碳鋼螺絲—緊固件材料選用
來源： 作者： 發(fā)布時(shí)間：2016-04-13 14:59:18 點(diǎn)擊數(shù)：
碳鋼螺絲—90%以上的螺絲使用碳鋼制造，因?yàn)槠渚哂辛己玫募庸ば阅?，并且容易獲得且價(jià)格便宜。碳鋼螺絲的強(qiáng)度等級(jí)超過100種，大多為特殊用途，工程上一般所應(yīng)用到的等級(jí)并不多。碳鋼螺絲的強(qiáng)度等級(jí)分為低碳鋼(含碳量<0.3%)、中碳鋼(含碳量0.3~0.6%)及合金鋼等三類，合金鋼又分低合金鋼(合金元素含量<8%)及高合金鋼(合金元素含量>8%)，高碳鋼(含碳量>0.6%)因?yàn)閺?qiáng)度高不易加工，所以不適合制造螺絲。目前業(yè)界引用最多的是SAE J429的螺絲分級(jí)系統(tǒng)，從低碳鋼1級(jí)到合金鋼8級(jí)共有10級(jí)，其中較重要的級(jí)數(shù)也在ASTM規(guī)范中加以引用，如A307、A449、A325、A354及A490等。ISO 898/I所敘述的公制碳鋼螺絲的分級(jí)系統(tǒng)與SAE J429非常相似，ASTM F568則是ISO 898/I的翻版，描述了北美常用螺絲的分級(jí)。
低碳鋼螺絲常用的材料化學(xué)成份為AISI 1006、1008、1016、1018、1021及1022，此類螺絲相當(dāng)于SAE 1級(jí)、ASTM A307 A級(jí)、ASTM F568 4.6級(jí)，具有良好的加工性，可經(jīng)由冷加工改善強(qiáng)度，也可進(jìn)行表面硬化和焊接。A307 B級(jí)用于管件及凸緣，除了增加一個(gè)抗拉強(qiáng)度上限外，其他特性與A307 A級(jí)相同。設(shè)定抗拉強(qiáng)度上限的目的是當(dāng)螺絲過度鎖緊時(shí)，可在鑄鐵製成的凸緣斷裂前先損壞，如此便可保護(hù)較昂貴的管線、閥門等。
中碳鋼螺絲可經(jīng)由熱處理而明顯增高其抗拉強(qiáng)度，常用材料牌號(hào)為AISI 1030、1035、1038及1541，此類材料具有良好的加工性，但是當(dāng)碳含量增高時(shí)，加工難度也變高，因?yàn)榧庸び玫牡毒?、模具容易磨損，壽命降低。所以通常加工前會(huì)先正?；蚯蚧幚?，使強(qiáng)度降低，易于車削。例如含碳量0.5%以下者經(jīng)退火及正?；墒柜R氏體分布較均勻，而改善車削性。含碳量0.5%以上者，可通過球化處理，來可改善車削性。
螺絲經(jīng)熱處理的強(qiáng)度與螺絲的尺寸大小有直接關(guān)係，當(dāng)螺絲的化學(xué)成份相同、熱處理方式也相同時(shí)，其尺寸越大，強(qiáng)度反而降低，比如SAE 5級(jí)及ASTM A449的英制螺絲強(qiáng)度，尺寸大的比尺寸小的更低。但是ISO 8.8及9.8級(jí)公制螺絲卻不完全如此，9.8級(jí)16 mm以下的螺絲強(qiáng)度較高，可是8.8級(jí)尺寸較大的螺絲強(qiáng)度反而較高。使用中碳鋼即可製造出8.8級(jí)24 mm的螺絲強(qiáng)度，若制造24 mm以上時(shí)，則需要使用合金鋼，例如10.9級(jí)，且經(jīng)熱處理后的強(qiáng)度會(huì)更理想。
經(jīng)熱處理的中碳鋼螺絲以每單位成本計(jì)算所得的抗拉強(qiáng)度比其他金屬要高，而以每單位抗拉強(qiáng)度計(jì)算所得的屈服強(qiáng)度則最低，表示有優(yōu)良的延展性，最能同時(shí)兼顧材料成本、制造便利性及機(jī)械性能，所以這就是為什么SAE 5級(jí)、ASTM A449、ASTM A325、F568 8.8及9.8級(jí)等成為目前最常用螺絲強(qiáng)度級(jí)數(shù)的原因。
當(dāng)碳鋼中的錳含量大于1.65%，硅含量大于0.6%，銅含量大于0.6%或鉻含量小于4%(若大于4%則接近不銹鋼)，或含有很微量的鋁、銅、硼、鈷、鉬、鎳、鈦、釩、鋯等或其他添加元素以產(chǎn)生一定的影響，此時(shí)便稱為合金鋼。常用的合金鋼成份是AISI 1335(錳鋼)、4037(鉬鋼)、4140(鉻鉬鋼)、4340(鎳鉻鉬鋼)、8637(鎳鉻鉬鋼)及8740(鎳鉻鉬鋼)，只要了解其機(jī)械性能便知為何被如此廣泛采用。
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