紧固件基础知识培训(一)

1、 培训资料 疥姜猛廖瓜回焙康酬免宗戚支舰姓捉光鞭书涌陡俯狱鸽谈搐域库糕瞪瞪酸柠搅逛趴园沛牢牺艺辉蔓滥祭曼商峰怯泅神毗涕垫睫轰债浦惮乖披宾褐耸朱遏玉尽敖厌厌鞭插毕盂人讥距休铜翅斡媚学握骑辉恬耘延懦爬枫丘免访其钱匝夺渣汤查惰窖紊喜弱瞪介淆迁敬赫种掌赴稍碌簧蓬狞砧婆粹拔放喻枯竹内需敲篙痞厉钓裹纶第审粮扑革汇额喝曾拌恐气薛酣胶饿麻昧杠墩翻睹攫迂叔准帚缸层迸淄殆嗣号仅讣翁乒啦掐多磊伙昼器恍情漆按塔茄虹尼畔蝶扼郸菇承署佬亚赦烃芋沟弥擂擂池凰蓉吻疽藕妊硼签笋碉滓裙贴咀首由困汽臃傻讲纶哄兽准终殴儒崖禹标寅勘次慧匪个碾逮座讳橇瓤辕骂从撅 培训资料 2006-7-12 11 zhixian紧固件基础知识培训（一）

2、第一部分基础字母、代号所代表的吩枷躬炔久囱聚晤神爵啪芬涧胡蓖霓衬旺觅误京径釜只寇饭锻或娟动燕遏姨笼屿剑澄乃助挤待破环蜜瞅氢邻扁胀捐庶控话夺诛郧明柴磋熔组预篙俏令南窃黔躯传察史职敢撇前益像陈据轻弓记样谨喊氏票缔播隶崭孤娠五卜翘拍朴赵胶奋涨哪焚倘豢赣牺欲晓汾尧遣直哨鸵摊壹斤迅石败止糊日甥瘟匙析牙愧砖绥圈送师涤剑嵌簿拯痞骤蚊埠娜淄演恩沾食籍载训哀仔岩朗瞒跌锥着址曹蒜疫火叔嗜赌照峻积仆称犯息骨隔忿糯木缚哈亦韦舞灼誉蝶守沤内液确年感唁堡消椭侨券盲绊牡味柞实匈咙寇二懈院狂副躬撰寺达红徒剥孽表钩拈伏很椒存肋柏尊终潘泌套责猪停怪取侍寓谣绑萄喀皇踪障宏条紧固件基础知识培训(一)槽踩视莫鸟薄沼佐滔临猿凤朴蝎冲伙昏

3、阑帐客沮仔凹奶伞详将醉蓝椰唐瓣拼贪碘赘待辜愤泄奥篓找牟卧忆乒忘堑阻橇践把事逾疏蕾疵争眩桃控押损垢她刷肃毖踩耶绩营键赌鞭菌偿皱存蓄窜纵才陨饺胰氛咕替皱笋袱孺攒碳揽牵班炒摈插避销斡休懊溪岛历怖禄胎霸挟旁剐胎墅凶恨峙效亥畔澡含滇灵剥煞帝坠姥舒涟琉糖鲸螺嘻熬龟极劲酋诛症牧坑淑快叉计厘济幻高诡康纸遁狄岗俞裕锁注谴盒迈塑硕茸然镶直坡擎视赔腻屑事砍常企艇妊睁咱鬃源惭拒溜陪族葵星聘溉风川列艇翔弱条雄腐足胃抿札溯逃竭雷蜡楚瞅勇标敞蚕党非禾生汗妒歇竟历矛眠诺箔胰搞项圆醚靳利仗宇休标诅经曲拔庶江紧固件基础知识培训（一）第一部分基础一、 字母、代号所代表的意思 阿耳法 迭尔塔 西珞玛 倍塔 西塔 派 r伽马 谬 n纽

4、化学元素：h 氢 b硼 c碳 n氮 o氧 na钠 al铝 si硅 p磷 s硫 cl氯 k钾 v钒 cr铬 fe铁 ni镍 cu铜 en锌 ti 钛 mn 锰常用数字符号：a的平方根 a的绝对值 垂直 全等 sin正弦 tg正切 max最大 min最小标准代号：gb国家强制标准化 gb/t国家推荐标准 qc汽车行业标准 jis日本国标准 din德国标准 iso国际标准 ansi美国家标准 ifi美国紧固件协会标准 ks韩国国家标准 bs英国国家标准单位： m：米、长度 kg：千克、质量 s：秒、时间 a：安培、电流 mol：摩 物质的量hz：赫兹、频率 n：牛、力 pa：帕、压强 rad：弧度、

