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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】P2024131183
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】非調質ボルト
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240920BHJP
C22C 38/06 20060101ALI20240920BHJP
C22C 38/54 20060101ALI20240920BHJP
C21D 8/06 20060101ALN20240920BHJP
C21D 3/06 20060101ALN20240920BHJP
C21D 9/52 20060101ALN20240920BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301Z
C22C38/06
C22C38/54
C21D8/06 A
C21D3/06
C21D9/52 103B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023041288
(22)【出願日】2023-03-15
(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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】新貝 康晴
(72)【発明者】
【氏名】小此木 真
(72)【発明者】
【氏名】平上 大輔
(72)【発明者】
【氏名】根石 豊
【テーマコード（参考）】
4K032
4K043
【Ｆターム（参考）】
4K032AA01
4K032AA02
4K032AA05
4K032AA06
4K032AA08
4K032AA11
4K032AA14
4K032AA16
4K032AA19
4K032AA21
4K032AA22
4K032AA23
4K032AA26
4K032AA27
4K032AA29
4K032AA31
4K032AA35
4K032AA36
4K032BA02
4K032CA02
4K032CC03
4K032CC04
4K032CF01
4K032CG01
4K032CG02
4K043AA02
4K043AB01
4K043AB02
4K043AB04
4K043AB05
4K043AB07
4K043AB10
4K043AB13
4K043AB15
4K043AB18
4K043AB20
4K043AB21
4K043AB22
4K043AB25
4K043AB26
4K043AB27
4K043AB29
4K043AB30
4K043BA01
4K043BA03
4K043BA06
4K043BB01
4K043CB02
4K043DA00
4K043FA12
4K043FA13
4K043HA04
(57)【要約】
【課題】引張強さ１２００ＭＰａ以上で、耐水素脆化特性に優れた非調質ボルトを提供する。
【解決手段】Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌを含有し、残部：Ｆｅ及び不純物からなり、軸部の直径をＤ、Ｃ含有量を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、フェライト及びベイナイトの少なくとも一方である０％以上の残部とからなり、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面のＸ線回折ピークの半価幅βＣと、接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面のＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比が１．５０以下、引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルトを採用する。
【選択図】なし
【解決手段】Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌを含有し、残部：Ｆｅ及び不純物からなり、軸部の直径をＤ、Ｃ含有量を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、フェライト及びベイナイトの少なくとも一方である０％以上の残部とからなり、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面のＸ線回折ピークの半価幅βＣと、接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面のＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比が１．５０以下、引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルトを採用する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、並びに、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、並びに、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
【請求項2】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
更に、下記Ａ群、Ｂ群およびＣ群からなる群から選択される１種又は２種以上を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
［Ａ群］Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
［Ｂ群］Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下からなる群から選択される１種又は２種
［Ｃ群］Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、Ｓｎ：０．０４００％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
更に、下記Ａ群、Ｂ群およびＣ群からなる群から選択される１種又は２種以上を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
［Ａ群］Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
［Ｂ群］Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下からなる群から選択される１種又は２種
［Ｃ群］Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、Ｓｎ：０．０４００％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
【請求項3】
質量％で、前記Ａ群を含有する化学組成を有する請求項２に記載の非調質ボルト。
【請求項4】
質量％で、前記Ｂ群を含有する化学組成を有する請求項２に記載の非調質ボルト。
【請求項5】
質量％で、前記Ｃ群を含有する化学組成を有する請求項２に記載の非調質ボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非調質ボルトに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等の各種機械や土木・建築分野において、軽量化や小型化、コスト低減等の観点からボルトの高強度化が求められている。しかし、一般に１２００ＭＰａを超える高強度のボルトは、水素脆化が生じ易くなることが知られており、１２００ＭＰａ以上の高強度のボルトを実現するためには、強度と共に耐水素脆化特性を向上させる必要がある。
【0003】
ボルトのような高強度部品の耐水素脆化特性を向上させる方法として、組織をパーライト組織とし、伸線加工によって組織を強化する手法が知られており、これまでに多くの提案がなされている（例えば、特許文献１～３）。
【0004】
しかし、一層のスペースの効率化のために、ボルトの更なる高強度化が望まれており、特に非調質ボルトの高強度化に対応していくためには、従来の技術のみでは十分でない可能性がある。
【0005】
引張強さが１２００ＭＰａ以上の高強度のボルトを製造する方法としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等の合金元素を添加した合金鋼の鋼線を、所定の形状に成形した後に、焼入れ・焼戻し処理を行うことで高強度ボルトを製造する方法がある。しかし、この方法では熱処理コストがかかり、製造コストの面で不利である。
【0006】
一方で、製造コストを低減するために、成形後の焼入れ焼戻しを省略し、急速冷却、析出強化等によって強度を高めた線材に伸線加工を加えることで、所定の強度を付与した高強度のボルトを製造する方法が知られている。この方法により製造されたボルトは非調質ボルトと呼ばれている。
【0007】
引張強さ１２００ＭＰａ以上の非調質ボルトは、引張強さ１０００ＭＰａ以上の鋼線を冷間加工することにより製造され得る。例えば、パーライト組織を伸線加工して強化した鋼線を冷間加工して製造した非調質ボルトにおいては、パーライト組織が、セメンタイトとフェライトとの界面で水素を捕捉するため、鋼材内部への水素の侵入が抑制され、耐水素脆化特性が向上すると考えられる。しかし、この技術だけで耐水素脆化特性を十分に向上させることは容易ではなく、更なる向上が望まれている。
【0008】
非調質ボルトの製造方法として、特許文献４には、棒状の金属材料を予備成形することにより、押圧側が膨出したボルト予備成形材を形成し、次いで、ボルト予備成形材の軸部体積を、ボルト仕上げ成形材の軸部体積よりも大きくするように成形するボルトの圧造方法が記載されている。しかし、特許文献４の方法によって製造されたボルトであっても、耐水素脆化特性は不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平１１－３１５３４８号公報
【特許文献2】特開２００１－３４８６１８号公報
【特許文献3】特開２００５－２８１８６０号公報
【特許文献4】特開２００７－１３６４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、引張強さ１２００ＭＰａ以上で、かつ、耐水素脆化特性に優れた非調質ボルト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】
【0011】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
［１］ 化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、並びに、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
