緊固件技術知識

點擊數：48732015-11-21 11:08:24　來源: 邯鄲市猴年膨脹螺絲有限公司|車修壁虎|內爆|外爆|套管壁虎|化學錨栓|地腳螺絲|螺母|螺栓

新聞摘要:什么是添加元素的鋼， 為什么容易淬火開裂？ 目前市場上，20MnTiB、ML20MnTiB硼鋼可制造10.9級高強度螺栓，但是進行再回火試驗后，機械性能下降的原因是什么？美制內六角盤頭螺釘1/4-20×1/2，材料：SCM435，機械性能12.9級，要求扭矩20N?m，熱處理后扭矩只有17～18N?m，是什么原因造成的？用馬氏體型不銹鋼30Cr13舊牌號3Cr13制成封閉圓環彈簧片，厚度0.75mm，硬度要求39～43HRC，彈性試驗要求室溫回彈10次以上。目前的工藝能滿足硬度要求，但彈性合格率只有30%

　　在GB/T3098.1～2010標準中(zhong)對8.8級～10.9級的螺栓使用的材料有明確規定，對于需(xu)要熱處理的高強度螺栓鋼硫和磷的最大含量極限，從0.035%降到(dao)0.025%，其中(zhong)有(you)“添(tian)加元素的碳鋼（如硼或(huo)錳(meng)或(huo)鉻(ge)）”一(yi)類，并代替原(yuan)(yuan)標準(zhun)規(gui)定的“低碳合金鋼”。據悉，此類鋼材采用“廢(fei)鋼”作原(yuan)(yuan)料、電爐冶煉，往往殘余合金元素過多，控制(zhi)非常(chang)困難(nan)(nan)，特別是一(yi)些難(nan)(nan)以(yi)在冶煉中去除的雜質(zhi)元素，造(zao)成(cheng)最終產(chan)品質(zhi)量(liang)無法保證。

　　一般指(zhi)的(de)是(shi)45#、40Cr鋼，此類鋼在我國的使用年限較(jiao)長。特別是S、P的含量都在0.025%～0.035%，還有其(qi)他(ta)的雜質Cu銅、Pb鉛、Sn錫(xi)、Se硒，當(dang)鋼中有害元素P、S增加時，低(di)倍(bei)組織檢(jian)測的中(zhong)心疏松(song)、一般疏松(song)、方形(xing)偏(pian)析的級(ji)別都在2～3級，白點、縮孔、氣泡、翻(fan)皮等缺陷也可見存在(zai)。由于價格較低，不少緊固件企業(ye)還很喜歡用。在(zai)螺(luo)栓調質時時常發(fa)生淬(cui)火裂(lie)紋的事故，主要(yao)是雜(za)質(zhi)元素和非(fei)金屬(shu)夾雜(za)物較多(duo)引起，在(zai)熱處(chu)理(li)時采取任何(he)措(cuo)施都不(bu)可(ke)避(bi)免開裂(lie)。對(dui)于重要(yao)的產品，建議一般不(bu)用或避(bi)免使用45#、40Cr鋼。

　　在中使用量(liang)(liang)最(zui)大，制(zhi)造(zao)(zao)的(de)材料(liao)主(zhu)要(yao)有(you)鋼(gang)、不銹鋼(gang)、鈦合金(jin)和有(you)色金(jin)屬等。目前除少量(liang)(liang)的(de)大規格采(cai)用溫鐓（溫擠壓(ya)），切削加工制(zhi)造(zao)(zao)外，大多數(shu)選擇冷(leng)鐓（冷(leng)擠壓(ya)）成型工藝制(zhi)造(zao)(zao)。螺(luo)栓最(zui)終的(de)力學性能(neng)由制(zhi)造(zao)(zao)緊固(gu)件(jian)的(de)材料(liao)品(pin)質(zhi)所決定，而20MnTiB和ML20MnTiB含碳量下(xia)限均低于0.20%，不能滿足標準(zhun)對材(cai)料的要求；20MnTiB鋼螺栓強度≥1040MPa、硬度在32～39HRC的要求時，是靠降低(di)回火溫(wen)度達(da)到的，當采用425℃再回火(huo)溫度(du)試驗后硬度(du)和(he)強(qiang)度(du)下降(jiang)，不(bu)能滿足標準中(zhong)的(de)最低回火(huo)溫度(du)的(de)性能要(yao)求(qiu)。從生(sheng)產實踐可(ke)以看出，螺(luo)栓的(de)優(you)良綜合機械性能，不(bu)但(dan)取決于熱(re)處(chu)理工(gong)藝和(he)金(jin)相組(zu)織，更重要(yao)的(de)是應具有(you)良好的(de)化學成分匹配。

