不锈钢 碳钢紧固件应用场合
不锈钢、碳钢氏慧紧固件应用场合?紧固件咨询顾问俞文龙认为不锈钢由于价格贵,强度低,扰核乱不容易生锈,外观美观,所以一般不锈钢紧固件主要用在以下场合:一是容易腐蚀的地方;或二是需要美观的地方;且三是强度要求不是很高的地方。紧固件咨询顾问俞文龙认为碳钢紧固件相对价格便宜,强度高,容易生锈,所以一般碳钢紧固件主要用在以下场合:一不太腐蚀;或二是需要高强度;或三是需要价格便宜。
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紧固件是将两个或两个以上的零件(或构件)紧固连接成为一见整体时所采用的一类机械零件的总称。市场上也称为标准件。 它通常包括以下12类零件: 1 螺栓:由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件,需与螺母配合,用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下,有可以使这两个零件分开,故螺栓连接是属于可拆卸连接。 2 螺柱:没有头部的,仅有两端均外带螺纹的一类紧固件。连接时,它的一端必须旋入带有内螺纹孔的零件中,另一端穿过带有通孔的零件中,然后旋上螺母,即使这两个零件紧固连接成一见整体。这种连接形式称为螺柱连接,也是属于可拆卸连接。主要用于被连接零件之一厚度较大、要求结构族明圆紧凑,或因拆卸频繁,不宜采用螺栓连接的场合。 3 螺钉:也是由头部和螺杆两部分构成的一类紧固件,按用途可以分为三类:机器螺钉、紧定螺钉和特殊用途螺钉。机器螺钉主要用于一个紧定螺纹孔的零件,与一个带有通孔的零件之间的紧固连接,不需要螺母配合(这种连接形式称为螺钉连接,也属于可拆卸连接;也可以与螺母配合,槐洞用于两个带有通孔的零件之间的紧固连接。)紧定螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。特殊用途螺钉例如有吊环螺钉等供吊装零件用。 4 螺母:带有内螺纹孔,形状一般呈显为扁六角柱形,也有呈扁方柱形或扁圆柱形,配合螺栓、螺柱或机器螺钉,用于紧固连接两个零件,使之成为一件整体。5 自攻螺钉:与机器螺钉相似,但螺杆上的螺纹为专用的自攻螺钉用螺纹。用于紧固连接两个薄的金属构件,使之成为一件整体 ,构件上需要事先制出小孔,由于这种螺钉具有较高的硬度,可以直接旋入构件的孔中,使构件中形成响应的内螺纹。这种连接形式也是属于可拆卸连接。6 木螺钉:也是与机器螺钉相似,但螺杆上的螺纹为专用的木螺钉用罗纹,可以直接旋入木质构件(或零件)中,用于把一个带通孔的金属(或非金属)零件与一个木质构件紧固连接在一起。这种连接也是属于可以拆卸连接。 7 垫圈:形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间,起着增大被连接零件接触表面面积,降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用;另一类弹性垫圈,还能起着阻止螺母回松的作用。8 挡圈:供装在机器、设备的轴槽或孔槽中,起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。9 销:主要供零件定位用,有的也可供零件连接、固定零件、传递动力或锁定其他紧固件之用。10 铆钉:由头部和钉杆两部分构成的一类紧固件,用于紧固连接两个带通孔的零件(或构件),使之成为一件整体。这种连接形式称为铆钉连接,简称铆接。属与不可拆卸连接。因为要使连接在一起的两个零件分开,必须破坏零件上的铆钉。11 组合件和连接副:组合件是指组合供应的一类紧固件,如将某种机器螺钉(或螺栓、自供螺钉)与平垫圈(或弹簧垫圈、锁紧垫圈)组合供应;连接副指将某种专用螺栓、螺母和垫圈组合供应的一类兆塌紧固件,如钢结构用高强度大六角头螺栓连接副。12 焊钉:由于光能和钉头(或无钉头)构成的异类紧固件,用焊接方法把他固定连接在一个零件(或构件)上面,以便再与其他零件进行连接。
