扣件機(jī)械性質(zhì)與強(qiáng)度分級(jí)

1、扣件的機(jī)械性質(zhì)與強(qiáng)度分級(jí)廖光磊摘要扣件的機(jī)械性質(zhì)為扣件承受荷重或外力之反應(yīng)，對(duì)外螺紋扣件(螺絲、螺栓、螺樁)來(lái)說(shuō)主要的機(jī)械性質(zhì)是抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度、硬度、延展性、韌性等，對(duì)內(nèi)螺紋扣件(螺帽)來(lái)說(shuō)主要的機(jī)械性質(zhì)是硬度、保證荷重等。皆可依製造方法及治金處理之不同而有明顯的變化，除了原料需正確選擇外，還需要良好的製造程序及製造後處理，才能獲得扣件最佳的機(jī)械性質(zhì)。 因此扣件的機(jī)械性質(zhì)與其設(shè)計(jì)製造有密切關(guān)連，同時(shí)也會(huì)影響使用的安全性及可靠性，故有必要了解扣件的機(jī)械性質(zhì)與相關(guān)的強(qiáng)度分級(jí)。了解扣件的機(jī)械性質(zhì)，試驗(yàn)方法、強(qiáng)度分級(jí)及規(guī)範(fàn)要求，有助於材料選用，扣件製程及品質(zhì)的控制。ISO、SAE及ASTM規(guī)範(fàn)皆要

2、求具有強(qiáng)度等級(jí)的扣件必須有等級(jí)及製造商的標(biāo)示，俾便識(shí)別及追溯。本文探討扣件主要的機(jī)械性質(zhì)、試驗(yàn)方法及公英制規(guī)範(fàn)的強(qiáng)度分級(jí)系統(tǒng)，以利實(shí)務(wù)應(yīng)用。一、前言扣件由原料製造成成品的過(guò)程中有三個(gè)重要的特性即是物理性質(zhì)（物性）、機(jī)械性質(zhì)與性能，這三個(gè)特性關(guān)係到扣件能否符合使用上的要求。物性是原料固有的性質(zhì)，始終保持不變或僅有些微改變，例如密度、熱膨脹係數(shù)、電阻、熱傳性、感磁性等皆有其重要性，能涉及扣件材料的選用。機(jī)械性質(zhì)為扣件承受荷重或外力之反應(yīng)，扣件的機(jī)械性質(zhì)很少與原料之機(jī)械性質(zhì)相同，例如抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度、硬度、延展性等，皆可依製造方法及治金處理之不同而有明顯的變化，除了原料需正確選擇外，還需要良好的製

3、造程序及製造後處理，才能獲得扣件最佳的機(jī)械性質(zhì)。性能為扣件設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)期可滿足使用要求的功能，例如鎖緊能力、預(yù)置扭力、密封性及轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩等，通常可藉由製造時(shí)適當(dāng)?shù)某叽缈刂贫_(dá)到，且原料的選擇及治金處理也會(huì)有影響。對(duì)扣件產(chǎn)業(yè)而言，其中最重要的便是機(jī)械性質(zhì)，其次是物理性質(zhì)，扣件之所以普遍採(cǎi)用金屬材料製造，理由不外是因?yàn)榻饘俨牧系臋C(jī)械性質(zhì)優(yōu)秀且又有耐久性的緣故。扣件的性能及耐久性雖然視其設(shè)計(jì)及製造之良劣而定，但是選用的材料是否適當(dāng)也有很大的關(guān)係，選用材料時(shí)必須考究材料的機(jī)械性質(zhì)能否滿足需求，所以扣件的設(shè)計(jì)、製造及使用者應(yīng)明瞭金屬材料的機(jī)械性質(zhì)。機(jī)械性質(zhì)通常與強(qiáng)度有關(guān)，大多數(shù)金屬扣件強(qiáng)度的分級(jí)已標(biāo)準(zhǔn)化且有

