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1、紧固件用材料质量要求,1,一、金属材料分类,2,钢的分类,3,钢,钢的分类,4,二、紧固件用钢的要求,紧固件用钢材（包括碳钢、合金钢、低合金钢、及不锈钢）。 应具满足二个要素： 工艺性：冷镦性、热镦性、热处理可淬性。 材料的化学成份要满足产品等级要求。 但是材料质量引起工艺性和质量异议是比较突出的。 目前,全世界每年生产1200多万吨钢制紧固件。2004年我国钢制紧固件的产量为350万吨左右，约占世界产量的四分之一。,5,1 、紧固件用钢的分类 (1)、 按产品特点可分为四种类型 第一类- 非热处理型：主要是低碳钢系列。加工的成品等级是 4.66.8级低强度螺纹紧固件。 第二类- 调质型：主要
2、是中碳钢、低合金钢、合金钢系列。加工 的成品等级是8.812.9级高强度螺纹紧固件。 第三类- 表面硬化型：以ML18Mn、ML22Mn和ML20Cr为代表的钢 种，主要加工的成品为自攻螺钉、自钻自攻螺钉和其他 要求表面渗碳型制品。,6,(2) 按交货形态可分为直圆和盘圆 通常习惯把25以下的直圆称作为小盘圆，25以上的直圆称棒材,16以下的盘圆称线材、16以上的盘圆称盘条。 (3) 按加工方法可分为热锻和冷锻 即热锻与冷镦(冷挤压)两种用钢类别。,7,2、紧固件用冷镦钢的一般质量要求,(1) 尺寸与公差 尺寸公差按照GB/T 14981热轧盘条直径和尺寸公差标准中的规定执行，分为A、B、C三
3、个等级，圆度公差尺寸值是尺寸公差值的60%。其中A级公差最大，C级公差最小，一般钢厂合同中不注明的均按B级交货。 (2) 表面质量 -线材表面应光滑圆整，无凹凸、折叠、节疤、裂纹、麻点 表面锈蚀。 表面脱碳层。 氧化皮总量10kg/t。为保证线材轧制后的表面质量，钢坯表面缺陷的深度不超过0.4mm。 镦锻加工材料开裂主要是表面外观质量引起达60%比例。,8,冷镦和热镦中最特出的问题是材料表面的发纹和微细裂是引起镦锻开裂。这类裂缝是沿轴线方向，几乎占产品开裂比例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。,9,材料常见裂纹,(3) 内部质量缺陷 * 显微组
4、织 基本组织（除特殊要求外）应该是铁素体珠光体（FP）。 * 晶粒度 要求晶粒度组织为24级，3级为好。 * 低倍体组织 缩孔和中心缩孔易引起掉头和搓丝心部开裂 疏松钢材不致密，影响机械性能。 偏析化学成份和非金属杂物分布不均匀，使钢材塑性降低，不利于成型 。 * 非金属夹杂物 夹杂物是造成冷镦开裂的主要原因之一，是炼钢潜在质量的重要指标。,10,(4) 钢的淬透性。 与钢材化学成份、热处理工艺参数、冷却液的冷却性能、冷却液温度。 大规格与小规格热处理中选取用材料应有所区分。 要注意材料的淬透性的开裂。 (5)化学成分 冷镦钢要求成分纯净、除S、P要求以外，碳钢中的Mn、Si、Al等几种元素。
5、,11,（6）工艺性 * 可加工性在标准件行业分： 冷镦性 热镦锻性。 通过冷镦（冷顶锻）试验确认： 一般要求做外六角头螺栓的材料应至少保证压偏1/2H（H-试件高度）试验合格。做冷镦螺母、冷镦内六角螺钉、法兰面螺栓必须要保证压偏试验l/3H合格。 * 冷、热镦工艺对材料的要求 冷镦工艺要求材料硬度要低，塑性要好，便于冷镦加工成形和搓丝时的塑性变型。 低碳量钢含碳量低于0.20%、强度b420N/mm2、要求冷作硬化趋势就小。 中碳钢或低碳、中碳合金钢要进行退火处理，退火后的硬度HRB 88为最隹。退火过程中要防止脱碳和氧化皮的生成。 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
6、生成的氧化皮直接影响到产品外观质量,（7）、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,13,4）、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
7、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（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。,14,（7）、各类元素对钢的性质的影响,15,三、紧固件常用钢 （一）碳钢。 1)、低碳钢C%0.25% 。 国内通常称为Q195Q235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
