不锈钢紧固件机械性能23557.pptx

不锈钢紧固件机械性能主要内容 一、不锈钢基础知识 二、耐腐蚀不锈钢紧固件机械性能 三、不锈钢组别与化学成分 四、不锈钢螺栓、螺钉和螺柱的机械性能 五、不锈钢紧固件试验方法 六、标准中的附录一、不锈钢基础知识 1、不锈钢的定义：含铬量为10.5%以上的铁基合金称为不锈钢。不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。在冶金学和材料科学领域中，依据钢的主要性能特征，将含铬量大于10.5%，且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称作不锈钢。通常对在大气、水蒸汽和淡水等腐蚀性较弱的介质中不锈和耐腐蚀的钢种称为不锈钢；对在酸、碱、盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种称为耐酸钢。两个钢类因成分上的差异而导致了它们具有不同的耐蚀性，前者合金化程度低，一般不耐酸；后者合金化程度高，既具有耐酸性又具有不锈性。2、不锈钢最基本的特性：是它在大气条件下的耐锈性和在各种液体介质中有耐蚀性。这一特性与钢中的铬含量有直接关系，铬的存在使钢材表面生成一层看不见的膜，它能防止氧化，使材料“钝化”或者说抗腐蚀。添加其它如镍或钼等元素能提高抗腐蚀性、强度和耐温性。随着铬含量的提高而增强。当铬含量达到10.5%以上时钢的这一特征发生突变，从易生锈到不锈，从不耐蚀到耐腐蚀。而且含铬量从10.5%以后随着铬含量的不断提高，其耐锈性和耐蚀性也不断得到改善。一般不锈钢的最高铬含量为26%，更高的铬含量已没有必要。3、不锈钢的分类：不锈钢钢种很多，性能又各异，常见的分类方法有：按钢的组织结构分类，如马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢等。按钢中的主要化学成分或钢中一些特征元素来分类，如铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及超低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等。按钢的性能特点和用途来分类，如耐硝酸（硝酸级）不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强度不锈钢等。按钢的功能特点分类，如低温不锈钢，无磁不锈钢，易切削不锈钢，超塑性不锈钢等。目前最常用的分类方法是按钢的组织结构特点和按钢的化学成份特点以及两者相结合的方法来分类。例如，把目前的不锈钢分为：马氏体钢（包括马氏体Cr不锈钢和马氏体Cr-Ni不锈钢）、铁素体钢、奥氏体钢（包括Cr-Ni和Cr-Mn-Ni（-N）奥氏体不锈钢）、双相钢（+双相）和沉淀硬化型钢等五大类，或分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类。4、各类不锈钢简介：、奥氏体系不锈钢 奥氏体系不锈钢是以面心立方晶体结构的奥氏体组织（相为主），无磁性，主要通过冷加工使其强化（并可能导致一定的磁性）的不锈钢。18-8不锈钢是典型的奥氏体不锈钢类型，含有约18%铬和8%镍。18-8不锈钢中包括302、303、304等级别。主要特点是：在正常热处理条件下，钢的基体组织为奥氏体，在不恰当热处理或不同受热状态下，在奥氏体基体中有可能存在少量的碳化物及铁素体组织。奥氏体不锈钢不能通过热处理方法改变它的力学性能，只能采用冷变形的方式进行强化。可以通过加入钼、铜、硅等合金化元素的方法得到适用于各种使用条件的不同钢种，如316L、304Cu等。一般无磁性、但在冷加工过程后部分零件可能产生轻微的磁性，这类钢种的重要特性还具有良好的低温性能、易成型性和可焊性。并且还具有较高的抗腐蚀性。仅适用于低浓度的弱酸。在缝隙和密闭的场合，可能没有足够的氧气来维持钝化膜，可能引起缝隙腐蚀。很高浓度的卤素离子，尤其是氯离子能破坏钝化膜。、铁素体系不锈钢 铁素体系不锈钢是以体心立方晶体结构的铁素体组织（相）为主，有磁性，一般不能通过热处理硬化，但冷加工可使其轻微强化的不锈钢。铁素体不锈钢含铬量12%18%，但含碳量低于0.2%，代表钢种是409、430，其耐蚀性不如奥氏体不锈钢。主要特点是：抵抗应力腐蚀开裂能力优越于奥氏体系不锈钢；常温下带强磁性；不适用于高腐蚀环境。热处理不能硬化，具有优秀的冷加工性。焊接性能很差。、马氏体系不锈钢 马氏体系不锈钢的基体为马氏体组织，有磁性，可通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。