碳鋼

碳鋼有出色的可加工性，可以滿足比較廣泛的強(qiáng)度性能組合，且與其它緊固件材料對(duì)比成本也較低。

碳鋼的機(jī)械性能對(duì)含碳量很敏感，含碳量通常低于1.0%。對(duì)緊固件來說，普通鋼材分為三種：低碳鋼、中碳鋼和合金鋼。

低碳鋼

低碳鋼的含碳量通常低于0.25%，并且不能通過熱處理來提高強(qiáng)度；只能通過冷作硬化來提高強(qiáng)度。低碳鋼相對(duì)較軟和強(qiáng)度較弱，但具有出色的延展性和韌性，另外還具有易加工性和可焊接性，相對(duì)來說生產(chǎn)成本較低。舉例來說，低碳材料的屈服強(qiáng)度為40000psi，抗拉強(qiáng)度為60000~80000psi，延展性25%EL。最常用的材料是AISI美國鋼鐵學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1006, 1008, 1016, 1018, 1021和1022幾種牌號(hào)。

SAEJ 429標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的等級(jí)1、ASTM A 307等級(jí)A這兩標(biāo)準(zhǔn)在本質(zhì)是相同的，是低碳鋼強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。ASTM A 307等級(jí)B則是一種特殊的低碳鋼等級(jí)，適用于管件和法蘭上的低碳鋼螺栓。它的性能和等級(jí)A基本相同，除了規(guī)定了特殊的最大抗拉強(qiáng)度。這是為了確保一旦在安裝過程中出現(xiàn)了超擰問題，螺栓將在破壞法蘭、閥門和管道之前斷掉。SAE J 429等級(jí)2是一種經(jīng)過冷作硬化來提高強(qiáng)度的低碳鋼等級(jí)。

中碳鋼

中碳鋼的含碳量為0.25~0.6 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。此類鋼可以通過奧氏體化、淬火并回火等熱處理方法來提高機(jī)械性能。普通中碳鋼淬透性較差，必須是較小的截面才能夠充分淬透，并且淬火時(shí)需急冷。這就意味著緊固件的最終性能取決于其規(guī)格大小。請(qǐng)注意SAE J 429等級(jí)5、ASTM A325和ASTM A 449中隨著直徑增加其強(qiáng)度性能逐漸“退化”的說明。

從強(qiáng)度與成本的比率來說，經(jīng)熱處理的中碳鋼零件有出色的承載能力，同時(shí)具有很低的屈強(qiáng)比；也有很好的韌性。常用的材料是AISI美國鋼鐵學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1030、1035、1038和1541幾種牌號(hào)。

合金鋼

當(dāng)碳鋼的含錳量超過1.65%、或硅或銅的含量超過0.6 %、或含鉻量不超過4%時(shí)，可稱為合金鋼。另外，當(dāng)碳鋼中加入了規(guī)定最低含量的成分如鋁、鈦、釩、鎳或其它元素以達(dá)到某些性能要求的也稱為合金。鉻、鎳、鉬的加入可以提高合金鋼熱處理后的材料強(qiáng)度和延展性能。

SAEJ 429等級(jí)8、ASTM A 354等級(jí)BD、ASTMA 490、ASTM A 193 B7都屬于常見的合金鋼緊固件。

不銹鋼

不銹鋼是鉻含量達(dá)到10.5%以上的鐵基合金鋼。鉻的存在使鋼材表面生成一層看不見的膜，它能防止氧化，使材料“鈍化”或者說抗腐蝕。添加其它如鎳或鉬等元素能提高抗腐蝕性、強(qiáng)度和耐溫性。

不銹鋼可按其金相組織分為三個(gè)種類：奧氏體、馬氏體和鐵素體。每一類都有各自的特性，并且還細(xì)分成幾個(gè)等級(jí)或類型。而且，為了適應(yīng)不同的腐蝕條件、溫度范圍、強(qiáng)度要求、焊接性能、機(jī)加工切削性能、冷作硬化和成型能力等需要，可以通過改變化學(xué)成分來進(jìn)一步研制出新的合金鋼。

奧氏體不銹鋼的鉻和鎳的含量比其它類型的不銹鋼高。奧氏體不銹鋼不能通過熱處理來提高硬度。但具有較高的抗腐蝕性。一般沒有磁性；但在冷加工過程后部分零件可能產(chǎn)生輕微的磁性。奧氏體的抗拉強(qiáng)度為75000~105000psi。

18-8不銹鋼是典型的奧氏體不銹鋼類型，含有約18%鉻和8%鎳。18-8不銹鋼中包括302、303、304和XM7等級(jí)別。

常見奧氏體不銹鋼等級(jí)：

·302：常用不銹鋼，在一般大氣條件下表面呈啞光色，在相當(dāng)高的溫度下仍具有較高強(qiáng)度。具有抗腐蝕能。經(jīng)過加工有較高的強(qiáng)度。通常用作鋼絲制品，例如：彈簧、篩網(wǎng)、鋼纜等。也常用作平墊圈。

·302HQ：特別添加的銅元素降低了冷作硬化的效果，使其易于冷墩加工。通常用于機(jī)器螺釘、金屬螺釘和小螺母。

·303：含有少量的硫，具有很好的機(jī)加工性能，經(jīng)常用于加工非標(biāo)螺栓和螺母。

·304：低碳高鉻的不銹鋼，與302相比具有更好的抗腐蝕能力，304是最常用于六角頭螺栓的不銹鋼，常用冷鐓方式加工，對(duì)于大直徑或長規(guī)格螺栓也常用熱鐓方式加工。

