不锈钢紧固件

不锈钢是一组黑色合金，每一种不锈钢都有12%的最小含铬量。铬是一种耐腐蚀的元素，因此，所有的不锈钢都有一种很强的耐腐蚀能力。一般来说，铬的含量越高，耐腐蚀能力越强。

除了铁和铬两种元素，所有不锈钢都含有一定的碳。但是含碳量一般较低。其原因是，碳和铬结合形成碳化物，而以碳化物型式存在的铬对耐腐蚀能力的帮助是很小的。如果含碳量增加，那么为了获得相等的耐腐蚀能力，就必须同时加入更多的铬。

另外，所有的不锈钢都含有其他合金元素的混合物。其中最重要的是镍。它大大的提高了耐腐蚀能力，增强低温暴露条件下的韧性，并利用升温条件下保持强度和防止氧化。其他元素如 钼、铜、硅、铝、硫、硒、钽、钶和钛都是重要元素，他们进一步调整了不同合金的化学成分，使每一种合金都具有己独特的综合性能以满足一项特定的工作需要。

紧固件在加工过程中，尤其是在墩头和切割操作中，其表面会沾染从工模具上擦伤或磨损下来的细小颗粒。如果不锈钢紧固件随后接受热处理，他们的表面也可能沾染上氧化杂物。这样的紧固件如果不经过清洁就裸露使用，他们很可能由于嵌入表面的杂质而生锈。因此，实际上所有的不锈钢紧固件都采取钝化作为最后一道工序。

钝化时紧固件被侵入硝酸和水的溶液里取出来是不锈钢表面重新形成一种新的氧化薄膜而不再夹带着外来物质的微小颗粒。为了最佳的耐腐蚀能力和漂亮的外表，不锈钢紧固件必须钝化。

不锈钢合金被分成3大组——奥氏体、铁素体、马氏体。另外，还有一个双相不锈钢。这几个组各有其组的共同体。独到的优点和不足之处。没有一组可以认为是最佳的。在这些组内又有若干合金组。这些合金组各含有一种或一种以上专门合金，按紧固件性能来说，可以看做是能互换的。

1 不锈钢材料

 1.1奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢在商业上被叫做“18-8系列”和“300系列”。他们的特征是通常含有18%的铬和8%的镍。奥氏体不锈钢有比铁素体和马氏体更好的抗腐蚀性。他们是不能热处理的，但是他们的强度性能可以通过冷作硬化得到提高。在非常低的温度下，他们有极好的强度性和韧性，而在高温下性能也相当不错。奥氏体不锈钢是非磁性的。

越有80%的不锈钢紧固件使用奥氏体不锈钢生产的，有25种以在标准上规定，但只有9种 经常用于紧固件生产中。并且具备相当多甚至更多的功能特性。但仅仅有9种经常用于紧固件的制造。这9种奥氏体不锈钢又被分为3类。每一类具有相似的性能。实际上，他们被认为是可以互换的。

305型（铬17-19%，镍10.5-13%）是承受能力强的合金，由于含镍量较高，而缓解了冷作硬化的程度是冷镦和冷成形较为容易。

XM7型（铬17-19%，镍8-10%，铜3-4%）近年来得到相当广泛的应用，这是因为他有极好的冷镦性。而价格要比305型或384型便宜。XM7型ARMCO专利18-9LM的派生物。实质上它是经改良提高了冷锻型的302型。

303型和303Se型（铬17-19%，镍8-10%）是易切削等级，有良好的热锻性能。但特别不适合冷镦。这些型号经常选用生产要求打了切削操作的大螺母

304型（铬18-20%，镍8-10.5%碳最高0.08%）是一种受控的低碳等级，由于他的含铬量相当高，因而提高了耐腐蚀能力。他的冷镦 热墩性能都很好。经常被选来生产必须热加工的大规格紧固件。