马氏体系不锈钢含有铬1218%。代表钢种有410、420。主要特点是：马氏体系不锈钢常温下具有强磁性，一般来讲其耐蚀性不突出，但强度高，使用于高强度结构用钢。高温下具有稳定的奥氏体组织，空冷或油冷下转变成马氏体相，常温下具有完全的马氏体组织。因此，可以通过热处理方法提高和改变力学性能。焊接性能差。此类型不锈钢材料适用于低腐蚀环境。、双相不锈钢 基体兼有奥氏体和铁素体两相组织（其中较少相的含量一般大于15%），有磁性，可通过冷加工使其强化的不锈钢。成分中高Cr高N，代表钢种是2304、2205、2507。主要特点是：在高温下基本为铁素体组织，在冷却至室温时具有30-50%铁素体+奥氏体双相组织。屈服强度高、超强的耐点蚀、耐应力腐蚀能力，易于成型和焊接。、沉淀硬化系不锈钢 沉淀硬化系不锈钢是基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化（又称失效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢（以0Crl7Ni4Cu4Nb为代表），半奥氏体沉淀硬化不锈钢（以0Crl7Ni7Al 和0Crl5Ni25Ti2MoVB为代表）和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢（以PH55A、B、C为代表）。这类材料是利用热处理后时效析出Cu、Al、Ti、Nb等的金属化合物来提高材料的强度。主要特点是：这种类型的不锈钢可借助于热处理工艺调整其性能，使其在钢的成型、设备制造过程中处于易加工和易成型的组织状态。半奥氏体沉淀硬化不锈钢通过马氏体相变和沉淀硬化，奥氏体、马氏体沉淀硬化不锈钢通过沉淀硬化处理使其具有高的强度和良好的韧性。铬含量在17%左右，加之含有镍、钼等元素，因此，除具有足够的不锈性外，其耐蚀性接近于18-8型奥氏体不锈钢。沉淀硬化不锈钢经过低温时效处理和冷加工后能硬化。630型，市场上也叫17-4PH，是紧固件产品使用最多的沉淀硬化不锈钢。他们有相当高的抗拉强度和柔韧性。因此其使用性能不管在高温或低温下都表现相当好。5、不锈钢成分中合金元素的作用 一般情况下纯金属具有比较高的塑性，当加入其他合金元素后，形成单相固溶体时也有较好的塑性，如铁镍合金可形成连续固溶体，因此铁与镍在任意比例的情况下，合金的塑性都是很高的。但在含有其它元素的条件下，形成不溶于固溶体或部分溶于固溶体的金属间化合物，使金属的塑性降低，因此合金的塑性比纯金属或单相固溶体的塑性差。铁（Fe）：是不锈钢的基本金属元素；铬（Cr）：是主要铁素体形成元素，铬与氧结合能生成耐腐蚀的Cr2O3钝化膜，是不锈钢保持耐蚀性的基本元素之一，铬含量增加可提高钢的钝化膜修复能力，一般不锈钢中的铬含量必须在12%以上；碳（C）：是强奥氏体形成元素，可显著提高钢的强度，另外碳对耐腐蚀性也有不利的影响；镍（Ni）：是主要奥氏体形成元素，能减缓钢的腐蚀现象及在加热时晶粒的长大；钼（Mo）：是碳化物形成元素，所形成的碳化物极为稳定，能阻止奥氏体加热时的晶粒长大，减小钢的过热敏感性，另外钼元素能使钝化膜更致密牢固，从而有效提高不锈钢的耐Cl-腐蚀性；铌、钛（Nb、Ti）：是强碳化物形成元素，能提高钢的耐晶间腐蚀能力。但碳化钛对不锈钢的表面质量有不利影响，因此在表面要求较高的不锈钢中一般通过添加铌来改善性能。氮（N）：是强奥氏体形成元素，可显著提高钢的强度。但是对不锈钢的时效开裂影响较大，因此在冲压用途的不锈钢中要严格控制氮含量。磷、硫（P、S）：是不锈钢中的有害元素，对不锈钢的耐腐蚀性和冲压性都会产生不利影响。二、耐腐蚀不锈钢紧固件机械性能 国际标准ISO 3506系列标准的总名称为“耐腐蚀不锈钢紧固件机械性能”，包括以下部分：第1部分：螺栓、螺钉和螺柱 第2部分：螺母 第3部分：紧定螺钉及类似的不受拉应力的紧固件 第4部分：自攻螺钉 ISO 3506-2009系列标准是对ISO 3506-1:1997、ISO 3506-2:1997、ISO 3506-3:1997和ISO 3506-4:2003的第二版对第一版进行了删改与补充，是技术性修订。