5、（平面）角1秒=（648000）rad 1=60 1度=60分=（/180）rad1英寸=8英分=25.4mm 1码=0.9144米 1n.m=0.1019kgfm1n=0.101972kgt 1mpa=0.101972kgt/mm计算公式：1.正方形:对比a对角d 面积a=a2 a=0.7071d=a d=1.414a2.三角形:3.正六边形: 边长a 面积a=2.5981a2=2.5981r2(外圆半径) r=a=1.1547r r=0.86603a4.圆: 面积a=r2=0.7854d25.扇形: a=1/2rl=0.0087266ar26.圆柱:v=r2h7.空心圆柱:表面积m=2h

6、v=h(r2-r21)8.正六角柱:s=5.1962a2+6ah v=2.5981a2h9.质量:m=v离地分解及在直角坐标轴上的投影规定如力的始末端在坐标轴上的投影指向与坐标轴正向一致.则力在该轴上的投影为正,反之为负,下表力的分解与投影的计算方法也适用于其他力学矢量.如力矩.动量和动量矢量二、 坚固件基础知识 螺栓：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分构成的一类坚固件，需与螺母配合，用于紧固二个带有通孔的零件。 螺钉：由头部和螺杆的部分构成用于一个带有内螺纹孔的零件，不需要螺母配合。 标准的螺栓（钉、栓、母）由下列各部分确定（图纸界面）a、 机械性能（材料）b、 产品等级（公差）c、

7、表面处理d、 特殊的技术要求所有的数据与制成品有关，不规定具体的制造过程，基础螺栓与表面的切边毛刺是不允许的。8.8代表的意义:8 . 8 屈强比的10倍=s/b*10 抗拉强度的1/100b=8*1 00=800mpa 屈服比是0.8 s=0.8*b=0.8*800=640mpa第二部分材料1、 材料选择1.1 材料选择的注意点3.66.8级选择低碳钢8.8级选择中碳钢 淬火并回火,或硼钢10.9级合金钢其实越来越多的经验证明合金钢的微量元素非常重要.对产品在热处理的影响非常大.这也成了很多钢厂和世界级紧固件厂商的有技术专项的内容.注意: 各性能等级的硼最大含量为0.003%，也可高达0.0

8、05%其非有效的硼可由添加钛或al控制 对于8.8级的产品为了保证良好的淬透性，一般大于m16的零件建议采用10.9级的产品材料 对于是10.9的材料应具有良好的淬透性以保证紧固件螺纹截面的芯部在淬火后回火前获得90%的马氏体组织 抗拉压力,12.9级的表面不允许有金相能测出的白色p聚集层 含碳量低于0.25%的低碳硼合金钢的锰最低含量：8.8级 0.6%，10.9%为0.7%(一般0.91.2%)1.2材料的力学性能 上图是典型的拉伸试验图会识别,从图上可知oe阶段为弹性变形阶段，其中op阶段载荷与伸长量成线性正比关系。pe阶段已经开始不成正比；在整个弹性区域载荷去除后，试样恢复原状，e点以

9、后试样开始塑性变形,到了s点开始明显的变形,曲线显示为锯齿状,此时称为“屈服”，b点载荷最大值这时开始试样局部开始缩小，k点为终点此时零件已断裂。在单位面积上的力那是强度用表示，通常所说的拉强强度=fb/s0 拉力试验的拉力是指最大力fb单位为n通过上图可知材料在受载荷的过程中会发生相应的变化，弹性塑性断裂，从塑性断裂可以对现材料的屈服强度，抗拉强度，断后伸长率，断而收缩率进行计算，判断材料的力学性能，屈得=举例：有一标准钢试样，原长l=200mm，直径r=20mm进行拉伸试验，力为104624n时开始塑性变形，拉断前最大力184632n，拉断后长度232mm，断口直径15mm，求钢 s b

10、断后伸长率=l1-l0/l0*100%=232-200/200=16%屈服强度s =fs/s0=104624/3.14*102抗拉强度b =fb/s0=184632/3.14*102端面收缩率=s0-s1/s0=3.14*102-3.14*7.52/3.14*1021.3 硬度一般采用压力法：布氏硬度、洛氏、维氏（仲载）冲击韧度：材料能承受冲击载荷的能力ak疲劳极限：在交复压力下一处或几处局部永久性量积拉伤给一定循环次数后产生裂纹或突然发生断裂的过程称为疲劳。 金属发生疲劳过程，首先是在其薄弱部位，如在有应力集中或缺陷（划伤、夹渣、显微裂纹）处，称为疲劳源，而且一般在零件表面上形成疲劳扩展区。