384型（铬15-17%镍17-19%碳最高0.08%）是木工合金NO.10的一种派生物，它适用于冷镦要求较高的零件，例如十字槽螺钉和冷镦螺母。极高的含镍量组织了冷作硬化。可惜的是，他必然会增加原材料成本。384型在冷镦以后仍有很高的非磁性。大多数其他奥氏体钢在冷加工时会变得略带磁性而需要退火以充分恢复他们的非磁性特性。

316型（铬16-18%，镍10-14%钼2-3%，碳最高0.08%）由于包含了能减少不锈钢表面凹陷的钼元素而使得其抗腐蚀能力大大提高。316型在升温状态下延展性和伸缩性表现比其他奥氏体要更佳。

321型（铬17-19%，镍9-12%）和347型（铬17-19%，镍9-13%）是稳定的奥氏体钢，321型采用钛获得稳定，347型采用铬和叹。稳定消除了碳化物的沉淀，从而消除了晶间腐蚀。这就使这些等级的钢在升温到1260℃时仍有极好的耐腐蚀能力。这些等级尤其适用于航空紧固件以及在高温化学处理应用中的紧固件。

1.2 铁素体不锈钢

铁素体不锈钢是一种铁-铬合金。铁素体不锈钢中出现任何镍的成分都纯属偶热。它们对热处理没有反应，也不会对冷硬化提高其强度。事实上，铁素体不锈钢紧固件通常是充分退火后提供的，因为在冷硬化提高了其强度和硬度的同时，随之而来的是延展性不成比例的大幅度下降。在大多数情况下铁素体钢的耐大气腐蚀性能超过马氏体不锈钢，但不如奥氏体钢好。铁素体钢在所有条件下都是磁性的。在中等程度的高温条件下，它们的抗氧化能力相当好，与奥氏体相比它们的热膨胀能力相当低。

铁素体不锈钢紧固件约占所有不锈钢紧固件生产的5%，实际上全部是用430型（铬14-18%；碳max0.12%）制造的。430型具有相当好的冷镦和热锻性能。对于要求大量切削加工的产品，430F型是一种较好的选择。因为它含有硫的成分，改善了切削性能。

选择铁素体不锈钢紧固件的主要原因是经济，即原材料成本低以及较好的耐腐蚀能力。

1.3 马氏体不锈钢

马氏体不锈钢是一种铁-铬合金，含有12-17%的铬和足够的含碳量以对热处理进行反应。由于马氏体不锈钢能接受热处理，所以强度很高。马氏体不锈钢的耐腐蚀能力没有奥氏体和铁素体钢好。但是在热处理后，马氏体钢在大多数大气、水下暴露使用中的性能是相当好的。在升温到大约593℃时。其强度性能是可靠地。但是 与奥氏体钢不同的是，当它们暴露在零度以下的气温中时失去韧性。马氏体钢在所有条件下都是磁性的。用这些合金制造的紧固件，其综合强度、耐腐蚀能力和经济性都是有吸引力的。

马氏体钢制造的紧固件约占全部不锈钢紧固件的10%。选择集中在410型、416型、416se型和431型这几种型号范围内。

410型（铬11.5-13.5%；碳max0.14%）的强度性能大致上相当于碳钢SAE 5级或ASTM A449。如果才有特殊的冶金处理。强度甚至还能更高。410型的冷镦和热锻性能都很好。由于他含铬量低、又不含镍，它是各种不锈钢中价格最便宜的。任何一种应用，如果采用镀锌和镀镉的5级紧固件还不能提供必须的腐蚀保护。那么首先应该选用410型。

416型（铬12%-14%碳最高0.15%，以及硫和/硒）是易切削等级。即各种不锈钢中最容易切削的那些等级。它们的机械性能与410型相似。加入的硒和硫改善了它们的切削性能。又有利于减少螺纹咬住和磨损。但是，这些元素的存在一定程度上消弱了耐大气腐蚀能力。

