻し温度（℃）が代入される。ｔ３には焼戻し温度Ｔ３での保持時間（時間）が代入される。
以下、各製造条件について説明する。
【0100】
［焼戻し温度Ｔ３について］
焼戻し温度Ｔ３は４００～４６０℃である。
焼戻し温度Ｔ３が４００℃未満であれば、焼戻し工程後のボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
焼戻し温度Ｔ３が４６０℃を超えれば、旧オーステナイト粒界にＭｎ及び／又はＭｏを含有する炭化物が析出する。そのため、旧オーステナイト粒界に偏析する固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが減少する。そのため、Ｙが３．００未満となる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
焼戻し温度Ｔ３は４００～４６０℃である。
焼戻し温度Ｔ３が４００℃未満であれば、焼戻し工程後のボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
焼戻し温度Ｔ３が４６０℃を超えれば、旧オーステナイト粒界にＭｎ及び／又はＭｏを含有する炭化物が析出する。そのため、旧オーステナイト粒界に偏析する固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが減少する。そのため、Ｙが３．００未満となる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
【0101】
［焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３について］
焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３は０．５～４．０時間である。
焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３が０．５時間未満であれば、焼戻し工程後のボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３が４．０時間を超えれば、旧オーステナイト粒界にＭｎ及び／又はＭｏを含有する炭化物が析出される。そのため、旧オーステナイト粒界に偏析する固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが減少する。そのため、Ｙが３．００未満となる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３は０．５～４．０時間である。
焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３が０．５時間未満であれば、焼戻し工程後のボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３が４．０時間を超えれば、旧オーステナイト粒界にＭｎ及び／又はＭｏを含有する炭化物が析出される。そのため、旧オーステナイト粒界に偏析する固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが減少する。そのため、Ｙが３．００未満となる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
【0102】
［焼戻しパラメータＦｎについて］
焼戻し工程ではさらに、式（Ａ）で定義される焼戻しパラメータＦｎが１３５００～１５０００である。
Ｆｎは、固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの偏析度に関する条件式である。
Ｆｎが１３５００未満であれば、焼戻し工程後のボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
Ｆｎが１５０００を超えれば、旧オーステナイト粒界にＭｎ及び／又はＭｏを含有する炭化物が析出される。そのため、旧オーステナイト粒界に偏析する固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが減少する。そのため、Ｙが３．００未満となる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
焼戻し工程ではさらに、式（Ａ）で定義される焼戻しパラメータＦｎが１３５００～１５０００である。
Ｆｎは、固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏの偏析度に関する条件式である。
