碳鋼

碳鋼有出色的可加工性，可以滿足比較廣泛的強度性能組合，且與其它緊固件材料對比成本也較低。

碳鋼的機械性能對含碳量很敏感，含碳量通常低于1.0%。對緊固件來說，普通鋼材分為三種：低碳鋼、中碳鋼和合金鋼。

低碳鋼

低碳鋼的含碳量通常低于0.25%，并且不能通過熱處理來提高強度；只能通過冷作硬化來提高強度。低碳鋼相對較軟和強度較弱，但具有出色的延展性和韌性，另外還具有易加工性和可焊接性，相對來說生產成本較低。舉例來說，低碳材料的屈服強度為40000psi，抗拉強度為60000~80000psi，延展性25%EL。最常用的材料是AISI美國鋼鐵學會標準規定的1006, 1008, 1016, 1018, 1021和1022幾種牌號。

SAEJ 429標準中規定的等級1、ASTM A 307等級A這兩標準在本質是相同的，是低碳鋼強度等級的標準。ASTM A 307等級B則是一種特殊的低碳鋼等級，適用于管件和法蘭上的低碳鋼螺栓。它的性能和等級A基本相同，除了規定了特殊的最大抗拉強度。這是為了確保一旦在安裝過程中出現了超擰問題，螺栓將在破壞法蘭、閥門和管道之前斷掉。SAE J 429等級2是一種經過冷作硬化來提高強度的低碳鋼等級。

中碳鋼

中碳鋼的含碳量為0.25~0.6 %（質量分數）。此類鋼可以通過奧氏體化、淬火并回火等熱處理方法來提高機械性能。普通中碳鋼淬透性較差，必須是較小的截面才能夠充分淬透，并且淬火時需急冷。這就意味著緊固件的最終性能取決于其規格大小。請注意SAE J 429等級5、ASTM A325和ASTM A 449中隨著直徑增加其強度性能逐漸“退化”的說明。

從強度與成本的比率來說，經熱處理的中碳鋼零件有出色的承載能力，同時具有很低的屈強比；也有很好的韌性。常用的材料是AISI美國鋼鐵學會標準規定的1030、1035、1038和1541幾種牌號。

合金鋼

當碳鋼的含錳量超過1.65%、或硅或銅的含量超過0.6 %、或含鉻量不超過4%時，可稱為合金鋼。另外，當碳鋼中加入了規定最低含量的成分如鋁、鈦、釩、鎳或其它元素以達到某些性能要求的也稱為合金。鉻、鎳、鉬的加入可以提高合金鋼熱處理后的材料強度和延展性能。

SAEJ 429等級8、ASTM A 354等級BD、ASTMA 490、ASTM A 193 B7都屬于常見的合金鋼緊固件。

不銹鋼

不銹鋼是鉻含量達到10.5%以上的鐵基合金鋼。鉻的存在使鋼材表面生成一層看不見的膜，它能防止氧化，使材料“鈍化”或者說抗腐蝕。添加其它如鎳或鉬等元素能提高抗腐蝕性、強度和耐溫性。

不銹鋼可按其金相組織分為三個種類：奧氏體、馬氏體和鐵素體。每一類都有各自的特性，并且還細分成幾個等級或類型。而且，為了適應不同的腐蝕條件、溫度范圍、強度要求、焊接性能、機加工切削性能、冷作硬化和成型能力等需要，可以通過改變化學成分來進一步研制出新的合金鋼。

奧氏體不銹鋼的鉻和鎳的含量比其它類型的不銹鋼高。奧氏體不銹鋼不能通過熱處理來提高硬度。但具有較高的抗腐蝕性。一般沒有磁性；但在冷加工過程后部分零件可能產生輕微的磁性。奧氏體的抗拉強度為75000~105000psi。

18-8不銹鋼是典型的奧氏體不銹鋼類型，含有約18%鉻和8%鎳。18-8不銹鋼中包括302、303、304和XM7等級別。

常見奧氏體不銹鋼等級：

·302：常用不銹鋼，在一般大氣條件下表面呈啞光色，在相當高的溫度下仍具有較高強度。具有抗腐蝕能。經過加工有較高的強度。通常用作鋼絲制品，例如：彈簧、篩網、鋼纜等。也常用作平墊圈。