［２］ 化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
更に、下記Ａ群、Ｂ群およびＣ群からなる群から選択される１種又は２種以上を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
［Ａ群］Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
［Ｂ群］Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種
［Ｃ群］Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、Ｓｎ：０．０４００％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
［３］ 質量％で、前記Ａ群を含有する化学組成を有する［２］に記載の非調質ボルト。
［４］ 質量％で、前記Ｂ群を含有する化学組成を有する［２］に記載の非調質ボルト。
［５］ 質量％で、前記Ｃ群を含有する化学組成を有する［２］に記載の非調質ボルト。
［１］ 化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、並びに、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
［２］ 化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０～０．８２％、
Ｓｉ：０．０２～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．００％、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
更に、下記Ａ群、Ｂ群およびＣ群からなる群から選択される１種又は２種以上を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における前記軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、
ボルト頭部と前記軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、前記接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、
引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルト。
［Ａ群］Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
［Ｂ群］Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種
［Ｃ群］Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、Ｓｎ：０．０４００％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
［３］ 質量％で、前記Ａ群を含有する化学組成を有する［２］に記載の非調質ボルト。
［４］ 質量％で、前記Ｂ群を含有する化学組成を有する［２］に記載の非調質ボルト。
［５］ 質量％で、前記Ｃ群を含有する化学組成を有する［２］に記載の非調質ボルト。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、引張強さ１２００ＭＰａ以上で、かつ、耐水素脆化特性に優れた非調質ボルトを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態に係る非調質ボルトについて、詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る非調質ボルトは、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．４０～０．８２％、Ｓｉ：０．０２～０．５０％、Ｍｎ：０．２０～１．００％、Ａｌ：０．００５～０．０５０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０１５０％以下、Ｏ：０．００５０％以下、並びに、残部：Ｆｅ及び不純物からなり、軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルトである。
本発明の実施形態に係る非調質ボルトは、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．４０～０．８２％、Ｓｉ：０．０２～０．５０％、Ｍｎ：０．２０～１．００％、Ａｌ：０．００５～０．０５０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０１５０％以下、Ｏ：０．００５０％以下、並びに、残部：Ｆｅ及び不純物からなり、軸部の直径をＤ、化学組成におけるＣ含有量（質量％）を［Ｃ％］とした場合に、軸方向に対して垂直な断面における軸部の表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上のパーライトと、残部が０％以上のフェライトとからなり、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であり、引張強さが１２００～１８００ＭＰａである、非調質ボルトである。
【0015】
≪化学組成≫
以下、非調質ボルトの鋼の化学組成について説明する。以下の説明において、化学組成の各元素の含有量の「％」表示は、「質量％」を意味する。また、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。なお、「～」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
以下、非調質ボルトの鋼の化学組成について説明する。以下の説明において、化学組成の各元素の含有量の「％」表示は、「質量％」を意味する。また、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。なお、「～」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
【0016】
［Ｃ：０．４０％～０．８２％］
Ｃは、引張強さを確保するために必要な元素である。Ｃ含有量が０．４０％未満の場合、所望とする引張強さを得ることが困難である。よって、Ｃ含有量の下限を０．４０％以上とする。好ましくは０．４５％以上である。また、Ｃ含有量が０．８２％超である場合、冷間加工性が劣化する。よって、Ｃ含有量の上限を０．８２％以下とする。好ましくは０．７５％以下である。
Ｃは、引張強さを確保するために必要な元素である。Ｃ含有量が０．４０％未満の場合、所望とする引張強さを得ることが困難である。よって、Ｃ含有量の下限を０．４０％以上とする。好ましくは０．４５％以上である。また、Ｃ含有量が０．８２％超である場合、冷間加工性が劣化する。よって、Ｃ含有量の上限を０．８２％以下とする。好ましくは０．７５％以下である。
【0017】
［Ｓｉ：０．０２～０．５０％］
Ｓｉ（珪素）は、脱酸元素であると共に、固溶強化により引張強さを高める元素である。Ｓｉ含有量が０．０２％未満である場合、Ｓｉの含有効果が十分に発現しない。よって、Ｓｉ含有量の下限を０．０２％以上とする。好ましくは０．０５％以上である。また、Ｓｉ含有量が０．５０％超である場合、Ｓｉの含有効果が飽和すると共に、熱間圧延時の延性が劣化して疵が発生し易くなる。よって、Ｓｉ含有量の上限を０．５０％以下とする。好ましくは０．３０％以下である。
Ｓｉ（珪素）は、脱酸元素であると共に、固溶強化により引張強さを高める元素である。Ｓｉ含有量が０．０２％未満である場合、Ｓｉの含有効果が十分に発現しない。よって、Ｓｉ含有量の下限を０．０２％以上とする。好ましくは０．０５％以上である。また、Ｓｉ含有量が０．５０％超である場合、Ｓｉの含有効果が飽和すると共に、熱間圧延時の延性が劣化して疵が発生し易くなる。よって、Ｓｉ含有量の上限を０．５０％以下とする。好ましくは０．３０％以下である。
【0018】
［Ｍｎ：０．２０～１．００％］
Ｍｎ（マンガン）は、パーライト変態後の鋼の引張強さを高める元素である。Ｍｎ含有量が０．２０％未満である場合、Ｍｎの含有効果が十分に発現しない。よって、Ｍｎ含有量の下限を０．２０％以上とする。好ましくは０．４０％以上である。 また、Ｍｎ含有量が１．００％超である場合、局所的にマルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する場合がある。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．００％以下とする。好ましくは０．８０％以下である。
Ｍｎ（マンガン）は、パーライト変態後の鋼の引張強さを高める元素である。Ｍｎ含有量が０．２０％未満である場合、Ｍｎの含有効果が十分に発現しない。よって、Ｍｎ含有量の下限を０．２０％以上とする。好ましくは０．４０％以上である。 また、Ｍｎ含有量が１．００％超である場合、局所的にマルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する場合がある。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．００％以下とする。好ましくは０．８０％以下である。
【0019】
［Ａｌ：０．００５～０．０５０％］
Ａｌ（アルミニウム）は、脱酸元素であると共に、ピン止め粒子として機能するＡｌＮを形成する元素である。ＡｌＮは結晶粒を細粒化し、これにより冷間加工性を高める。また、Ａｌは、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ａｌ含有量が０．００５％未満である場合、上述の効果が得られない。よって、Ａｌ含有量の下限を０．００５％以上とする。好ましくは０．０２０％以上である。また、Ａｌ含有量が０．０５０％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。よって、Ａｌ含有量の上限を０．０５０％以下とする。好ましくは０．０４０％以下である。
Ａｌ（アルミニウム）は、脱酸元素であると共に、ピン止め粒子として機能するＡｌＮを形成する元素である。ＡｌＮは結晶粒を細粒化し、これにより冷間加工性を高める。また、Ａｌは、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ａｌ含有量が０．００５％未満である場合、上述の効果が得られない。よって、Ａｌ含有量の下限を０．００５％以上とする。好ましくは０．０２０％以上である。また、Ａｌ含有量が０．０５０％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。よって、Ａｌ含有量の上限を０．０５０％以下とする。好ましくは０．０４０％以下である。
【0020】
［Ｐ：０．０３０％以下］