Ｆｎが１３５００未満であれば、焼戻し工程後のボルトの強度が過剰に高まる。その結果、ボルトの耐水素脆性及び低温靭性が低下する。
Ｆｎが１５０００を超えれば、旧オーステナイト粒界にＭｎ及び／又はＭｏを含有する炭化物が析出される。そのため、旧オーステナイト粒界に偏析する固溶Ｍｎ及び固溶Ｍｏが減少する。そのため、Ｙが３．００未満となる。その結果、ボルトの低温靭性が低下する。
【0103】
以上の製造方法により、本実施形態によるボルトを製造することができる。なお、上述の製造方法は、本実施形態によるボルトの製造方法のうち、好ましい一例である。したがって、上述の製造方法以外の他の製造方法によって、上述の構成を有するボルトを製造してもよい。要するに、上述の構成を有する本実施形態のボルトを製造できれば、製造方法は特に限定されない。
【0104】
［その他の工程について］
ボルトの製造工程は、上述の工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、冷間鍛造工程後であって焼入れ及び焼戻し工程前に、転造加工工程を実施して、ねじ山を形成してもよい。さらに、焼入れ及び焼戻し工程後、圧縮残留応力付与工程を実施してもよい。これらの工程はいずれも、任意の工程であり、実施されなくてもよい。
ボルトの製造工程は、上述の工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、冷間鍛造工程後であって焼入れ及び焼戻し工程前に、転造加工工程を実施して、ねじ山を形成してもよい。さらに、焼入れ及び焼戻し工程後、圧縮残留応力付与工程を実施してもよい。これらの工程はいずれも、任意の工程であり、実施されなくてもよい。
【実施例0105】
実施例により本実施形態のボルトの効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態のボルトの実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態のボルトはこの一条件例に限定されない。
【0106】
表１－１及び表１－２に示す化学組成を有する、ボルトの素材となる鋼材（丸棒）を準備した。
【0107】
【表1-1】
【0108】
【表1-2】
【0109】
［鋼材準備工程］
各試験番号の鋼材を次の方法で製造した。表１－１及び表１－２に記載の化学組成を有するインゴットを鋳造法により製造した（鋳造工程）。
各試験番号の鋼材を次の方法で製造した。表１－１及び表１－２に記載の化学組成を有するインゴットを鋳造法により製造した（鋳造工程）。
【0110】
試験番号１～３６、及び、３９～４８では、鋳造工程後冷却中の鋳造材の表面温度が１１００～９００℃になったときに、鋳造材に対して熱間鍛造を実施して、ビレットを製造した。つまり、これらの試験番号では、直接熱間加工を実施した（表２中の「熱間加工」欄で「直接」と記載）。一方、試験番号３７及び３８では、鋳造材を常温まで冷却後、加熱炉で１２５０℃まで再加熱し、１２５０℃で６時間保持した後、熱間鍛造を実施して、ビレットを製造した（表２中の「熱間加工」欄で「再加熱」と記載）。
【0111】
【表2】
【0112】
製造されたビレットに対して、仕上げ圧延工程を実施して、直径２１．５ｍｍの鋼材（丸棒）を製造した。
【0113】
仕上げ圧延工程での加熱温度Ｔ１（℃）、仕上げ圧延温度ＦＴ（℃）、及び、鋼材温度が仕上げ圧延温度ＦＴから５００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ１（℃／秒）は、表２に記載のとおりであった。以上の製造工程により、各試験番号の鋼材（丸棒）を製造した。
【0114】
［ボルト製造工程］
製造された鋼材を用いて、ボルトを製造した。初めに、各試験番号の直径２１．５ｍｍの鋼材に対してボルト成形工程を実施して、呼び径が２１ｍｍとなるボルト形状の中間品を製造した。
製造された鋼材を用いて、ボルトを製造した。初めに、各試験番号の直径２１．５ｍｍの鋼材に対してボルト成形工程を実施して、呼び径が２１ｍｍとなるボルト形状の中間品を製造した。
【0115】
さらに、ボルト成形工程後の中間品に割れが発生しているか否かを、目視により判断した。中間品の表面において、長さが１ｍｍ以上の割れが確認された場合、冷間鍛造性が低いと判断した。一方、中間品の表面において、長さが１ｍｍ以上の割れが確認されなかった場合、冷間鍛造性が良好と判断した。なお、試験番号３２及び４６では冷間鍛造性が低かった。そのため、試験番号３２及び４６では、製造を中止し、次工程の熱処理工程及び後述の評価試験を実施しなかった。
