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新闻速览紧固件常用钢材的标准和牌号

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发表于 5 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。

如材料选择不当或不正确,可能造成性能达不到要求,使用寿命缩短,甚至发生意外或加工困难,制造成本高等,因此,紧固件材料的选用是非常重要的环节。

金属紧固件的材料,主要为钢材,使用的钢的种类,可分为冷镦钢、易切削钢、普通不锈钢、耐热钢以及高温钢。钢材的种类繁多,牌号更是数不胜数。

今天,根据国标中钢的分类标准梳理紧固件选用钢材的类别,介绍紧固件比较常用钢材-冷镦钢的产品特性,钢材的常用牌号,这些牌号的钢材,所遵照的国际标准和标准, 它们所适合制造的紧固件种类和性能等级以及冷镦钢的冷高锻试验。



1.钢的分类标准和种类





论多么繁杂的材料,分类都离不开下图的逻辑层次, 钢分类也是遵照这个原则:



微信图片_20220906150440.jpg

1、根据GB/T 13304.1 钢分类 按化学成分分类标准:  



非合金钢;

低合金钢;

合金钢。



非合金钢,就是碳钢也叫碳素钢,碳钢是碳含量在0.0218-2.11%(质量分数)的铁碳合金,以碳含量的高低将碳钢分为:



低碳钢:C% ≤ 0.25%;

中碳钢:0.25%<C%≤0.6%;

高碳钢:C% ≥ 0.60%。



在碳钢的基础上,添加合金元素以便调整钢的某些性能,不同合金含量的高低,分为低合金钢和合金钢。



非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定,含量界限值可参考标准GB/T 13304.1-2022表1:

微信图片_20220906150445.jpg


在GB/T3098.1-2022 表2 材料中,对螺栓材料的分类是种:



碳钢

添加元素的碳钢

合金钢。



其中,碳钢属于非合金钢,添加元素的碳钢根据所添加的元素(硼、锰、铬)的含量属于表中的非合金钢或低合金钢。



在GB/T3098.1-2022 表2中的g备注中,合金钢至少应含有铬Cr、镍Ni 、钼Mo和钒V四种元素中的一种元素,其比较小含量铬0.30%, 镍0.30%,钼0.10%,钒0.10%。



“当含有二、或四种复合的合金成份时,合金元素的含量不能少于单个合金元素含量总和的70%”,这句话使人费解:



根据ISO 898-1:2022,应该是:“当含有二、或四种复合的合金成份时,这些二、或四种的合金的总和值不能少于对应的二、或四种比较小含量和的70%。



例如,某种合金钢含铬0.2%,镍0.1%,则(0.2% +0.1%)<(0.30%+0.30%)′70%,这种钢就不是合金钢。



2、根据GB/T 13304.2 钢分类,按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类:



a) 按主要质量等级:普通质量、质和特殊质量非合金钢;普通质量、质质量和特殊质量低合金钢;质质量和特殊质量合金钢。



b) 按主要性能或使用特性-部分摘要:



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上面的个表,只是GB/T 13304中部分内容的摘选,从中可以看出不同紧固件选用的不同钢材的类别和属性。



2.冷镦钢的特点、化学成分、常用标准和分类





紧固件的主要制造工艺方法,是冷镦( 螺栓、螺母等产品)和冲压(簧片类紧固件和垫片等)工艺。



原材料,主要是冷镦用热轧盘条、热轧钢板钢带。



1)、由于冷镦钢是常温下利用金属塑性加工成型,每个零件的变形量很大,承受的变形速度也高。



紧固件行业用“不开裂,淬得上”6个子形容冷墩钢的品质标准,因此,对冷镦钢原料的性能要求十分严格,所有元素的含量,要满足紧固件性能等级的材料要求。



碳C含量过高,冷成形性能将降低;太低则法满足零件机械性能的要求;锰Mn能提高钢的渗透性,但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能;在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向。



硅Si,能强化铁素体,促使冷成形性能降低,材料延伸率下降。



硫S和磷P,为杂质元素,它们的存在会沿晶界产生偏析,导致晶界脆化,损害钢材的机械性能,应尽可能降低。



硼B元素,虽然具有显著提高钢材渗透性等作用,但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高,对螺栓,螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。



合金钢,至少应含有铬Cr、镍Ni 、钼Mo和钒V一种元素。

  

铬:显著提高钢的抗腐蚀能力和抗氧化能力,调高耐磨性和保持高温强度。能提高渗碳层含碳量,提高钢的淬透性。



镍:提高钢的强度而不降低其塑性,改善钢的低温韧性,使钢具有良的冷、热加工性和冷成形性能;降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性。



钼:强化铁素体,提高钢的强度和硬度;降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性。提高钢的耐热性和高温强度。



