材料基础知识、螺丝、螺栓基础知识

金属材料









2、钢的编号 钢的品种繁多，为了便于选择和使用，必须制定科学的编号系统。编号的要求 是用简明的符号将钢中所含元素的大致百分数表示出来。有时通过编号还能说 明钢的性能特征。 （1）普通碳素结构钢 这类钢主要保证机械性能，故其牌号用Q+数字表示，其中“Q”为“屈”字的汉 语拼音字头，数字表示屈服强度值，例如Q275表示屈服强度为275MPa的碳素 结构钢。若牌号后面标注A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，其中A级最 低，D级最高。若在牌号后标注字母“F”则为沸腾钢，未加标注的为镇静钢。 例如Q235-AoF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。 （2）优质碳素结构钢 优质碳素结构钢主要用于制造各种机器零件，这些零件一般都要经过热处理以 提高其机械性能。这类钢的硫、磷含量都限制在0.040%以下。编号方法是采用 两位数字表示钢中平均含碳量为万分之几。例如含碳为0.45%（万分之四十五） 左右的优质碳素结构钢编号为45钢；含碳0.08%左右的低碳钢称为08钢等。若 钢中含锰较高则在钢号后面附以锰的元素符号Mn如15Mn、45Mn等。 （3）碳素工具钢 这类钢的含碳量较高，一般介于0.65~1.35％之间。它的硫、磷含量限制得更严 格些。一般的碳素工具钢均属于优质钢。当硫、磷含量分别限制在0.030%以下 时则为高级优质工具钢。 碳素工具钢的编号是以"T"（碳的汉语拼音字头）开头，后面标以数字表示含碳 量的千分之几。例如T8就是代表平均含碳量为0.8%的碳素工具钢；T13则代表 平均含碳量为1.3%的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则在编号最后加 以"A"，例如T8A、T13A，
M2x0.4 M2.3x0.4 M2.5x0.45 M2.6x0.45 M3x0.5 M3.5x0.6 M4x0.7 M5x0.8 M6x1.0 M8x1.25 M10x1.5 M12x1.75
0.70
0.50
4.40 7.70
3.90 6.90 8.60 10.00 16.00 25.00 37.00 79.00 133.00 337.00
二 、 碳 钢 产 品 所 使 用 的 盘 元
2 3 4 5 6 7
8
9 10 11 12 13
10级螺帽
12级螺帽 马车螺丝 六角缘凸螺栓 六角木螺丝 自攻钉、墙板钉 钻尾钉、夹板钉
CH38F 1039 10B21 10B33
1039 10B21 10B33 10B38 1008 1010 1015 CH38F 1039 10B21 10B33 10B38 1008K 1010 1018 1022 CH22A
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二、 金属材料的基本性能 金属材料的基本性能是指它的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能，这些性能一般 都受其化学成分的影响。 1、化学成分 化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大影响，对热处理效果也有 较大影响。 （1）碳（C） 主要元素。一般地，碳含量增加，强度极限和硬度提高，而塑性、韧性下降。当碳的含量 超过0.9%时，钢的强度极限反而降低。碳含量偏高会对钢的焊接性能产生不利影响。 （2）硫（S） 一种有害元素。以FeS形式存在（熔点只有989℃），使钢材在热加工时容易开裂，产生 “热脆”现象。硫含量高还使材料的断裂韧性降低。 （3）磷（P） 也是一种有害元素。磷能全部溶于铁素体中，使强度和硬度增加，会导致塑性和冲击韧性 的显著降低。在低温变脆，产生“冷脆”现象。在某些特殊用途钢中，如含磷的铜钢，可 以提高在大气中的耐蚀性。 （4）锰（Mn） 一种有益的元素。锰是炼钢时作为脱氧剂和合金元素加入钢中的。由于锰可以和硫形成高 熔点(1600℃)的硫化锰，能减轻硫的有害作用，并能提高钢的强度和硬度，是低合金钢中 的常见元素。 （5）硅（Si） 一种有益的元素。作为脱氧剂和合金元素加入钢中的。能使钢的强度、硬度、弹性提高， 而塑性、韧性降低。硅作为合金元素，可以提高钢的耐蚀性和耐热性，但过量的硅会恶化 钢的热加工工艺性能。
目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。 （一）碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。 1、低碳钢C%≤0.25% 国内通常称为A3钢。国外基本称为1008，1015，1018，1022等。 主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。（注：钻尾钉主要用1022 材料。） 2、中碳钢0.25%<C%≤0.45% 国内通常称为35号、45号钢，国外基本称为1035， CH38F，1039，40ACR等。主要用于8级螺母、8.8级螺栓及8.8级内六角产品。 3、高碳钢C%>0.45%。目前市场上基本没使用 4、合金钢：在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一些特殊性能：如35、40铬钼、 SCM435，10B38。緊定螺丝主要使用SCM435铬鉬合金钢，主要成分有C、Si、Mn、P、 S、Cr、Mo。 （二）不锈钢。性能等级：45，50，60，70，80 主要分奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好，可焊性好。A1，A2，A4 马氏体、13%Cr耐腐蚀性较差，强度高，耐磨性好。C1，C2，C4铁素体不锈钢。 18%Cr镦锻性较好 ，耐腐蚀性强于马氏体。目前市场上进口材料主要是日本产品。按级 别主要分SUS302、SUS304、SUS316。 （三）铜。常用材料为黄铜…锌铜合金。市场上主要用H62、H65、H68铜做标准件。
材料基本知識
常用材料