Ｐ（リン）は、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させると共に、冷間加工性を劣化させる元素である。本実施形態に係る非調質ボルトはＰを含有する必要がないので、Ｐ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱リンコスト）の低減の観点から、Ｐ含有量は０％超であってもよく、０．００２％以上であってもよく、０．００５％以上であってもよい。しかしながら、Ｐ含有量が０．０３０％超の場合、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。よってＰ含有量は０．０３０％以下に制限する。好ましくは０．０１５％以下である。
Ｐ（リン）は、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させると共に、冷間加工性を劣化させる元素である。本実施形態に係る非調質ボルトはＰを含有する必要がないので、Ｐ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱リンコスト）の低減の観点から、Ｐ含有量は０％超であってもよく、０．００２％以上であってもよく、０．００５％以上であってもよい。しかしながら、Ｐ含有量が０．０３０％超の場合、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。よってＰ含有量は０．０３０％以下に制限する。好ましくは０．０１５％以下である。
【0021】
［Ｓ：０．０３０％以下］
Ｓ（硫黄）は、Ｐと同様に、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させると共に、冷間加工性を劣化させる元素である。従って、本実施形態に係る非調質ボルトはＳを含有する必要がないので、Ｓ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱硫コスト）の低減の観点から、Ｓ含有量は０％超であってもよく、０．００２％以上であってもよく、０．００５％以上であってもよい。しかしながら、Ｓ含有量が０．０３０％超では、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。従って、Ｓ含有量は０．０３０％以下に制限する。好ましくは０．０１５％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。
Ｓ（硫黄）は、Ｐと同様に、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させると共に、冷間加工性を劣化させる元素である。従って、本実施形態に係る非調質ボルトはＳを含有する必要がないので、Ｓ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱硫コスト）の低減の観点から、Ｓ含有量は０％超であってもよく、０．００２％以上であってもよく、０．００５％以上であってもよい。しかしながら、Ｓ含有量が０．０３０％超では、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。従って、Ｓ含有量は０．０３０％以下に制限する。好ましくは０．０１５％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。
【0022】
［Ｎ：０．０１５０％以下］
Ｎ（窒素）は、動的ひずみ時効により冷間加工性を劣化させ、さらに耐水素脆化特性も劣化させることがある元素である。従って、本実施形態に係る非調質ボルトはＮを含有する必要がないので、Ｎ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱窒コスト）の低減の観点から、Ｎ含有量は０％超であってもよく、０．０００２％以上であってもよく、０．０００５％以上であってもよく、０．００１０％以上であってもよい。しかしながら、Ｎ含有量が０．０１５０％超の場合、動的ひずみ時効による冷間加工性の劣化や、耐水素脆化特性の劣化が顕著である。よってＮ含有量は０．０１５０％以下に制限する。好ましくは０．００８０％以下であり、更に好ましくは０．００５０％以下である。
Ｎ（窒素）は、動的ひずみ時効により冷間加工性を劣化させ、さらに耐水素脆化特性も劣化させることがある元素である。従って、本実施形態に係る非調質ボルトはＮを含有する必要がないので、Ｎ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱窒コスト）の低減の観点から、Ｎ含有量は０％超であってもよく、０．０００２％以上であってもよく、０．０００５％以上であってもよく、０．００１０％以上であってもよい。しかしながら、Ｎ含有量が０．０１５０％超の場合、動的ひずみ時効による冷間加工性の劣化や、耐水素脆化特性の劣化が顕著である。よってＮ含有量は０．０１５０％以下に制限する。好ましくは０．００８０％以下であり、更に好ましくは０．００５０％以下である。
【0023】
［Ｏ：０．００５０％以下］
Ｏ（酸素）は、鋼線中に、Ａｌ及びＴｉ等の酸化物として存在する。本実施形態に係る非調質ボルトはＯを含有する必要がないので、Ｏ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱酸コスト）の低減の観点から、Ｏ含有量は、０％超であってもよく、０．０００１％以上であってもよく、０．０００２％以上であってもよく、０．０００５％以上であってもよい。一方、Ｏ含有量が０．００３０％を超える場合、粗大な酸化物が鋼中に生成して、疲労破壊が生じ易く、冷間加工性も劣化させる。従ってＯ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは０．００４０％以下であり、更に好ましくは０．００３０％以下である。
Ｏ（酸素）は、鋼線中に、Ａｌ及びＴｉ等の酸化物として存在する。本実施形態に係る非調質ボルトはＯを含有する必要がないので、Ｏ含有量の下限値は０％である。但し、製造コスト（脱酸コスト）の低減の観点から、Ｏ含有量は、０％超であってもよく、０．０００１％以上であってもよく、０．０００２％以上であってもよく、０．０００５％以上であってもよい。一方、Ｏ含有量が０．００３０％を超える場合、粗大な酸化物が鋼中に生成して、疲労破壊が生じ易く、冷間加工性も劣化させる。従ってＯ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは０．００４０％以下であり、更に好ましくは０．００３０％以下である。
【0024】
本実施形態の非調質ボルトの化学組成は、Ｆｅの一部に代えて、下記Ａ群、Ｂ群及びＣ群からなる群から選択される１種又は２種以上を含有してもよい。
［Ａ群］Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
［Ｂ群］Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下からなる群から選択される１種又は２種
［Ｃ群］Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、Ｓｎ：０．０４００％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
［Ａ群］Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
［Ｂ群］Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下からなる群から選択される１種又は２種
［Ｃ群］Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、Ｓｎ：０．０４００％以下からなる群から選択される１種又は２種以上
【0025】
［Ａ群］について
本実施形態に係る非調質ボルトは、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有してもよい。
本実施形態に係る非調質ボルトは、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｂ：０．００５０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有してもよい。
【0026】
［Ｃｒ：１．００％以下］
Ｃｒ（クロム）は、任意の元素であり、パーライト変態後の鋼の引張強さを高める元素である。Ｃｒは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０１％以上であり、更に好ましくは０．０３％以上であり、更に好ましくは０．０５％以上であり、特に好ましくは０．１０％以上である。一方、Ｃｒ含有量が１．００％超である場合、マルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する場合がある。従ってＣｒ含有量は１．００％以下とする。好ましくは０．７０％以下であり、より好ましくは０．５０％以下である。
Ｃｒ（クロム）は、任意の元素であり、パーライト変態後の鋼の引張強さを高める元素である。Ｃｒは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０１％以上であり、更に好ましくは０．０３％以上であり、更に好ましくは０．０５％以上であり、特に好ましくは０．１０％以上である。一方、Ｃｒ含有量が１．００％超である場合、マルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する場合がある。従ってＣｒ含有量は１．００％以下とする。好ましくは０．７０％以下であり、より好ましくは０．５０％以下である。
【0027】
［Ｍｏ：０．５０％以下］
Ｍｏ（モリブデン）は、任意の元素であり、パーライト変態後の鋼の引張強さを高める元素である。Ｍｏは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０１％以上である。一方、Ｍｏ含有量が０．５０％超である場合、マルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する場合がある。従ってＭｏ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは０．４０％以下である。
Ｍｏ（モリブデン）は、任意の元素であり、パーライト変態後の鋼の引張強さを高める元素である。Ｍｏは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０１％以上である。一方、Ｍｏ含有量が０．５０％超である場合、マルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する場合がある。従ってＭｏ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは０．４０％以下である。
【0028】
［Ｔｉ：０．０５０％以下］