431型（铬15-17%，镍1.25-2.5%碳max0.20%）用来制造强度接近或经特殊处理以后超过碳合金SAE 8级和ASTM A354 BD级的紧固件。事实上，1378Mpa以上的抗拉强度是完全做得到的。431型的耐腐蚀能力是马氏体钢中最好的。它既能冷镦又能热锻，但是很难切削。

1.4 沉淀硬化钢（双相不锈钢）

约有5%的不锈钢紧固件是用沉淀硬化钢制造的，而且这个百分比正在增长。这些钢的特点是既有奥氏体钢的优秀的抗腐蚀能力，又有马氏体钢的很高的强度性能。

630型（铬15.5-17.5%，镍3-5%碳最高0.07%铜加钽 0.15-0.45%）在商业上也叫17-4ph,很可能是制造紧固件使用的最多的沉淀硬化钢。它的延展性极好，通过固溶处理以及加工成紧固件后的受控时效硬化、其强度性能与410型相似。无论是在高温还是低温环境下，它的工作性能都很好。

1.5 关于不锈钢紧固件一点要说明

现在，对不锈钢也会发生应力脆性。它不像那些强度较高的碳钢那样敏感，但也可能发生破坏。奥氏体钢和铁素体钢很少有这种问题。但是，有时强度较高的马氏体合金钢可能发生脆性，这取决于暴露使用和工作载荷的大小。如果怀疑有这种潜在的问题。为慎重起见可以向有经验的冶金学家请教不锈钢的性能特点。

2 不锈钢紧固件性能等级标准

不锈钢紧固件机械性能标准

对于不锈钢外螺纹紧固件，主要的机械性能有抗拉强度、0.2%规定塑性延伸强度应力、断后伸长量和硬度。不锈钢与碳钢不同，它的应力——应变曲线不是可以推断的，也不是一条直线。受到拉力载荷时，不锈钢显示出圆屋顶应力-应变曲线，在较低的载荷应用上发生了较小的程度的永久性变形。因此，屈服强度-即在应力-应变曲线上产生了相当于02.%测量长度的剩余变形时的应力-是基本的机械性能。

由不锈钢机械性能与碳钢不同。特别是大多数不锈钢都不能进行淬火回火，因此不锈钢外螺纹紧固件机械性能标记制度、性能指标与碳钢有很大差异，并引入了材料组别的概念。

3 米制不锈钢机械性能标准

GB/T3098.6-2000等同采用ISO 3506-1：《耐腐蚀不锈钢紧固件机械性能第1部分：螺栓、螺钉和螺柱》

3.1 标记制度

不锈钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能等级的标记由“_”短化隔开的两部分组成。第一部分标记钢的组别，第二部分标记性能等级。

钢的组别（第一部分）A—奥氏体不锈钢；C—马氏体不锈钢；F—铁素体不锈钢。

性能等级（标记的第二部分）的标记由两位数字组成，标志紧固件抗拉强度的1/10，如A2-50表示该抗拉强度为500N/mm2；A2-70表示抗拉强度为700N/mm2等。

3.2奥氏体不锈钢性能等级的标记

奥氏体不锈钢按成分分为A1，A2，A3，A4，A5等5组。由于奥氏体不锈钢不能进行淬火回火。他的强度只能通过冷作硬化及合金元素强化成沉淀硬化等方法获得。故其性能等级只有3个等级。

3.3 马氏体不锈钢性能等级的标记

马氏体不锈钢用字母”C”表示，C后的数字1,3,4表示材料的组别，如C1，C3，C4.性能等级标记为50 70 80 和110，共4个等级。

马氏体不锈钢主要成分是铬，相当于我国的Cr13系列钢种，如0Cr13 、1Cr13、2Cr13、4Cr13等。

马氏体不锈钢的强度可以选择不同成分的材料淬火后用不同的回火温度获得。

3.4铁素体不锈钢性能等级的标记

铁素体不锈钢用字母F表示。铁素体材料组别只有一组。F1 F1-45为软的。即未经过加工硬化，F1-60是经过冷加工硬化的。

GB/T3098.6标准规定的不锈钢成分范围