　　20MnTiB和ML20MnTiB鋼首先應(ying)保(bao)證碳含量(liang)在0.22%～0.24%以上(shang)，才能最大限度地(di)提高淬透性，淬火后的硬度≥45～47HRC，以達(da)到有(you)效的(de)淬硬層深度，才能滿足標準(zhun)中(zhong)的(de)最低回火溫度425℃的要求(qiu)。

　　這個(ge)問題很(hen)關鍵。SCM435鋼含碳量取中下限(xian)的(de)話，這個問(wen)題解決不了(le)，SCM435鋼其含碳量提高到中上限或采用42CrMoA、SCM440鋼后(hou)，這(zhe)個問題(ti)就好解決了。為(wei)此(ci)，所有的鋼材都應根據螺栓等級選(xuan)擇(ze)合適的含碳量，鋼中的碳量發生變化(hua)，淬火溫(wen)度(du)就會(hui)變化(hua)，不僅(jin)抗拉強度(du)、硬(ying)度(du)會(hui)變化(hua)，而且(qie)扭矩也會(hui)變化(hua)。另外，重(zhong)新(xin)調質熱處理也可滿足技術要求。

　　這涉及一個成分的(de)問題，我(wo)們(men)搞熱(re)處(chu)理的(de)如果不把成分放在第(di)一位那是搞不好的(de)。可以采用含(han)碳量≥0.32%～0.35%的(de)鋼(gang)材，帶狀組(zu)織偏(pian)析應控制在2級以下，其(qi)中(zhong)控(kong)制非金(jin)屬夾雜(za)物的等級，如硫化物類(lei)、氧化鋁類(lei)、球狀氧化物類(lei)均不(bu)大于1.5級（包括粗(cu)、細系）。若(ruo)彈性不(bu)夠，考(kao)慮增加(jia)一道300～310℃再回(hui)火工序(xu)，然后快冷(leng)。可以試試。

5、汽車上用的不銹鋼焊接螺母是采用哪種奧氏體不銹鋼牌號？

　　奧(ao)氏體(ti)不銹鋼具有良好的一般抗蝕(shi)(shi)性，在(zai)許多(duo)介質中具有優良的耐全(quan)面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能，但對晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂較敏感。任何熱(re)處理工藝(yi)都不會使其(qi)硬化；但由于N含量的(de)增加(jia)或冷成型強化，可使鋼的(de)力(li)學性(xing)能有(you)所(suo)提(ti)高。奧氏(shi)體型鋼具有(you)良(liang)好(hao)的(de)可焊(han)性(xing)，也有(you)較高的(de)低溫沖(chong)擊韌度，還有(you)防(fang)止脆性(xing)的(de)高安全性(xing)。

　　12Cr18Ni9(SUS302)舊牌號1Cr18Ni9。一般用途的(de)標(biao)準18-8型CrNi不銹鋼，耐(nai)腐(fu)蝕性優于同類的12Cr17Ni7（SUS301）鋼，冷加工后能使抗(kang)拉強(qiang)度有(you)很大提高，但(dan)伸長率不如12Cr17Ni7，用于通用的耐蝕螺(luo)(luo)栓，需機(ji)加工的焊接螺(luo)(luo)母、自攻螺(luo)(luo)釘。