【0116】
冷間鍛造性が良好であった試験番号の中間品に対して、熱処理工程を実施した。初めに、中間品に、各試験番号で同じ条件で焼入れ工程を実施した。各試験番号の焼入れ温度Ｔ２（℃）、焼入れ温度Ｔ２での保持時間ｔ２（時間）は、表２に示すとおりであった。保持時間経過後の中間品を水冷した。
【0117】
焼入れ工程後の中間品に対して、焼戻し工程を実施した。各試験番号の焼戻し温度Ｔ３（℃）、焼戻し温度Ｔ３での保持時間ｔ３（時間）は、表２に示すとおりであった。さらに、式（Ａ）で定義される焼戻しパラメータＦｎは、表２に示すとおりであった。
以上の製造工程により、各試験番号のボルトを製造した。
以上の製造工程により、各試験番号のボルトを製造した。
【0118】
［評価試験］
各試験番号のボルトに対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢの測定試験
（試験２）引張強度測定試験
（試験３）低温靭性評価試験
（試験４）侵入水素量測定試験
（試験５）耐水素脆性評価試験
各試験番号のボルトに対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢの測定試験
（試験２）引張強度測定試験
（試験３）低温靭性評価試験
（試験４）侵入水素量測定試験
（試験５）耐水素脆性評価試験
【0119】
［（試験１）［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢの測定試験］
上述の［［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢの測定方法］に記載の方法に基づいて、各試験番号のボルトの［Ｍｎ］ＧＢ（ａｔ％）及び［Ｍｏ］ＧＢ（ａｔ％）を求めた。得られた［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢと、ボルト中の化学組成を用いて算出された原子％（ａｔ％）でのＭｎ含有量及びＭｏ含有量を用いて、式（１）で定義されるＹを求めた。得られたＹ値を表３の「Ｙ」欄に示す。
上述の［［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢの測定方法］に記載の方法に基づいて、各試験番号のボルトの［Ｍｎ］ＧＢ（ａｔ％）及び［Ｍｏ］ＧＢ（ａｔ％）を求めた。得られた［Ｍｎ］ＧＢ及び［Ｍｏ］ＧＢと、ボルト中の化学組成を用いて算出された原子％（ａｔ％）でのＭｎ含有量及びＭｏ含有量を用いて、式（１）で定義されるＹを求めた。得られたＹ値を表３の「Ｙ」欄に示す。
【0120】
【表3】
【0121】
［（試験２）引張強度測定試験］
上述の［引張強度ＴＳの測定方法］に記載の方法に基づいて、各試験番号のボルトの引張強度ＴＳ（ＭＰａ）を求めた。試験番号１～３１及び３３～４５、４７及び４８のボルトでは、引張強度ＴＳが１０００～１２００ＭＰａであった。
上述の［引張強度ＴＳの測定方法］に記載の方法に基づいて、各試験番号のボルトの引張強度ＴＳ（ＭＰａ）を求めた。試験番号１～３１及び３３～４５、４７及び４８のボルトでは、引張強度ＴＳが１０００～１２００ＭＰａであった。
【0122】
［（試験３）低温靭性評価試験］
各試験番号の低温靭性を次の方法で評価した。
初めに、各試験番号のボルトの長手方向に垂直な断面における中心位置からＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠したＶノッチ試験片を採取した。Ｖノッチ試験片のサイズは、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍとした。Ｖノッチ試験片の長手方向は、ボルトの中心軸に平行とした。Ｖノッチ試験片の表面のうち、長手方向に平行な１つの表面の中央位置であり、かつ、長手方向に垂直な方向に、Ｖノッチを形成した。Ｖノッチは、深さ２ｍｍ、Ｖノッチ角度４５°、Ｖノッチ先端Ｒ０．２５ｍｍとした。Ｖノッチ試験片は各試験番号ごとに２本準備した。
各試験番号の低温靭性を次の方法で評価した。
初めに、各試験番号のボルトの長手方向に垂直な断面における中心位置からＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠したＶノッチ試験片を採取した。Ｖノッチ試験片のサイズは、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍとした。Ｖノッチ試験片の長手方向は、ボルトの中心軸に平行とした。Ｖノッチ試験片の表面のうち、長手方向に平行な１つの表面の中央位置であり、かつ、長手方向に垂直な方向に、Ｖノッチを形成した。Ｖノッチは、深さ２ｍｍ、Ｖノッチ角度４５°、Ｖノッチ先端Ｒ０．２５ｍｍとした。Ｖノッチ試験片は各試験番号ごとに２本準備した。
