1、紧固件材料 杭州任赤兵编2005年9月01日 一 金属材料分类和紧固件材料 钢的分类 钢 钢的分类 紧固件用钢的要求 一 碳钢 1 低碳钢C 0 25 国内通常称为Q195 Q235钢 含碳量较低 可塑性好适用于冷镦加工 但不能通过热处理来提高强度 适用于低强度级别的紧固件 主要用于4 8 5 8级螺栓及6级和181螺母 2 中碳钢0 25 C 0 45 国内通常称为35号 45号钢 中碳钢材料可以热处理 通过热处理后的紧固件强度明显提高 但随着含碳量增加冷加工性能降低 为适应冷镦加工必须进行预退火处理来改变材料的冷加工性 紧固件用钢的要求 二 合金钢1 低碳马氏体合金钢C 0 25 低碳马氏
2、体钢目前常用20MnTiB等 2 中碳合金钢 在普碳钢中加入合金元素 增加钢材的一些特殊性能 如使用最多的合金钢有 40Cr 35GrMo 35VB 合金钢中的合金元素增加则提高淬透性 提高强度 也改善紧固件耐高温 耐低温 耐腐蚀的使用条件 要预退火处理 产品性能对材料的要求 三 不锈钢有奥氏体 铁氏体和马氏体1 奥氏体不锈钢 18 Cr 8 Ni 耐热性好 耐腐蚀性好 可焊性好 304 305 316 321是不可热处理的 但它的强度可通过冷作硬化和应变硬化来提高强度 固溶退火后的强度为516N mm2 冷作硬化后强度为620 Nmm2 2 430 430F铁素体不锈钢不能热处理 铁素体不锈
3、钢 18 Cr镦锻性较好 耐腐蚀性强于马氏体 一般强度为500N mm2左右 3 马氏体 13 Cr耐腐蚀性较差 强度高 耐磨性好 410 416 431马氏体不锈钢 紧固件用钢的要求 不锈钢材料 二 冷镦工艺对材料的要求 1 冷镦工艺要求材料硬度要低 塑性要好 便于冷镦加工成形 低碳量钢含碳量低于0 20 强度 b 420N mm2 冷作硬化趋势就小 中碳钢或低碳 中碳合金钢要进行退火处理 退火后的硬度 HRB88为最隹 退火过程中要防止脱碳和氧化皮的生成 2 材料表面质量要好 这是冷镦和热镦中最特出的问题 材料表面的发纹和微细裂是引起镦锻开裂的主要因素 这类裂缝是沿轴线方向 几乎占产品开裂
4、比例60 以上 但轴向的裂缝并不影响强度 就是外观质量不好 让用户担心而拒收 非常可惜 材料常见裂纹 3 材料的低倍缺陷 材料中心疏松 方框偏析小 缩孔和气泡 内裂和外裂 否则容易发生螺栓掉头现象 螺栓搓丝容易引起中心疏松开裂 4 含硅Si 小于0 03 0 07 Mn低 低碳钢不大于0 5 中碳钢不大于0 65 冷作硬化程度低 所以拉丝面缩率尽量取下限 避免过高的冷作硬化 5 热镦工艺要求材料外观质量要好 加热温度不能有过烧现象 否则生成的氧化皮直接影响到产品外观质量 6 钢的淬透性要好 7 表面脱碳层的影响 二 冷镦工艺对材料的要求 三 材料检验 首先检验钢材的批号 炉号 钢种 是切削用钢
5、 轧制用钢 还是镦锻用钢 检验的结果要与质量保证书相比较 进行冷和热镦锻的样件试验 检查材料的外观质量有否发纹 细开裂和材料折叠 判定能否适用于紧固件的生产这是一般企业都可以做到的 但又很少有企业做 它能避免批量报废 减少损失 市场上的ML钢就是钢厂做这一试验而确定的 三 材料检验 尤其对中碳钢 合金钢和钢结构螺栓必须要进行化学成份分析 主要考虑热处理和外商对材质的特殊要求 热酸检验的目的是检查材料中心疏松和材料中心方框偏析的程度 防止螺栓掉头的发生和搓丝工序中的轴向开裂 抗拉强度 伸长率的试验 四 各类元素对钢的性质的影响 1 碳 C 提高钢件强度 尤其是其热处理性能 但随着含碳量的增加 塑
6、性和韧性下降 并会影响到钢件的冷镦性能及焊接性能 2 锰 Mn 提高钢件强度 并在一定程度上提高可淬性 即在淬火时增加了淬硬渗入的强度 锰还能改进表面质量 但是太多的锰对延展性和可焊性不利 并会影响电镀时镀层的控制 3 镍 Ni 提高钢件强度 改善低温下的韧性 提高耐大气腐蚀能力 并可保证稳定的热处理效果 减小氢脆的作用 四 各类元素对钢的性质的影响 4 铬 Cr 能提高可淬性 改善耐磨性 提高耐腐蚀能力 并有利于高温下保持强度 5 钼 Mo 能帮助控制可淬性 降低钢对回火脆性的敏感性 对提高高温下的抗拉强度有很大影响 6 硼 B 能提高可淬性 并且有助于使低碳钢对热处理产生预期的反应 7 矾
7、 V 细化奥氏体晶粒 改善韧性 8 硅 Si 保证钢件的强度 适当的含量可以改善钢件塑性和韧性 五 304 316奥氏体不锈钢加工后的特性 1 不锈钢正常状态无磁性 304M冷加工后略有磁性 1 6u 2 0u 304HC磁性为 1 01u 1 6u 316材质冷加工后磁性小于1 01u 2 304 316均有良好的延展性 易冷加工成型 抗拉强度 屈服强度 均可达到要求 Ts抗拉强度min700N mm Ys屈服强度min450N mm 五 304 316奥氏体不锈钢加工后的特性 1 316材质抗化学品腐蚀 抗孔蚀性及抗海水耐蚀性能相对于304M及304HC要优良 2 总之 不锈钢标准件特性为耐腐蚀 美观 卫生 但其强度 硬度正常情况下相当于碳钢 6 8级 故对不锈钢产品应不可撞击 敲打 注意维护其表面光洁度 精度 且不能和使用碳钢产品一样随便施加力量 亦不可施力过大 同时因不锈钢延展性好 在使用时产生钢屑易粘于螺帽牙级处 增加摩檫力 易导致锁死 而使用碳钢即使产生铁屑也会掉落 相对于不锈钢不易锁死