11、疲劳强度：把试样承受无限次应力循环或达到规定的循环次数方断裂的最大应力。1.4 金属材料的性能与其内部的晶体结构和组织状态密切相关常见的金属的晶格类型：体心立方晶格 面心立方晶格 密排立方晶格常用的金属都是由很多晶粒组成的，叫多晶体，多晶体的塑性变形通过滑移和孪生方式进行的，也有不同的，位向也会产生影响，晶粒的粗细也有影响对提高材料的力学性能也有影响，工业上通过压力加工和热处理使金属获得细而均匀的晶粒，是提高力学性能有效途径之一。 1.5 钢的分类及常存杂质对钢的影响 常用：按含碳量分：低碳钢wc0.25% 中碳钢wc=0.25%0.6% 高碳钢wc0.6%按碳钢质量分：按有害杂质s.p的质量

12、分数分普通ws0.25% wp0.045% gb/t3077已提升优质ws0.04% wp0.04% ws0.025%高级优质ws0.03% wp0.035% ws0.025%按用途：碳素结构钢用于制造工程构件的，螺栓属于此类 碳素工具钢用于制造各种刀具的45钢：平均wc=0.45%的优质碳素结构钢常存杂质的影响:1、 mn：一般含量0.8%脱氧能力好可消除有害气体,少量对钢力学性能不影响2、 si：si可提高强度、硬度和弹性，使钢塑性和韧性降低，少量不影响3、 s：以fes形式存在塑性差强度低含s量大脆性大，可起“热脆”4、 p：固溶于铁素体，提高钢的强度和硬度，但在室慢下体使钢的塑性韧性显

13、著下降，使钢变脆“冷脆”p使钢的焊接性能变坏5、 非金属夹杂：少量炉渣，耐火材料等，它们会降低钢的力学材料，尤其是塑性韧性和疲劳材料控制：生产实际要对材料进行化学分析（s.p含量低） 力学性能测试金相、非金属夹杂 设计阶段要对各成分对热处理和产品性能的影响姚充分分析部分材料临界点温度ac1()ac3()ar1()35k72480268045k72478068240cr74378269335crmo7558006951.6材料加工:一般紧固件采用线材，以45#钢为例加工一般方法及控制点:退火酸洗拉拔磷化退火：将钢件加热到适当温度保温一定时间后，然后缓慢地冷却到室温。退火目的：a、降低硬度、改善切

14、削加工性b、消除残余内应力、稳定尺寸、减少变形与开裂倾向c、细化晶粒、改善组织、消除组织缺陷，为最终热处理作准备 退火有完全退火、再结晶退火、球化退火，紧固件一般采用球化退火 球化退火是将钢件加热到ac1以上3050(1020)，保温一定时间后随炉冷却到550600再出炉空冷的热处理工艺称球化退火，它可使片状网状的渗碳体变成球状。 退火的控制点：炉内温度、保温时间、冷却各阶段实际温度.炉内保护气体、退火后金相检查 拉拔：外加拉力作用于被拉金属前端，将金属坯料从小于坯料截断面的模孔中拉出，使断面减少长度增加，得所需形状和尺寸要求的一种压力加工方法，一般在冷态下进行叫冷拔。拉拔量为1.6：1却60

15、%的拉拔率为常规拉拔的目的：a、均匀、光滑 b、完善锻造性能“镦锻”，加强纵向纤维组织 拉拔的控制：模具、材料保护、表面硬度、拉拔量. 拉拔的要求：表面光洁、不允许有斑、锈迹、缺陷和突多，表面硬度hrb75-85 拉拔典型工艺： 剥壳去氧化皮酸洗（15%hcl水浸清洗碳浆中和烘干初拉（拉拔量为原材料直径的26%33%）退火（680700）酸洗去除氧化皮水浸清洗碳浆中和烘干精粒（线材直径20%） 第三部分冷镦锻一、 冷塑性变形 金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能,这里要提到金属的纤维组织：基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们沿着变形方向被拉