4、一系列的規(guī)範(fàn)詳加定義，例如ASTM、SAE、ISO及IFI等規(guī)範(fàn)，機(jī)械性質(zhì)的測(cè)試程序也已標(biāo)準(zhǔn)化，例如ASTM F606。二、抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度是扣件承受一個(gè)拉伸負(fù)荷於斷裂前或斷裂時(shí)的最大荷重，亦即破壞前所能忍受的最大應(yīng)力。抗拉強(qiáng)度與降伏強(qiáng)度及保證荷重皆以應(yīng)力表示，英制為磅平方英吋(psi)，公制為MPa，要轉(zhuǎn)換成荷重可將應(yīng)力乘以螺紋應(yīng)力面積。外螺紋扣件執(zhí)行全尺寸拉伸測(cè)試最能符合需求，尤其是抗拉強(qiáng)度100 klbf (450 kN)以下的外螺紋扣件很實(shí)用，大部份的製造商皆有拉伸測(cè)試設(shè)備，大於此強(qiáng)度的扣件則需要製成縮小尺寸的試片且是從需要測(cè)試的扣件車製而成。ASTM F606有規(guī)定試片的尺

5、寸，必須的夾具及承受應(yīng)力區(qū)域的螺紋長(zhǎng)度。若拉伸測(cè)試的螺紋長(zhǎng)度小於扣件標(biāo)稱直徑的2.25倍時(shí)，則不適於執(zhí)行拉伸測(cè)試，尺寸較短的扣件可允許僅作硬度測(cè)試。六角、六角凸緣及內(nèi)六角螺絲、螺栓必須執(zhí)行墊楔拉伸測(cè)試，其餘外螺紋扣件則執(zhí)行全尺寸拉伸測(cè)試。兩者不同點(diǎn)在於墊楔拉伸測(cè)試時(shí)有一盆形硬化墊圈置放於被測(cè)扣件的頭部下方，當(dāng)施加拉伸負(fù)荷時(shí)，墊楔會(huì)產(chǎn)生一個(gè)極大的彎曲應(yīng)力集中於扣件頭部與桿部連接處，扣件必須能承受規(guī)範(fàn)所要求之最小抗拉強(qiáng)度，且斷裂要發(fā)生在桿部或螺紋部份，不可斷在頭部與桿部連接處。墊楔的角度依扣件尺寸、強(qiáng)度等級(jí)，頭部型式及螺紋至頭下距離區(qū)分為4°、6°及10°等三種。降伏

6、強(qiáng)度是扣件發(fā)生永久變形時(shí)所承受的拉力，意即材料所受應(yīng)力超過(guò)其彈性限而進(jìn)入塑性區(qū)，是造成非常小的塑性變形所需之應(yīng)力。經(jīng)由車製而成的試片因在受應(yīng)力部份有相同之截面積，所以容易獲得降伏強(qiáng)度，然而試片的降伏強(qiáng)度並不同於全尺寸扣件的降伏強(qiáng)度，因?yàn)楫?dāng)試片由母材車製時(shí)無(wú)法獲得冷作之益處，而且因?yàn)樵诼菁y部位、螺紋磨損處及無(wú)螺紋之頸部的應(yīng)變速率不同，故要測(cè)試全尺寸外螺紋扣件之降伏強(qiáng)度非常困難。降伏強(qiáng)度通常是利用橫距法求得，即從應(yīng)力應(yīng)變曲線上0.2%應(yīng)變處作一與彈性線平行的直線，此直線與應(yīng)力應(yīng)變曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力就是降伏強(qiáng)度。此方法必須使用伸長(zhǎng)計(jì)夾持於試片上以量測(cè)受力時(shí)之應(yīng)變，某些材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線上有明顥的

