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高强度螺栓材料的选用

2020-07-29 17:55:06

高强度螺栓材料的选用

紧固件是一种通用的基础零件,制作紧固件的材料主要是钢、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紧固件材料的质量,长期以来,由于紧固件的失效和损坏造成事故的概率很高,因此,制作紧固件的材料是严格选择的,长期以来,紧固件仍然以钢材为主。


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。


地脚螺栓用钢是碳素钢、加上铬、钼、镍、锰等铝合金原素以提升抗压强度和淬透性的碳素钢,及其以抗腐蚀为主要成分的不锈钢板。除此之外,硼钢中还加上了少量硼,进一步提高了淬透性。20MnTiB、ML20MnTiB、10B21和10B23硼钢可用以生产制造9.8级和10.9级高强螺栓。选用的热处理工艺方式是:高溫热处理,迅速制冷得到低碳环保奥氏体,随后中温淬火,考虑地脚螺栓的应用标准。在我国研发的50mntib钢关键用以钢架结构连接头,现阶段关键用以10.9级车胎地脚螺栓、螺帽和差速器地脚螺栓,可是,地脚螺栓品质与新标准规定中间仍有一定差别,比如,新标准的质量分数为0.003%,而50mntib钢的质量分数为0.0035%,超出规范。

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