§1.1金属材料 一、金属材料的分类 设备常用的金属材料主要有碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢以及部分有色金属材 料等。 1、钢的分类 （1）按化学成分分类
金属材料


（2）按质量分类 按照钢中硫（S）和磷（P）的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。 普通钢 S≤0.055%；P≤0.045%； 优质钢 S、P均应≤0.04%； 高级优质钢 S≤0.03%；P≤0.035% （3）按用途分类 根据钢的用途主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。 结构钢主要用于制造各种工程构件和机器零件。这类钢一般属于低碳或中碳的 碳素钢或合金钢。 工具钢主要用于制造各种刀具、量具、模具。这类钢一般属于高碳钢或高碳合 金钢。 特殊性能钢是具有特殊物理性能或化学元素性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐 磨钢等，这类钢一般属于高合金钢。
1 lbf-in =0.113N.M ,1 lbf=0.4536kgf=4.448N
三角牙螺釘扭矩對照 規 格 SAE J1237--96
扭矩Min(N.M)
GB3098.7-2000
扭矩Min(N.M)
TAPTITE(S型)
扭矩MIN(Kg.CM)
TAPTITE(C型)
扭矩MIN(Kg.CM)
公制
14
机螺钉 家俱螺丝
1008 1010
不锈钢材质之特性简介（304、316） 该三种材质均为300系列的奥氏体不锈钢，其化学成分如下：
名称
304M
C
≤0.06
Si
≤1.0
Mn
≤2.0
P
≤0.045
S
≤0.03
Ni
8.91-10.0
Cr
18.0-20.0
Mo
0
Cu
0
316
≤0.03-0.06
≤0.08
≤1.0
≤1.0
≤2.0
≤2.0
≤0.045
≤0.045
≤0.03
≤0.03
10.0-14.0
16.0-18.0
2.0-3.0
0
304HC
8.0-10.5
17.0-19.0
0
1.0-3.0
產品基本知識—螺絲
2. 參考標準 ： 本文述及的自攻螺絲之機械及功能性能參考標準如下： 2.1 ANSI/ASME B18.6.4─1998 Thread Forming and Thread Cutting Tapping Screws and Metallic Drive Screws (Inch Series) 2.2 ANSI/ASME B18.6.5M─1998 Thread Forming and Thread Cutting Tapping Screws and Metallic Drive Screws (Metric Series) 2.3 SAE J933─1998 Mechanical and Quality Requirements for Tapping Screws 2.4 SAE J81─1997 Thread Rolling Screws 2.5 SAE J1237─1996 Metric Thread Rolling Screws 2.6 SAE J78─1996 Steel Self-Drilling Tapping Screws 2.7 F.I.P. 1000─1988 Tapping Screws Performance Specifications 2.8 DIN 7500─1984 Thread Rolling Screws for ISO Metric Screws Thread 2.9 DIN 7504─1995 Self-Drilling Tapping Screws Dimensions, Requirements and Testing 2.10 DIN 267/12─1971 Bolt、Screws、Nuts and similar Threaded and formed Parts Technical Conditions of Delivery Self-Tapping Screws 2.11 ISO 2702─1992(E) Heat-Treated Steel Tapping Mechanical Properties 2.12 JIS B1055─1995 Mechanical Properties for Heat-Treated Steel and Stainless Tapping Screws 2.13 IFI － Sixth Edition Page H-1
序号
1
种类
4.8级六角螺栓 6.8级六角螺栓 8.8级六角螺栓 8.8级内六角螺栓 10.9级六角螺栓 │8│级螺帽 8级螺帽
1008K 1010 1015K
可选用的材质
1032 1035 1040 CH38F 1039 1035ACR(M10以下)1040ACR（M12以上）CH38F 1045ACR 1039 10B21 10B33 10B38 CH38F 1039 10B21（M10-M12） 10B33 （M14）10B38 （M12-M24）10B21 1045ACR 10B38 1008K 1010 1015(M<16) CH38F (M≥16)
1.20
1.20
9.70 12.00
2.20 3.50 5.20 10.50 17.70 43.00 87.00 152.00
2.10 3.40 4.90 10.00 17.00 42.00 85.00 150.00
18.00 28.00 42.00 88.00 147.00 369.00
德標自攻釘机械性能對照 規 格 表面硬度 心部硬度 DIN267/part 12 滲碳深度 0.04~0.10 0.05~0.18 0.05~0.18 0.10~0.23 0.10~0.23 0.10~0.23 0.10~0.23 0.15~0.28 0.15~0.28 扭矩（NM） 0.45 1.5 2.8 3.4 4.5 6.5 10 14 31
公制 ST2 .2 ST2 .9 ST3.5 ST3.9 ST4.2 ST4.8 ST5.5 ST6.3 ST8
Min--HV450(HRC45)
HV270~390(HRC26~40)
日標自攻釘机械性能對照 規 格 表面硬度 心部硬度 JIS 1055--87 滲碳深度 0.04~0.10 0.05~0.18 0.05~0.18 0.05~0.18 0.05~0.18 0.10~0.23 0.10~0.23 0.10~0.23 0.10~0.23 0.15~0.28 0.15~0.28 扭矩（NM） 0.45(4Lbf-in) 0.90(8Lbf-in) 1.5(13Lbf-in) 2.0(18Lbf-in) 2.7(24Lbf-in) 3.4(30Lbf-in) 4.4(39Lbf-in) 6.3(56Lbf-in) 10.0(88Lbf-in) 13.6(120Lbf-in) 30.5(270Lbf-in)