7、降伏點(diǎn)例如碳鋼扣件，其降伏強(qiáng)度可以直接讀取，故不必利用橫距法求得也不必使用伸長(zhǎng)計(jì)，但無(wú)明顯降伏點(diǎn)的材料如合金鋼及不銹鋼扣件則須使用伸長(zhǎng)計(jì)及橫距法求得，尤其拉伸試驗(yàn)前試件的材質(zhì)未知時(shí)仍需要先裝置伸長(zhǎng)計(jì)才能獲得降伏強(qiáng)度。三、硬度硬度是材料抵抗磨耗及壓痕能力之量測(cè)值，即材料對(duì)於塑性變形的抵抗能力，由於硬度可用以推測(cè)扣件之機(jī)械性質(zhì)且試驗(yàn)非常簡(jiǎn)單快速，也不會(huì)造成材料破壞，所以一直是規(guī)範(fàn)要求的重要項(xiàng)目。鋼扣件的硬度與抗拉強(qiáng)度之間有密切關(guān)連，而非鐵金屬及不銹鋼扣件的情況也類似，惟關(guān)係不如鋼扣件般的準(zhǔn)確?？奂捕韧ǔＲ月迨?Rockwell)、勃氏(Brinell)或維氏(Vickers)表示，洛氏有多種尺度

8、而勃氏及維氏僅有一種尺度，ASTM A370及SAE J417有鋼鐵硬度轉(zhuǎn)換及與抗拉強(qiáng)度之對(duì)照表。大多數(shù)的強(qiáng)度等級(jí)扣件規(guī)範(fàn)皆有母材金屬硬度範(fàn)圍的規(guī)定，最小硬度對(duì)照到最小抗拉強(qiáng)度，但若超過(guò)最大硬度時(shí)表示扣件可能過(guò)脆或易發(fā)生氫脆而不被允許。例行性的外螺紋扣件硬度試驗(yàn)，硬度量測(cè)的部位在扣件的頭部、底部或本體，而若為仲裁目的之硬度試驗(yàn)，量測(cè)部位則在扣件底端算起一個(gè)直徑的螺紋距離之橫截面半徑中心處。對(duì)於淬火及回火的鋼扣件，硬度量測(cè)的部位在螺紋表面以利與熱處理前之母材金屬表面硬度比較，若表面硬度明顯較低即表示有脫碳現(xiàn)象，而此脫碳現(xiàn)象是由熱處理因素造成表皮較軟，若表面硬度較高即表示極可能有滲碳現(xiàn)象，所以表面

9、比內(nèi)層金屬較硬，因而也較脆，上述脫碳與滲碳的兩種現(xiàn)象皆是影響扣件機(jī)械性質(zhì)的缺陷，可能形成使用中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。例行性的內(nèi)螺紋扣件硬度試驗(yàn)，硬度量測(cè)的部位在扣件承面或?qū)?，若以硬度為鑑別允收時(shí)，作為仲裁目的之硬度試驗(yàn)，螺帽硬度應(yīng)在螺帽高度的一半位置橫切，熱處理螺帽須量測(cè)對(duì)角線心部、接近螺紋處及孔徑處等兩組三個(gè)讀值，而未熱處理螺僅須量測(cè)二個(gè)對(duì)角線心部讀值，其所有量測(cè)值的平均值即為扣件的硬度。通常保證荷重小於120 klbf的螺帽可以執(zhí)行保證荷重試驗(yàn)，但更高強(qiáng)度的螺帽高過(guò)一般拉伸試驗(yàn)機(jī)之能力時(shí)，必須執(zhí)行硬度試驗(yàn)以決定是否允收？強(qiáng)度等級(jí)螺帽規(guī)範(fàn)要求所有尺寸之等級(jí)及分類的螺帽須經(jīng)硬度試驗(yàn)，以確保硬度未超過(guò)最

10、大規(guī)格值，此對(duì)需適當(dāng)熱處理以控制潛在脆性的螺帽非常重要。四、保證荷重、圓錐保證荷重螺帽最重要的機(jī)械性質(zhì)是保證荷重，即向螺帽施加一個(gè)軸向荷重（拉伸或壓縮），該螺帽匹配了一個(gè)硬化螺桿或試驗(yàn)螺栓，螺帽必須可以承受且無(wú)螺紋剝落或內(nèi)壁破裂，此外移去保證荷重後，螺帽須能輕易從試驗(yàn)螺栓或螺桿旋下，通常用手即可將螺帽旋出，必要時(shí)以扳手輔助以不超過(guò)半圈為合格，匹配的螺桿或螺栓其降伏強(qiáng)度應(yīng)超過(guò)螺帽的保證荷重，才不致造成測(cè)試時(shí)先螺帽損壞。測(cè)試結(jié)果顯示當(dāng)施加的軸向荷重達(dá)到螺紋剝落荷重的95%時(shí)，即發(fā)生螺紋變形。在強(qiáng)度等級(jí)螺帽規(guī)範(fàn)中，保證荷重常以保證應(yīng)力表示，英制為psi，公制為MPa，保證應(yīng)力乘以螺紋應(yīng)力面積即為保證