钒:可使钢的晶粒细化,韧性增大;可提高钢的高温持久强度和蠕变抗力。可调节钢的淬透性。



2)、冷墩钢的常用标准



ISO 4954《冷镦和冷挤压钢》

GB/T6478 《冷镦和冷挤压用钢》

GB/T28906《冷镦钢热轧盘条》

GB/T5953 《冷镦钢丝》

Q/BQB517《冷镦钢盘条》-宝钢

JIS G3507《冷镦钢用碳素钢盘条》-日本

JIS G4051《机械制造用碳素钢》-日本

JIS G4053《机械制造用合金钢》-日本

SAE J403 《碳钢化学成分》-美国

SAE J404 《碳钢化学成分》-美国

SAE J404 《碳钢化学成分》-美国

DIN 1654 《冷镦和冷挤压钢》-德国



3)、根据GB/T6478-2022《冷镦和冷挤压用钢》,并按照国际标准和国内通用规则,冷镦钢按热处理方式有4种类型:



非热处理型:紧固件冷墩成形后不需要进行热处理。加工的成品等级是4.6~6.8级。



表面硬化型:紧固件冷墩成形后需经表面渗碳(渗氮)处理, 然后,再进行淬火加低温回火处理。加工的成品主要是自攻钉和自钻螺钉。



调质型(包括含硼钢):紧固件冷墩成形后,先正火再淬火加高温回火处理,或直接进行淬火加高温回火处理。加工的成品等级是8.8~12.9级。



非调质型:不需要调质热处理,在钢中加入微量合金元素,使其在轧制或锻造状态就具备良好的综合机械性能,从而可以减少淬火加回火过程。加工的成品参考GB/T3098.22 细晶非调质钢螺栓、螺钉和螺柱机械等级8.8F-10.F。



3.常见牌号的钢材





1)、SWRCH= steel wire (rod) for cold heading=冷锻用碳钢线材,是日本牌号的钢,在JIS G3507-2022和Q/BQB517-2022 中都有牌号和化学成分的规定。



SWRCH6A、SWRCH8A适用于生产3.6-4.6级的标准件和非标件。

SWRCH10A 适用于生产4.8-6.8级标准件和非标件。

SWRCH15A 适于生产各种4.8-6.8级紧固件、焊钉。

SWRCH18A、SWRCH22A适用于生产8.8-10.9级各种中、高强度自攻丝钉和标准件。

SWRCH35K、SWRCH40K、SWRCH45K适用于生产8.8-10.9级螺栓、螺母。



以SWRCH18A为例,字母和数字的含义:S-碳素钢,WR-线材, CH-冷锻钢,18-平均含碳量0.18%,A-脱氧方式,铝镇定钢;镇定钢是完全脱氧的钢,氧的质量分数不超过0.01%。



这种编号是日本标准编号,



以SWRCH35K为例,字母和数字的含义:S-碳素钢,WR-线材, CH-冷锻钢,35-平均含碳量0.35%,K-脱氧方式,硅铝镇定钢。



2)、SCM435和 SCM440H是日本标准JIS G4053机械制造用合金钢钢材,在Q/BQB517-2022中也有规定。对应国内钢材35CrMo和42CrMo。



SCM435和 SCM440H是生产10.9~12.9级高强度紧固件的常用钢种,适用于生产10.9-12.9级螺栓、螺母。

  

这种编号是日本标准编号,



以SCM440H为例,字母和数字的含义:SCM-铬钼钢:S-Steel钢,C-Cr铬,M-Mo 钼, 4 C钼含量4%左右,40-碳含量大约0.40%上下,H-保证淬透性钢。



3)、ML20MnTiB是生产10.9级钢结构用标准件的常用钢种, 适用于生产10.9级各种型号钢结构螺栓。ML是铆螺钢的首字母。在GB/T6478 《冷镦和冷挤压用钢》有规定。



这个编号是国标编号,ML-冷墩铆螺钢,取铆螺汉语拼音的首字母,20-平均碳含量0.20%,Mn- 锰,Ti-钛, B-硼, 种合金的小于1.5%。



4)、10B21、10B28、10B33  适用于生产8.8~10.9级各种型号紧固件, 主要用于生产8.8~10.9级标准件。在SAE J403-2022 《碳钢化学成分》和Q/BQB517-2022中有规定 。



这种编号是美国标准编号,10-碳素钢,B-硼钢,21-平均碳含量0.21%。



5)、ML35适用于生产8.8级螺栓、螺母、法兰螺栓、内六角螺栓等。符合GB/T6478 《冷镦和冷挤压用钢》规范。相当于SWRCH35K。



6)、35VB 是合金结构钢,是生产高档次10.9级钢结构螺栓的钢种,



7)、SCr420和SCr440是生产12.9级高强度紧固件的钢种;是日本标准JIS G4053机械制造用合金钢钢材,在Q/BQB517-2022中也有规定。

  

8)、70钢、 65Mn、60Si2Mn适用于弹性垫圈紧固件制造.Q235B35号和45号钢是质碳素钢,可用于不同硬度要求的平垫圈的制造。



4.冷镦试验





冷镦(冷高锻、压扁)试验是冷镦钢比较重要的指标之一。



一般要求外六角螺栓应保证试验合格,螺母和法兰面螺栓及非标件必须保证试验合格。冷镦试验执行YB/T5293《金属材料高锻试验方法》。



微信图片_20220906150550.jpg

附:钢材的命规则

钢是含碳量在0.0218%-2.11%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样,今天我们来看看钢材的命规则。

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