經(jīng)典：】緊固件的性能與材料之硬度篇

1、2021/8/61緊固件的性能與材料第五部分用材料來滿足性能的要求2021/8/62緊固件的性能與材料 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或用戶的要求選擇了材料的范圍，如何用這范圍里的材料來滿足性能要求才是最終目的。 一、材料的強(qiáng)度與冷作硬化的關(guān)系 1、硬度與強(qiáng)度對照表 由表我們可以看出來這樣一個概念，強(qiáng)度不是孤立存在的，它與材料的硬度狀態(tài)有關(guān)系。 2、拉伸狀態(tài) 以BS3111為例2021/8/63 由BS3111可以看出材料在不同拉伸情況下的性能是不同的，也就是說硬度是不同的，這就是我們平時選擇拉絲料時所謂的退火料，低溫退火、球化退火或是生拔料的來歷了。 2、 一般性況下材料在發(fā)生冷塑性變形后硬度會隨變形量的不斷加大

2、而提高，當(dāng)然這也是在一定的范圍內(nèi)的事，有一個較為典型的實(shí)例是冷拉彈簧鋼絲，過去是單筒（頭）拉絲機(jī)上一次一次地拔絲退火，可是后來發(fā)展了多筒連續(xù)拉絲機(jī)后，情況就發(fā)生了根本的變化，在高速短時間內(nèi)經(jīng)過6至更多筒拉拔后達(dá)到最終的鋼絲直徑要求而且硬度非常理想。2021/8/64 當(dāng)然啦，這僅僅是冷變形式一種形式，還有象我們平時的一些平鍵，彈簧墊圈，波形墊圈，這些是另外的軋制方式，以此來達(dá)到更大的變形同時具備較高的硬度，這樣我們彈簧墊圈和波形彈墊一般可以不用熱處理，更關(guān)鍵的一個好處是，在鍍鋅時可以避免氫脆現(xiàn)象發(fā)生，這種變形所獲得的硬度相對熱處理所獲得的要低一些，其更主要的是金相組織有根本的不同，要熱處理就要

3、選擇高碳鋼或彈簧鋼，經(jīng)過熱處理后所獲得的是經(jīng)過低溫回火后的回火馬氏體組織，這種組織在40HRC以上易吸收氫使產(chǎn)品生產(chǎn)氫脆趨勢，如果不能及時驅(qū)氫后2021/8/65 果則是大家所不愿看到的。 用這些冷拉的材料可以制作一些普通銷子比如開口銷，鎖銷，鉚釘（旋鉚用的一種鉚釘）等等。 當(dāng)然來有一類平墊它要求240HV以上，這也可以用冷軋板來制作。講到這里我想起這么一個實(shí)例，有人給我來了個郵件，說他的客戶要求他所提供的平墊硬度在240HV以上，我說可以達(dá)到的，要么你熱處理一下，他說費(fèi)用太大了，那我就提到你可以選冷軋板來直接沖成形就是了，可這位仁兄問我什么是冷軋板，我無語了。后來我直接建議說，如果這個還沒有

4、搞2021/8/66 清楚的話，你就先不要接這個產(chǎn)品，等干一段別的產(chǎn)品以后逐步明白了再干也可以，免得經(jīng)濟(jì)上受損失，我給你說一次兩次可以，但我不可能天天管你這事，我要工作我也要生活，就是雷鋒也要吃飯的。這個我們就暫且放下 4、還有一類產(chǎn)品是我們平常產(chǎn)品中占相當(dāng)比例的不銹鋼類產(chǎn)品，這類產(chǎn)品中的奧氏體鋼類產(chǎn)品它不能淬火，而又要達(dá)到強(qiáng)度的要求怎么辦，它主要就要靠冷作硬化產(chǎn)生的硬度來達(dá)到產(chǎn)品的性能要求，在冷鐓成形時要注意的是頭部和桿部的變形量要分配相對均勻一些要不然將會出現(xiàn)頭部硬度高而桿部硬度不夠的局面，2021/8/67 到那個時候誰也沒有辦法挽救，在網(wǎng)上常常有人在發(fā)這樣的貼子，問強(qiáng)度達(dá)不到能不能通過