11、荷重，螺帽的保證荷重與外螺紋扣件的保證荷重基本上兩者並無(wú)關(guān)連。圓錐保證荷重亦是向螺帽施加一個(gè)軸向荷重，該螺帽匹配了一個(gè)120°硬化圓錐墊圈及硬化螺桿，螺帽必須可以承受且無(wú)螺紋剝落或內(nèi)壁破裂，此120°圓錐墊圈的目的是螺帽受到軸向應(yīng)力時(shí)，在螺帽內(nèi)壁產(chǎn)生一個(gè)明顯的擴(kuò)張力，如果試驗(yàn)中途發(fā)生螺帽失效時(shí)，通常顯示螺帽因拉扯發(fā)生斷裂而非螺紋剝落而已。ASTM A194是高溫高壓碳鋼及合金鋼螺帽產(chǎn)品規(guī)範(fàn)，其中有螺帽圓錐保證荷重試驗(yàn)的表面缺陷判定基準(zhǔn)，用以驗(yàn)證螺帽的表面缺陷是否會(huì)影響使用的性能？圓錐保證荷重乘以10.3D（英制）或10.12D（公制）可以換算成應(yīng)力，D是螺帽公稱直徑，雖然圓

12、錐保證荷重試驗(yàn)並非螺帽允收判定的唯一方式，但卻是目前已發(fā)展出來(lái)的最適螺帽試驗(yàn)方法。五、延展性、韌性延展性是表示在不破壞的範(fàn)圍之內(nèi)，材料能發(fā)生之久變形的能力，即材料斷裂前的變形能力，例如橡皮筋之延展性很好，但玻璃的延展性就很差。延展性可由車製成之試片於承受拉伸荷重時(shí)，量測(cè)其伸長(zhǎng)率及斷面縮率而得，然而於測(cè)試一全尺寸的外螺紋扣件時(shí)，其降伏點(diǎn)及最終斷裂點(diǎn)通常發(fā)生在螺紋長(zhǎng)度之部位，而螺紋部位之伸長(zhǎng)率及斷面縮率的量測(cè)非常不切實(shí)際，故上述之伸長(zhǎng)率及斷面縮率變得不具意義。延展性是否良好較具意義的指標(biāo)是外螺紋扣件的墊楔拉伸測(cè)試結(jié)果顯示達(dá)到最大抗拉強(qiáng)度時(shí)，其硬度亦未超過(guò)最大規(guī)範(fàn)值?？奂诱剐灾侠肀硎緫?yīng)是最小降伏

13、強(qiáng)度的規(guī)範(fàn)值與相對(duì)最小抗拉強(qiáng)度的比值，比值小時(shí)，延展性較好，反之則延展性較差。韌性是材料吸收衝擊及振動(dòng)負(fù)荷的能力，即材料能吸收能量的能力，韌性的量測(cè)值為衝擊強(qiáng)度，即使用一衝擊試片在承受衝擊時(shí)所吸收的能量。非航太工業(yè)用途的扣件規(guī)範(fàn)很少要求扣件須執(zhí)行衝擊試驗(yàn)，只有ASTM A320所敘述使用於低溫環(huán)境的合金鋼螺栓才有需要作衝擊試驗(yàn)。試驗(yàn)方法為使用V型凹槽試片水平置放於兩個(gè)承座間，然後利用擺錘從凹槽的背面施以衝擊力，試驗(yàn)的要求亦可參考ASTM E23，若採(cǎi)用ISO的方法則是使用U型凹槽試片。六、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度是扣件斷裂前可承受與扣件軸向垂直之最大負(fù)荷。單剪力指發(fā)生於一個(gè)橫斷面可