耐腐蚀不锈钢紧固件机械性能国家标准共有四个标准：GB/T3098.6-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱(idt ISO 3506-1：1997)GB/T3098.15-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺母(idt ISO 3506-2:1997)GB/T3098.16-2000 紧固件机械性能 不锈钢紧定螺钉(idt ISO 3506-31997)GB/T3098.21-2008 紧固件机械性能 不锈钢自攻螺钉(idt ISO 3506-4：2003)1 范围 ISO 3506-2009系列标准本部分规定了由奥氏体、马氏体和铁素体耐腐蚀不锈钢制造的、在环境温度为1035（1997和2003版标准规定为1525）条件下进行试验时，螺栓、螺钉和螺柱、螺母、紧定螺钉及类似的不受拉应力的紧固件及自攻螺钉（其中紧定螺钉及类似的不受拉应力的紧固件仅规定了由奥氏体耐腐蚀不锈钢制造的）的机械性能，在较高或较低温度下，其性能可能不同。1.1 螺栓、螺钉和螺柱：螺纹公称直径d39mm；螺纹直径与螺距符合 ISO 68-1（GB/T192-2003）、ISO 261(GB/T193-2003)、ISO 262(JB/T 7912-1999)规定的ISO米制螺纹；任何形状的。未规定以下特殊性能要求：如可焊接性；也未规定在特殊环境下的耐腐蚀性、氧化性。1.2 螺母：螺纹公称直径D39 mm 螺纹直径和螺距符合ISO68-1，ISO261和ISO262规定的ISO米制螺纹；任何形状的；对边宽度符合ISO272（GB/T3104）；公称高度0.5D；未规定以下特殊性能要求：锁紧性能和可焊性能；也未规定在特殊环境下的耐腐蚀性、氧化性。1.3 紧定螺钉及类似的不受拉力的紧固件：螺纹公称直径1.6mm d24mm；螺纹直径和螺距符合ISO68-1，ISO261和ISO262规定的ISO米制螺纹；任何形状。未规定以下特殊性能要求：如可焊接性；也未规定在特殊环境下的耐腐蚀性、氧化性。1.4 自攻螺钉 适用于ISO1478（GB/T5280-2002）规定的规格为ST2.2ST8。未规定以下特殊性能要求：比如焊接性；也未规定在特殊环境下的耐腐蚀性、氧化性。2 标记、标志和表面精饰2.1 标记2.1.1 螺栓、螺钉和螺柱 螺栓、螺钉和螺柱的不锈钢组别和性能等级的标记制度，见图1。材料标记由短划隔开的两部分组成。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）标记由一个字母构成 A 奥氏体钢；C 马氏体钢 F 铁素体钢。D 铁素体和奥氏体双相钢 上述字母表示钢的组别，字母后的数字表示在该组钢中的化学成分范围（见表1）。性能等级标记（第二部分）由两个或三个数字组成，数字表示该紧固件抗拉强度的1/10。示例1：A2-70表示：奥氏体钢，冷加工，最小抗拉强度为700MPa。示例2：C4-70表示：马氏体钢，淬火并回火，最小抗拉强度为700MPa。a 附录B描述了图1中钢的组别和级别划分，表1明确给出了化学成分。b 含碳量不超过0.03%的低碳奥氏体不锈钢可以外加“L”标记。例如：A4L-80 c 按照ISO 16048钝化的不锈钢紧固件可以外加“P”标记。例如：A4-80P图1 螺栓、螺钉和螺柱不锈钢组别和性能等级标记制度2.1.2 螺母 螺母不锈钢组别和性能等级的标记制度，见图2。材料标记由短划隔开的两部分组成。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）标记由字母和一个数字组成，字母表示钢的类别，数字表示该类钢的化学成分范围。其中：A 奥氏体钢；C 马氏体钢；F 铁素体钢；D 铁素体和奥氏体双相钢 有关螺母组别代码及化学成分范围的说明见表1。性能等级（第二部分）标记；对m0.8D 的（1型）螺母，由两个数字组成，并表示保证载荷应力的 1/10；对高度0.5Dm0.8D 的（薄型）螺母，由三个数字组成，第一位数字表示降低承载能力的螺母，后两位数字表示保证载荷应力的1/10。例1 A 2-70表示：奥氏体钢、冷加工、最小保证应力（1型螺母）为 700MPa（700N/mm2）；例2 C4-70表示：马氏体钢、淬火并回火、最小保证应力(（I型螺母）为 700MPa（700N/mm2）:例3 A2035表示：奥氏体钢、冷加工、最小保证应力（薄螺母）为 350MPa（350N/mm2）。a 图中钢的类别和组别的分级，在附录A（提示的附录）中说明，化学成分按表3规定。b 含碳量低于0.03的低碳不锈钢，可增加标记“L，如A4L-80。c 根据ISO 16048钝化螺母可增加标记“P”。图2 螺母产品不锈钢组别和性能等级标记制度 2.1.3 紧定螺钉及类似的不受拉力的紧固件：紧定螺钉及类似的紧固件不锈钢的组别和硬度等级的标记制度，见图3。