【0123】
Ｖノッチ試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠して、－２５℃の大気中にて、シャルピー衝撃試験を実施して、吸収エネルギー（Ｊ）と破断部の面積（ｃｍ２）とを求めた。得られた吸収エネルギー（Ｊ）を破断部の面積（ｃｍ２）で除して、単位面積当たりの吸収エネルギー（Ｊ／ｃｍ２）を算出した。
【0124】
得られた２本のＶノッチ試験片の単位面積当たりの吸収エネルギーの算術平均値を、その試験番号のボルトの低温靭性値（Ｊ／ｃｍ２）と定義した。評価結果を表３中の「低温靭性」欄に示す。低温靭性値が８０Ｊ／ｃｍ２以上であれば、低温靭性に優れると判断した」（表３中で「Ｅ」で表示）。低温靭性値が８０Ｊ／ｃｍ２未満であれば、低温靭性が低いと判断した（表３中で「Ｂ」で表示）。
【0125】
［（試験４）侵入水素量測定試験］
各試験番号の侵入水素量を次の方法で測定した。
初めに、ボルトの長手方向に垂直な断面における中心位置から試験片を採取した。試験片は直径７ｍｍ、長さ１００ｍｍの丸棒試験片とした。丸棒試験片の中心軸は、ボルト模擬材と同軸とした。試験片は各試験番号ごとに２本準備した。
各試験番号の侵入水素量を次の方法で測定した。
初めに、ボルトの長手方向に垂直な断面における中心位置から試験片を採取した。試験片は直径７ｍｍ、長さ１００ｍｍの丸棒試験片とした。丸棒試験片の中心軸は、ボルト模擬材と同軸とした。試験片は各試験番号ごとに２本準備した。
【0126】
米国規格ＳＡＥ Ｊ２３３４に準拠した腐食試験を実施し、腐食試験後の各丸棒試験片の侵入水素量を測定した。具体的には、次の３つのステップ（合計２４時間）を１サイクルとする試験を実施した。
（ステップ１：湿潤工程）
丸棒試験片を５０℃、相対湿度１００％ＲＨの環境で、６時間保持する。
（ステップ２：塩水浸漬工程）
ステップ１後の丸棒試験片を、０．５％ＮａＣｌ、０．１％ＣａＣｌ２及び０．０７５％ＮａＨＣＯ３を含有する、ｐＨ８の水溶液中に１５分間浸漬する。
（ステップ３：乾燥工程）
ステップ２後の丸棒試験片を、６０℃、５０％ＲＨの環境で、１７．７５時間保持する。保持後の板状試験片を乾燥する。
（ステップ１：湿潤工程）
丸棒試験片を５０℃、相対湿度１００％ＲＨの環境で、６時間保持する。
（ステップ２：塩水浸漬工程）
ステップ１後の丸棒試験片を、０．５％ＮａＣｌ、０．１％ＣａＣｌ２及び０．０７５％ＮａＨＣＯ３を含有する、ｐＨ８の水溶液中に１５分間浸漬する。
（ステップ３：乾燥工程）
ステップ２後の丸棒試験片を、６０℃、５０％ＲＨの環境で、１７．７５時間保持する。保持後の板状試験片を乾燥する。
【0127】
上記ステップ１～ステップ３を１サイクルとして、５６サイクル試験後の丸棒試験片について侵入水素量を測定した。腐食試験後の丸棒試験片に侵入した水素が離脱しないように、侵入水素量を測定する直前まで、腐食試験後の丸棒試験片を液体窒素中に浸漬した。侵入水素量の測定前に、サンドブラストを使って丸棒試験片の表面に付着した腐食生成物を完全に除去した。腐食生成物を除去した丸棒試験片に対して、昇温脱離分析装置を用いて侵入水素量を測定した。具体的には、昇温脱離分析装置により室温から２００℃までに脱離反応によって検出された拡散性水素量を測定し、侵入水素量とした。得られた２本の試験片の侵入水素量の算術平均値を、その試験番号のボルトの侵入水素量Ｈｅ（ｐｐｍ）と定義した。求めた侵入水素量を表３中の「侵入水素量（ｐｐｍ）」欄に示す。
【0128】
［（試験５）耐水素脆性評価試験］
各試験番号のボルトの耐水素脆性を、次の試験により評価した。
初めに、ボルトの長手方向に垂直な断面における中心位置から試験片を採取した。試験片は直径７ｍｍ、長さ７０ｍｍの環状切欠き付き丸棒試験片とした。試験片の長手方向中央位置には、環状の切欠きを形成した。切欠きの深さは１．４ｍｍ、切欠き角度は６０°であり、切欠き底の曲率半径は０．１７５ｍｍであった。
各試験番号のボルトの耐水素脆性を、次の試験により評価した。
初めに、ボルトの長手方向に垂直な断面における中心位置から試験片を採取した。試験片は直径７ｍｍ、長さ７０ｍｍの環状切欠き付き丸棒試験片とした。試験片の長手方向中央位置には、環状の切欠きを形成した。切欠きの深さは１．４ｍｍ、切欠き角度は６０°であり、切欠き底の曲率半径は０．１７５ｍｍであった。
【0129】