　　Y12Cr18Ni9(SUS303)舊牌號Y1Cr18Ni9。在18-8型奧氏體型不(bu)銹鋼的(de)基礎上(shang)提高含S量以提高切削(xue)加工(gong)性(xing)能，可添加Mo和Zr元素，適(shi)于批量切削加(jia)工緊固件(jian)，尤(you)其是采用棒(bang)材(cai)加(jia)工時。

　　022Cr19Ni10（SUS304L）舊牌號00Cr19Ni10。除強度稍低外，其他(ta)性能與06Cr19Ni10(SUS304)相同，主(zhu)要(yao)用于(yu)需焊接且(qie)焊接后又不(bu)進行固溶處理的。

　　一般采(cai)用沉(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也稱時(shi)(shi)效硬(ying)(ying)化(hua)鋼(gang)，基體為奧氏體或馬(ma)氏體組織，并能(neng)通(tong)過沉(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)處(chu)理(li)使(shi)其硬(ying)(ying)（強(qiang)）化(hua)的不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。這類鋼(gang)在具有(you)高(gao)抗腐(fu)蝕(shi)性的同時(shi)(shi)還具有(you)高(gao)強(qiang)度(du)；其耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性不(bu)但與(yu)成分有(you)關，且與(yu)熱(re)處(chu)理(li)密切相關，微細(xi)相的析出、時(shi)(shi)效反應(ying)對耐(nai)蝕(shi)性能(neng)都(dou)是有(you)害的。鋼的(de)高強度是因為(wei)最(zui)終在較低(di)溫(wen)度下熱處(chu)理時從馬(ma)氏體相中(zhong)析出金屬間化合(he)物的(de)結果，另(ling)因這類(lei)鋼的(de)高強度特點(dian)，使(shi)用時也可能發生氫脆和應(ying)力腐蝕。

　　05Cr17Ni4Cu4Nb（SUS630）舊牌號0Cr17Ni4Cu4Nb，常用的沉淀硬化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，它同時具有(you)馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的高強度和奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的耐腐蝕性能，綜(zong)合(he)性能良好，在315℃仍(reng)有高的強(qiang)度和耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)，用于(yu)既要(yao)求(qiu)強(qiang)度高，又要(yao)求(qiu)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)好的汽車螺栓。07Cr17Ni7Al（SUS631）舊(jiu)牌號0Cr17Ni7Al，可塑性好，易硬化(hua)，在較高(gao)(gao)(gao)溫度仍有(you)高(gao)(gao)(gao)的(de)強(qiang)度和耐(nai)腐蝕性，特別是冷、熱變(bian)形(xing)性能優良(liang)，熱處理強(qiang)化(hua)效果(guo)顯著，適于變(bian)型(xing)成形(xing)的(de)高(gao)(gao)(gao)強(qiang)度、耐(nai)腐蝕汽車螺(luo)栓。07Cr15Ni7Mo2Al（SUS632）舊牌號(hao)0Cr15N-i7Mo2Al，在07Cr17Ni7Al（SUS631）的(de)基礎上加入合金元素(su)鉬，以保證熱處理時得到更高(gao)的(de)強(qiang)度。

　　06Cr15Ni25Ti2MoAlVB（SUS660）舊(jiu)牌號0Cr15Ni25Ti2-MoAlVB。鐵-鎳基合金，它在高溫(wen)下同時(shi)具有高的強度和(he)好的耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)，切削加工(gong)性(xing)能(neng)和(he)熱加工(gong)性(xing)能(neng)良好，可使用在650～700℃的高溫下，用于(yu)耐熱、耐腐蝕性(xing)的受力(li)汽車(che)發動機(ji)螺栓(shuan)。