材料标记由短划隔开的两部分组成，第一部分标记钢的组别，第二部分标记硬度等级。钢的组别(第一部分)标记由字母和一个数字组成，字母表示钢的类别，数字表示该类钢的化学成分范围（见表3），其中:A奥氏体钢。a 图中钢的类别和组别的分级在附录A(提示附录)中有说明，化学成分按表3规定。b 含碳量低于0.03%的低碳不锈钢，可增加标记“L”，如A4L-21H。c 符合ISO 16048的钝化紧定螺钉和类似的紧固件可增加标记“P”，如A4-21HP。图3 紧定螺钉和类似紧固件不锈钢组别和硬度等级标记制度 硬度等级(第二部分)标记由表示最小维氏硬度1/10的两个数字和表示硬度的字母H组成.硬度等级12H 21H维氏硬度HVmin 125 210表1 以维氏硬度表示硬度等级的标记2.1.4 自攻螺钉 自攻螺钉不锈钢材料组别和性能等级的标记系统，如图4所示。材料标记系统由水平线隔开的两部分组成，第1部分标记钢的组别，第2部分标记性能等级。A 为奥氏体钢；C 为马氏体钢；F 为铁素体钢。字母表示钢的类别，数字表示该类钢的化学成分范围，如表3所示。硬度等级（第二部分）的标记由两位数字和字母H组成，其中数字表示最低维氏硬度的1/10，字母表示硬度，如表2所示。表2 性能等级的标记与维氏硬度对照表性能等级20H 25H 30H 40H维氏硬度 HV min 200 250 300 400示例1：A4-25H表示：奥氏体钢、冷加工、最低硬度为250HV。示例2：C3-40H表示：马氏体钢、淬火并回火、最低硬度为400HV。a.图1中钢的类别和组别的分级，在附录A中说明，化学成分按表3规定。b 含碳量低于0.03%的低碳奥氏体不锈钢，可增加标记“L”。如 A4L-25H c.依据ISO 16048，钝化的自攻螺钉可以增加标记“P”。图4 自攻螺钉不锈钢组别和性能等级标记制度2.2标志2.2.1 通则只有符合ISO3506：2009系列标准所规定的所有技术要求，紧固件才能按以下标记制度进行标志和（或）标记。除非产品标准有特殊要求，螺栓、螺钉头部钢印的高度不应包含在头部尺寸内。紧定螺钉和类似紧固件的标志并不是强制性的。自攻螺钉的标志是非强制性的注：螺栓、螺钉和螺柱左螺旋螺纹的标记见ISO 898-1。（GB/T 3098.1）2.2.2 包装标志 所有规格的所有包装上，标志制造者的商标或识别标志和钢的组别及性能等级是强制性的。所有标有性能等级符号的紧固件制造工艺都应该包括包装标识。即使没有性能等级符号标记的紧固件也建议有包装标识。所有规格紧定螺钉和类似的紧固件的包装标识都是必须的，如果有特殊技术要求，还要标识硬度等级。所有规格类型的自攻螺钉的包装都应该别标示（例：通过标签）。标示应该包括制造商和/或经销商的标志，钢的组别和性能等级以及ISO 16426规定的生产批号。所有规格的紧固件的所有包装都要标记（如贴标签），这种标记或标签包括制造商或供应商的商标和钢的组别和性能等级、生产令号，这些在ISO 16426中都有定义。所有规格的所有包装上都要标记制造商和供应商的商标，也要标记钢的组别和硬度等级和ISO 16426规定的生产批号。所有规格的所有包装上，标志制造者的商标或识别标志和钢的组别及性能等级是强制性的。2.2.3 产品上的制造者的商标或识别标志和钢的组别及 性能等级标志2.2.3.1 螺栓、螺钉和螺柱2.2.3.1.1 螺栓和螺钉 所有公称螺纹直径d5mm的六角头螺栓和螺钉以及内六角或内六角花形圆柱头螺钉，均应按图5、图6和图7进行明确的标志。这些标志是强制性的，并且应包括钢的组别和性能等级。1制造商标识；2钢的组别；3性能等级图5 六角头螺栓和螺钉的标志图6 内六角和内六角花形圆柱头螺钉的标志 其他螺栓和螺钉可以按此要求标记，并仅在头部进行标记。在不致造成混淆的前提下，允许有其他附加的标记。因头部几何关系，不能满足拉伸和扭转要求的紧固件，按图7应标志钢的组别，但不应该标志性能等级。图7 因头部几何关系不能满足拉伸和扭转要求的紧固件的标志2.2.3.1 螺柱 公称螺纹直径d6mm的螺柱应按照图8进行明确标志，这种标志应标志在螺柱无螺纹杆部，钢的组别和性能等级都应标志。如果无螺纹杆部不能标记，则允许在螺柱拧入螺母端仅标志钢的组别。图8 螺柱的标志2.2.3.2 螺母 螺纹公称直径D5m m的螺母，标志是强制性的。应按图9和图10标志钢的组别和性能等级。对制造者的识别标志，只要技术上可行，也应尽可能提供。可以仅在螺母的一个支承面上标志，并只能是凹字。另外，也允许在螺母侧面标志。1制造者的识别标志；2钢的组别；3性能等级。