14、將扣件切斷成兩部份的負(fù)荷。而雙剪力則是發(fā)生於兩個(gè)橫斷面可將扣件切斷成三個(gè)部份的負(fù)荷。航太扣件規(guī)範(fàn)常要求扣件須作抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，而一般工業(yè)用扣件除了變速箱的塔形螺栓及拉釘外幾乎都不要求。用於拉釘?shù)目辜粼囼?yàn)方法是使單剪力夾具，而用於螺栓抗剪試驗(yàn)的則常使用雙剪力夾具，外螺紋扣件單剪力試驗(yàn)可參考ASTM F606。雙剪力試驗(yàn)因試驗(yàn)的夾具設(shè)計(jì)不同時(shí)會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有很大的影響，所以當(dāng)有需要作此項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，買賣雙方最好先約定試驗(yàn)方法，目前僅有MIL-STD-1312-13有扣件雙剪力試驗(yàn)之規(guī)定。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，扣件抗剪強(qiáng)度可以假定為規(guī)範(fàn)所規(guī)定之最小抗拉強(qiáng)度的60%，例如一個(gè)SAE 5級(jí)的六角螺栓之最小抗拉強(qiáng)度規(guī)

15、範(fàn)值為120ksi時(shí)，其抗剪強(qiáng)度在設(shè)計(jì)時(shí)可以很大膽假定為72ksi左右。當(dāng)剪力面發(fā)生的位置通過(guò)螺栓本體，則剪力面積使用螺栓的標(biāo)準(zhǔn)直徑來(lái)計(jì)算，若剪力面僅通過(guò)螺紋，則剪力面積為螺紋根部面積?？古?qiáng)度為一個(gè)扣件被扭斷時(shí)所承受的負(fù)荷，通常以扭矩表示，自攻螺絲及ASTM F738所敘述之不銹鋼公制機(jī)械螺絲是唯一被要求抗扭強(qiáng)度的工業(yè)螺絲。當(dāng)執(zhí)行抗扭試驗(yàn)時(shí)，螺絲的夾持部位在螺紋長(zhǎng)度內(nèi)以防止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)需有二個(gè)螺紋露於夾具上方，使用扭力扳手將螺絲頭旋緊，當(dāng)達(dá)到規(guī)範(fàn)所規(guī)定的扭矩而螺絲頭仍未斷裂者即為合格，SAE J174及MIL-STD-1312-15有扣件抗扭試驗(yàn)的規(guī)定。疲勞強(qiáng)度是扣件於斷裂前可承受一定次數(shù)之反

16、覆負(fù)荷或反覆應(yīng)力，應(yīng)力的大小及週期與扣件之?dāng)嗔延兄匾P(guān)連?？奂惺軉我回?fù)荷時(shí)，疲勞強(qiáng)度等於靜抗拉強(qiáng)度，當(dāng)施加之應(yīng)力減小時(shí)，則可於到達(dá)疲勞限前承受較多次數(shù)之反覆應(yīng)力。航太扣件通常需要測(cè)試其疲勞強(qiáng)度，工業(yè)扣件則甚少被要求此項(xiàng)測(cè)試，原因是測(cè)試?yán)щy且費(fèi)用不貲，更主要的是工業(yè)扣件發(fā)生疲勞損壞時(shí)鮮少是使用環(huán)境所導(dǎo)致，NAS 1069有航太扣件拉伸疲勞試驗(yàn)的規(guī)定。七、外螺紋扣件的強(qiáng)度分級(jí)ASTM並無(wú)一個(gè)整合的規(guī)範(fàn)來(lái)廣泛敘述扣件的強(qiáng)度分級(jí)，但是對(duì)於單一級(jí)數(shù)的要求則有一些個(gè)別的規(guī)範(fàn)，主要的規(guī)範(fàn)是A307、A449及A354，這些基本上與SAE 1, 5及8級(jí)相似。ASTM規(guī)範(fàn)的優(yōu)點(diǎn)之一是所包括的扣件尺寸可達(dá)4i

