碳鋼螺絲—緊固件材料選用
來源： 作者： 發布時間：2016-04-13 14:59:18 點擊數：
碳鋼螺絲—90%以上的螺絲使用碳鋼制造，因為其具有良好的加工性能，并且容易獲得且價格便宜。碳鋼螺絲的強度等級超過100種，大多為特殊用途，工程上一般所應用到的等級并不多。碳鋼螺絲的強度等級分為低碳鋼(含碳量<0.3%)、中碳鋼(含碳量0.3~0.6%)及合金鋼等三類，合金鋼又分低合金鋼(合金元素含量<8%)及高合金鋼(合金元素含量>8%)，高碳鋼(含碳量>0.6%)因為強度高不易加工，所以不適合制造螺絲。目前業界引用最多的是SAE J429的螺絲分級系統，從低碳鋼1級到合金鋼8級共有10級，其中較重要的級數也在ASTM規范中加以引用，如A307、A449、A325、A354及A490等。ISO 898/I所敘述的公制碳鋼螺絲的分級系統與SAE J429非常相似，ASTM F568則是ISO 898/I的翻版，描述了北美常用螺絲的分級。
低碳鋼螺絲常用的材料化學成份為AISI 1006、1008、1016、1018、1021及1022，此類螺絲相當于SAE 1級、ASTM A307 A級、ASTM F568 4.6級，具有良好的加工性，可經由冷加工改善強度，也可進行表面硬化和焊接。A307 B級用于管件及凸緣，除了增加一個抗拉強度上限外，其他特性與A307 A級相同。設定抗拉強度上限的目的是當螺絲過度鎖緊時，可在鑄鐵製成的凸緣斷裂前先損壞，如此便可保護較昂貴的管線、閥門等。
中碳鋼螺絲可經由熱處理而明顯增高其抗拉強度，常用材料牌號為AISI 1030、1035、1038及1541，此類材料具有良好的加工性，但是當碳含量增高時，加工難度也變高，因為加工用的刀具、模具容易磨損，壽命降低。所以通常加工前會先正常化或球化處理，使強度降低，易于車削。例如含碳量0.5%以下者經退火及正常化可使馬氏體分布較均勻，而改善車削性。含碳量0.5%以上者，可通過球化處理，來可改善車削性。
螺絲經熱處理的強度與螺絲的尺寸大小有直接關係，當螺絲的化學成份相同、熱處理方式也相同時，其尺寸越大，強度反而降低，比如SAE 5級及ASTM A449的英制螺絲強度，尺寸大的比尺寸小的更低。但是ISO 8.8及9.8級公制螺絲卻不完全如此，9.8級16 mm以下的螺絲強度較高，可是8.8級尺寸較大的螺絲強度反而較高。使用中碳鋼即可製造出8.8級24 mm的螺絲強度，若制造24 mm以上時，則需要使用合金鋼，例如10.9級，且經熱處理后的強度會更理想。
經熱處理的中碳鋼螺絲以每單位成本計算所得的抗拉強度比其他金屬要高，而以每單位抗拉強度計算所得的屈服強度則最低，表示有優良的延展性，最能同時兼顧材料成本、制造便利性及機械性能，所以這就是為什么SAE 5級、ASTM A449、ASTM A325、F568 8.8及9.8級等成為目前最常用螺絲強度級數的原因。
當碳鋼中的錳含量大于1.65%，硅含量大于0.6%，銅含量大于0.6%或鉻含量小于4%(若大于4%則接近不銹鋼)，或含有很微量的鋁、銅、硼、鈷、鉬、鎳、鈦、釩、鋯等或其他添加元素以產生一定的影響，此時便稱為合金鋼。常用的合金鋼成份是AISI 1335(錳鋼)、4037(鉬鋼)、4140(鉻鉬鋼)、4340(鎳鉻鉬鋼)、8637(鎳鉻鉬鋼)及8740(鎳鉻鉬鋼)，只要了解其機械性能便知為何被如此廣泛采用。
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