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碳素钢的一种。含碳量约005%~070%,个别可高达090%。可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。前者含杂质较多,价格低廉,用于对性能要求不高的地方,它的含碳量多数在030%以下,含锰量不超过080%,强度较低,但塑性、韧性、冷变形性能好。除少数情况外,一般不作热处理,直接使用。多制成条钢、异型钢材、钢板等。用途很多,用量很大,主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程,制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的扮燃机械零件和一般焊接件。优质碳素结构钢钢质纯净,杂质少,力学性能好,可经热处理后使用。根据含锰量分为普通含锰量(小于080%)和较高含锰量(080%~120%)两组。含碳量在025%以下,多不经热处理直接使用,或经渗碳、碳氮共渗等处理,制造中小齿轮、轴类、活塞销等;含碳量在025%~060%,典型钢号有40,45,40mn,45mn等,多经调质处理,制造各种机械零件及紧固件等;含碳量超过060%,如65,70,85,65mn,70mn等,多作为弹簧钢使用。
中华人民共和国国家标准“钢分类”(GB/T13304-1999)参照采用国际标准,对钢的分类做出了具体的规定。
该标准第一部分规定了按照化学成分对钢进行分类的基本原则,将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类,并且规定了非合金钢、低合金钢和合金钢中合金元素的含量的基本界限值。
该标准第二部分规定了非合金钢、低合金钢和合金钢按主要质量等级、主要性能及使用特性分类的基本原则和要求。
根据分类目的的不同,可以按照不同的方法对钢进行分类。常用的分类方法有:按冶金方法分类、按化学成分分类仿数租、按冶金质量分类、按金相组织分类、按使用加工方法和按用途分类。
1 按冶金方法分类
根据冶炼方法和冶炼设备的不同,钢可以分为电炉钢、平炉钢和转炉钢三大类。按炉衬材料的不同每大类又可分为碱性和酸性两类。电炉钢还可以分为电弧炉钢、感应炉钢、真空感应炉钢和电渣炉钢等。转炉钢还可以分为底吹、侧吹、顶吹和纯氧吹炼等转炉钢。平炉钢多为碱性,平炉钢由于冶炼时间长、能耗高,正在逐步被淘汰。
按脱氧程度和浇注制度的不同可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢,在表1中分别用(F)、(b)、(Z)和(TZ)表示冶炼时钢的脱氧方法。
沸腾钢为脱氧不完全的钢,在冶炼后期,钢中不加脱氧剂(如硅、铝等),浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象(气体逸出)。这类钢的特点是钢中含硅量很低,标准规定含硅量不高于007%,这类钢的优点是钢的收得率高,生产成本低,表面质量和深冲性能好。缺点是钢的杂质多,成分偏析较大,因而性能不均匀。
镇静钢是完全脱氧的钢,浇注时钢液镇静不沸腾。钢的组织致密,偏析小,质量均匀。合金钢一般都是镇静钢。
半镇静钢是脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间,浇注时有沸腾现象,但与沸腾钢相比较,沸腾现象较弱。这类钢具有沸腾钢和镇静钢某些优点。
2 按化学成分分类
根据国家标准GB/T13304-91,按照化学成分分类可以把钢分为非毕此合金钢、低合金钢和合金钢。
非合金钢是铁-碳合金,其中含有少量有害杂质元素(如硫、磷等)和在脱氧过程中引进的一些元素(如硅/锰等)。非合金钢有两类:碳素结构钢和高级碳素结构钢。
低合金钢是在碳素结构钢的基础备兆上加入少量合金元素(一般含量小于35%),用以提高钢的性能。
合金钢是为了改善钢的某些性能而特意加入一定量合金元素的钢。根据钢中所含合金元素,合金钢又可分为锰钢、铬钢、硅锰钢、铬锰钢、铬锰钼钢等很多类。
3 按冶金质量分类
如第一节所述, 按冶金质量分类钢可以分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。
4 按金相组织分类
按钢的金相组织分类可分为铁素体型、奥氏体型、珠光体型、马氏体型、贝氏体型、双相(如马氏体/铁素体)类型等。
5 按使用加工方法分类
按照在钢材使用时的制造加工方式可以将钢分为压力加工用钢、切削加工用钢和冷顶锻用钢。
压力加工用钢是供用户经塑性变形制作冷件和产品用的钢。按加工前钢是否经过加热,又分为热压力加工用钢和冷压力加工用钢。
切削加工用钢是供切削机床(如车、铣、刨、磨等)在常温下切削加工成零件用的钢。
冷顶锻用钢是将钢材在常温下进行锻粗,做成零件或零件毛坯,如铆钉、螺栓及带凸缘的毛坯等,这种钢也称为冷锻钢。
6 按用途分类
