1)不銹鋼的涵義
普通所謂的不銹鋼系指耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的鋼種;主成分為Cr(鉻),根據(jù)耐蝕理論,Cr含量要在12%以上。
一般所謂生銹,是因Fe(鐵元素)受空氣中的水分和氧氣的影響而氧化,若在鋼中加入12%以上的Cr時能夠在金屬表面形成極薄的一層鉻氧化膜,此覆膜非常堅固且致密,能阻止鐵元素的氧化,因此說不銹鋼有耐蝕性。
根據(jù)使用環(huán)境及時間長短的不同,不銹鋼也并非一點(diǎn)銹跡都沒有。但好材質(zhì)不銹鋼的銹斑大都是浮銹,顏色較淺;差不銹鋼因冶煉技術(shù)的落后及鉻和鎳含量及低,其銹跡明顯,顆粒感很強(qiáng),難以擦除。
2)不銹鋼的分類
一般按照鋼的組織結(jié)構(gòu)分類,如馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼等。
目前,市場上流行的不銹鐵和不銹鋼,前者是指Cr13型和Cr17型具有鐵磁性的馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼,像平常家庭使用的普通不銹鋼刀、叉等制品;后者是指18-8型的無磁(或弱磁)的Cr-Ni奧氏體不銹鋼,一般正規(guī)不銹鋼緊固件即采用18-8型的奧氏體不銹鋼,如SUS304,1Cr18Ni9Ti等。
(18-8即指在18%的Cr中添加不低于8%的Ni而成為奧氏體組織,通常不銹鋼螺絲所使用的材質(zhì)都簡稱為18-8)
3)常用不銹鋼的鋼號
那么不銹鋼緊固件的材質(zhì)所常用鋼號有那些呢?目前國際上因?yàn)槿毡镜牟讳P鋼發(fā)展較早也最為成熟,故使用最多的不銹鋼鋼號是以日本JIS標(biāo)準(zhǔn)為代表;其中不銹鋼緊固件是以SUS300系列為主體,是當(dāng)前全世界使用量的絕大部分。它和中國國家標(biāo)準(zhǔn)的參考對應(yīng)部分簡要列舉如下:
日本牌號
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中國牌號
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不銹鋼緊固件的使用
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SUS302HQ
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無對應(yīng)牌號
也稱XM7(304CU)
含銅量大于304,易成型
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一般用于內(nèi)六角、馬車螺絲(大扁頭方徑螺絲)和直徑M5以下的小螺絲(機(jī)械、自攻螺絲)等的制造。
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SUS304
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0Cr18Ni9
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一般常用普通外六角螺絲、螺帽、牙條、墊圈等制造,使用最為普遍。
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SUS316
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0Cr17Ni12Mo2
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耐腐蝕更強(qiáng),特別是適用于硫酸腐蝕的環(huán)境使用,替代SUS304,成本較高。
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SUS316L
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00Cr17Ni14Mo2
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目前耐腐蝕效果較以上牌號均要好,但成本相對更高的不銹鋼,個別情況下選用。
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按照業(yè)界習(xí)慣,一般將302HQ和304都簡稱為A2;316和316L(碳C的含量低于0.03%的不銹鋼,可增加“L”標(biāo)識)都簡稱為A4。不銹鋼螺絲一般用于大氣和水介質(zhì)等最常見的腐蝕環(huán)境,為了耐大氣和水(含工業(yè)水)腐蝕,不銹鋼的選材一般是按Cr13型à Cr17型à 18-8型次序。Cr13型和Cr17型(俗稱不銹鐵)的螺絲市場幾乎沒有需求。通常選用18-8型Cr-Ni奧氏體鋼即可滿足耐蝕的要求,個別情況下才選用18-14-2型不銹鋼。
4)關(guān)于中國的1Cr18Ni9Ti材質(zhì)
長期以來,中國使用含Ti(鈦)的Cr-Ni奧氏體不銹鋼來車削生產(chǎn)緊固件,如1Cr18Ni9Ti,這是因?yàn)楝F(xiàn)階段中國不銹鋼冶煉工藝還比較落后,而且車削加工的生產(chǎn)工藝效率低;含Ti 的Cr-Ni不銹鋼占Cr-Ni奧氏體不銹鋼總產(chǎn)量的90%以上,而日、美等國已下降到1%——2%左右。