图9 螺母材料标记和制造者的识别标志图10 可选用的刻槽标志（仅适用于A2和A4组）当采用刻槽标志（图10）时，仅对50或025级可不标明性能等级。某些螺母可能因为细牙螺纹和几何形状而不满足保证载荷要求。这些螺母应该用材料组别来标识，不应该用性能级别来标识。S 对边宽度 2.2.3.3 紧定螺钉及类似的不受拉力的紧固件、自攻螺钉 如需对紧定螺钉及类似的不受拉力的紧固件、自攻螺钉进行标志，只有符合本部分的所有技术要求，才能按3.1的标记制度进行标志和（或）描述。标志应该包括钢的组别和性能等级。2.2.4 表面精饰 除非另有规定，否则符合ISO 3506系列标准的紧固件应进行清洁和光亮处理。推荐最大限度地采用耐腐蚀钝化处理。若采用表面钝化处理时，应该符合ISO 16048（GB/T5267.4-2009）。经过表面钝化处理的紧固件在钢的组别和性能等级标记后另加符号“P”。3.1 通则 符合ISO 3506适合做紧固件的不锈钢化学成分在表1中给出。除非供需双方另有协议，化学成分应在规定钢组的范围内，由制造者选择。在有晶间腐蚀倾向的场合（焊接），推荐按ISO 3651-1或ISO 3651-2（GB/T 4334-2008 金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法）的规定进行试验。在此情况下，推荐采用稳定型的A3和A5，或者采用含碳量不超过0.03的A2和A4不锈钢。3.2 化学成分三、不锈钢组别与化学成分表3 不锈钢组别与化学成分3.3 A类钢（奥氏体组织）3.3.1 总则 ISO 3506系列标准中规定了包括A1A5五个基本组。它们不能淬火，通常是无磁的。为减少对加工硬化的敏感性，对A1A5钢可添加铜的成分，如表4的规定。奥氏体不锈钢的铬和镍的含量比其它类型的不锈钢高。奥氏体不锈钢不能通过热处理来提高硬度。但具有较高的抗腐蚀性。一般没有磁性；但在冷加工过程后部分零件可能产生轻微的磁性。奥氏体的抗拉强度为500800MPa。18-8不锈钢是典型的奥氏体不锈钢类型，含有约18%铬和8%镍。18-8不锈钢中包括302、303、304等级别。表5 奥氏体不锈钢化学成分 对亚稳定型的A2和A4组钢，使用于以下情况：氧化铬能提高钢的抗腐蚀性，低的含碳量对亚稳定型的钢极为重要。因为铬对碳有高的亲和力，碳化铬能够替代高温下更容易生成的氧化铬（附录）。对稳定型的A3和A5钢，使用于以下情况：Ti，Nb或Ta 元素影响碳的存在，导致氧化铬达到其最大含量。对海洋或类似使用环境，要求Cr和Ni含量各约20%，Mo的含量为4.5%6.5%。当有高的腐蚀倾向时，应向专家咨询。3.3.2 奥氏体不锈钢分组 Al组钢是为机械加工专门设计的。该组钢具有高的硫含量，故比相应标准硫含量钢的耐腐蚀能力低。A2组钢是最广泛使用的不锈钢，用于厨房设备和化工装置。该组钢不适用于非氧化酸类和带氯离子的介质，如游泳池和海水。A3组钢是稳定型的“不锈钢”，钢的性能与A2组钢相同。A4组钢是“耐酸钢”，含有Mo元素，能提供相当好的耐腐蚀性。A4通常用于化纤工业。本组钢是为沸腾硫酸而开发的（因此取名“耐酸”），并在一定程度上也适合于含氯化物的场合。A4还常用于食品工业和造船工业。A5组钢是稳定型的“耐酸钢”，钢的性能与A4组相同。常见奥氏体不锈钢等级：302：常用不锈钢，在一般大气条件下表面呈哑光色，在相当高的温度下仍具有较高强度。具有抗腐蚀能。经过加工有较高的强度。通常用作钢丝制品，例如：弹簧、筛网、钢缆等。也常用作平垫圈。302HQ：特别添加的铜元素降低了冷作硬化的效果，使其易于冷墩加工。通常用于机器螺钉、金属螺钉和小螺母。303：含有少量的硫，具有很好的机加工性能，经常用于加工非标螺栓和螺母。304：低碳高铬的不锈钢，与302相比具有更好的抗腐蚀能力，304是最常用于六角头螺栓的不锈钢，常用冷镦方式加工，对于大直径或长规格螺栓也常用热镦方式加工。304L：碳的含量比304低，因此强度略低一点。含碳量低也因此使其有很好的抗腐能力和焊接性能。309&310：镍和铬的含量均高于上述几种低牌号的钢，推荐用于高温条件下。310对盐水和其他恶劣环境的耐腐蚀性能都非常好。316和317：对海水和多种化学物质的抗腐能力非常卓越，因其含有钼，其对表面点蚀有很好的抵抗能力。此类钢在高温下比其他奥氏体钢具有更高的抗拉强度和抗蠕变强度。3.4 铁素体型不锈钢3.4.1 总则 Fl组铁素体钢在ISO 3506中采用。Fl组钢通常不能淬硬，即使在某些情况下有可能，也不应进行淬火。Fl组钢是有磁性的。铁素体不锈钢含铬量12%18%，但含碳量低于0.2%，有磁性，不能通过热处理提高硬度，且焊接性能很差。