·302HQ：特別添加的銅元素降低了冷作硬化的效果，使其易于冷墩加工。通常用于機器螺釘、金屬螺釘和小螺母。

·303：含有少量的硫，具有很好的機加工性能，經常用于加工非標螺栓和螺母。

·304：低碳高鉻的不銹鋼，與302相比具有更好的抗腐蝕能力，304是最常用于六角頭螺栓的不銹鋼，常用冷鐓方式加工，對于大直徑或長規格螺栓也常用熱鐓方式加工。

·304L：碳的含量比304低，因此強度略低一點。含碳量低也因此使其有很好的抗腐能力和焊接性能。

·309&310：鎳和鉻的含量均高于上述幾種低牌號的鋼，推薦用于高溫條件下。310對鹽水和其他惡劣環境的耐腐蝕性能都非常好。

·316和317：對海水和多種化學物質的抗腐能力非常卓越，因其含有鉬，其對表面點蝕有很好的抵抗能力。此類鋼在高溫下比其他奧氏體鋼具有更高的抗拉強度和抗蠕變強度。

奧氏體不銹鋼的局限性：

·僅適用于低濃度的弱酸。

·在縫隙和密閉的場合，可能沒有足夠的氧氣來維持鈍化膜，可能引起縫隙腐蝕。

·很高濃度的鹵素離子，尤其是氯離子能破壞鈍化膜。

馬氏體不銹鋼經熱處理后，其金相組織主是馬氏體組織。此類型的不銹鋼含有鉻12~18%。可通過熱處理提高硬度，焊接性能差，有磁性。馬氏體不銹鋼的抗拉強度約在70000~145,000 psi。此類型不銹鋼材料適用于低腐蝕環境。

常見馬氏體不銹鋼等級:

·410：單純的鉻合金材料，不含鎳。它是一種耐腐蝕耐熱的鉻鋼，可淬硬。其易鐓鍛，并有良好的機械加工性能。由于其硬度較高，主要用于制造自攻自鉆螺釘。與300系列不銹鋼相比，其抗腐蝕能力相當差。

·416：除鉻含量略高之外與410材料相似，因此具有更好的機械加工性能，但抗腐蝕性比410更差。

鐵素體不銹鋼含鉻量12%~18%，但含碳量低于0.2%，有磁性，不能通過熱處理提高硬度，且焊接性能很差。不適用于高腐蝕環境。

常見鐵素體不銹鋼等級：

·430：比410不銹鋼抗腐蝕性略高。

沉淀硬化不銹鋼

沉淀硬化不銹鋼經過低溫時效處理和冷加工后能硬化。630型，市場上也叫17-4PH，是緊固件產品使用最多的沉淀硬化不銹鋼。他們有相當高的抗拉強度和柔韌性。因此其使用性能不管在高溫或低溫下都表現相當好。

鎳和高鎳合金

鎳合金家族有一些性能非常出色的合金。很強的機械性能很強、優越的韌性和延展性以及抗應力腐蝕性能。他們在高溫及零下低溫均有絕佳的抗腐蝕性能和工作性能。但是鎳基合金的價格相對較貴。緊固件行業使用比較廣泛的鎳合金是鎳銅合金和鎳銅鋁合金。鎳銅合金，市場上的商品名叫蒙乃爾合金，蒙乃爾400是冷鐓成形使用最廣泛的鎳銅合金，無論在加熱還是鹽水中表現出非常好的抗腐蝕性。鎳銅鋁合金，在市場上也叫K-MONEL，是鎳銅合金的延伸。鋁和鈦元素在提高了熱處理的靈敏度，并顯著提高機械性能。

因科鎳合金和哈司特鎳合金：在一些極端惡劣的條件下，例如高溫和不同種類酸性環境中，這些優秀的材料能夠提供緊固件要求的高強度和很強的抗氧化能力。現有的幾種Inconel和Hastelloy鎳合金都是專利保護的，均按各自的強度和防腐蝕能力命名了商品名。

鋁

鋁意味著重量很輕。鋁材料曾經一度被認為是昂貴的單一金屬，如今已構成了一個完整的合金家族。鋁能跟其他金屬合成，制造出適用于不同工業品和民用品的合金。鋁制緊固件重量是鋼制的1/3。純鋁材料的抗拉強度能達到13000PSI。常用鋁合金的抗拉強度能達到低碳鋼的水平。因此，鋁合金緊固件的強度重量比通常優于其他任何市場上可見的緊固件材料。鋁沒有磁性，導電和導熱性能良好。鋁的機加工性能良好，冷熱成型能力也很好。

硅青銅

硅青銅是多種銅硅合金的通稱。大部分材料的成分是高含量的銅和少量的硅。添加錳和鋁以增加強度。有要求時可加入鉛提高機械加工性能。硅青銅有較高抗拉強度（優于低碳鋼）。其具有高抗腐蝕能力，并且無磁性，是船舶制造的理想選擇，特別適用于掃雷艦。

銅

銅具有一些相當有趣的性能特點。它的導電和導熱性能是所有非貴金屬里面最好的，而且在大部分環境中具有一定的抗腐蝕性能。銅以及銅合金均無磁性。

黃銅

黃銅是由銅和鋅夠成的，是最普遍使用的銅合金。其保留了純銅的大部分有利性能，并有著其他新的性能，且成本較低。黃銅中銅含量是非常重要的，銅含量少的黃銅更硬強度也更高，但是延展性相對較差。

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