Ｔｉ（チタン）は、任意の元素であり、脱酸元素であるとともに、ＴｉＮを形成し、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ｔｉは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．００５％以上であり、更に好ましくは０．０１５％以上である。一方、Ｔｉ含有量が０．０５０％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従ってＴｉ含有量は０．０５０％以下とする。好ましくは０．０３５％以下である。
Ｔｉ（チタン）は、任意の元素であり、脱酸元素であるとともに、ＴｉＮを形成し、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ｔｉは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．００５％以上であり、更に好ましくは０．０１５％以上である。一方、Ｔｉ含有量が０．０５０％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従ってＴｉ含有量は０．０５０％以下とする。好ましくは０．０３５％以下である。
【0029】
［Ｎｂ：０．０５０％以下］
Ｎｂ（ニオブ）は、任意の元素であり、ＮｂＮを形成し、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ｎｂは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．００５％以上であり、更に好ましくは０．０１５％以上である。一方、Ｎｂ含有量が０．０５０％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従ってＮｂ含有量は０．０５０％以下とする。好ましくは０．０３５％以下である。
Ｎｂ（ニオブ）は、任意の元素であり、ＮｂＮを形成し、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ｎｂは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．００５％以上であり、更に好ましくは０．０１５％以上である。一方、Ｎｂ含有量が０．０５０％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従ってＮｂ含有量は０．０５０％以下とする。好ましくは０．０３５％以下である。
【0030】
［Ｖ：０．２００％以下］
Ｖ（バナジウム）は、任意の元素であり、ＶはＶＮを形成し、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ｖ含有量は好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０２０％以上である。一方、Ｖ含有量が０．２００％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。したがって、Ｖ含有量は０．２００％以下とする。好ましくは０．１００％以下または０．０５０％以下である。
Ｖ（バナジウム）は、任意の元素であり、ＶはＶＮを形成し、固溶Ｎを低減して動的ひずみ時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。Ｖ含有量は好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０２０％以上である。一方、Ｖ含有量が０．２００％超である場合、上述の効果が飽和すると共に、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。したがって、Ｖ含有量は０．２００％以下とする。好ましくは０．１００％以下または０．０５０％以下である。
【0031】
［Ｂ：０．００５０％以下］
Ｂ（硼素）は、任意の元素であり、粒界フェライトや粒界ベイナイトを抑制し、冷間加工性及び耐水素脆化特性を向上させる効果や、パーライト変態後の引張強さを高める効果がある。Ｂは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０００３％以上である。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えると上述の効果が飽和し、粒界にＢＮを生成して冷間加工性を劣化させる。従って、Ｂ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは０．００３０％以下である。
Ｂ（硼素）は、任意の元素であり、粒界フェライトや粒界ベイナイトを抑制し、冷間加工性及び耐水素脆化特性を向上させる効果や、パーライト変態後の引張強さを高める効果がある。Ｂは、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０００３％以上である。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えると上述の効果が飽和し、粒界にＢＮを生成して冷間加工性を劣化させる。従って、Ｂ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは０．００３０％以下である。
【0032】
本実施形態に係る非調質ボルトは、上述した任意の元素の各々の効果を得る観点から、質量％で、Ｃｒ：０超１．００％以下、Ｍｏ：０超０．５０％以下、Ｔｉ：０超０．０５０％以下、Ｎｂ：０超０．０５０％以下、Ｖ：０超０．２００％以下、及びＢ：０超０．００５０％以下の１種又は２種以上を含有してもよい。
【0033】
［Ｂ群］について
また、本実施形態の非調質ボルトは、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、Ｎｉの１種又は２種を含有してもよい。
また、本実施形態の非調質ボルトは、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、Ｎｉの１種又は２種を含有してもよい。
【0034】
［Ｃｕ：０．５０％以下］
Ｃｕ（銅）は、任意の元素であり、耐水素脆化特性を向上させたいときに含有させてもよい。Ｃｕは、０％超でもよく、０．００５％以上でもよく、０．０１％以上でもよい。一方、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えると、鋼の熱間延性が低下し、線材圧延時に表面疵が発生しやすくなる。この表面疵に起因して、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｃｕ含有量は０．５０％以下とする。
Ｃｕ（銅）は、任意の元素であり、耐水素脆化特性を向上させたいときに含有させてもよい。Ｃｕは、０％超でもよく、０．００５％以上でもよく、０．０１％以上でもよい。一方、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えると、鋼の熱間延性が低下し、線材圧延時に表面疵が発生しやすくなる。この表面疵に起因して、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｃｕ含有量は０．５０％以下とする。
【0035】
［Ｎｉ：０．５０％以下］
Ｎｉ（ニッケル）は、任意の元素である。Ｎｉは、Ｃｕを含有する場合に、Ｃｕによる鋼材の熱間延性の低下を抑制するために含有させてもよい。Ｎｉは、０％超でもよく、０．００５％以上でもよく、０．０１％以上でもよい。一方、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えると、鋼の熱間延性が低下し、線材圧延時に表面疵が発生しやすくなる。この表面疵に起因して、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｎｉ含有量は０．５０％以下とする。
Ｎｉ（ニッケル）は、任意の元素である。Ｎｉは、Ｃｕを含有する場合に、Ｃｕによる鋼材の熱間延性の低下を抑制するために含有させてもよい。Ｎｉは、０％超でもよく、０．００５％以上でもよく、０．０１％以上でもよい。一方、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えると、鋼の熱間延性が低下し、線材圧延時に表面疵が発生しやすくなる。この表面疵に起因して、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｎｉ含有量は０．５０％以下とする。
【0036】
［Ｃ群］について
また、本実施形態の非調質ボルトは、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｎの１種又は２種以上を含有してもよい。
また、本実施形態の非調質ボルトは、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｎの１種又は２種以上を含有してもよい。
【0037】
［Ｃａ：０．０１００％以下］
Ｃａ（カルシウム）は、任意の元素である。Ｃａは脱酸元素であり、鋼中のＭｎＳの形状を球状化し、冷間加工性や被削性を向上させる効果があるため、これらの特性を向上させたい場合は含有してもよい。Ｃａは、０％超でもよく、０．０００２％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。一方、Ｃａ含有量が０．０１００％を超えると、Ｃａ系介在物が鋼中に混入しやすくなり、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは０．００５０％以下である。
Ｃａ（カルシウム）は、任意の元素である。Ｃａは脱酸元素であり、鋼中のＭｎＳの形状を球状化し、冷間加工性や被削性を向上させる効果があるため、これらの特性を向上させたい場合は含有してもよい。Ｃａは、０％超でもよく、０．０００２％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。一方、Ｃａ含有量が０．０１００％を超えると、Ｃａ系介在物が鋼中に混入しやすくなり、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは０．００５０％以下である。
【0038】
［Ｍｇ：０．０１００％以下］
Ｍｇ（マグネシウム）は、任意の元素である。Ｍｇは脱酸元素であり、鋼材中のＭｎＳの形状を球状化し、冷間加工性や被削性を向上させる効果があるため、これらの特性を向上させたい場合は添加してもよい。Ｍｇは、０％超でもよく、０．０００２％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。一方、Ｍｇ含有量が０．０１００％を超えると、Ｍｇ系介在物が鋼中に混入しやすくなり、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは０．００５０％以下である。
Ｍｇ（マグネシウム）は、任意の元素である。Ｍｇは脱酸元素であり、鋼材中のＭｎＳの形状を球状化し、冷間加工性や被削性を向上させる効果があるため、これらの特性を向上させたい場合は添加してもよい。Ｍｇは、０％超でもよく、０．０００２％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。一方、Ｍｇ含有量が０．０１００％を超えると、Ｍｇ系介在物が鋼中に混入しやすくなり、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは０．００５０％以下である。
