螺栓等级与热处理之间存在密切的联系,热处理工艺直接影响螺栓的机械性能(如强度、硬度、韧性等),从而决定其等级。以下是螺栓等级与热处理的主要关系:
1. 螺栓等级的定义
螺栓等级通常由两个数字表示(如4.8、8.8、10.9、12.9等),分别代表:
第一个数字 :抗拉强度(MPa)的1/100(如8.8级螺栓的抗拉强度为800 MPa)。
第二个数字 :屈服强度与抗拉强度的比值(如8.8级的屈服强度为800×0.8=640 MPa)。
2. 热处理对螺栓等级的影响
不同等级的螺栓需要通过特定的热处理工艺来达到目标性能:
(1)低强度螺栓(如4.8级、5.8级)
热处理要求 :通常不进行淬火+回火,仅通过冷加工(如冷镦、冷轧)即可满足性能。
特点 :强度较低,塑性较好,成本低。
(2)中高强度螺栓(如8.8级、10.9级)
热处理工艺 :必须经过淬火+回火 (调质处理)。
淬火 :加热至奥氏体化温度后快速冷却(如水淬、油淬),获得高硬度的马氏体组织。
回火 :在适当温度(如400~600℃)回火,消除淬火应力并调整强度与韧性的平衡。
目的 :提高抗拉强度和屈服强度,同时保持一定的韧性。
(3)超高强度螺栓(如12.9级)
热处理工艺 :更严格的淬火+回火,通常采用合金钢(如35CrMo、42CrMo)。
特点 :高硬度、高强度,但对回火温度控制要求更高,以避免脆性。
3. 热处理与材料选择
低碳钢(如Q235) :仅适用于低等级螺栓(4.8级以下),无法通过热处理显著提高强度。
中碳钢或合金钢(如45#、35CrMo) :可通过调质处理达到8.8级及以上等级。
4. 常见问题
未热处理的螺栓 :冷加工成型的螺栓(如4.8级)强度低,易变形。
热处理不当 :可能导致脆性(回火不足)或强度不足(回火过度)。
表面处理 :电镀、发黑等需在热处理后进行,避免氢脆(如高强螺栓需去氢处理)。
5. 标准参考
ISO 898-1 :规定了碳钢和合金钢螺栓的机械性能与热处理要求。
ASTM A325/A490 :高强度结构螺栓的热处理标准。
总结
螺栓等级直接反映了其机械性能,而热处理是调整材料微观组织、实现目标等级的关键工艺。高等级螺栓(≥8.8级)必须通过淬火+回火,而低等级螺栓可通过冷加工直接成型。选择螺栓时,需根据工况(载荷、温度、腐蚀环境)匹配等级
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