按照用途不同可以把钢分为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢、弹簧钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、不锈耐酸钢、耐热钢和电工用硅钢十二大类。
为了满足专门用途的需要,由上述钢类又派生出一些为专门用途的钢,简称为专门钢。它们包括:焊接用钢、钢轨钢、铆螺钢、锚链钢、地质钻探管用钢、船用钢、汽车大梁用钢、矿用钢、压力容器用钢、桥梁用钢、锅炉用钢、焊接气瓶用钢、车辆车轴用钢、机车车轴用钢、耐侯钢和管线钢等。
本节将依序介绍按钢的用途所分的十二大钢类的牌号表示方法、执行标准、牌号(钢号)、主要特点和用途。
(1).碳素结构钢
a 牌号表示方法
钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音”Q”、屈服点数值(单位为MPa)和表1中规定的质量等级符号、脱氧方法符号按顺序组成,例如:Q235AF、Q235BZ等。
在碳素结构钢的牌号组成中,表示镇静钢的符号“Z”和表示特殊镇静钢的符号“TZ”可以省略,
b 执行标准和牌号
GB/T700-88标准规定了碳素结构钢的具体牌号和化学成分、力学性能等技术条件。
在标准中现含有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号,它们的主要区别在于化学成分(主要是碳含量)和力学性能不同。
c 主要特点和用途
碳素结构钢按钢中硫、磷含量划分质量等级。其中,Q195和Q275不分质量等级;Q215和Q255各分为A和B两级;Q235分为A、B、C、D四个等级。按冶炼时脱氧程度的不同,碳素结构钢又可分为沸腾钢(F)、半镇静钢(b)和镇静钢(Z)。
碳素结构钢是一种普通碳素钢,不含合金元素,通常也称为普碳钢。在各类钢中碳素结构钢的价格最低,具有适当的强度、良好的塑性、韧性、工艺性能和加工性能。这类钢的产量最高,用途很广,多轧制成板材、型材(圆、方、扁、工、槽、角等)、线材和异型材,用于制造厂房、桥梁和船舶等建筑工程结构。这类钢材一般在热轧状态下直接使用。
(2)优质碳素结构钢
a 牌号表示方法
钢的牌号采用阿拉伯数字或阿拉伯数字和化学元素符号以及表1中规定的符号表示。以二位阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计),例如:“08F”、“45”、“65Mn”。
较高锰含量(070-120%)的优质碳素结构钢在表示平均含碳量的阿拉伯数字后面加上化学元素Mn符号,例如“65Mn”即是平均含碳量为065%、含锰量为090-120%的优质碳素结构钢。
优质碳素结构钢按冶金质量分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。高级优质钢在牌号后面加A;特级优质钢加E;优质钢在牌号上不另外加符号。例如:平均含碳量为020%的高级优质碳素结构钢的牌号表示为“20A”。质量等级间的区别在于硫、磷含量的高低。
镇静钢一般不另外标符号,例如:平均含碳量为045%的优质碳素结构钢镇静钢,其牌号表示为“45”。
专用优质碳素结构钢采用阿拉伯数字(平均含碳量)和表1中规定的代表产品用途的符号表示。例如:平均含碳量为020%的锅炉用钢,其牌号为“20g”。
b 执行标准和牌号
国家标准GB/T699-1999规定了优质碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能等技术条件以及钢材的试验方法和验收规则。
标准中现有“08F”、“45”、“85”、“70Mn”等三十一个牌号。
c 主要特点和用途
优质碳素结构钢牌号的区别主要在于含碳量不同。通常根据含碳量将优质碳素结构钢分为低碳钢(C 025%)、中碳钢(C 025-060%)和高碳钢(C >060%)。低碳钢主要用于冷加工和焊接结构,在制造受磨损零件时,可进行表面渗碳。中碳钢主要用于强度要求较高的机械零件,根据要求的强度不同,进行淬火和回火处理。高碳钢主要用于制造弹簧和耐磨损机械零件。这类钢一般都在热处理状态下使用。有时也把其中的“65”、“70”、“85”、“65Mn”四个牌号称为优质碳素弹簧钢。
优质碳素结构钢产量较高,用途较广。多轧制或锻制成圆、方、扁等形状比较简单的型材,供使用单位再加工成零、部件来使用。这类钢一般需经正火或调质等热处理后使用,多用于制作机械产品一般的结构零、部件。
(3)低合金高强度结构钢
a 牌号表示方法
钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音”Q”、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D、E)三部分按顺序排列组成,例如:Q390A、Q420E。