5、熱處理挽救，可大家都是愛莫能助。 也就是在冷鐓是桿部采用縮桿工藝以提高桿部的變形量相對減小頭部的變形量，這樣使桿部分配到一定的變形硬化，從而提高桿部硬度。 5、 有一類產(chǎn)品平時不為人們所注意，那就是鐵釘、及木螺釘，這些產(chǎn)品簡單價(jià)格也低廉，它所利用的就是低碳鋼的大變形冷作硬化來實(shí)現(xiàn)其自身的性能要求。2021/8/68 二、熱處理與強(qiáng)度的關(guān)系 大家都比較了解，一般黑金屬產(chǎn)品經(jīng)過熱后就可以達(dá)到我們所要求的性能要求，沒錯，我們一般螺栓8.8級以上產(chǎn)品，10級以上螺母都要經(jīng)過熱處理來在到性能要求，在前面我們一些了解了產(chǎn)品的機(jī)械性能要求，材料的一般性能，現(xiàn)在我們就要用熱處理這根線將這些串在一起了，對于一般

6、材料都有一個淬透性，這是相當(dāng)一部分人所不注意的地方，那么我們就先看一下幾個典型的淬透性曲線。 1、35、ML35 、SWRCH35K2021/8/69 2、45，ML45 3、35CrMo, SCM435 4、42CrMo, 35CrMoV 通過看淬透性曲線大家可以看到這些鋼材都有它的應(yīng)用直徑范圍，不是說對于M8我用ML35就可生產(chǎn)8.8甚至于9.8，可是M20你可以嗎，通過這次學(xué)習(xí)最起碼我們可以了解到這么一個東西，這是不可以的，因?yàn)樾静坑捕仁沁_(dá)不到的，在3098.1中規(guī)定芯部是不能比表面硬度低30HV的。那又如何是好呢，我們可以通過選取淬透性更好一些的材料來實(shí)現(xiàn)這個性能要求，比如2021/8

7、/610 35CrMo等等，有人說了，40Cr可不可以用，可以，這是肯定的，但是在較為重要的地方慎重一些，因?yàn)檫@個材料的穩(wěn)定性并不是太好，最好是ML40Cr ，因?yàn)檫@樣雜質(zhì)含量比竟可以低一些，而我們一般的客戶并不能限制鋼廠如何達(dá)到我的要求，我們處于相對弱勢地位，我們只能通過選用一些稍好的材料來代替一般用的材料，這樣可以規(guī)避一些不必要麻煩，對于一般的用戶真的因材料而出了質(zhì)量問題，你去找鋼廠打官司，太難了，所以對于我們來說選材更為重要一些，選取材上要稍保守一些為好，比如有些人經(jīng)常在網(wǎng)上問到，我可不可以用45鋼作10.9級2021/8/611 螺栓，我給的忠告是：不要玩火，你能掙得起錢，可是你不一定

8、就能賠的起錢，以質(zhì)量為重，從性能要求中大家可以看得出，性能不單單是硬度一項(xiàng)要求，也不是硬度和抗拉要求，而小數(shù)點(diǎn)后面的8或是9是我們最要注意的，它是要求產(chǎn)品要有一定的塑性才行，要不然就是抗拉達(dá)到了也該斷了，這樣的產(chǎn)品反過來說你敢要嗎？對于有些不重要的民品可以打一下馬虎眼，可是對于給汽車航天航空產(chǎn)品哪個人敢這樣，你有幾個腦袋也不夠砍的。別說等到你的產(chǎn)品上線，在產(chǎn)品的樣品階段都不一定過的了，因?yàn)楝F(xiàn)在一般最2021/8/612 少也要經(jīng)過，手工樣件，OTS（工裝樣件），PPAP產(chǎn)品批準(zhǔn)，SOP爬坡階段等等，還有6-9個階段的，沒有質(zhì)量保證手段在這些階段中哪一個都過不了，稍有絲毫問題就會被踢出局。所以我