17、n，而SAE J429最大僅達(dá)in.。ASTM A325及ASTM A490是常會(huì)誤用的兩種規(guī)範(fàn)，兩者皆專用於in.的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)螺栓，但未包括膨脹螺栓及馬車螺栓，未包括的這兩種特殊扣件在A449及A354中有相關(guān)敘述。A574是No.04in.合金鋼內(nèi)六角螺絲規(guī)範(fàn)，in.（含）以下者抗拉強(qiáng)度180ksi，較大螺絲的抗拉強(qiáng)度則是170ksi。A687是高強(qiáng)度合金鋼無(wú)頭螺栓及螺椿之規(guī)範(fàn)，其製品具有至少150ksi的抗拉強(qiáng)度及良好的低溫衝擊強(qiáng)度。A193是一些適合升溫使用之等級(jí)扣件，而A320則是適合低溫使用之等級(jí)扣件，兩者皆認(rèn)可了一些合金鋼等級(jí)，大多是奧斯田鐵不銹鋼。在常用之SAE及ASTM強(qiáng)度分

18、級(jí)中，所認(rèn)可最高強(qiáng)度等級(jí)的扣件（A574除外）其抗拉強(qiáng)度至少150ksi，雖然也?？剂渴欠裥枰黾虞^高強(qiáng)度的材料以擴(kuò)充此分級(jí)，但是基於顧慮到使用上的風(fēng)險(xiǎn)，故遲未實(shí)施。例如160ksi抗拉強(qiáng)度以上且硬度40HRC以上的扣件必須特別注意，因依據(jù)研究報(bào)告顯示，除非製程中非常注重防範(fàn)措施，否則強(qiáng)度39HRC以上的扣件對(duì)應(yīng)力氫脆有相當(dāng)高的易受性。抗拉強(qiáng)度越高，其硬度也越高，如此材質(zhì)分析及熱處理就變得非常重要，航太扣件的機(jī)械性質(zhì)要求較高，故比一般工業(yè)扣件在製造上具有較高的專業(yè)技術(shù)層次。Property class以數(shù)字表示，整數(shù)位大約是最小抗拉強(qiáng)度(MPa)的，而小數(shù)位的大約是最小降伏強(qiáng)度與最小抗拉強(qiáng)度的

19、比值，例如4.6級(jí)表示最小抗拉強(qiáng)度為400MPa (4´100)及最小降伏強(qiáng)度為240MPa (0.6´400)。並非所有的等級(jí)皆可顯示正確的抗拉強(qiáng)度與降伏強(qiáng)度，但至少給予了一個(gè)合理的近似值。在設(shè)計(jì)公制強(qiáng)度等級(jí)的扣件時(shí)，通常皆會(huì)強(qiáng)烈建議工程師優(yōu)先考慮10.9級(jí)或以下的扣件，因?yàn)镮SO 898-1與SAE J1199、ASTM F568所認(rèn)可的12.9級(jí)，其硬度已大於39HRC，會(huì)有氫脆的風(fēng)險(xiǎn)，在製程上及使用時(shí)須特別注意。八、螺帽的強(qiáng)度分級(jí) 螺帽的強(qiáng)度是以保證荷重代表，當(dāng)向螺帽施加一個(gè)軸向荷重時(shí)，螺帽必須可以承受且無(wú)破壞現(xiàn)象，造成螺紋剝落或內(nèi)壁破裂實(shí)際所需要的荷重比保證荷重至

20、少要高5%。 ASTM A563所介紹的英制碳鋼螺帽的強(qiáng)度分級(jí)系統(tǒng)最被廣為採(cǎi)用，包括了8種等級(jí)，尺寸從1in.。SAE J995只敘述了in.以下的3種常用等級(jí)，ASTM A194是高溫螺帽的規(guī)範(fàn)，其中有2種工商用途的等級(jí)螺帽。ISO 898-2介紹公制碳鋼螺帽的強(qiáng)度分級(jí)，包括了9種等級(jí)(Property class)，北美地區(qū)常用的僅6種。ASTM A563M也包括此6種等級(jí)及其要求，與ISO 898-2所述一致。ASTM A563M的尺寸範(fàn)圍顯然高於ISO 898-2，ISO 898-2最大僅35mm(M 35)而ASTM A563M最大可達(dá)100 mm(M100)，A563M也認(rèn)可了3種