準備した環状切り欠き付き丸棒試験片を用いて、ＳＳＲＴ（Ｓｌｏｗ Ｓｔｒａｉｎ Ｒａｔｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）試験を実施した。具体的には、３％ＮａＣｌ溶液に３ｇ／ＬのＮＨ４ＳＣＮを加えた水素チャージ溶液を準備した。水素チャージ溶液中に環状切欠き付き丸棒試験片を浸漬した状態で、環状切り欠き付き丸棒試験片に付与する電流密度を調整し、環状切り欠き付き丸棒試験片への侵入水素量を調整した。
【0130】
各電流密度で水素チャージした環状切欠き付き丸棒試験片に、水素が脱離しないようめっき処理を施した。めっき処理後の環状切欠き付き丸棒試験片を、８時間以上室温で放置した。その後、０．００５ｍｍ／分の速度で引張試験を実施して、環状切欠き付き丸棒試験片を破断させた。破断後、環状切欠き付き丸棒試験片の侵入水素量（ｐｐｍ）を、昇温脱離分析装置を用いて測定した。
【0131】
以上の試験により、図１に例示するような、侵入水素量（ｐｐｍ）と破断荷重（ｋＮ）とのグラフを作成した。作成したグラフに基づいて、侵入水素量が［（試験４）侵入水素量測定試験］で求めた侵入水素量（Ｈｅ）の２倍となる水素量（２Ｈｅ）での破断荷重（σ２Ｈｅ）を求めた。
【0132】
さらに、各試験番号の水素チャージしていない環状切欠き付き丸棒試験片に対して０．００５ｍｍ／分の速度で引張試験を実施して、環状切欠き付き丸棒試験片を破断させ、破断荷重（σ０）を求めた。
【0133】
水素チャージしたときの破断荷重σ２Ｈｅを、水素チャージしていないときの破断荷重（σ０）で除して、破断荷重比（σ２Ｈｅ／σ０）を求めた。
【0134】
破断荷重比（σ２Ｈｅ／σ０）に基づいて、耐水素脆性を評価した。評価結果を表３中の「耐水素脆性」欄に示す。破断荷重比が０．８以上であれば、耐水素脆性に優れると判断した（表３中で「Ｅ」で表示）。破断荷重比が０．８未満であれば、耐水素脆性が低いと判断した（表３中で「Ｂ」で表示）。
【0135】
［評価結果］
評価結果を表３に示す。
試験番号１～３０では、化学組成が適切であり、製造条件も適切であった。そのため、Ｙが３．００以上であった。そのため、これらの試験番号では、優れた耐水素脆性及び優れた低温靭性が得られた。
評価結果を表３に示す。
試験番号１～３０では、化学組成が適切であり、製造条件も適切であった。そのため、Ｙが３．００以上であった。そのため、これらの試験番号では、優れた耐水素脆性及び優れた低温靭性が得られた。
【0136】
試験番号３１では、Ｃ含有量が高かった。そのため、耐水素脆性が低かった。
【0137】
試験番号３２では、Ｓｉ含有量が高かった。そのため、引張強さが過剰に高まった。その結果、冷間鍛造性が低かった。
【0138】
試験番号３３では、Ｍｎ含有量が高かった。そのため、耐水素脆性が低かった。
【0139】
試験番号３４では、Ｃｕ含有量が低かった。そのため、耐水素脆性が低かった。
【0140】
試験番号３５では、Ｃｒ含有量が高かった。そのため、耐水素脆性が低かった。
【0141】
試験番号３６では、Ｓｎ含有量が低かった。そのため、耐水素脆性が低かった。
【0142】
試験番号３７及び３８では、化学組成は適切であったものの、直接熱間加工ではなく、再加熱後熱間加工を実施した。そのため、Ｙが３．００未満となった。その結果、低温靭性が低かった。
【0143】
試験番号３９及び４０では、化学組成は適切であったものの、仕上げ圧延工程における加熱温度Ｔ１及び仕上げ圧延温度ＦＴが高すぎた。そのため、Ｙが３．００未満となった。その結果、低温靭性が低かった。
【0144】
試験番号４１及び４２では、化学組成は適切であったものの、仕上げ圧延工程における平均冷却速度ＣＲ１が高すぎた。そのため、Ｙが３．００未満となった。その結果、低温靭性が低かった。
【0145】
試験番号４３～４５では、化学組成は適切であったものの、焼戻し工程において、式（Ａ）で定義される焼戻しパラメータＦｎが１３５００未満であった。そのため、耐水素脆性及び低温靭性が低かった。
【0146】
試験番号４６では、化学組成は適切であったものの、仕上げ圧延工程における仕上げ圧延温度ＦＴが低すぎた。そのため、引張強度ＴＳが過剰に高まった。その結果、冷間鍛造性が低かった。
【0147】
試験番号４７及び４８では、化学組成は適切であったものの、焼戻し工程において、式（Ａ）で定義される焼戻しパラメータＦｎが１５０００を超えた。そのため、Ｙが３．００未満となった。その結果、低温靭性が低かった。
【0148】
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【図1】