9、就有在前面續(xù)論中的感言，能把10.9級螺栓作好，就有掙不完的錢。當(dāng)然我并不反對大家去作12.9級14.9級螺栓，有機(jī)會、有實(shí)力的都可以試，有實(shí)踐的指導(dǎo)進(jìn)步會更快，經(jīng)驗(yàn)也是由教訓(xùn)中來的。 言歸正傳，我們還是說我們的熱處理吧，一般而言是一種產(chǎn)品加熱到Ac3以上30-50度在接近這個溫度的過程中材料進(jìn)行著奧氏體轉(zhuǎn)變2021/8/613 達(dá)到溫度后保溫時間只是能使金相級織充分奧氏體化就可以了，不能保溫時間過長否則，會出現(xiàn)晶粒長大現(xiàn)象，將來處理完的產(chǎn)品晶粒粗大，也就使產(chǎn)品的強(qiáng)度降低塑性變差。當(dāng)然這個溫度的選取跟材料牌號相關(guān)，也就是涉及到淬透性問題，直徑大小，及淬火液都直接相關(guān)。這些問題不是我們這次課程的

10、內(nèi)容，我們也就稍提一下而矣。 淬火液要考慮產(chǎn)品的規(guī)格大小，常用的材質(zhì)等，要保證淬透而且不能開裂，無論是鹽水、堿水、851、淬火油，等等。比如有一個小企業(yè)他買了一臺小爐子（網(wǎng)帶爐），他要2021/8/614 我參謀一下用什么淬火液，我問了他的產(chǎn)品范圍是，碳鋼M12-M24，合金鋼M16-M56，在么一個范圍內(nèi)都要能用，我就為他選了堿水，但是告誡他小規(guī)格產(chǎn)品千萬小心，還好小產(chǎn)品不多，而且在小產(chǎn)品上用了亞溫淬火的方法，這樣基本上保證了產(chǎn)品的淬火不會出太大的問題。 回火：淬火是將已奧氏體化的鋼通過快速冷卻再轉(zhuǎn)化淬火馬氏體，當(dāng)然還有一些珠光體組織，馬氏體組織是一種非常硬而且脆的組織，對于我們平常的產(chǎn)品是

11、沒有用處的，而只能通過緊接后邊的回火處理將其轉(zhuǎn)變成回火馬氏體組織，以達(dá)到具有不定的硬2021/8/615 度而且具備較好的韌性，這才是我們所要的，對于高強(qiáng)度產(chǎn)品的回火馬氏體含量是有要求的。在這里要強(qiáng)調(diào)的幾個問題： A、回火時間 回火時間一般應(yīng)保證在90分鐘以上，這樣保證組織轉(zhuǎn)變有充分的時間，否則是皮熟里生，這是相當(dāng)危險(xiǎn)的，這樣作看起來表皮達(dá)到了要求，里面包裹藏 著“禍芯“，那也是禍根，里面的硬度很高強(qiáng)度卻很差， B、回火溫度 在性能要求里大家可以看到最后一欄里寫了最低回火溫度，它也是仲裁的依據(jù)，如果你的材料用的有問題就經(jīng)2021/8/616 不起再回火試驗(yàn)的，比如你用35鋼作了10.9 級螺栓，客戶一但懷疑，他可以要求作再回火試驗(yàn)，馬腳一下就露出來了，因?yàn)?5鋼經(jīng)不住425度的回火試驗(yàn)的，再回火試驗(yàn)要求硬度不能下降20HV。 C、合金鋼回火 一般合金鋼在淬火過程中會產(chǎn)生一定量的過冷奧氏，這些組織在回火時會隨溫的升高到了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)又接著再轉(zhuǎn)變，不過還會轉(zhuǎn)變成回火馬氏體的，所以有時會出現(xiàn)淬火后硬度并不是太高，但回火后硬度反而上升，這就是殘余奧氏體的原因，有一個必須記住的事項(xiàng)是：在回火爐的2021/8/617 口上放上水，出爐的產(chǎn)品最好過一下水，這樣可以避免出現(xiàn)2類回火脆性，如果真出現(xiàn)了就得