低合金高强度结构钢的脱氧方法分为镇静钢和特殊镇静钢,因此在牌号的组成中表示脱氧方法的符号“Z”和“TZ”予以省略。
低合金高强度结构钢通常也可以采用二位阿拉伯数字和化学元素符号表示,例如:“16Mn”。
专用低合金高强度结构钢一般采用代表屈服点的符号“Q”、屈服点数值和表1中规定的代表产品用途的符号来表示。例如:“Q295HP”为焊接气瓶用钢的牌号;“Q345R”是压力容器用钢的牌号。
专用低合金高强度结构钢的牌号通常也可以采用阿拉伯数字(用二位阿拉伯数字表示平均含碳量,以万分之几计)、化学元素符号以及产品用途符号表示。例如:压力容器用钢“16MnR”。
b 执行标准和牌号
国家标准GB/T1591-94规定了低合金高强度结构钢的牌号、化学成分、力学性能等技术要求以及钢材的试验方法和检验规则。标准中现含有“Q295”、“Q345”、“Q390”、“Q420”、“Q460”五个牌号,区别在于化学成分和力学性能上的差异。
c 主要特点和用途
低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上,加入少量合金元素(一般不超过3%)冶炼的低合金钢。过去曾经称其为普通低合金钢或低合金结构钢。这类钢碳含量低(不超过02%),合金元素主要有钒、铌、钛、锰、硼等,这类钢与碳素结构钢相比,强度较高、韧性好,有较好的加工性能、焊接性能和耐蚀性。
低合金高强度结构钢钢材品种主要有热轧型钢、棒材和钢板。这类钢材广泛地应用于制造锅炉、桥梁、化工、矿山、船舶等设备。
(4)合金结构钢
a 牌号表示方法
钢的牌号采用阿拉伯数字和化学元素符号表示。采用二位阿拉伯数字表示平均碳含量(以万分之几计),放在牌号头部。合金元素含量表示方法为:
1、当平均合金元素含量低于15%时,牌号中仅标明元素,一般不标明含量;
2、当平均合金元素含量为150-249%, 250-349% % 时,相应地在合金元素符号后面加上。例如:碳、铬、锰、硅的平均含量分别为035%、125%、095%、125%的合金结构钢,其牌号表示为35CrMnSi;碳、铬、镍的平均含量分别为012%、075%、295%的合金结构钢,牌号表示为12CrNi3。
合金结构钢均为镇静钢,表示脱氧方法的符号“Z”予以省略。
合金结构钢按冶金质量的不同分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。高级优质钢在牌号后面加A;特级优质钢加E;优质钢在牌号上不另外加符号。
专用合金结构钢,在牌号的头部加上代表产品用途的符号表示。例如:碳、铬、锰、硅的平均含量分别为030%、095%、095%、105%的铆螺钢,其牌号表示为“ML30CrMnSi”;碳、锰的平均含量分别为030%、160%的锚链钢,其牌号为“M30Mn2”。
b 执行标准和牌号
国家标准GB/T3077-1999规定了合金结构钢的牌号、化学成分、力学性能、低倍组织、表面质量、脱碳层深度、非金属夹杂物等方面的技术要求。 标准中现含有二十四个钢组(或称钢种),共计七十七个牌号。钢组是按钢中所含有的合金元素来划分的,每个钢组都含有多个牌号。例如:Cr钢组含有“15 Cr”、“50Cr”等八个牌号。
c 主要特点和用途
合金结构钢是在碳素结构钢的基础上,加入一种或几种合金元素,用以提高钢的强度、韧性和淬透性。根据化学成分(主要是含碳量)、热处理工艺和用途的不同,又可分为渗碳钢、调质钢和氮化钢。
合金结构钢的钢材品种主要有热轧棒材和厚钢板、薄钢板、冷拉钢、锻造扁钢等。这类钢材主要用于制造截面尺寸较大的机械零件,广泛用于制造汽车、船舶、重型机床等交通工具和设备的各种传动件和紧固件。
(5)弹簧钢
a 牌号表示方法
按照化学成分,弹簧钢可分为优质碳素弹簧钢和合金弹簧钢。
优质碳素弹簧钢是含碳量在06-09%范围内的优质碳素结构钢。牌号的表示方法与优质碳素结构钢相同。
合金弹簧钢牌号的表示方法与合金结构钢相同。例如:碳、硅、锰的平均含量分别为060%、175%、075%的弹簧钢,其牌号表示为“60Si2Mn”。高级优质弹簧钢在牌号尾部加符号“A”,例如,“60Si2MnA”。
b 执行标准和牌号
国家标准GB1222-84规定了弹簧钢的牌号、化学成分、力学性能、钢材的低倍组织、表面质量、脱碳层深度、等方面的技术要求和试验方法及检验规则。
根据标准,合金弹簧钢包括55SiMn、60Si2Mn、30W4Cr2VA等十三个牌号。
c 主要特点和用途