【0039】
［Ｓｎ：０．０４００％以下］
Ｓｎ（錫）は、任意の元素である。Ｓｎは耐食性を向上させる効果があるため、耐食性を向上させたい場合は含有してもよい。Ｓｎは、０％超でもよく、０．０００２％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。一方、Ｓｎ含有量が０．０４００％を超えると、鋼の熱間延性が低下し、線材圧延時に表面疵が発生しやすくなる。この表面疵に起因して、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｓｎ含有量は０．０４００％以下とする。好ましくは０．０２００％以下である。
Ｓｎ（錫）は、任意の元素である。Ｓｎは耐食性を向上させる効果があるため、耐食性を向上させたい場合は含有してもよい。Ｓｎは、０％超でもよく、０．０００２％以上でもよく、０．０００５％以上でもよい。一方、Ｓｎ含有量が０．０４００％を超えると、鋼の熱間延性が低下し、線材圧延時に表面疵が発生しやすくなる。この表面疵に起因して、冷間加工性が低下する場合がある。よって、Ｓｎ含有量は０．０４００％以下とする。好ましくは０．０２００％以下である。
【0040】
［残部：Ｆｅ及び不純物］
本実施形態の非調質ボルトの化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Ｆｅ及び不純物である。ここで、不純物とは、原材料に含まれる成分、又は、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。不純物としては、上述した元素以外のあらゆる元素が挙げられる。不純物としての元素は、１種のみであっても２種以上であってもよい。
本実施形態の非調質ボルトの化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Ｆｅ及び不純物である。ここで、不純物とは、原材料に含まれる成分、又は、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。不純物としては、上述した元素以外のあらゆる元素が挙げられる。不純物としての元素は、１種のみであっても２種以上であってもよい。
【0041】
≪金属組織≫
次に、金属組織について説明する。本実施形態に係る非調質ボルトの金属組織は、軸部のＣ断面（軸部の中心軸に対して垂直な断面）において、非調質ボルトの軸部の軸部直径をＤとした場合の軸部表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、パーライトと、残部が０％以上のフェライトからなる。パーライトの面積率は、鋼中のＣ含有量を［Ｃ％］とした場合、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上とする。また、残部は、０％以上のフェライトであり、残部は０％であってもよい。パーライトと残部の合計は１００面積％とする。
次に、金属組織について説明する。本実施形態に係る非調質ボルトの金属組織は、軸部のＣ断面（軸部の中心軸に対して垂直な断面）において、非調質ボルトの軸部の軸部直径をＤとした場合の軸部表面からの深さＤ／４位置における金属組織が、パーライトと、残部が０％以上のフェライトからなる。パーライトの面積率は、鋼中のＣ含有量を［Ｃ％］とした場合、面積率で（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上とする。また、残部は、０％以上のフェライトであり、残部は０％であってもよい。パーライトと残部の合計は１００面積％とする。
【0042】
更に、本実施形態に係る非調質ボルトは、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣは１．５０以下とする。
【0043】
（パーライト）
軸部のＣ断面における、軸部表面からの深さＤ／４位置における金属組織におけるパーライトの面積率は、（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上とする。これにより、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。パーライトの面積率が（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％未満である場合、パーライト以外の金属組織が多く混在することにより非調質ボルトの強度（引張強さ、硬度等）が不均一になるので、非調質ボルトへの冷間加工の際に割れが発生し易くなる（即ち、冷間加工性が低下する場合がある）。また、耐水素脆化特性が劣化する場合がある。パーライトの面積率の具体的な好ましい範囲は、［Ｃ％］にもよるが、８０～９９％が好ましく、８３～９７％がより好ましく、８５～９５％が特に好ましい。
軸部のＣ断面における、軸部表面からの深さＤ／４位置における金属組織におけるパーライトの面積率は、（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％以上とする。これにより、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。パーライトの面積率が（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％未満である場合、パーライト以外の金属組織が多く混在することにより非調質ボルトの強度（引張強さ、硬度等）が不均一になるので、非調質ボルトへの冷間加工の際に割れが発生し易くなる（即ち、冷間加工性が低下する場合がある）。また、耐水素脆化特性が劣化する場合がある。パーライトの面積率の具体的な好ましい範囲は、［Ｃ％］にもよるが、８０～９９％が好ましく、８３～９７％がより好ましく、８５～９５％が特に好ましい。
【0044】
パーライトの面積率の上限は１００％である。一方、製造適性の観点から、軸部のＣ断面における軸部表面からの深さＤ／４位置におけるパーライトの面積率は、９９％以下が好ましく、９７％以下がより好ましく、９５％以下が更に好ましい。
【0045】
なお、パーライトは、ラメラパーライトが主体であるが、パーライト中に、少量の疑似パーライトや、疑似パーライトとの識別が困難な少量のベイナイトが存在する場合がある。本実施形態では、これら疑似パーライトやベイナイトはごく少量であるので、パーライトに含めるものとし、残部とはしない。
【0046】
（残部）
本実施形態に係る非調質ボルトの金属組織における残部は、０％以上のフェライトである。パーライトの面積率が１００％の場合の残部は０％であってもよい。従って、残部は０％以上とする。
本実施形態に係る非調質ボルトの金属組織における残部は、０％以上のフェライトである。パーライトの面積率が１００％の場合の残部は０％であってもよい。従って、残部は０％以上とする。
【0047】
（パーライト及び残部の面積率の測定方法）
本明細書において、パーライトの面積率（％）は、以下の手順によって求められた値を指す。
本明細書において、パーライトの面積率（％）は、以下の手順によって求められた値を指す。
【0048】
非調質ボルトの軸部のＣ断面（ボルト軸方向に垂直な断面）を、ピクラール（エタノール１００ｍｌに対しピクリン酸４ｇの混合溶液）を用いてエッチングし、金属組織を現出させる。
次いで、図１に示すように、エッチング後の軸部のＣ断面における軸部表面からの深さＤ／４位置（即ち、円周状の位置）から、円周方向に９０°おきに４箇所の観察位置を選び、各々の観察位置について、ＦＥ－ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ － Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて倍率１０００倍のＳＥＭ写真を撮影する。
次いで、図１に示すように、エッチング後の軸部のＣ断面における軸部表面からの深さＤ／４位置（即ち、円周状の位置）から、円周方向に９０°おきに４箇所の観察位置を選び、各々の観察位置について、ＦＥ－ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ － Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて倍率１０００倍のＳＥＭ写真を撮影する。
【0049】
得られた４つのＳＥＭ写真において、フェライトを目視でマーキングし、フェライトの面積率（％）を画像解析によって求める。得られたフェライトの面積率（％）を１００％から差し引くことにより、パーライトの面積率（％）が得られる。パーライト中に少量の疑似パーライトや、疑似パーライトとの識別が困難な少量のベイナイトが存在する場合、これらはパーライトに含める。
【0050】
（βＭＡＸ／βＣ）
本実施形態に係る非調質ボルトでは、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下とする。本発明者らは、非調質ボルトの耐水素脆化特性を向上させるため、鋭意検討した結果、フェライトのＸ線回折ピークの半価幅と耐水素脆化特性との相関を見出した。より具体的には、βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であるときに、非調質ボルトの耐水素脆化特性が優れることを見出した。
本実施形態に係る非調質ボルトでは、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅βＣと、接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域におけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣが１．５０以下とする。本発明者らは、非調質ボルトの耐水素脆化特性を向上させるため、鋭意検討した結果、フェライトのＸ線回折ピークの半価幅と耐水素脆化特性との相関を見出した。より具体的には、βＭＡＸ／βＣが１．５０以下であるときに、非調質ボルトの耐水素脆化特性が優れることを見出した。
【0051】
非調質ボルトにおいて、締結時に発生する応力は、伸線・圧造時に導入された歪量と相関があると考えられる。一般的に、水素脆化による遅れ破壊は、高い応力が発生する箇所で発生しやすい。一般的に、ボルト製造時の圧造工程ではボルト首下部に大きな歪が導入される。従って、非調質ボルトの首下部は、水素脆化による遅れ破壊が生じやすく、非調質ボルトの耐水素脆化特性を劣化させる原因となる。
【0052】
ところで、Ｘ線回折ピークの半価幅は、一般的に、測定位置における歪量と関係していると考えられる。しかし、鋭意検討した結果、βＭＡＸ／βＣと非調質ボルトの耐水素脆化特性との間に相関が見出されたことから、非調質ボルトの耐水素脆化特性は、首下部における歪量によって決まるのではなく、非調質ボルトの歪分布によって決まると推定される。
【0053】
βＭＡＸ／βＣが１．５０超の場合、非調質ボルトの耐水素脆化特性が十分でなく、水素脆化による破断が生じやすくなる。好ましくは１．４０以下であり、より好ましくは１．３５以下である。一方、βＭＡＸ／βＣの下限は特に規定されないが、製造性の面から、０．７０以上であることが好ましい。また、βＭＡＸ／βＣの下限は、０．８０以上であってもよく、０．９０以上であってもよい。