那么含Ti不銹鋼有那些缺點(diǎn)呢?Ti雖然也是一種很好的耐腐蝕抗氧化元素,但一般不銹鋼材料含Ti量很低,Ti的加入使鋼的粘度增加,流動性降低,而且顯著降低鋼的成材率,從而提高了不銹鋼的冶煉成本,除非用廢料回爐難以保證成分的方式加工;其次,Ti的加入,不僅使鋼的拋光性能變差,而且由于TiN等夾雜常常成為點(diǎn)蝕源而使鋼的耐蝕性下降;另外,像1Cr18Ni9Ti很難用于冷墩加工,而切削工藝加工的緊固件又無法保證精度和抗拉強(qiáng)度,從而達(dá)不到國家或國際標(biāo)準(zhǔn)。這也是為什么越來越多的生產(chǎn)廠家和使用者要求采用SUS304(A2)來生產(chǎn)不銹鋼緊固件的原因。
5)關(guān)于不銹鋼緊固件的磁性問題
我們知道,不銹鋼18-8型的Cr-Ni奧氏體不銹鋼線材本身是無磁的,但有些客戶仍然會對用SUS304材料生產(chǎn)的冷打不銹鋼螺絲的磁性問題提出疑問。這是因?yàn)榻?jīng)過高速冷打的瞬間成型所自然產(chǎn)生的應(yīng)力變化是造成成品略帶磁性的主要原因。
眾所周知,不銹鋼緊固件的主要目的是耐腐蝕、防銹化、美觀衛(wèi)生、抗拉強(qiáng)度達(dá)標(biāo)等,因此,世界上所有的國家標(biāo)準(zhǔn)都沒有對磁性問題作過要求。磁性是不可避免的,傳統(tǒng)用磁鐵去檢驗(yàn)螺絲,以磁性來作為判定產(chǎn)品是不是不銹鋼的觀念是極端錯誤的。當(dāng)然,如果像電子儀表等某些部件不能有磁性干擾的,則另當(dāng)別論,使用SUS316材質(zhì)是常規(guī)有效的解決方案。
其實(shí),只要材料中的Si(硅)含量足夠高,磁性就會極大的降低,即便沒有Cr和Ni這兩種最主要的防腐合金;另一種方法是對有磁性的緊固件加溫去磁,即便是磁性再強(qiáng)的磁鋼,經(jīng)過高溫后也會一點(diǎn)磁性都沒有。但為了不帶磁性我們不惜成本的選擇這些方法來去磁,我認(rèn)為是本末倒置。
6)不銹鋼緊固件的印記
按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB及世界上大部分國家的習(xí)慣,不銹鋼六角螺絲、螺帽一般都打有印記(MARK)。最常見的有:“A2-70”,A2表示SUS304材質(zhì)或SUS302材質(zhì)(內(nèi)六角用),70表示抗拉強(qiáng)度(或稱安全負(fù)荷)為700牛頓每平方毫米以上;同理,A4表示SUS316或SUS316L材質(zhì);除此之外的印記,一般為廠家的代號或注冊商標(biāo),以保證產(chǎn)品的識別和對品質(zhì)的追溯。不打印記(日標(biāo)產(chǎn)品或非標(biāo)品除外)或表識不規(guī)范都是不負(fù)責(zé)任的做法。一般螺絲采用凸形印記,螺帽采用凹形印記。(非六角螺絲、螺帽或直徑在M5以下的可不用標(biāo)記)
7)不銹鋼緊固件強(qiáng)度
因?yàn)椴讳P鋼材料無法經(jīng)過熱處理淬火工藝增加強(qiáng)度(不銹鐵除外),常規(guī)產(chǎn)品只能在原材料上經(jīng)過冷拔工藝提高其抗拉強(qiáng)度,304材質(zhì)一般為70級,即抗拉強(qiáng)度為700牛頓每平方毫米,316材質(zhì)最多可到800牛頓每平方毫米(與碳鋼8.8級相仿)。理論上講,變形量(由粗拉拔變細(xì))越大,強(qiáng)度越高,但所需拉拔次數(shù)也越多(跟工藝及材料性能也有關(guān)),后期成型也越困難,因此,加工成本也較高。
對于有較高強(qiáng)度要求的使用場合,在不影響整體性能的前提下,可考慮增加使用數(shù)量,提高螺栓排列密度或增加螺栓直徑,使所要求的抗拉總強(qiáng)度與螺栓總體抗拉強(qiáng)度相付合。
另外,因材料經(jīng)過拉拔,其塑性相應(yīng)降低,對頭部變形量大的一些產(chǎn)品(指最粗部位直徑超過最細(xì)部位直徑的兩倍以上,例:外六角螺栓頭部和桿部),一般冷加工的工藝就無能為力了。這種產(chǎn)品只能通過熱加工或車削等工藝加工成型,因此,強(qiáng)度僅為原材料的初始強(qiáng)度。
8)不銹鋼緊固件的適用范圍
緊固件是通用零配件中最常用的一種,大部分是有螺紋、起緊固作用的五金配件。而不銹鋼緊固件是從材質(zhì)上采用不銹鋼生產(chǎn)的緊固件,起防銹、耐腐、美觀的作用,從行業(yè)上講主要應(yīng)用于石化、水利、建筑、船舶、電力通信、機(jī)械裝配等行業(yè),從具體使用上主要用于不銹鋼泵閥、耐腐蝕管道、玻璃幕墻、食品及醫(yī)療機(jī)械、電器及通訊類產(chǎn)品和露天、沿海、潮濕等場合。
9)如何判斷和采購到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品
如今,市場上緊固件品種繁多,制造者和銷售商呈現(xiàn)出良莠不齊的現(xiàn)象,怎樣才能避免魚目混珠,采購到優(yōu)質(zhì)的不銹鋼緊固件呢:1、外觀成型精美,勻稱;2、產(chǎn)品來自正規(guī)工廠,產(chǎn)地清晰,因?yàn)榇髲S原料采購直接來自知名鋼廠,材質(zhì)從源頭上得到保證;3、六角螺絲、螺母最好都有工廠印記,這表明該品牌對品質(zhì)敢于承諾;4、產(chǎn)品包裝規(guī)范,標(biāo)簽上標(biāo)有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、數(shù)量,甚至還有爐號、批號、條形碼等,這表明產(chǎn)品有生產(chǎn)記錄。當(dāng)然,如果制造廠通過ISO9002國際品質(zhì)認(rèn)證等權(quán)威檢測就表明其品質(zhì)的穩(wěn)定性是有一套優(yōu)良的系統(tǒng)去保證的。