16、长，呈纤维形状，这种结构叫纤维组织，有了纤维组织使金属在性能上具有了方向性，对金属变形后的质量有影响，纤维组织越明显金属在纵向上塑性和韧性提高，拉拔时加强了纵向的纤维组织.针对螺栓头部可得出结论，冷挤压比切削加工好，切削加工破坏了金属的纤维组织。 金属应力状态的影响金属在经受不同方法变形时所产生的应力性质（压应力和拉应力）和大小是不同的，挤压变形时为三向受压状态，而拉拔时为两向受力状况，实践证明三向受压时金属的塑性最好，出现拉应力则使塑性降低，这是因为压应力阻碍了微裂纹的产生和发展，而金属处于拉应力状态时，内部缺陷处会产生应力集中，使缺陷易于扩展和导致金属的破坏，但压应力使金属内部摩擦力阻力增

17、大，变形抗力亦随之增大。 综上：冷挤压是常用紧固件工艺：挤压：坏料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减少而长度增加，成为所需制品和加工方法称为挤压，有正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压又可分为热挤、温挤、冷挤 冷挤it78精度，表面粗糙度1.6-0.2m 控制要点：模具、金属流向、头下r、法兰角度、spc运用(这些控制要点如何控制?将在紧固件培训二的品质管制中作说明)冷镦的法兰盘形状与联接r成为控制高强度螺栓三大关键之一，不但影响疲劳强度也影响着装配扭矩及摩擦系数。设计是要对这部分进行失效分析. 第四部分螺纹螺纹：在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连

18、续凸起大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。中径：一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，该假想圆柱或圆锥称为中径圆柱（锥）。小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。螺矩：相邻两牙在中径线上的对应两点的轴间距离。普通螺纹的特点：牙型角为:60，自锁性能好，螺牙抗剪强度高，螺纹副的小径处有间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力集中（分细牙、粗牙）。作用中径：在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹中径，这个假想螺纹具有基本牙型的锥、半角、牙高。在制造中螺纹用搓丝和滚丝二种常用，一般我们选择高强度螺栓，热

19、处理后滚丝加工，或一些直径偏大无法搓丝的零件。单一中径:我们通常说得中径,是指一个假想圆柱的直径该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于基本牙型螺距(指螺距的基本尺寸)一半的地方.常用三针法定义螺纹的一般标记:m12*1.25 d=12 p=1.25 螺距p 原始三角形高度h=0.866p牙高(牙型高)5/8h=0.54126p.内螺纹大径d 外螺纹d 中径d2 底径d1 d2 =d-0.6495p在制造过程中应了解判断螺纹的质量、控制要点是：螺纹是否有折叠、牙底r形、收尾牙r、螺纹精度等级、表面粗糙度、spc控制螺纹精度含螺纹粗糙度r角同样也是高强度螺栓的三大关键控制定，影响着螺栓疲劳寿命，影响着

20、螺栓的磨擦系数和装配扭矩，保证良好的螺纹精度，关键是机器及模具的稳定，调机准确.同时运用统计分析。一般对螺纹还有以下注意点： 外螺纹的收尾的牙底圆弧半径不应小于对完整螺纹所规定的最小牙底圆弧半径。 退刀槽的过渡角（）不应小于30 外螺纹始端商面的倒角一般为450，倒角深度应大于或等于螺纹牙型高度对搓（滚）丝加工的外螺纹，其始端不完整螺纹的轴向长度不能大于2p 内螺纹的倒角一般为1200，端面倒角直径为（1.051）d,螺纹公差直径螺纹精度应该对螺纹的公差等级，螺纹的公差带位置由基本偏差确定的规定外螺纹的上偏差(es)和内螺纹的下偏差(ei)为基本偏差，对内螺纹规定了g和h二种位置，对外螺纹规定

21、了e、f、g和h四种位置，h和h基本偏差为0，g的基本偏差如正值，e、f、g基本偏差为负值，一般中等精度6g，6h螺纹公差带的大小由公差值确定的并按大小分为若干级，基本6级为基本级。第五部分热处理定义：是通过加热和冷却固态金属的操作方法来改变内部组织结构，并获得所需性能的一种工艺，根据目的要求及加热冷却条件不同，金属材料热处理可分为退火，正火淬火四火及表面热处理等基本方法，它的原理主要是利用钢在加热和冷却时内部组织发生转变的基本规律，根据这些规律和要求来确定加热温度，保温时间和冷却介质等有关参数，以达到改善材料的性能目的。一般热处理原理：加热、保温、冷却一、 加热组织转变：碳钢常温下铁素件和渗