【0054】
（Ｘ線回折ピークの半価幅の測定位置及び測定方法）
βＭＡＸ／βＣの分母である半価幅βＣは、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心において測定する。また、βＭＡＸ／βＣの分子であるβＭＡＸは、ボルト頭部と軸部との接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域の複数箇所においてＸ線回折ピークを測定し、その中の最大値とする。Ｘ線回折ピークの半価幅の比を接続部において測定する理由は、ボルト頭部と軸部との接続部は、応力集中を受けやすい箇所であって、水素脆化による遅れ破壊の起点となりやすいためであり、この接続部のＸ線回折ピークの半価幅の比を制御することで、耐水素脆化特性を向上することが可能になることを見出したためである。以下、図面を参照して測定位置を説明する。
βＭＡＸ／βＣの分母である半価幅βＣは、ボルト頭部と軸部との接続部の軸部中心において測定する。また、βＭＡＸ／βＣの分子であるβＭＡＸは、ボルト頭部と軸部との接続部の表面から軸部の中心軸線に向かう深さ５００μｍまでの領域の複数箇所においてＸ線回折ピークを測定し、その中の最大値とする。Ｘ線回折ピークの半価幅の比を接続部において測定する理由は、ボルト頭部と軸部との接続部は、応力集中を受けやすい箇所であって、水素脆化による遅れ破壊の起点となりやすいためであり、この接続部のＸ線回折ピークの半価幅の比を制御することで、耐水素脆化特性を向上することが可能になることを見出したためである。以下、図面を参照して測定位置を説明する。
【0055】
図２～図５は、半価幅βＭＡＸ及び半価幅βＣの測定位置を説明する断面模式図である。図２～図５にはそれぞれ、ボルト頭部と軸部との接続部近傍の断面であって、軸部の中心軸を含むＬ断面（ボルト軸方向に平行な断面）を示している。
【0056】
まず図２において、符号１は、接続部近傍のＬ断面におけるボルト頭部の下面の輪郭線であり、符号２は、接続部近傍のＬ断面における軸部の表面の輪郭線であり、符号３は、ボルト頭部と軸部との接続部の表面の輪郭線である。ボルト頭部の下面の輪郭線１と、軸部の表面の輪郭線２とは、相互に交差する方向を向いている。図２の例では、輪郭線１と軸部の表面の輪郭線２とはほぼ直交しているが、後述する別例に示すように、必ずしも直交している必要はない。また、ボルト頭部の下面と軸部の表面との接続部分は微小なＲ面となっているため、接続部の表面の輪郭線３は、交差方向に延在する輪郭線１、２を結ぶように凹曲線で近似的に表すことができる。
【0057】
ここで、ボルト頭部の下面の輪郭線１の延長線をｌｆｌｇとし、軸部の表面の輪郭線２の延長線をｌａｘｉｓとし、延長線ｌｆｌｇと延長線ｌａｘｉｓとの交点をＡとする。
【0058】
次に、図３に示すように、交点Ａから、接続部の表面の輪郭線３に向けて線分を描き、線分と輪郭線３との交点をＯとする。交点Ａから輪郭線３に向けて描く線分は、延長線ｌｆｌｇとのなす角が４５°になるような線分である。
【0059】
次に、図４に示すように、交点Ｏから、軸部の中心軸線４に向けて、延長線ｌｆｌｇと平行な延長線ｌｍｅａｓｕｒｅを延ばす。延長線ｌｍｅａｓｕｒｅと中心軸線４との交点をＣとする。
【0060】
【0061】
図２～図５に示したように、ボルト頭部と軸部との接続部近傍の断面であって、ボルトの中心軸を含む接続部のＬ断面を、後述するように鏡面仕上げにする。そして、図５の交点ＣにおいてＸ線回折測定を行い、交点Ｃにおけるフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅（半価幅は、ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ（半値全幅）を意味する）を測定する。Ｘ線回折測定は５回行う。５回の測定によって得られた５つの半価幅の平均値を半価幅βＣとする。
【0062】
また、図５に示すように延長線ｌｍｅａｓｕｒｅに沿って深さ５００μｍまでの領域Ｄから、５点の測定位置を設定する。例えば、交点Ｏから１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ離れた５点を測定位置とし、各測定位置において、フェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅（半価幅は、ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ（半値全幅）を意味する）を測定する。Ｘ線回折測定は各測定点においてそれぞれ５回行い、５回の平均をそれぞれの測定位置における半価幅とする。そして、５箇所の測定位置で得られた半価幅のうち、最大の半価幅を半価幅βMAXとする。
【0063】
そして、半価幅βＣと半価幅の最大値βＭＡＸとの比βＭＡＸ／βＣを求める。
【0064】
測定対象であるフェライトは、主にパーライトに含まれるものであり、また、フェライトの（２１１）面のＸ線回折ピークは、下記条件でＸ線回折測定を行った場合に１５０～１７０°の範囲に現れるピークである。
【0065】
通常、Ｘ線回折測定により得られたフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークは、Ｋα１線とＫα２線に対応するＸ線回折ピークが重畳した形で観測される。そのため、Ｒａｃｈｉｎｇｅｒの方法（Ｒａｃｈｉｎｇｅｒ， Ｗ． Ａ．， Ｊ． Ｓｃｉ． Ｉｎｓｔｒｕｍ．， ２５（１９４８）， ｐ．２５４－２５５．）によって、得られたフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークからＫα２線に対応するＸ線回折ピークの強度分を差し引き、その半価幅をフェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅とする。
【0066】
更に、半価幅は、ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ（半値全幅）を意味する。なお、下記測定条件のうち、回折装置を除く条件が満たされればよいので、Ｘ線回折装置はＲｉｇａｋｕ製と同等の装置を用いてもよい。
【0067】
（Ｘ線回折の測定条件）
Ｘ線回折装置：Ｒｉｇａｋｕ ＡｕｔｏＭＡＴＥ
Ｘ線ターゲット：ＣｒＫα
加速電圧：４０ｋＶ
加速電流：４０ｍＡ
コリメータ径：φ１５０μｍ
Ｘ線回折装置：Ｒｉｇａｋｕ ＡｕｔｏＭＡＴＥ
Ｘ線ターゲット：ＣｒＫα
加速電圧：４０ｋＶ
加速電流：４０ｍＡ
コリメータ径：φ１５０μｍ
【0068】
Ｘ線回折測定を行う場合、非調質ボルトの軸部のＬ断面を、以下に説明するように鏡面研磨処理した後に、測定を行うとよい。
具体的には、非調質ボルトの軸部のＬ断面を、まず＃４００から＃１５００のエメリー紙（炭化珪素耐水研磨紙）で湿式研磨する。その後ダイヤモンド懸濁液（粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体）を染み込ませた琢磨布で試験片を琢磨するにより、試験片を鏡面に仕上げる。その後、コロイダルシリカ琢磨により、試験片表層の加工変質層を除去する。そして、軸部中心、および接続部の表面から５００μｍまでの領域内（例えば表層から１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍの５点）において、フェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅を測定する。
具体的には、非調質ボルトの軸部のＬ断面を、まず＃４００から＃１５００のエメリー紙（炭化珪素耐水研磨紙）で湿式研磨する。その後ダイヤモンド懸濁液（粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体）を染み込ませた琢磨布で試験片を琢磨するにより、試験片を鏡面に仕上げる。その後、コロイダルシリカ琢磨により、試験片表層の加工変質層を除去する。そして、軸部中心、および接続部の表面から５００μｍまでの領域内（例えば表層から１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍの５点）において、フェライトの（２１１）面に対応するＸ線回折ピークの半価幅を測定する。
【0069】
また、非調質ボルトの軸部の表層に電気亜鉛めっき等の皮膜が存在する場合、皮膜部分の表層を測定の起点とせずに、地鉄部分の表層を測定の起点とする。また、測定の起点におけるＸ線の照射領域（コリメータ径と同じ直径の円領域）内に地鉄以外の領域が含まれないように、測定の起点を設定する。すなわち、測定の起点におけるＸ線の照射領域が地鉄部分の表層部分に外接するように、測定の起点を設定する。
【0070】
更に、半価幅βＭＡＸ及び半価幅βＣの測定位置の特定方法は、ボルトの接続部の形状に応じて、適宜修正してもよい。
例えば、図６Ａに示すように、ボルトの別の例として、軸部の頭部側の端部がテーパー形状になっているボルトがある。図６Ａにおいて、符号１は、接続部近傍のＬ断面におけるボルト頭部の下面の輪郭線であり、符号２は、接続部近傍のＬ断面における軸部の表面の輪郭線であり、符号３は、ボルト頭部と軸部との接続部の表面の輪郭線である。さらにこの例では、輪郭線２、３の間に、軸部に設けられたテーパー形状の輪郭線２ａがある。
例えば、図６Ａに示すように、ボルトの別の例として、軸部の頭部側の端部がテーパー形状になっているボルトがある。図６Ａにおいて、符号１は、接続部近傍のＬ断面におけるボルト頭部の下面の輪郭線であり、符号２は、接続部近傍のＬ断面における軸部の表面の輪郭線であり、符号３は、ボルト頭部と軸部との接続部の表面の輪郭線である。さらにこの例では、輪郭線２、３の間に、軸部に設けられたテーパー形状の輪郭線２ａがある。
【0071】
ボルト頭部の下面の輪郭線１と、テーパー形状の輪郭線２ａとは、相互に交差する方向を向いている。図６Ａでは、軸部のテーパー部分の輪郭線２ａは、テーパー形状の分だけ、軸部の輪郭線２に対して傾いており、また、輪郭線１とは直交していない。また、ボルト頭部の下面と軸部の表面との接続部分は微小なＲ面となっているため、接続部の表面の輪郭線３は、交差方向に延在する輪郭線１、２ａを結ぶように凹曲線で近似的に表される。
【0072】
このように、テーパー形状を有するボルトの場合、図６Ｂに示すように、ボルト頭部の下面の輪郭線１の延長線をｌｆｌｇとし、軸部のテーパー部分の輪郭線２ａの延長線をｌａｘｉｓとし、延長線ｌｆｌｇと延長線ｌａｘｉｓとの交点をＡとする。次いで、交点Ａから、輪郭線３に向けて線分を描き、線分と輪郭線３との交点をＯとする。交点Ａから輪郭線３に向けて描く線分は、延長線ｌｆｌｇとのなす角が４５°になるような線分である。次いで、交点Ｏから、軸部の中心軸線４に向けて、延長線ｌｆｌｇと平行な延長線ｌｍｅａｓｕｒｅを延ばす。延長線ｌｍｅａｓｕｒｅと中心軸線４との交点をＣとする。そして、交点Ｃを半価幅βＣの測定位置とする。また、交点Ｏから延長線ｌｍｅａｓｕｒｅに沿って深さ５００μｍまでの領域Ｄを、半価幅βＭＡＸの測定領域とする。
【0073】