不适用于高腐蚀环境。3.4.2 Fl 组钢 Fl组钢通常用于较简单的装置，但具有C和N含量极低的特纯铁素体除外，如有需要，Fl组钢能代替A2和A3组钢，用于含有高氯化物的环境中。表6 铁素体不锈钢化学成分常见铁素体不锈钢等级：430：比410不锈钢抗腐蚀性略高。3.5 马氏体型不锈钢 马氏体不锈钢经热处理后，其金相组织主是马氏体组织。此类型的不锈钢含有铬1218%。可通过热处理提高硬度，焊接性能差，有磁性。马氏体不锈钢的抗拉强度约在500 1100 MPa。此类型不锈钢材料适用于低腐蚀环境。3.5.1 总则 Cl、C3和C4三组马氏体钢都在ISO 3506中，它们都可以淬火得到很好的强度，并且是有磁性的。C1组钢的耐腐蚀性有限，用于涡轮、泵和刀具。C3组钢耐腐蚀性比C1钢好，但仍是有限的，用于泵和阀。C4组钢的耐腐蚀性有限，专门用于机械加工材料，其他方面与C1类似。表7 马氏体不锈钢化学成分常见马氏体不锈钢等级:410：单纯的铬合金材料，不含镍。它是一种耐腐蚀耐热的铬钢，可淬硬。其易镦锻，并有良好的机械加工性能。由于其硬度较高，主要用于制造自攻自钻螺钉。与300系列不锈钢相比，其抗腐蚀能力相当差。416：除铬含量略高之外与410材料相似，因此具有更好的机械加工性能，但抗腐蚀性比410更差。3.6 铁素体-奥氏体双向不锈钢 铁素体奥氏体双相不锈钢紧固件，已被越来越多的市场所需求，因为这种钢材性能比A4和A5的要好，特别是在强度方面有更好的性能。他们还呈现出较好的抗点腐蚀和裂缝腐蚀。这种钢不包括在ISO 35062009年标准中，铁素体-奥氏体双向不锈钢在ISO 3506的2009版系列标准中尚未采用。但ISO3506-1:2009/PDAM 1和ISO 3506-2:2009/PDAM 1标准修订草案中已经提出，很有可能即将采用。铁素体-奥氏体双向不锈钢在ISO 3506的2009版系列标准中用FA表示，但在，ISO3506-1:2009/PDAM 1和ISO 3506-2:2009/PDAM 1标准修订草案中用D表示。3.6.1 总则 这些钢较为普遍被称为双相不锈钢。用在紧固件制造中的三个主要的钢组是D2，D4和D6。他们是耐蚀合金;级别D2和D4分别相比A2和A4奥氏体材料具有防止一般腐蚀和点蚀。D6级钢相比A2和A4具有提高抗腐蚀性能，特别是关于点蚀和缝隙腐蚀。双相钢相比奥氏体钢A1至A5具有更高的耐应力腐蚀开裂能力。D2组钢：这些钢合金含量相对较低，并显示出相比A2奥氏体钢类似或者更好的抗腐蚀性能。D2钢也能够适当在腐蚀风险也不为过的地方使用。D2的钢材不应该用在海洋，沿海或海水浸泡的地方使用。D4组钢：这些钢耐腐蚀性能类似或者优于奥氏体A4钢，虽然在耐缝隙腐蚀性能方面可能会差一些。因此，应注意在有缝隙腐蚀风险的海洋和海岸环境下使用时，向该领域的专家寻求帮助。这些钢不应该在海水浸泡中使用。D6组钢：这组钢在此标准中表明了相比其他双相钢和奥氏体组织改善了耐腐蚀性。除浸泡在可能发生缝隙腐蚀的危险海水中使用外，适合其他所有的环境。（不适用于在有氯离子的环境中使用）。表8 双相不锈钢化学成分钢种化学成分a质量比，%注释C Si Mn P S N Cr Mo Ni CuD20.030.041.002.06.00.0300.0400.0100.0300.100.01519.524.00.10.81.353.5000.8mD4 0.03 1.00 2.000.0300.0350.0150.0200.150.2819.524.00.22.03.005.500.10.6D6 0.03 1.00 2.000.0300.0350.0150.0200.080.2221.023.02.53.54.506.50a 价值是最高的，除非另有说明。m D2组可以选择添加铜（Cu）。图11 铁素体-奥氏体不锈钢3.7沉淀硬化不锈钢（ISO 3506系列标准中没有列入）沉淀硬化不锈钢经过低温时效处理和冷加工后能硬化。630型，市场上也叫17-4PH，是紧固件产品使用最多的沉淀硬化不锈钢。他们有相当高的抗拉强度和柔韧性。因此其使用性能不管在高温或低温下都表现相当好。所谓的沉淀硬化是加入少量的合金元素，如AL、N等，这种材料经过高温固溶处理，并进行长时间的低温时效后，在不锈钢组织中分析出一种游散的金属化合物，从而使不锈钢的抗拉强度提高，一些引进设备中已经在适用。四、不锈钢螺栓、螺钉和螺柱的机械性能4.1 螺栓、螺钉和螺柱 由奥氏体钢制造符合ISO 3506的螺栓、螺钉和螺柱应符合表9规定的最小抗拉强度、规定非比例延伸0.2%的应力（屈服强度p）和断后伸长量三项指标。