8、号、45号钢。中碳钢材料可以热处，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，为适应镦锻加工必须进行预退火处理来改变材料的冷加工性。,（二）、合金钢 1)、低碳马氏体合金钢C%0.25%。低碳马氏体钢目前常用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、35GrMo、B7、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。,16,（1） GB700 碳素结构钢 热轧钢材牌号的表示方法： 例：Q195A F Q 钢材屈服
9、点 A、B、C、D质量等级 F 沸腾钢 碳素结构钢的化学成份,17,力学性能： Q195（A1） 屈服点 195N/2 抗拉强度 430N/2 Q215（A2） 屈服点 215N/2 抗拉强度 335450N/2 Q235（A3） 屈服点 235N/2 抗拉强度 375500N/2 试验要求： 化学成份拉力试验、冷弯、常温冲击试验、 （标准是没有规定的，但工艺上要冷镦锻压偏试验）。,18,（2） GB/T 699优质碳素结构钢 技术要求： 牌号化学成份；钢的硫、磷控制； 注意交化状态：标准件用钢、热轧、车削加工 尺寸、表面质量要求好。 35钢 C： 0.320.39、 S：0.170.37 M
10、：0.500.80 45钢 C： 0.420.50、 S：0.170.37 M：0.500.80,19,（3） GB/T3077合金结构钢 钢种分：优质钢、高级优质钢、特级优质钢 压力用钢分： 热压力加工钢、顶镦钢、冷拔坏钢 技术要求： 牌号化学成份；钢的硫、磷控制；尺寸，表面质量要求好 40C C 0.370.44、 S 0.170.37、 M 0.500.80、 C 0.801.10 35 CMA C 0.320.40、 S0.170.37、 M 0.500.80、 C0.901.20、 M0.150,20,（4）GB/T 715-1989冷镦和冷挤压用钢 适用于冷镦和冷挤压用钢生产 ML
11、10、ML20、ML35 试验： 抗拉试验和冷镦压偏试验、淬透性、脱碳、表面质量。 ML10 C：0.070.14、 M0.60、 S 0.035 ML35 C：0.32-0.40、 M0.60、S 0.035,21,（5）、日本钢材,JIS G3506 日本低碳软钢 SWRM10 碳量C 0.08-0.13 抗拉强度 390 N/2 SWRM15 碳量C0.130.18 抗拉强度 490 N/2 JIS G3507 冷镦用碳钢盘条 SWRCH15K碳量C 0.13-0.17 抗拉强度 490 N/2 SWRCH35K碳量C 0.32-0.38 抗拉强度 620 N/2,22,高强度紧固件常用
12、材料：,1 螺栓： 10.9级：中碳钢和低碳合金钢； 一般：小规格可采用40Cr；比较重要的结构部位可采用35CrMo或者42CrMo。 8.8级：45#中碳钢和低碳合金钢，M24规格的螺栓，可以采取与10.9级规定的材料（淬透性） 2、钢结构高强度螺栓： 10.9 S 级：M24 采用20MnTiB； M27、M30 10.9级用35VB； 10.9（HV） M33可采用35CrMo或者42CrMo,大规格10.9级螺栓常用的三种材料,螺母和垫圈材料,3螺母： 一般采用35#、45#； 大规格螺母可以采用40Cr。 4垫圈： 一般采用35#、45#。 几种硬度表示方法： HRC35-45；H
13、v200；Hv300。,产品性能对材料的要求,26,四、常规材料检验,首先检验钢材的批号、炉号、钢种和交货状态（是切削用钢、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。 外观质量和尺寸检查。 硬度要求：低碳钢HRB85、中碳钢HRB88、 进行冷和热镦锻的样品试验。 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，防止螺栓掉头和搓丝工序中的轴向开裂。 机械性能试验：抗拉强度、伸长率的试验。,27,一、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
14、作硬化和应变硬化来提高强度。固溶退火后的强度为516Nmm2，冷作硬化后强度为 620/Nmm2； 2）、430、430F铁素体不锈钢不能热处理，铁素体不锈钢。 18%Cr镦锻性较好 ，耐腐蚀性强于马氏体；一般强度为 500Nmm2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。,28,五、不锈钢的紧固件要求,不锈钢材料,29,304、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、3
15、16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 min 700N/mm, Ys 屈服强度 min 450N/mm）。,30,304、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。,31,