由于弹簧在冲击、振动或长期交变应力下使用,要求专门用来制造弹簧的弹簧钢具有高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强度的同时,还要求其具有一定的淬透性。
合金弹簧钢的含碳量稍低(不高于064%),主要靠增加硅含量,加入少量的合金元素铬、钼、钒、硼、钨(总含量一般不高于20%)来提高性能。
弹簧钢钢材品种主要有热轧圆钢、方钢、冷拉圆钢、热轧扁钢、盘条和钢丝等。热轧钢材以热处理状态或者不经热处理交货;冷拉钢材以热处理状态交货。弹簧钢钢材用于制造螺旋簧、扭簧及其它形状弹簧,在飞机、铁道车辆、汽车和拖拉机等运输工具以及其它工业产品上得到广泛应用。制造厂将弹簧钢钢材加工制造成各式弹簧,并经热处理后直接使用,因而对钢材的表面质量的要求比其它钢种更为严格,对脱碳层深度也有严格要求。
1按化学成分分类
碳素钢按化学成分(即以含碳量)可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
⑴ 低碳钢 又称软钢,含碳量从010%至025%低碳钢易于接受各种加工如锻造,焊接和切削,常用于核租制造链条,铆钉,螺栓,轴等。
⑵ 中碳钢 碳量025%~060%的碳素钢。有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。除碳外还可含有少量锰(070%~120%)。按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。热加工及切削性能良好,焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高,而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理,直接使用热轧材、冷拉材,亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为 HRC55(HB538),σb为600~1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中,中碳钢得到最广泛的应用,除作为建筑材料外,还大量用于制造各种机械零件。
⑶高碳钢 常称工具钢,含碳量从060%至170%,可以淬硬和回火。锤,撬棍等由含碳量075%的钢制造切削工具如钻头,丝攻,铰灶旦刀等由含碳量090% 至100% 的钢制造。
2按钢的品质分类
按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。
⑴普通碳素结构钢又称普通碳素钢,对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。在中国和某些国家根据交货的保证条件又分为三类:甲类钢(A类钢)是保证力学性能的钢。乙类钢(B类钢)是保证化学成分的钢。特类钢(C类钢)是既保证力学性能又保证化学成分的钢,常用于制造较重要的结构件。中国目前生产和使用最多的是含碳量在020%左右的A3钢(甲类3号钢),主要用于工程结构。 有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒,以限制晶粒长大,使钢强化,节约钢材。在中国和某些国家,为适应专业用钢的特殊要求,对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整,从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢(如桥梁、建筑、钢筋、压力容器用钢等)。
这是我国一种根据钢材的主要“成分”和钢材的主要适合“用途”来命名钢材的称谓方式皮者老。</xml:namespace>“碳素嫌宏钢”—是指这种钢材含碳量小于211%,除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外,不含其他合金元素的铁碳合金。“结构钢”—是指符合特定强度和可成形性等级的钢。可成形性以抗拉试验中断后伸长率表示。结构钢一般用于承载等用途(如梁、架、轴、紧固件),在这些用途中,选择钢材的强度必须符合设计标准。钢材的主要“成分”(铁碳合金)和适合“用途”(做结构件)都合符上面两个描述的钢材称为〈碳素结构钢〉此外,含有其他合金元素的钢材称为〈合金钢〉。热处理以后适合做工具(刀燃升具或夹具)的称为〈工具钢〉;适合做轴承的称为〈轴承钢〉;适合做量、检具的称为〈量具钢〉等等。如:合金工具钢等。