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紧固件头条  >  紧固件知识  >  紧固件材料及性能等级
紧固件材料及性能等级
2022年09月30日 14:48   浏览:1079   来源:

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1
紧固件及相关配套分类


1、紧固件:


螺栓、螺柱、螺母、螺钉、垫圈、木螺钉、自攻螺钉、销、铆钉、挡圈、组合件和连接副、焊钉、创新和非标产品;


2、设备:


成型设备类:冷镦机、冷挤压成型机、打头机、制钉机等


螺纹成型设备类:搓丝机、滚丝机、攻牙机等


热处理设备类:工业炉、调质线、高中频感应加热设备、材料退火炉等


表面处理设备类:磷化线、氧化线、镀锌线、达克罗生产线等


辅助设备类:研磨机、铣槽机、振动盘、打标机等


检测设备及装置类:硬度计、材料拉压试验机、显微镜等


3、工模具:


螺栓成型模具:含割料模、上模(预冲模、精冲模、切边模等)下模(冷镦凹模、缩径模、顶针等)


螺母成型模具:含割料模、冲棒、孔冲、孔模、成型凹模、顶针等


螺纹成型工具:滚丝轮、搓丝板、丝锥等


4、表面处理:


表面处理工艺:电镀、发黑、热处理、热浸锌、磷化、机械镀、达克罗


辅助材料:光亮剂、清洗剂、防锈剂、脱脂剂


5、原材料:


中碳钢、低碳钢、合金钢、不锈钢(含线材、棒材、板材、管材等)


2
螺栓性能等级的含义


钢结构连接用螺栓性能等级分 3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级,其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或 中碳钢并经热处理(淬火、回火),通称为高强度螺栓,其余通称为普通螺栓。


螺栓性能等级标号有两部分数字组成,分别表示螺栓材料的公 称抗拉强度值和屈强比值。例如,性能等级4.6级的螺栓,其含义是:


1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级;


2、螺栓材质的屈强比值为0.6;


3、螺栓材质的公称屈服强度达 400X0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓,其材料经过热处理后,能达到:

1、螺栓材质公称抗拉强度达 1000MPa 级;

2、螺栓材质的屈强比值为0.9;

3、螺栓材质的公称屈服强度达 1000X0.9=900MPa级


螺栓性能等级的含义是国际通用的标准,相同性能等级的螺栓,不管其材料和产地的区别,其性能是相同的,设计上只选用性能等级即可。


强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为 8.8GPa和10.9Gpa。


8.8公称抗拉强度 800N/MM2 公称屈服强度 640N/MM2。


一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的,

X*100=此螺栓的抗拉强度,

X*100* (Y/10 )=此螺栓的屈服强度

(因为按标识规定:屈服强度/抗拉强度=Y/10 )

如4.8级

则此螺栓的

抗拉强度为:400MPa

屈服强度为:400*8/10=320MPa 另:不锈钢螺栓通常标为 A4-70 , A2-70的样子,意义另有解释。


3
度量


当今世界上长度计量单位主要有两种,一种为公制,计量单位为米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)等,在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多,另一种为英制,计量单位主要为英寸(inch),相当于我国旧制的市寸,在美国、英国等欧美国家使用较多。


1、公制计量:(10进制)

1m =100 cm=1000 mm


2、英制计量:(8进制)

1 英寸=8 英分1 英寸=25.4 mm3/8 00x25.4 =9.52

3、1/4 0以下的产品用番号来表示其称呼径,如:

4#,5#,6#,7#,8#, 10#, 12#


4
螺纹


一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上,有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类:


(一)、普通螺纹:牙形为三角形,用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种,细牙螺纹的连接强度较高。


(二)、传动螺纹:牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。


(三)、密封螺纹:用于密封连接,主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。


二、螺纹配合等级:


螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小,配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。


(一)、对统一英制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:1A、2A和3A级,内螺纹有三种等级:


1B、2B和3B级,全部都是间隙配合。等级数字越高,配合越紧。在英制螺纹中,偏差仅规定1A和2A级,3A级的偏差为零,而且1A和2A级的等级偏差是相等的。


等级数目越大公差越小。


1、1A和1B级,非常松的公差等级,其适用于内外螺纹的允差配合。


2、2A和2B级,是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。


3、3A和3B级,旋合形成最紧的配合,适用于公差紧的紧固件,用于安全性的关键设计。


4、对外螺纹来说,1A和2A级有一个配合公差,3A级没有。1A级公差比2A级公差大50%,比3A级大75%,对内螺纹来说,2B级公差比 2A公差大30%。1B级比2B级大50%,比3B级大75%。


(二)、公制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:4h、6h和6g,内螺纹有三种螺纹等级:5H、6 H、7H。(日标螺纹精度等级分为I、II、III三级, 通常状况下为II级)在公制螺纹中,H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值,e、f和g的基本偏差为负值。如图所示:


1、 H是内螺纹常用的公差带位置,一般不用作表面镀层,或用极薄的磷化层。G位置基本偏差用于特殊场合,如较厚的镀层,一般很少用。


2、 g常用来镀6-9um的薄镀层,如产品图纸要求是 6h的螺栓,其镀前螺纹采用6g的公差带。


3、 螺纹配合最好组合成H/g、H/h或G/h,对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹,标准推荐采用6H/6g的配合


(三)、螺纹标记


三、自攻、自钻螺纹的主要几何参数:


(一)、大径/牙外径(d1),为螺纹牙顶重合的假想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公称直径。


(二)、小径/牙底径(d2):为螺纹牙底重合的假想圆柱直径。


(三)、牙距(p):为相邻牙在中经线上对应两点的轴向距离。在英制中以每一英寸(25.4mm )内的牙数来表明牙距。


下表列举常用规格的牙距(公制)牙数(英制)


1、公制自攻牙:

规格 S T 1.5 S T

规格 S T 1.5 S T 1.9 S T 2.2 S T 2.6 S T 2.9 S T 3.3 S T 3.5 S T 3.9 S T 4.2 S T 4.8 S T 5.5 S T 6.3 S T 8.0 S T 9.5 S T


牙距 0.5 0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.3 1.3 1.4 1.6 1.8 1.8 2.1 2.1


2、英制自攻牙:规格 4# 5# 6# 7# 8# 10# 12# 14#

牙数 AB 牙 24 20 20 19 18 16 14 14

A 牙 24 20 18 16 15 12 11 10


目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。


(一)碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢,中碳钢和高碳钢以及合金钢。


1、低碳钢C%;0.25%国内通常称为A3钢。国外基本称为1008 , 1015 , 1018 , 1022等。主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度

要求的产品。(注:钻尾钉主要用 1022材料。) 


2、中碳钢0.25%<C%0.45% 国内通常称为35号、45号钢,国外基本称为1035,CH38F,1039,40ACR等。主要用于8级螺母、8.8级 螺栓及8.8级内六角产品。


3、高碳钢 C%>0.45% 。目前市场上基本没使用


4、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 35、40 铬钼、SCM435 ,10B38 。芳生螺丝主要使用 SCM435 铬鉬合金钢,主要成分有 C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。


(二)不锈钢。性能等级:45,50,60,70,80 主要分奥氏体( 18%Cr、8%Ni )耐热性好,耐腐蚀性好,可焊性好。A1,A2,A4 马氏体、 13%Cr 耐腐蚀性较差,强度高,耐磨性好。C1,C2,C4 铁素体不锈钢。18%Cr 镦锻性较好,耐腐蚀性强于马氏体。目前市场上进口材料主要是日本产品。按级别主要分 SUS302 、SUS304 、SUS316


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(三)铜。常用材料为黄铜 …锌铜合金。市场上主要用 H62、H65、H68 铜做标准件。碳钢产品所使用的盘元:


序号 种类 可选用的材质

1 4.8 级六角螺栓 1008K 1010 1015K 

2 6.8 级六角螺栓 1032 1035 1040 CH38F 1039

3 8.8 级六角螺栓 1035ACR(M10 以下)1040ACR (M12 以上) CH38F 1045ACR 1039 10B21 10B33 10B38 

4 8.8 级内六角螺栓 CH38F 1039 10B21 (M10-M12 )10B33 (M14)10B38 (M12-M24 )10B21 

5 10.9 级六角螺栓 1045ACR 10B38

6 │8│级螺帽 1008K 1010 

7 8 级螺帽 1015(M<16) CH38F (M≥16)