螺纹规格M1.6M16粗牙螺纹并应满足表11规定的最小破坏扭矩 的要求。由马氏体钢和铁素体钢制造符合ISO 3506的螺栓、螺钉和螺柱应符合表10规定的最小抗拉强度、规定非比例延伸0.2%的应力、断后伸长量和硬度四项指标。由马氏体钢制造的螺栓和螺钉的楔负载强度（相当于抗拉强度+头部坚固性试验），不应低于表10规定的最小抗拉强度值。马氏体和铁素体钢紧固件的最小破坏扭矩值，应由供需双方协议。螺栓、螺钉和螺柱的试验项目应符合表12的规定。即使紧固件材料满足所有相关要求，也有可能某些紧固件由于头部几何关系而使其拉伸或扭转性能不符合要求，这种结构减少了头部剪切面与螺纹应力面的比例，如沉头、半沉头和圆头。注：即使ISO 3506制定了很多性能等级，这并不意味着这些等级对所有的紧固件都适用。特定性能等级的使用指导在相关的产品标准中给出。对于非标准紧固件，类似标准紧固件的选择也尽可能适用。类别 组别性能等级抗拉强度RmaminMPa规定非比例延伸0.2%的应力RP minMPa断后伸长量Abminmm奥氏体A1、A2A3、A4A550 500 210 0.6d70 700 450 0.4d80 800 600 0.3da 抗拉强度是由应力截面积计算出来的（见附录A）。b 按照确定紧固件实物的长度，而不是测试样长度。表9 奥氏体钢螺栓、螺钉和螺柱的机械性能（GB3098.6）类别 组别性能等级抗拉强度RmaminMPa规定非比例延伸0.2%的应力RP0.2 aminMPa断后伸长量Abminmm硬度HB HRC HV马氏体C150 500 250 02d14720915522070 700 410 0.2d20931420342203301100 820 0.2d 3645350440C3 80 800 640 0.2d2283232135240340C450 500 250 0.2d14720915522070 700 410 0.2d2093142034220330铁素体F145 450 250 0.2d12820913522060 600 410 0.2d171271180285a 抗拉强度是由应力截面积计算出来的（见附录A）。b 按照确定紧固件实物的长度，而不是测试样长度。c 淬火并回火，最低回火温度为275。d 螺纹公称直径24mm。表10 螺栓、螺钉和螺柱（马氏体和铁素体钢）的机械性能表11 奥氏体钢螺栓和螺钉的破坏扭矩 M l.6Ml6(粗牙螺纹）螺纹直径规格Nm破坏扭矩MBminNm性能等级50 70 80M1.6 0.15 0.2 0.24M2 0.3 0.4 0.48M2.5 0.6 0.9 0.96M3 1.1 1.6 1.8M4 2.7 3.8 4.3M5 5.5 7.8 8.8M6 9.3 13 15M8 23 32 37M10 46 65 74M12 80 110 130M16 210 290 330马氏体和铁素体钢紧固件的最小破坏扭矩值，应由供需双方协议。组别抗拉强度a破坏扭矩b规定非比例延伸0.2%的应力RP0.2 a断后伸长量Aa硬度楔负载强度A1、A2A3、A4、A5l 2.5 dcL2.5 dl 2.5 dcl 2.5 dc C1、C3、C4l 2.5 dcd l 2.5 dcl 2.5 dc要求进行Ls 2 dF1l 2.5 dcd l 2.5 dcl 2.5 dc要求进行a 抗拉强度、规定非比例延伸0.2%的应力和断后伸长量试验适用于螺纹规格M5的规格。b 破坏扭矩试验适用于螺纹规格M5的规格，本试验适用于所有长度。c 抗拉强度、规定非比例延伸0.2%的应力和断后伸长量试验对螺柱应为l3.5d。d 马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢抗拉强度试验，对l2.5d的规格，试验应由供需双方协议。表12 试验项目4.2 螺母 由奥氏体钢制造符合ISO 3506（GB3098.15）的螺母应满足表13规定的保证应力的要求。由马氏体钢和铁素体钢制造符合ISO 3506的螺母应满足表14规定的保证应力和硬度二项指标的要求。硬度试验仅适用于淬火并回火的Cl，C3和C4组，。注：即使ISO 3506制定了很多性能等级，这并不意味着这些等级对所有的紧固件都适用。特定性能等级的使用指导在相关的产品标准中给出。ISO 3506规定的性能等级也适用于非标准螺母。