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高强度螺栓材料的选用

2020-07-21 16:45:10

紧固件是一种通用的基础件,用于制造紧固件的材料主要有钢、不锈钢、钛合金和有色金属,螺栓用于紧固件,螺栓的力学性能主要取决于用于制造紧固件的材料的质量。


紧固件材料的挑选根据我国于二零一一年10月1日宣布执行的《紧固件地脚螺栓、螺丝和螺母物理性能》国家标准/T3098.1—2010规范(下称新标准)。留意紧固件材料的物理性能,非常是抗压强度的规定;另外,依据商品的应用自然环境和顾客的实际规定,包含工作中标准对材料耐蚀性的规定,及其操作温度对材料耐温性(高溫抗压强度、抗氧化)和超低温冷延性(超低温断裂韧性)的规定。


选用紧固件材料依据国家于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%。


(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。


非金属夹杂物是导致冷镦开裂的主要原因之一,C(硅酸盐)和d(球形氧化物)夹杂物的影响较大,颗粒越大,高强度紧固件材料越容易开裂,硅酸盐夹杂物不超过0.15m0.15m,球形氧化物夹杂物不超过1。材料控制的主要缺陷是:冷镦钢锭偏析、材料表面脱碳和退火、冷裂、淬火裂纹和镦粗变形。


用于高强度螺栓的钢材为碳钢、铬合金钢、钼合金钢、镍合金钢、锰合金钢等合金元素,以提高强度和淬透性,以及耐腐蚀的不锈钢。此外,微量硼钢可以大大提高淬透性。20mntib、ml20mntib、10b21和10b23硼钢可以制成9.8级和10.9级高强螺栓。热处理方法为:高温淬火、快速冷却以获得低碳马氏体,然后中温回火以满足螺栓的使用条件。中国研制的20mnt钢主要用于结构连接。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,新标准规定质量分数为0.003%,但20MnTiB钢的质量分数为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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