·304L：碳的含量比304低，因此強(qiáng)度略低一點(diǎn)。含碳量低也因此使其有很好的抗腐能力和焊接性能。

·309&310：鎳和鉻的含量均高于上述幾種低牌號(hào)的鋼，推薦用于高溫條件下。310對(duì)鹽水和其他惡劣環(huán)境的耐腐蝕性能都非常好。

·316和317：對(duì)海水和多種化學(xué)物質(zhì)的抗腐能力非常卓越，因其含有鉬，其對(duì)表面點(diǎn)蝕有很好的抵抗能力。此類鋼在高溫下比其他奧氏體鋼具有更高的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變強(qiáng)度。

奧氏體不銹鋼的局限性：

·僅適用于低濃度的弱酸。

·在縫隙和密閉的場(chǎng)合，可能沒有足夠的氧氣來維持鈍化膜，可能引起縫隙腐蝕。

·很高濃度的鹵素離子，尤其是氯離子能破壞鈍化膜。

馬氏體不銹鋼經(jīng)熱處理后，其金相組織主是馬氏體組織。此類型的不銹鋼含有鉻12~18%。可通過熱處理提高硬度，焊接性能差，有磁性。馬氏體不銹鋼的抗拉強(qiáng)度約在70000~145,000 psi。此類型不銹鋼材料適用于低腐蝕環(huán)境。

常見馬氏體不銹鋼等級(jí):

·410：?jiǎn)渭兊你t合金材料，不含鎳。它是一種耐腐蝕耐熱的鉻鋼，可淬硬。其易鐓鍛，并有良好的機(jī)械加工性能。由于其硬度較高，主要用于制造自攻自鉆螺釘。與300系列不銹鋼相比，其抗腐蝕能力相當(dāng)差。

·416：除鉻含量略高之外與410材料相似，因此具有更好的機(jī)械加工性能，但抗腐蝕性比410更差。

鐵素體不銹鋼含鉻量12%~18%，但含碳量低于0.2%，有磁性，不能通過熱處理提高硬度，且焊接性能很差。不適用于高腐蝕環(huán)境。

常見鐵素體不銹鋼等級(jí)：

·430：比410不銹鋼抗腐蝕性略高。

沉淀硬化不銹鋼

沉淀硬化不銹鋼經(jīng)過低溫時(shí)效處理和冷加工后能硬化。630型，市場(chǎng)上也叫17-4PH，是緊固件產(chǎn)品使用最多的沉淀硬化不銹鋼。他們有相當(dāng)高的抗拉強(qiáng)度和柔韌性。因此其使用性能不管在高溫或低溫下都表現(xiàn)相當(dāng)好。

鎳和高鎳合金

鎳合金家族有一些性能非常出色的合金。很強(qiáng)的機(jī)械性能很強(qiáng)、優(yōu)越的韌性和延展性以及抗應(yīng)力腐蝕性能。他們?cè)诟邷丶傲阆碌蜏鼐薪^佳的抗腐蝕性能和工作性能。但是鎳基合金的價(jià)格相對(duì)較貴。緊固件行業(yè)使用比較廣泛的鎳合金是鎳銅合金和鎳銅鋁合金。鎳銅合金，市場(chǎng)上的商品名叫蒙乃爾合金，蒙乃爾400是冷鐓成形使用最廣泛的鎳銅合金，無論在加熱還是鹽水中表現(xiàn)出非常好的抗腐蝕性。鎳銅鋁合金，在市場(chǎng)上也叫K-MONEL，是鎳銅合金的延伸。鋁和鈦元素在提高了熱處理的靈敏度，并顯著提高機(jī)械性能。

因科鎳合金和哈司特鎳合金：在一些極端惡劣的條件下，例如高溫和不同種類酸性環(huán)境中，這些優(yōu)秀的材料能夠提供緊固件要求的高強(qiáng)度和很強(qiáng)的抗氧化能力。現(xiàn)有的幾種Inconel和Hastelloy鎳合金都是專利保護(hù)的，均按各自的強(qiáng)度和防腐蝕能力命名了商品名。

鋁

鋁意味著重量很輕。鋁材料曾經(jīng)一度被認(rèn)為是昂貴的單一金屬，如今已構(gòu)成了一個(gè)完整的合金家族。鋁能跟其他金屬合成，制造出適用于不同工業(yè)品和民用品的合金。鋁制緊固件重量是鋼制的1/3。純鋁材料的抗拉強(qiáng)度能達(dá)到13000PSI。常用鋁合金的抗拉強(qiáng)度能達(dá)到低碳鋼的水平。因此，鋁合金緊固件的強(qiáng)度重量比通常優(yōu)于其他任何市場(chǎng)上可見的緊固件材料。鋁沒有磁性，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能良好。鋁的機(jī)加工性能良好，冷熱成型能力也很好。

硅青銅

硅青銅是多種銅硅合金的通稱。大部分材料的成分是高含量的銅和少量的硅。添加錳和鋁以增加強(qiáng)度。有要求時(shí)可加入鉛提高機(jī)械加工性能。硅青銅有較高抗拉強(qiáng)度（優(yōu)于低碳鋼）。其具有高抗腐蝕能力，并且無磁性，是船舶制造的理想選擇，特別適用于掃雷艦。

銅

銅具有一些相當(dāng)有趣的性能特點(diǎn)。它的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能是所有非貴金屬里面最好的，而且在大部分環(huán)境中具有一定的抗腐蝕性能。銅以及銅合金均無磁性。

黃銅

黃銅是由銅和鋅夠成的，是最普遍使用的銅合金。其保留了純銅的大部分有利性能，并有著其他新的性能，且成本較低。黃銅中銅含量是非常重要的，銅含量少的黃銅更硬強(qiáng)度也更高，但是延展性相對(duì)較差。

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