关于紧固件材料,点击进入了解下吧

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2019年11月06日 09:06 新浪网 作者 莱翔紧固

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碳钢

碳钢有出色的可加工性,可以满足比较广泛的强度性能组合,且与其它紧固件材料对比成本也较低。

碳钢的机械性能对含碳量很敏感,含碳量通常低于1.0%。对紧固件来说,普通钢材分为三种:低碳钢、中碳钢和合金钢。

低碳钢

低碳钢的含碳量通常低于0.25%,并且不能通过热处理来提高强度;只能通过冷作硬化来提高强度。低碳钢相对较软和强度较弱,但具有出色的延展性和韧性,另外还具有易加工性和可焊接性,相对来说生产成本较低。举例来说,低碳材料的屈服强度为40000psi,抗拉强度为60000~80000psi,延展性25%EL。最常用的材料是AISI美国钢铁学会标准规定的1006, 1008, 1016, 1018, 1021和1022几种牌号。

SAEJ 429标准中规定的等级1、ASTM A 307等级A这两标准在本质是相同的,是低碳钢强度等级的标准。ASTM A 307等级B则是一种特殊的低碳钢等级,适用于管件和法兰上的低碳钢螺栓。它的性能和等级A基本相同,除了规定了特殊的最大抗拉强度。这是为了确保一旦在安装过程中出现了超拧问题,螺栓将在破坏法兰、阀门和管道之前断掉。SAE J 429等级2是一种经过冷作硬化来提高强度的低碳钢等级。

中碳钢

中碳钢的含碳量为0.25~0.6 %(质量分数)。此类钢可以通过奥氏体化、淬火并回火等热处理方法来提高机械性能。普通中碳钢淬透性较差,必须是较小的截面才能够充分淬透,并且淬火时需急冷。这就意味着紧固件的最终性能取决于其规格大小。请注意SAE J 429等级5、ASTM A325和ASTM A 449中随着直径增加其强度性能逐渐“退化”的说明。

从强度与成本的比率来说,经热处理的中碳钢零件有出色的承载能力,同时具有很低的屈强比;也有很好的韧性。常用的材料是AISI美国钢铁学会标准规定的1030、1035、1038和1541几种牌号。

合金钢

当碳钢的含锰量超过1.65%、或硅或铜的含量超过0.6 %、或含铬量不超过4%时,可称为合金钢。另外,当碳钢中加入了规定最低含量的成分如铝、钛、钒、镍或其它元素以达到某些性能要求的也称为合金。铬、镍、钼的加入可以提高合金钢热处理后的材料强度和延展性能。

SAEJ 429等级8、ASTM A 354等级BD、ASTMA 490、ASTM A 193 B7都属于常见的合金钢紧固件。

不锈钢

不锈钢是铬含量达到10.5%以上的铁基合金钢。铬的存在使钢材表面生成一层看不见的膜,它能防止氧化,使材料“钝化”或者说抗腐蚀。添加其它如镍或钼等元素能提高抗腐蚀性、强度和耐温性。

不锈钢可按其金相组织分为三个种类:奥氏体、马氏体和铁素体。每一类都有各自的特性,并且还细分成几个等级或类型。而且,为了适应不同的腐蚀条件、温度范围、强度要求、焊接性能、机加工切削性能、冷作硬化和成型能力等需要,可以通过改变化学成分来进一步研制出新的合金钢。

奥氏体不锈钢的铬和镍的含量比其它类型的不锈钢高。奥氏体不锈钢不能通过热处理来提高硬度。但具有较高的抗腐蚀性。一般没有磁性;但在冷加工过程后部分零件可能产生轻微的磁性。奥氏体的抗拉强度为75000~105000psi。

18-8不锈钢是典型的奥氏体不锈钢类型,含有约18%铬和8%镍。18-8不锈钢中包括302、303、304和XM7等级别。

常见奥氏体不锈钢等级:

·302:常用不锈钢,在一般大气条件下表面呈哑光色,在相当高的温度下仍具有较高强度。具有抗腐蚀能。经过加工有较高的强度。通常用作钢丝制品,例如:弹簧、筛网、钢缆等。也常用作平垫圈。

