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高强度螺栓材料的选用

发布者:tjhaitaiyuangang 发布时间:2014/6/10 阅读:981

紧固件是一种通用基础件,制造紧固件的材料主要有钢、不锈钢、钛合金和有色金属等。螺栓在紧固件中使用量最多。螺栓的力学性能很大程度上取决于制造紧固件材料的质量。长期以来,由紧固件的失效和损坏引起事故的概率非常高,因此,用于制造紧固件的材料必须严格选择。在未来较长时间内,紧固件仍以钢铁材料为主。
  
选用紧固件材料必须依据国家于2011年10月1日正式实施的《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1—2010标准(简称新标准);注重紧固件材料机械性能方面,尤其是抗拉强度方面的要求;同时依据产品的服役环境和客户的具体要求,包括工况条件对材料的抗腐蚀性能方面的要求,工作温度对材料的耐热性能(高温强度、抗氧化性能)和低温冷脆性(低温冲击韧度)方面的要求。
  
(1)严格控制硫和磷质量分数。
  
新标准中8.8~12.9级的S和P质量分数不大于0.025%。现有的GB/T699和GB/T3077中的“优质钢”规定的S,P质量分数已不能满足新标准的要求,但GB/T3077中的“高级优质钢”和“特级优质钢”满足新标准的要求,GB/T699中“特级优质钢”可以满足新标准的要求。
  
(2)严格控制脱碳层。
  
脱碳层是影响紧固件质量和材料使用的重要指标。GB/T3098.1规定:螺纹全脱碳层的深度不得大于0.015mm,8.8和9.8级螺纹未脱碳层的高度为1/2牙高,10.9级为1/3牙高,12.9级为1/4牙高。
  
(3)严格控制非金属夹杂物。
  
非金属夹杂物是造成冷镦开裂的主要原因之一,C类(硅酸盐)和D类(球状氧化物)夹杂物的影响更大。颗粒愈大愈易开裂,在距表面2mm以内的夹杂物不应大于0.15μm。对于高强度紧固件材料,要求硅酸盐夹杂物不大于0.5级,球状氧化物夹杂物不大于1级。材料控制主要缺陷:冷镦钢的锭型偏析,材料及退火过程中的表面脱碳,冷镦裂缝,调质中的淬火开裂和变形。
  
螺栓用钢材是碳素钢和为增加强度、淬透性而添加铬、钼、镍、锰等合金元素的合金钢,以及耐蚀为主的不锈钢等,此外,还有添加微量硼使淬透性大幅度提高的硼钢。20MnTiB,ML20MnTiB,10B21和10B23硼钢可制造9.8级、10.9级高强度螺栓。采用的热处理方法是:高温淬火、快速冷却以获得低碳马氏体,再进行中温回火,可以满足螺栓的服役条件。我国自主开发的钢种20MnTiB主要用于钢结构连接件,现主要用于10.9级车桥轮胎螺栓、螺母及差速器螺栓。但螺栓实物质量和新标准的要求还有一定的差距,需要进行成分调整。比如,新标准规定B最大质量分数为0.003%,但20MnTiB钢的B最大质量分数为0.0035%,超过标准规定。还有,20MnTiB钢的碳质量分数未达到0.22%以上,不能满足新标准提高淬硬性的要求

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