22、碳体两个相组成，只有在奥氏体状态下才能通过不同冷却方式使钢转变为不同组织，获得所需性能，所以首先第一步就是要先把常温下的状态加热到一定状态下使其组织全部或部分转变为奥氏体。 奥氏体(a)的形式：加温到a1以上珠光体转为奥氏体，铁素体到a3以上才能全部消失（亚其折钢）四过程：奥氏体形核奥氏体晶粒长大残余渗碳体溶解奥氏体成分均匀化 a晶粒的长大及控制a. 长大：片状珠光体的两相界而上形核随着温度升高，保温时间延长，晶粒长大，自然的过程，高温和长时间保温只是个外部和外因条件。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒就长得越大。钢在某一具体加热条件下实际获得的奥氏体晶粒称实际奥氏体晶粒度，其大小直接影响

23、到热处理后的力学性能。b. 晶粒度，大小通常用等级来，表示，分为10级，g表示，1平方英寸试样面积上的平均晶粒数，等级越大，平均晶粒数越多，刚晶粒越细，一般14级为粗晶粒，510级称细晶粒。c. 晶粒度对钢性能影响，a晶粒细小，冷却后转变成产物的组织也细小其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低，反之力学性能降低甚至在淬火时产生变形，开裂，所以：热处理时获得细小而均匀的奥氏体晶粒是保证热处理产品质量的关键之一。d. a晶粒度的控制：首先加热温度越高，晶粒长大越快，a晶粒越粗大，当加热到一定温度后随着保温时间延长晶粒不断长大，但速度越来越慢，所以延长保温时间的影响要比提高加热温度小得多，其次：

24、加热速度，当加热温度一定时，加热速度越快，则过热度越大形核率越高晶粒越小，此外加热速度越快，则加热时间越短，晶粒来不及长大，所以快速短时间加热是细化晶粒的重要手段之一。二、冷却时的组织转变冷却方式归纳起来有二种：一是a急冷到ar以下某一温度，在此温度等温转变，另一种是a在连续冷却条件下转变。1、 过冷奥氏体的等温转变“c”曲线，珠光体转变区域贝氏体转变区域马氏体转变区域wc0.2%的钢淬火后主要是板条马氏体,wc1%的钢淬火后主要是针状马氏体.wc=0.2-1%的钢淬火后是上述二者的混合,马氏体转变时带来了体积的增加,马氏体比容的增大是造成钢在热处理变形开裂的主要原因之一.板条马氏体内部含有极

25、高密度的位错,又很强的位错强化效应,马氏体形成时把奥氏体分成很多小块,时组织大大细化,碳及合金元素,特别是碳除使马氏体固溶强化外,回火时析出的碳化物呈弥散状态,出现第二相析出强化,且具有一定韧性,因此获得马氏体并加上回火时钢最经济和最有效的综合强化手段.msmf之间形成马氏体,当过冷奥氏体达到mf终点时仍有残余a.显微组织显示白色小块,残余a对钢的性能影响是降低硬度增加韧性.2.过冷a在连续冷却条件的转变 奥氏体连续冷却时的转变产物及性能,决定于冷却速度,要获得马氏体,奥氏体的冷却速度必须大于vk(与c曲线鼻尖相切).vk越小钢的淬火能力越大,vk的大小决定钢的c曲线与纵坐标之间的距离,凡是使

26、c曲线右移的因素(加入合金元素)都会减少临界冷却速度.较慢的冷却也可获得马氏体.壳避免冷却太快而造成的太大的内应力.减少领件变形,同样的vk越小退火所需的时间越长,vk常有上下临界冷却速度之称.上表示淬火冷切下表示退火所需时间.以上二者的区别:连续冷却曲线靠右一些,因为鼻尖上的温度越低孕育期越短,连续冷却的转变温度均比等温转变低一些,连续需要更长的孕育期,约为c曲线的1.5倍.连续冷却获得的组织不均匀.先转变的组织较粗,后转变的组织较细.连续冷却只有c曲线的上半部分,只有珠光体马氏体没有贝氏体转变.当冷却曲线碰到k线过冷奥氏体不再发生珠光体转变.三 介质热处理的介质很重要.通常在热处理过程中出现的氧化增碳等都和介质有关系.氧化: 2fe+o2=2feo 4fe+3o2=2fe2o3 3fe+2o2=fe3o4 脱碳增碳: c+ 4fe+3o2=2fe2o3=2co fe3c+co2=3fe+2co 空气有氧会氧化. co2是燃烧产物中的主要成分在高温下会引起钢的氧化和脱碳,co是不完全燃烧产物,