·302HQ:特别添加的铜元素降低了冷作硬化的效果,使其易于冷墩加工。通常用于机器螺钉、金属螺钉和小螺母。

·303:含有少量的硫,具有很好的机加工性能,经常用于加工非标螺栓和螺母。

·304:低碳高铬的不锈钢,与302相比具有更好的抗腐蚀能力,304是最常用于六角头螺栓的不锈钢,常用冷镦方式加工,对于大直径或长规格螺栓也常用热镦方式加工。

·304L:碳的含量比304低,因此强度略低一点。含碳量低也因此使其有很好的抗腐能力和焊接性能。

·309&310:镍和铬的含量均高于上述几种低牌号的钢,推荐用于高温条件下。310对盐水和其他恶劣环境的耐腐蚀性能都非常好。

·316和317:对海水和多种化学物质的抗腐能力非常卓越,因其含有钼,其对表面点蚀有很好的抵抗能力。此类钢在高温下比其他奥氏体钢具有更高的抗拉强度和抗蠕变强度。

奥氏体不锈钢的局限性:

·仅适用于低浓度的弱酸。

·在缝隙和密闭的场合,可能没有足够的氧气来维持钝化膜,可能引起缝隙腐蚀。

·很高浓度的卤素离子,尤其是氯离子能破坏钝化膜。

马氏体不锈钢经热处理后,其金相组织主是马氏体组织。此类型的不锈钢含有铬12~18%。可通过热处理提高硬度,焊接性能差,有磁性。马氏体不锈钢的抗拉强度约在70000~145,000 psi。此类型不锈钢材料适用于低腐蚀环境。

常见马氏体不锈钢等级:

·410:单纯的铬合金材料,不含镍。它是一种耐腐蚀耐热的铬钢,可淬硬。其易镦锻,并有良好的机械加工性能。由于其硬度较高,主要用于制造自攻自钻螺钉。与300系列不锈钢相比,其抗腐蚀能力相当差。

·416:除铬含量略高之外与410材料相似,因此具有更好的机械加工性能,但抗腐蚀性比410更差。

铁素体不锈钢含铬量12%~18%,但含碳量低于0.2%,有磁性,不能通过热处理提高硬度,且焊接性能很差。不适用于高腐蚀环境。

常见铁素体不锈钢等级:

·430:比410不锈钢抗腐蚀性略高。

沉淀硬化不锈钢

沉淀硬化不锈钢经过低温时效处理和冷加工后能硬化。630型,市场上也叫17-4PH,是紧固件产品使用最多的沉淀硬化不锈钢。他们有相当高的抗拉强度和柔韧性。因此其使用性能不管在高温或低温下都表现相当好。

镍和高镍合金

镍合金家族有一些性能非常出色的合金。很强的机械性能很强、优越的韧性和延展性以及抗应力腐蚀性能。他们在高温及零下低温均有绝佳的抗腐蚀性能和工作性能。但是镍基合金的价格相对较贵。紧固件行业使用比较广泛的镍合金是镍铜合金和镍铜铝合金。镍铜合金,市场上的商品名叫蒙乃尔合金,蒙乃尔400是冷镦成形使用最广泛的镍铜合金,无论在加热还是盐水中表现出非常好的抗腐蚀性。镍铜铝合金,在市场上也叫K-MONEL,是镍铜合金的延伸。铝和钛元素在提高了热处理的灵敏度,并显著提高机械性能。

因科镍合金和哈司特镍合金:在一些极端恶劣的条件下,例如高温和不同种类酸性环境中,这些优秀的材料能够提供紧固件要求的高强度和很强的抗氧化能力。现有的几种Inconel和Hastelloy镍合金都是专利保护的,均按各自的强度和防腐蚀能力命名了商品名。

铝意味着重量很轻。铝材料曾经一度被认为是昂贵的单一金属,如今已构成了一个完整的合金家族。铝能跟其他金属合成,制造出适用于不同工业品和民用品的合金。铝制紧固件重量是钢制的1/3。纯铝材料的抗拉强度能达到13000PSI。常用铝合金的抗拉强度能达到低碳钢的水平。因此,铝合金紧固件的强度重量比通常优于其他任何市场上可见的紧固件材料。铝没有磁性,导电和导热性能良好。铝的机加工性能良好,冷热成型能力也很好。

硅青铜

硅青铜是多种铜硅合金的通称。大部分材料的成分是高含量的铜和少量的硅。添加锰和铝以增加强度。有要求时可加入铅提高机械加工性能。硅青铜有较高抗拉强度(优于低碳钢)。其具有高抗腐蚀能力,并且无磁性,是船舶制造的理想选择,特别适用于扫雷舰。

铜具有一些相当有趣的性能特点。它的导电和导热性能是所有非贵金属里面最好的,而且在大部分环境中具有一定的抗腐蚀性能。铜以及铜合金均无磁性。

黄铜

黄铜是由铜和锌够成的,是最普遍使用的铜合金。其保留了纯铜的大部分有利性能,并有着其他新的性能,且成本较低。黄铜中铜含量是非常重要的,铜含量少的黄铜更硬强度也更高,但是延展性相对较差。

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