更に、図７Ａに示すように、ボルトの更に別の例として、軸部と頭部の接続部分において、頭部の下面がアンダーカットされているボルトがある。図７Ａにおいて、符号１は、接続部近傍のＬ断面におけるボルト頭部の下面の輪郭線であり、符号２は、接続部近傍のＬ断面における軸部の表面の輪郭線であり、符号３ａは、ボルト頭部と軸部との接続部の表面の輪郭線である。輪郭線３ａは、アンダーカットされた形状の輪郭線になっている。軸部の輪郭線２と、アンダーカット形状の輪郭線３ａとの接続点である点Ｂは、頭部の下面よりも図中、低い位置にある。また、頭部の下面の輪郭線１と、軸部の輪郭線２ａとは、相互に直交する方向を向いている。接続部の表面の輪郭線３ａは、アンダーカットの形状を反映しつつ、交差方向に延在する輪郭線１、２ａを結ぶように凹曲線で近似的に表される。
【0074】
このように、アンダーカットを有するボルトの場合、図７Ｂに示すように、ボルト頭部の下面の輪郭線１の延長線をｌｆｌｇとし、軸部の輪郭線２の延長線をｌａｘｉｓとし、延長線ｌｆｌｇと延長線ｌａｘｉｓとの交点をＡとする。次いで、交点Ａから、輪郭線３ａに向けて線分を描き、線分と輪郭線３ａとの交点をＯとする。交点Ａから輪郭線３ａに向けて描く線分は、延長線ｌｆｌｇとのなす角が４５°になるような線分である。次いで、交点Ｏから、軸部の中心軸線４に向けて、延長線ｌｆｌｇと平行な延長線ｌｍｅａｓｕｒｅを延ばす。延長線ｌｍｅａｓｕｒｅと中心軸線４との交点をＣとする。そして、交点Ｃを半価幅βＣの測定位置とする。また、交点Ｏから延長線ｌｍｅａｓｕｒｅに沿って深さ５００μｍまでの領域Ｄを、半価幅βＭＡＸの測定領域とする。
【0075】
≪引張強さ≫
本実施形態に係る非調質ボルトの引張強さは１２００～１８００ＭＰａの範囲とする。
従来の非調質ボルトでは、非調質ボルトの引張強さが１２００ＭＰａ以上であると、耐水素脆化特性が低下する傾向にある。しかし、本実施形態に係る非調質ボルトは、引張強さが１２００ＭＰａ以上の非調質ボルトでありながら、優れた耐水素脆化特性を有する。また、引張強さが１８００ＭＰａ以下であることにより、非調質ボルトの製造適性に優れる。
本実施形態に係る非調質ボルトの引張強さは１２００～１８００ＭＰａの範囲とする。
従来の非調質ボルトでは、非調質ボルトの引張強さが１２００ＭＰａ以上であると、耐水素脆化特性が低下する傾向にある。しかし、本実施形態に係る非調質ボルトは、引張強さが１２００ＭＰａ以上の非調質ボルトでありながら、優れた耐水素脆化特性を有する。また、引張強さが１８００ＭＰａ以下であることにより、非調質ボルトの製造適性に優れる。
【0076】
本明細書において、非調質ボルトの引張強さは、ＪＩＳ Ｂ １０５１：２０１４に記載の試験方法に準拠して測定された値を意味する。
【0077】
次に、本実施形態に係る非調質ボルトの製造方法を説明する。
本発明の実施形態に係る非調質ボルトと同一の化学組成を有する鋼片を、１０００～１１５０℃に加熱し、仕上げ圧延温度８００～９５０℃で熱間圧延することにより線材を得る。
本発明の実施形態に係る非調質ボルトと同一の化学組成を有する鋼片を、１０００～１１５０℃に加熱し、仕上げ圧延温度８００～９５０℃で熱間圧延することにより線材を得る。
【0078】
熱間圧延の後、４５０～６００℃の溶融塩槽に５０秒以上浸漬して、恒温変態処理を行う。溶融塩槽の温度が低過ぎる場合、線材表層部のパーライトのラメラ間隔が小さくなる。これにより、製造される非調質ボルトの軸部表層部の引張強さが局所的に高くなり、かつ軸部表層部の絞りが低下する。また、線材表層部において局所的にマルテンサイトが生成し、冷間加工性が低下する。したがって、溶融塩槽の温度は４５０℃以上とする。また、溶融塩槽の温度が高過ぎる場合、パーライト変態の開始が遅くなり、生産性が低下するため、溶融塩槽の温度は６００℃以下とする。
【0079】
また、溶融塩槽への浸漬時間が短過ぎる場合、パーライト変態が十分に進行しない。これにより、製造される非調質ボルトの軸部直径をＤとして軸部表面からＤ／４の深さ位置において、パーライトの面積率が（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％未満になるため、溶融塩槽への浸漬時間は５０秒以上とする。なお、溶融塩槽への浸漬時間が長過ぎても製造される非調質ボルトの特性に大きな影響を与えないため、溶融塩槽への浸漬時間の上限は特に定められないが、生産性の観点から、溶融塩槽への浸漬時間は１５０秒以下とすることが好ましい。
【0080】
恒温変態処理の後、線材を水冷し、３００℃以下の温度で水冷を終了する。
【0081】
次に、得られた線材を伸線加工することにより、鋼線を製造する。このとき、単一のパスあるいは複数のパスで伸線を行い、総減面率を１５～６５％とする。
【0082】
単一のパスあるいは複数のパスのどちらで伸線するかにかかわらず、総減面率は１５％以上とする。総減面率が低過ぎる場合、耐水素脆化特性が低下する場合がある。また、十分な引張強さが得られない場合がある。
【0083】
単一のパスあるいは複数のパスのどちらで伸線するかにかかわらず、総減面率が高過ぎる場合、鋼線の加工性が低下するため、総減面率は６５％以下とする。
【0084】
なお、製造される鋼線の直径は、特に制限はなく、本発明の実施形態に係る非調質ボルトの寸法に応じて、適切な直径が選択されればよいが、例えば１０．０ｍｍ以下としてもよい。非調質ボルトの軸部直径も同様に１０．０ｍｍ以下としてもよい。
【0085】
次に、得られた鋼線を冷間加工（冷間鍛造）することにより、非調質ボルトとして、フランジ付六角ボルトの形状に加工する。冷間鍛造工程は、剪断工程、前方押出し工程、ボルト頭部予備成形工程、ボルト頭部仕上げ工程からなる。各工程について、図８～図１０を参照しつつ説明する。
【0086】
本実施形態の非調質ボルトは、下記の製造方法によって製造されたものに限られるものではなく、下記の製造方法以外の製造方法によって製造された非調質ボルトであっても、化学組成、金属組織、およびＸ線回折ピークの半価幅の比（比βＭＡＸ／βＣ）が本発明の範囲を満足するものであれば、本発明の非調質ボルトに含まれる。
【0087】
剪断工程では、得られた鋼線を切断し、必要な長さを有するブランク材に加工する。
【0088】
前方押出し工程では、図８に示すように、ブランク材１に対して前方押出し加工を施すことにより、ブランク材１の一部を絞り、押出加工材１ａとする。押出加工材１ａの絞り部２（前方押出し加工部）には、フランジ付六角ボルトの形状に仕上げられたときの首下部に相当する部分が含まれる。その後、ボルト頭部予備成形工程、ボルト頭部仕上げ工程を経てボルト頭部を成形する。
【0089】
前方押出し工程における前方押出し比（押出加工材１ａの大径部３の断面積に対する絞り部２の断面積の比）を、例えば、０．１０以上とすればよい。前方押出し工程により、ボルトの歪分布が調整され、ボルト頭部と軸部との接続部におけるＸ線回折ピークの半価幅の比（比βＭＡＸ／βＣ）を１．５０以下とすることができる。
【0090】
ボルト頭部予備成形工程では、図９に示すように、前方押出し加工した押出加工材１ａの大径部３（前方押出し加工が施されていない部分）を据込むことで、据込み加工を受けた大径部１３を有する予備成形材１ｂとする。予備成形材１ｂは、押出加工材１ａの大径部３に対し、大径部１３の外径が拡大されるとともに大径部１３の高さが小さくされたものとなる。
【0091】
ボルト頭部仕上げ工程では、図１０に示すように、ボルト頭部予備成形工程後の予備成形材１ｂを仕上げ成形ダイス孔型２１に挿入し、六角形の型孔が形成されたパンチ２０で据込むことによって、最終的なフランジ付六角ボルトの形状に加工する。このとき、予備成形材１ｂの下にノックアウト２２を配置することにより、予備成形材１ｂを位置決めする。予備成形材１ｂを仕上げ成形ダイス孔型２１に挿入する際には、予備成形材１ｂの大径部１３（据込み加工部）の下端１３ａと仕上げ成形ダイス孔型２１の上端２１ａが接触しないように配置する。
【0092】
大径部１３（据込み加工部）の下端１３ａと仕上げ成形ダイス孔型２１の上端２１ａの間の距離は、（ΔＬ）ｍｍ以上、（ΔＬ＋ｒ）ｍｍ以下であることが望ましい。ここで、ΔＬは下記式によって求めることができる。
【0093】
ΔＬ＝Ｌ２×［（Ｓ２／Ｓ１）－１］
【0094】
上記式において、Ｓ１：予備成形材１ｂの軸部断面積、Ｓ２：ボルト頭部仕上げ工程後の軸部断面積、Ｌ２：ボルト頭部仕上げ工程後の軸部長さ、ｒ：ボルト頭部仕上げ工程後の軸部半径である。
【0095】
下端１３ａと上端２１ａの距離が（ΔＬ）ｍｍ未満の場合、ボルト頭部と軸部との接続部におけるＸ線回折ピークの半価幅の比（比βＭＡＸ／βＣ）が１．５０超となる可能性があり、（ΔＬ＋ｒ）ｍｍ超の場合は、ボルト頭部仕上げ工程で座屈が生じる可能性がある。よって、下端１３ａと上端２１ａの距離は（ΔＬ）ｍｍ以上、（ΔＬ＋ｒ）ｍｍ以下がよい。
【0096】
このようにしてボルト頭部予備成形工程およびボルト頭部仕上げ工程を設計することで、ボルト頭部と軸部との接続部におけるＸ線回折ピークの半価幅の比（比βＭＡＸ／βＣ）を１．５０以下とすることができる。
【0097】
冷間鍛造工程の後、転造によりボルトの軸部にねじ部を形成する。
最後に、加工されたボルトを、２００～４００℃に加熱し、１０～１２０分保持することで、非調質ボルトを得る。なお、この熱処理は調質のための熱処理には該当しない。
最後に、加工されたボルトを、２００～４００℃に加熱し、１０～１２０分保持することで、非調質ボルトを得る。なお、この熱処理は調質のための熱処理には該当しない。
【0098】
また、防錆のため、電気亜鉛めっき等の皮膜処理を行ってもよい。また、前述の防錆皮膜処理により非調質ボルト中に水素が侵入する場合は、水素をボルト外部に放出するための熱処理として、１５０～２５０℃に６０～４８０分保持し、その後、冷却してもよい。なお、この熱処理は調質のための熱処理には該当しない。
【0099】
このように、本実施形態では、本発明に係る化学組成を有する鋼線に対して、前述のような、剪断工程、前方押出し工程、ボルト頭部予備成形工程、ボルト頭部仕上げ工程に沿って冷間鍛造し、ボルトの形状に成形することで、ボルト頭部と軸部との接続部におけるＸ線回折ピークの半価幅の比（比βＭＡＸ／βＣ）を１．５０以下にすることが可能になり、水素脆化を原因とする接続部を起点とする遅れ破壊を防止できるようになる。
【実施例0100】
＜非調質ボルトの製造＞
最初に、表１Ａ～表２Ｂに示す化学組成の鋼片を用い、鋼線を次のような手順で製造した。表１中の各鋼種の化学組成において、表１に示した元素以外の残部は、Ｆｅ及び不純物である。なお、鋼線の化学組成は、鋼片の化学組成と同一であると見なせる。その理由は、次の手順に含まれる熱間圧延、恒温変態処理、水冷、風冷、伸線加工は、いずれも鋼線の化学組成に影響を及ぼさないためである。
最初に、表１Ａ～表２Ｂに示す化学組成の鋼片を用い、鋼線を次のような手順で製造した。表１中の各鋼種の化学組成において、表１に示した元素以外の残部は、Ｆｅ及び不純物である。なお、鋼線の化学組成は、鋼片の化学組成と同一であると見なせる。その理由は、次の手順に含まれる熱間圧延、恒温変態処理、水冷、風冷、伸線加工は、いずれも鋼線の化学組成に影響を及ぼさないためである。
【0101】
【表1A】
【0102】
【表1B】
【0103】
【表2A】
【0104】