　　此外，馬氏體型不銹鋼是指具(ju)有較好的(de)熱穩定(ding)性(xing)和熱強性(xing)的(de)鋼，如42Cr9Si2和40Cr10Si2Mo鋼(gang)。在高溫(wen)下具(ju)有較高的(de)強(qiang)度，又稱馬(ma)氏體型耐(nai)熱鋼(gang)。GB/T 1221-2007 《耐熱(re)鋼棒》標準中指的(de)42Cr9Si2舊牌號4Cr9Si2和(he)40Cr10Si2Mo舊(jiu)牌號(hao)4Cr10Si2Mo鋼是發(fa)動機上(shang)重要螺栓材(cai)料，工作時要承(cheng)受較高的機械負荷和熱(re)負荷。

　　隨(sui)著冷鐓(dui)(dui)技術的發展，對(dui)冷鐓(dui)(dui)鋼(gang)的需求(qiu)明顯增加。由于冷鐓(dui)(dui)緊(jin)(jin)固(gu)(gu)件(jian)(jian)設備大(da)部分(fen)為多(duo)工位冷鐓(dui)(dui)機，其(qi)冷鐓(dui)(dui)水平相(xiang)對(dui)較為穩定，對(dui)緊(jin)(jin)固(gu)(gu)件(jian)(jian)品(pin)質(zhi)的影(ying)響并不(bu)很大(da)，而(er)主要(yao)(yao)影(ying)響因素(su)在于冷鐓(dui)(dui)鋼(gang)的質(zhi)量(liang)，其(qi)本身或固(gu)(gu)有的質(zhi)量(liang)缺陷直(zhi)接影(ying)響到緊(jin)(jin)固(gu)(gu)件(jian)(jian)的最終品(pin)質(zhi)水平。目前，大(da)多(duo)數緊(jin)(jin)固(gu)(gu)件(jian)(jian)企業對(dui)冷鐓(dui)(dui)鋼(gang)都(dou)有嚴格的要(yao)(yao)求(qiu)，并通過各種途經和信息尋(xun)求(qiu)最能(neng)適應冷鐓(dui)(dui)工藝的鋼(gang)種。生產(chan)高(gao)(gao)強度緊(jin)(jin)固(gu)(gu)件(jian)(jian)有兩大(da)關鍵點(dian)：一是(shi)材料，二是(shi)熱處理。無論哪(na)一點(dian)有問題，都(dou)將(jiang)導致(zhi)高(gao)(gao)強度緊(jin)(jin)固(gu)(gu)件(jian)(jian)的性能(neng)失效。尤(you)其(qi)是(shi)對(dui)冷鐓(dui)(dui)汽(qi)車高(gao)(gao)強度螺栓(shuan)而(er)言，其(qi)選用(yong)材料方(fang)面更為嚴格，我國(guo)汽(qi)車緊(jin)(jin)固(gu)(gu)件(jian)(jian)用(yong)冷鐓(dui)(dui)線材的開發研究，還(huan)處于相(xiang)對(dui)落后的狀態。

　　在(zai)生產實踐中(zhong)，對使用量(liang)大的碳鋼或合金鋼、不銹鋼高強度螺栓材料標準的修(xiu)訂越來越重(zhong)要，也越來越緊(jin)迫(po)。 需要對材(cai)料中S、P含量問題(ti)、脫碳(tan)層、非金屬夾雜(za)物和酸浸(jin)低(di)倍組織等進行探討，還(huan)有對緊固(gu)件(jian)實物質(zhi)量中的(de)碳(tan)硼鋼(gang)制(zhi)造品質(zhi)問題(ti)提出建議。研(yan)究和開發(fa)符合我國資源情況(kuang)的(de)質(zhi)優價廉的(de)高強度冷鐓鋼(gang)，對我國緊固(gu)件(jian)行業(ye)在國際市場(chang)競爭中取得優勢(shi)具有重要的(de)作(zuo)用

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