8 10 级螺帽 CH38F 1039 10B21 10B33 

9 12 级螺帽 1039 10B21 10B33 10B38 

10 马车螺丝 1008 1010 1015 

11 六角缘凸螺栓 CH38F 1039 10B21 10B33 10B38 

12 六角木螺丝 1008K 1010 

13 自攻钉、墙板钉钻尾钉、夹板钉 1018 1022 CH22A 

14 机螺钉家俱螺丝 1008 1010


5
材料中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。


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( 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。


关于不锈钢材质之特性简介( 304、316)


(一) 该三种材质均为 300 系列的奥氏体不锈钢,其化学成分如下:


微信图片_20220930144403.jpg


(二) 主要化学成分与不锈钢性能之关系。


1、碳 C 可增加硬度和强度,含量过高会降低其延展性和耐蚀性

2、铬 Cr 可增加耐蚀性、抗氧化性,使品粒细化,增加强度,硬度和耐磨性

3、镍 Ni 可增加高温强度、耐蚀性,降低冷加工硬化之速率

4、钼 Mo 增加强度,对氧化物和海水的耐蚀性优良

5、铜 Cu 利于冷加工成型,降低磁性


(三)材质之其它性能


1、以上材质正常状态无磁性。304M 冷加工后略有磁性( 1.6u-2.0u 左右);304HC 磁性为( 1.01u-1.6u 左右);316 材质冷加工后磁性小于1.01u 。


2、各材质均有良好的延展性, 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 min 450N/mm )


(四)结论


1、304M、304HC 、316 三种材质是目前 300 系列奥氏体不锈钢使用最广的材质之一。各材质明显差异为:冷加工后材质磁性为316<304HC<304M 。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。


6
产品大类


(一)、六角螺栓( HEXAGON HEAD BOLTS ) 


1、 英制螺栓参照标准为 ANSI/ASME B18.2.1 ,日标参照 JIS B1180 (韦氏牙)。


英制参照 BSW916 (韦氏牙)。


(1)、HEX MACHINE BOLT :无华司、有束尾、半牙六角螺栓,

(2)、HEX TAP BOLT :无华司、无束尾、全牙六角螺栓,

(3)、HEX CAP SCREWS :有华司、有束尾、半牙六角螺栓,


2、公制螺栓参照标准如下,其相互区别如表所示:


微信图片_20220930144411.png



(一)、马车螺丝 /圆头方颈螺栓( Carriage Bolts ):ANSI/ASME B18.5 ;DIN603 ;ISO 8677 ;GB12 ;GB14


(二)、内六角螺栓( Hexagon socket-head cap screws ):DIN912 ;GB70 ;ISO4762 ;ANSI /ASME B18.3


(三)、六角木螺丝( Hexagon Head Lag Screws ):ANSI/ASME B18.2.1 DIN 571


(四)、家俱螺丝( Furniture screws ):依客户标准


(五)、六角法兰螺栓 (Hexagon Flange Bolt) :IFI 111 GB 5787 DIN 92


标志、性能等级


(1)、标志。六角头螺栓和螺钉(螺纹直径 ≥5mm)。需在头部顶面用凸字或凹字标志,或在头部侧面用凹字标志。包括性能等级、厂标。碳钢:强度等级标记代号由 “?”隔开的两部分数字组成。标记代号中 “?”前数字部分的含义表示公称抗拉强度,如 4.8 级的“4”表示公称抗拉强度400N/MM2 的 1/100。标记代号中 “?”和点后数字部分的含义表示屈强比,即公称屈服点或公称屈服强度与公称抗拉强度之比。如 4.8 级产品的屈服点为 320 N/mm2 。不锈钢产品强度等级标志由 “—”隔开的两部分组成。标志代号中 “—”前符号表示材料。如:A2,A4 等标志 “—”后表示强度,如:A2-70


(2)、等级。碳钢:公制螺栓机械性能等级可分为:3.6、4.6 、4.8、5.6 、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 共 10 个性能等级。不锈钢分为 60,70,80( 奥氏体);50,70,80,110( 马氏体);45,60(铁氏体)三类。


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