表13 奥氏体钢螺母机械性能类别 组别性能等级保证应力SpMinMPa1型螺母m 0.8 D薄螺母0.5 D m0.8 D1型螺母m 0.8 D薄螺母0.5 D m0.8 D奥氏体A1、A2A3、A4A550 025 500 25070 035 700 35080 040 800 400表14 马氏体和铁素体钢螺母机械性能类别 组别性能等级保证应力SpMinMPa硬度1型螺母m 0.8 D薄螺母0.5D m0.8 D1型螺母m 0.8 D薄螺母0.5D m0.8 DHB HRC HV马氏体C150 025 500 25014720915522070 700 209314 2034 220330110a055a1100 550 3645 350440C3 80 040 800 400228323 2135 240340C450 500 14720915522070 035 700 350209314 2034 220330铁素体F1b45 020 450 20012820913522060 030 600 300171271180285a 淬火并回火，最低回火温度为275C。b 螺纹公称直径D 24mm。4.3 紧定螺钉及类似的不受拉力的紧固件（3098.16）按ISO 3506生产的紧定螺钉和类似紧固件的机械性能，应符合表15和表16规定的值。5.1条和5.2条规定的机械性能适用于验收检查，并应分别按6.1条和6.2条的规定进行试验。4.3.1 内六角紧定螺钉的试验扭矩 内六角紧定螺钉应符合表15规定的试验扭矩要求。表15 紧定螺钉的试验扭矩螺纹公称直径d紧定螺钉试件的最小长度amm性能等级12H 21H平端 锥端 圆柱端 凹端保证扭矩 minNm1.6 2.5 3 3 2.5 0.03 0.052 4 4 4 3 0.06 0.12.5 4 4 5 4 0.18 0.33 4 5 6 5 0.25 0.424 5 6 8 6 0.8 1.45 6 8 8 6 1.7 2.86 8 8 10 8 3 58 10 10 12 10 7 1210 12 12 16 12 14 2412 16 16 20 16 25 4216 20 20 25 20 63 10520 25 25 30 25 126 21024 30 30 35 30 200 332a 试件的最小长度是产品标准中阶梯虚线下方的长度。4.3.2 硬度 紧定螺钉应符合表16规定的硬度要求。硬度试验方法性能等级12H 21H硬度维氏硬度 HV 125209 210 min布氏硬度 HB 123213 214 min洛氏硬度 HRB 7095 96 min表16 紧定螺钉的硬度4.4 自攻螺钉（GB/T 3098.21）4.4.1 总则 5.2和5.3规定的机械性能与工作性能适用于验收检查，并按6.16.4的规定进行试验。4.4.2 表面硬度 按6.1的规定进行试验时，马氏体钢螺钉的表面硬度应符合表17的规定。表17 表面硬度类别 组别 性能等级表面硬度HVmin马氏体C1 30H 300HVC3 40H 400HV4.4.3 芯部硬度 按6.2的规定进行试验时，奥氏体和铁素体钢螺钉的芯部硬度应符合表18的规定。如有争议，应按5.3规定的性能特性要求进行验收检查。表18 芯部硬度类别 组别 性能等级硬度HVamin奥氏体A2、A3、A4、A520H 20025H 250铁素体F1 25H 250a 当螺纹规格ST3.9，应使用HV5（试验力 49.03N）；当螺纹规格ST3.9，应使用HV10（试验力 98.07N）。4.4.4 抗扭强度 不锈钢自攻螺钉应该有一定的抗扭强度。按6.3的规定进行试验时，不锈钢自攻螺钉的破坏扭矩应等于或大于表19对各性能等级给出的最小扭矩值。五、不锈钢紧固件试验方法5.1 螺栓、螺钉和螺柱5.1.1 试验项目 试验项目应符合（由材料组别和螺栓、螺钉或螺柱的长度决定）表12规定。5.1.2 试验方法5.1.2.1总则 所有长度测量的误差应不大于士0.05mm。所有拉力试验，楔负载除外，（螺柱不能做楔负载）应使用夹头能自动定心的试验机，以免试件承受任何非轴向载荷，见图12。按7.2.27.2.4进行试验用的下夹头应为淬硬的螺纹夹头，其硬度不应低于HRC45，内螺纹的公差级别应为5H6G。5.1.2.2 抗拉强度Rm（之前符号b）根据 ISO 6892和ISO 898-1的规定，抗拉强度Rm应在l2.5d的紧固件上进行测量。承受拉力载荷又未旋合的螺纹长度应1d。为满足测试要求，断裂应在未旋合螺纹长度内或无螺纹处发生，而不应该在头部断裂。对有无螺纹杆的紧固件，断裂不应该发生在头部和光杆之间的截面处。对全螺纹紧固件，引起失效的裂纹可能扩展延伸到头部和螺纹之间的截面处，如果裂纹源于未旋合螺纹长度方向，在断开之前裂纹会扩展到