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(lái)滿(mǎn)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(hù)的要求選擇了材料的范圍，如何用這范圍里的材料來(lái)滿(mǎn)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(duì)照表 由表我們可以看出來(lái)這樣一個(gè)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(shuō)硬度是不同的，這就是我們平時(shí)選擇拉絲料時(shí)所謂的退火料，低溫退火、球化退火或是生拔料的來(lái)歷了。 2、 一般性況下材料在發(fā)生冷塑性變形后硬度會(huì)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(gè)較為典型的實(shí)例是冷拉彈簧鋼絲，過(guò)去是單筒（頭）拉絲機(jī)上一次一次地拔絲退火，可是后來(lái)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(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)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(shí)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(lái)達(dá)到更大的變形同時(shí)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(gè)好處是，在鍍鋅時(shí)可以避免氫脆現(xiàn)象發(fā)生，這種變形所獲得的硬度相對(duì)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(guò)熱處理后所獲得的是經(jīng)過(guò)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(shì)，如果不能及時(shí)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(xiāo)子比如開(kāi)口銷(xiāo)，鎖銷(xiāo)，鉚釘（旋鉚用的一種鉚釘）等等。 當(dāng)然來(lái)有一類(lèi)平墊它要求240HV以上，這也可以用冷軋板來(lái)制作。講到這里我想起這么一個(gè)實(shí)例，有人給我來(lái)了個(gè)郵件，說(shuō)他的客戶(hù)要求他所提供的平墊硬度在240HV以上，我說(shuō)可以達(dá)到的，要么你熱處理一下，他說(shuō)費(fèi)用太大了，那我就提到你可以選冷軋板來(lái)直接沖成形就是了，可這位仁兄問(wèn)我什么是冷軋板，我無(wú)語(yǔ)了。后來(lái)我直接建議說(shuō)，如果這個(gè)還沒(méi)有

4、搞2021/8/66 清楚的話(huà)，你就先不要接這個(gè)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(shuō)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(gè)我們就暫且放下 4、還有一類(lèi)產(chǎn)品是我們平常產(chǎn)品中占相當(dāng)比例的不銹鋼類(lèi)產(chǎn)品，這類(lèi)產(chǎn)品中的奧氏體鋼類(lèi)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(lái)達(dá)到產(chǎn)品的性能要求，在冷鐓成形時(shí)要注意的是頭部和桿部的變形量要分配相對(duì)均勻一些要不然將會(huì)出現(xiàn)頭部硬度高而桿部硬度不夠的局面，2021/8/67 到那個(gè)時(shí)候誰(shuí)也沒(méi)有辦法挽救，在網(wǎng)上常常有人在發(fā)這樣的貼子，問(wèn)強(qiáng)度達(dá)不到能不能通過(guò)

5、熱處理挽救，可大家都是愛(ài)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(duì)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(lèi)產(chǎn)品平時(shí)不為人們所注意，那就是鐵釘、及木螺釘，這些產(chǎn)品簡(jiǎn)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(lái)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(guò)熱后就可以達(dá)到我們所要求的性能要求，沒(méi)錯(cuò)，我們一般螺栓8.8級(jí)以上產(chǎn)品，10級(jí)以上螺母都要經(jīng)過(guò)熱處理來(lái)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(xiàn)將這些串在一起了，對(duì)于一般

6、材料都有一個(gè)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(gè)典型的淬透性曲線(xiàn)。 1、35、ML35 、SWRCH35K2021/8/69 2、45，ML45 3、35CrMo, SCM435 4、42CrMo, 35CrMoV 通過(guò)看淬透性曲線(xiàn)大家可以看到這些鋼材都有它的應(yīng)用直徑范圍，不是說(shuō)對(duì)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(guò)這次學(xué)習(xí)最起碼我們可以了解到這么一個(gè)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(guò)選取淬透性更好一些的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)性能要求，比如2021/8

7、/610 35CrMo等等，有人說(shuō)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(gè)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(hù)并不能限制鋼廠(chǎng)如何達(dá)到我的要求，我們處于相對(duì)弱勢(shì)地位，我們只能通過(guò)選用一些稍好的材料來(lái)代替一般用的材料，這樣可以規(guī)避一些不必要麻煩，對(duì)于一般的用戶(hù)真的因材料而出了質(zhì)量問(wèn)題，你去找鋼廠(chǎng)打官司，太難了，所以對(duì)于我們來(lái)說(shuō)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(wèn)到，我可不可以用45鋼作10.9級(jí)2021/8/611 螺栓，我給的忠告是：不要玩火，你能掙得起錢(qián)，可是你不一定

8、就能賠的起錢(qián)，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(guò)來(lái)說(shuō)你敢要嗎？對(duì)于有些不重要的民品可以打一下馬虎眼，可是對(duì)于給汽車(chē)航天航空產(chǎn)品哪個(gè)人敢這樣，你有幾個(gè)腦袋也不夠砍的。別說(shuō)等到你的產(chǎn)品上線(xiàn)，在產(chǎn)品的樣品階段都不一定過(guò)的了，因?yàn)楝F(xiàn)在一般最2021/8/612 少也要經(jīng)過(guò)，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(gè)階段的，沒(méi)有質(zhì)量保證手段在這些階段中哪一個(gè)都過(guò)不了，稍有絲毫問(wèn)題就會(huì)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(jí)螺栓作好，就有掙不完的錢(qián)。當(dāng)然我并不反對(duì)大家去作12.9級(jí)14.9級(jí)螺栓，有機(jī)會(huì)、有實(shí)力的都可以試，有實(shí)踐的指導(dǎo)進(jìn)步會(huì)更快，經(jīng)驗(yàn)也是由教訓(xùn)中來(lái)的。 言歸正傳，我們還是說(shuō)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(gè)溫度的過(guò)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(shí)間只是能使金相級(jí)織充分奧氏體化就可以了，不能保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)否則，會(huì)出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，將來(lái)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(gè)溫度的選取跟材料牌號(hào)相關(guān)，也就是涉及到淬透性問(wèn)題，直徑大小，及淬火液都直接相關(guān)。這些問(wèn)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(kāi)裂，無(wú)論是鹽水、堿水、851、淬火油，等等。比如有一個(gè)小企業(yè)他買(mǎi)了一臺(tái)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(wèn)了他的產(chǎn)品范圍是，碳鋼M12-M24，合金鋼M16-M56，在么一個(gè)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(wàn)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(huì)出太大的問(wèn)題。 回火：淬火是將已奧氏體化的鋼通過(guò)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(duì)于我們平常的產(chǎn)品是

11、沒(méi)有用處的，而只能通過(guò)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(duì)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(gè)問(wèn)題： A、回火時(shí)間 回火時(shí)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(shí)間，否則是皮熟里生，這是相當(dāng)危險(xiǎn)的，這樣作看起來(lái)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(xiě)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(wèn)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(jí)螺栓，客戶(hù)一但懷疑，他可以要求作再回火試驗(yàn)，馬腳一下就露出來(lái)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的過(guò)冷奧氏，這些組織在回火時(shí)會(huì)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(guò)還會(huì)轉(zhuǎn)變成回火馬氏體的，所以有時(shí)會(huì)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(gè)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(guò)一下水，這樣可以避免出現(xiàn)2類(lèi)回火脆性，如果真出現(xiàn)了就得