【表2B】
【0105】
水準１～５８、６０～６４では、鋼片に対し、表３Ａおよび表３Ｂに示す条件の熱間圧延を施して、表３Ａおよび表３Ｂに示す線材径の線材を得た。次いで、恒温変態処理、水冷及び伸線加工を順次施すことにより、鋼線を得た。なお、いずれの水準も単一のパスで伸線した水準である。
【0106】
水準５９では、鋼片に対し、表３Ｂに示す条件の熱間圧延を施し、恒温変態処理を行わずに、風冷した。その後、表３Ｂに示す条件の伸線加工を施すことにより、鋼線を得た。
【0107】
次に、各水準の鋼線を表３Ａおよび表３Ｂに示す条件で冷間加工（冷間鍛造）することにより、呼び径が８．０ｍｍまたは４．０ｍｍであるフランジ付ボルトの形状（ＪＩＳ Ｂ１１８９：２０１５に規定されるＭ８、Ｍ４フランジ付き六角ボルト）に加工した。
【0108】
表３Ａおよび表３Ｂに記載の「圧造１」は、以下に説明する冷間加工を行う条件とした。すなわち、剪断工程、前方押出し工程、ボルト頭部予備成形工程およびボルト頭部仕上げ工程を行った。剪断工程では、鋼線を切断してブランク材とした。前方押出し工程では、図８に示すように、ブランク材１を前方押出し加工して、絞り部２および大径部３を有する押出加工材１ａとした。前方押出し比は０．１２とした。ボルト頭部予備成形工程では、図９に示すように、押出加工材１ａの大径部３を据込むことで、据込み加工を受けた大径部１３を有する予備成形材１ｂとした。ボルト頭部仕上げ工程では、図１０に示すように、予備成形材１ｂを仕上げ成形ダイス孔型２１に挿入し、六角形の型孔が形成されたパンチ２０で据込むことによって、最終的なフランジ付六角ボルトの形状に加工した。加工時に、予備成形材１ｂの大径部１３の下端１３ａが仕上げ成形ダイス孔型２１の上端２１ａに接触しないように配置した。大径部１３（据込み加工部）の下端１３ａと仕上げ成形ダイス孔型２１の上端２１ａの間の距離は、０．４５ｍｍとした。なお、「圧造１」においてΔＬ＝０．３０ｍｍであった。ΔＬ＋ｒは０．４５ｍｍ超であった。
【0109】
表３Ａおよび表３Ｂに記載の「圧造２」は、ボルト頭部仕上げ工程において、予備成形材１ｂの大径部１３の下端１３ａを仕上げ成形ダイス孔型２１の上端２１ａに接触させるように配置した。すなわち、大径部１３（据込み加工部）の下端１３ａと仕上げ成形ダイス孔型２１の上端２１ａの間の距離は、０ｍｍであり、ΔＬ未満だった。それ以外の条件は、「圧造１」と同様にした。
【0110】
表３Ａおよび表３Ｂに記載の「圧造３」は、前方押出し工程における前方押出し比が０．１１であること、ボルト頭部仕上げ工程における大径部１３（据込み加工部）の下端１３ａと仕上げ成形ダイス孔型２１の上端２１ａの間の距離が０．４２ｍｍである以外は、「圧造１」と同様の冷間加工を行った。なお、「圧造３」においてΔＬ＝０．４１ｍｍであった。ΔＬ＋ｒは０．４２ｍｍ超であった。
【0111】
その後、仕上げ成形された非調質ボルトを転造してねじ部を形成し、更に３００℃に加熱し、この温度で２０分保持することにより、非調質ボルトを得た。
【0112】
なお、非調質ボルトの化学組成は、鋼線の化学組成と同一と見なせる。その理由は、上記の冷間加工（冷間鍛造）及び熱処理は、非調質ボルトの化学組成に影響を及ぼさないためである。即ち、非調質ボルトの化学組成は、鋼片の化学組成と同一と見なせる。
【0113】
【表3A】
【0114】
【表3B】
【0115】
＜非調質ボルトにおける測定＞
各水準の非調質ボルトについて、前述した方法により、軸部表面からの深さＤ／４位置におけるパーライトの面積率の測定、軸部表面からの深さＤ／４位置におけるパーライト以外の残部の確認、Ｘ線回折ピークの半価幅の測定、引張強さの測定、をそれぞれ行った。
各水準の非調質ボルトについて、前述した方法により、軸部表面からの深さＤ／４位置におけるパーライトの面積率の測定、軸部表面からの深さＤ／４位置におけるパーライト以外の残部の確認、Ｘ線回折ピークの半価幅の測定、引張強さの測定、をそれぞれ行った。
【0116】
＜非調質ボルトの引張強さの測定＞
各水準の非調質ボルトについて、引張強さを、前述した測定方法によって測定した。引張試験時のクロスヘッド変位速度は３．０ｍｍ／ｍｉｎとした。
各水準の非調質ボルトについて、引張強さを、前述した測定方法によって測定した。引張試験時のクロスヘッド変位速度は３．０ｍｍ／ｍｉｎとした。
【0117】
＜非調質ボルトの耐水素脆化特性の評価＞
得られた非調質ボルトについて、以下の方法により、耐水素脆化特性を測定した。 まず、非調質ボルトを電解水素チャージすることにより、０．５ｐｐｍの拡散性水素を非調質ボルトに含有させた。電解水素チャージ方法は、ＩＳＯ１６５７３に準拠した。 次に、試験中に水素が機械部品から大気中に放出することを防ぐために、試料にＣｄめっきを施した。 次に、大気中で、その非調質ボルトの最大引張荷重の９０％の荷重を非調質ボルトに負荷し、この状態で１００時間以上保持した。
得られた非調質ボルトについて、以下の方法により、耐水素脆化特性を測定した。 まず、非調質ボルトを電解水素チャージすることにより、０．５ｐｐｍの拡散性水素を非調質ボルトに含有させた。電解水素チャージ方法は、ＩＳＯ１６５７３に準拠した。 次に、試験中に水素が機械部品から大気中に放出することを防ぐために、試料にＣｄめっきを施した。 次に、大気中で、その非調質ボルトの最大引張荷重の９０％の荷重を非調質ボルトに負荷し、この状態で１００時間以上保持した。
【0118】
その結果、１００時間経過時において破断が生じなかった場合を耐水素脆化特性が良好であると判断し、１００時間経過時において破断が生じた場合を耐水素脆化特性が不良であると判断した。
【0119】
以上の結果を表４Ａおよび表４Ｂに示す。
【0120】
【表4A】
【0121】
【表4B】
【0122】
本発明の実施例である水準１～４０の非調質ボルトは、いずれも良好な耐水素脆化特性を有していた。
【0123】
水準４１の非調質ボルトは、Ｃ含有量が少ないため、引張強さが本発明から外れた。
水準４２では、Ｃ含有量が高すぎたため、十分な冷間加工性が確保されていなかったため、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
水準４２では、Ｃ含有量が高すぎたため、十分な冷間加工性が確保されていなかったため、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0124】
水準４３では、Ｓｉ含有量が過剰であり、熱間線材に発生した表面疵に起因して圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0125】
水準４４では、Ｍｎ含有量が過剰であり、局所的に生成したマルテンサイトに起因して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0126】
水準４５、４６はそれぞれ、Ｐ含有量、Ｓ含有量が過剰であり、耐水素脆化特性が不十分になった。
水準４７はＮ含有量が過剰であり、動的ひずみ時効により冷間加工性が劣化して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
水準４８では、Ｏ含有量が過剰であり、鋼中の粗大な酸化物に起因して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
水準４７はＮ含有量が過剰であり、動的ひずみ時効により冷間加工性が劣化して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
水準４８では、Ｏ含有量が過剰であり、鋼中の粗大な酸化物に起因して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0127】
水準４９、５０はそれぞれ、Ｃｒ含有量、Ｍｏ含有量が過剰であり、局所的に生成したマルテンサイトに起因して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0128】
水準５１、５２、５３はそれぞれ、Ｔｉ含有量、Ｎｂ含有量、Ｖ含有量が過剰であり、熱間線材に発生した表面疵に起因して圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0129】
水準５４は、Ｂの含有量が過剰であり、粒界に析出したＢＮに起因して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0130】
水準５５では、Ｃｕ含有量が過剰であり、熱間線材に発生した表面疵に起因して圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0131】
水準５６、５７はそれぞれ、Ｃａ含有量、Ｍｇ含有量が過剰であり、鋼中の介在物に起因して、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0132】
水準５８では、Ｓｎ含有量が過剰であり、熱間線材に発生した表面疵に起因して圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0133】
水準５９の非調質ボルトは、恒温変態処理を行わず、水冷ではなく風冷としたため、軸部表面からの深さＤ／４位置におけるパーライト面積率が（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％未満となり、残部に多くのフェライトが混在する金属組織となったため、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0134】
水準６０の非調質ボルトは、鋼線の恒温変態処理の処理時間が短すぎたため、金属組織にマルテンサイトが含まれることになり、圧造時に割れが生じてしまい、引張強さ及び耐水素脆化特性の評価を行うことができなかった。
【0135】
水準６１、６２の非調質ボルトは、予備成形したボルトを仕上げ成形ダイス孔型に挿入したときに、予備成形したボルトの膨張部の下端と仕上げ成形ダイス孔型の上端が接触するように工程設計した冷間鍛造工程を行ったため、Ｘ線回折ピーク半価幅の比βＭＡＸ／βＣが１．５０超となり、十分な耐水素脆化特性を有していなかった。
【0136】
水準６３の非調質ボルトは、伸線加工条件が好ましい条件ではなかったため、引張強さが本発明から外れた。
【0137】
水準６４は、ＳＡＥ１５３６に相当する線材を用いて製造した非調質ボルトであり、Ｃ含有量が少なく，軸部表面からの深さＤ／４位置におけるパーライト面積率が（９５－４２．５×（０．８２－［Ｃ％］））％未満となり，十分な耐水素脆化特性を有していなかった。
【符号の説明】
【0138】
１…ボルト頭部の下面の輪郭線、２…軸部の表面の輪郭線、３…接続部の表面の輪郭線、ｌｆｌｇ…ボルト頭部の下面の輪郭線の延長線、ｌａｘｉｓ…軸部の表面の輪郭線の延長線、ｌｍｅａｓｕｒｅ…交点Ｏから延びる延長線ｌｆｌｇと平行な延長線、Ａ…延長線ｌｆｌｇと延長線ｌａｘｉｓとの交点、Ｃ…交点（Ｘ線回折ピークの半価幅βＣの測定位置）、Ｄ…領域（Ｘ線回折ピークの半価幅の最大値βＭＡＸの測定領域）、Ｏ…交点（交点Ａから延びる線分と接続部の表面の輪郭線との交点）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】