21、等級(jí)螺帽，專用以搭配電鍍螺栓，故螺紋攻的較深，A563M所提供的公制螺帽強(qiáng)度的資料與使用建議在所有規(guī)範(fàn)中最為完整。 A563 A級(jí)，SAE 2級(jí)與A563M 5級(jí)螺帽由低碳鋼製成可再硫化處理，例如AISI 1110易於攻製螺紋。A563 B級(jí)，SAE 5級(jí)與A563M 04,9,8S級(jí)螺帽也可由低碳鋼製成，例如AISI 1018或可再硫化的低碳鋼。然而有時(shí)因?yàn)槁菝背叽缁蚵菁y型式，必須施以熱處理以符合規(guī)範(fàn)的強(qiáng)度要求，此時(shí)便建議使用中碳鋼來(lái)製造例如AISI 1038。A563 D,DH級(jí)，SAE 8級(jí)與A563M 05,10,10S,12級(jí)螺帽皆由中碳鋼製成且經(jīng)熱處理。A194 2,2H級(jí)是重六角

22、螺帽，由0.4%低碳鋼製成例如AISI 1045，2級(jí)不需熱處理，但2H級(jí)則需熱處理，2H級(jí)是目前商業(yè)上強(qiáng)度最高的碳鋼螺帽。A563 C3,DH3級(jí)，與A563M 8S3,10S3級(jí)螺帽由耐候鋼碳鋼製成，其C3, 8S3級(jí)不需熱處理，DH3, 10S3級(jí)則需熱處理。九、結(jié)論了解扣件的機(jī)械性質(zhì)，試驗(yàn)方法、強(qiáng)度分級(jí)及規(guī)範(fàn)要求，有助於材料選用，扣件製程及品質(zhì)的控制，SAE及ASTM規(guī)範(fàn)皆強(qiáng)制要求公制及英制中碳鋼與合金鋼強(qiáng)度等級(jí)的扣件必須有等級(jí)標(biāo)示，只有割溝及槽孔螺絲和5mm以下的扣件例外。美國(guó)螺絲品質(zhì)法(FQA)也明確要求直徑6mm (in.)以上依據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Consensus standard)

23、製造及熱處理的扣件必須有等級(jí)標(biāo)示，此處的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)即包括了SAE、ASTM、ISO、IFI、MIL等規(guī)範(fàn)。此外更重要的要求是所有鋼扣件必須標(biāo)示製造商，因?yàn)橐髽?biāo)示產(chǎn)品的製造商是提供品質(zhì)保證的方式之一，同時(shí)產(chǎn)品追溯性、維修及售後服務(wù)等都是製造商應(yīng)負(fù)的責(zé)任，所以製商應(yīng)該採(cǎi)取一切必要的手段以確保產(chǎn)品符合要求，才能維持產(chǎn)品優(yōu)良形象與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。十、誌謝 承蒙東徽企業(yè)品保部張喬齡經(jīng)理、王世昌工程師及常進(jìn)工業(yè)品保部潘哲安經(jīng)理惠予提供技術(shù)諮詢與資料，CNLA秘書(shū)處蔡榮一工程師協(xié)助審查，使本文得以順利完成，特此誌謝。十一、參考文獻(xiàn)一、工業(yè)材料科學(xué)，劉國(guó)雄、林樹(shù)均、李勝隆、鄭晃忠、葉均蔚，全華科技圖書(shū)，1996。

24、二、金屬材料，呂璞在、黃振賢，文京圖書(shū)，1983。三、What Every Engineer Should Know About Threaded Fasteners, Alexander Blake, Marcel Dekker Inc. 1986。四、Fasteners and Metals, S. Wayne Stiefel, NVLAP, NIST, 1993。五、ASTM F606-02, Standard Test Methods for Determine the Mechanical Properties of Externally and Internally Threade

25、d Fasteners, Washers, and Rivets。六、SAE J429, Mechanical and Material Requirement for Externally Threaded Fasteners, 1999。七、ASTM A194-03, Specification for carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High-Pressure and High-Temperature Service。八、ASTM A320-03, Specification for Alloy-Steel Bolting Materi

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