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紧固件材料的选择 ——2003 年美国紧固件研究所 紧固件材料的选择 目录 简介2 基本思路3 紧固件的特性6 螺母的机械性能9 碳钢紧固件10 外螺纹紧固件的等级系统12 内螺纹紧固件的强度等级系统13 不锈钢紧固件14 铜合金紧固件18 铝合金紧固件19 镍合金紧固件21 钛合金紧固件22 超耐热不锈钢22 非金属紧固件24 附表 …………………………………………………………………25 2003 美国工业紧固件研究所 1 紧固件材料的选择 简介 在众多的铁制材料、合金或者塑料中选择正确的材料去制造紧固件通常看来也 许是个令人头痛的工作。但在实践中却并非如此。任何一个对材料的基本特性、功 能以及局限性有着适当认知的工程师都不应当觉得寻找适合工作环境的材料是一件 极为困难的事。 比方说，如果紧固件的主要功能是提供强度，那么就应当考虑选取钢。 如果紧固件需要在腐蚀性的环境中工作，那么工程师也许首先要考虑的是采用 有涂层的钢；如果环境对紧固件的要求极为苛刻，那么就应该考虑不锈钢或者某种 非铁合金。 如果透磁性很重要，那么应当考虑奥氏体不锈钢、铝合金、铜合金，或者塑料。 如果要求有较高的导电性能，则转用铝和铜。反之，如果主要考虑的是紧固件 的绝缘性，那就要采用非金属材料。 如果要减轻紧固件的重量，铝制材料是首选。如果在减轻重量的同时还要求紧 固件有较高的强度，那就要考虑采用钛金属了。 如果紧固件是在高温或者低温的环境下工作，就需要考虑采用不锈钢，或者超 耐热不锈钢。 设计者并不需要是一个老练的冶金师，他的责任是评估出紧固件的预定工作环 境，然后确定满足要求的紧固件应有的设计参数。在此种情况下，基本材料的选择 范围就变得很狭小了。 每一种基本材料，例如碳素钢，通常都含有大量的由多种化学成份构成的混合 物。这些混合物可以被选作紧固件特有的原料。对这些原料进行制造技术和工艺上 的适当调整，就有可能生产出满足所有要求的紧固件。 工程师不必精通所有细节方面的选择，但紧固件的制造者们却应当如此。这使 得那些紧固件的制造者们成了对材料进行优化选择的最佳人选。如果设计工程师定 义了必要的执行步骤并给出了基本材料，那么剩下的材料的最终选取则应当由制造 者去完成。工程师所要尽到的责任是实现最大的经济效益。生产者的权限越宽泛， 他就越能有效地利用手中的设备和加工技术。紧固件的成本与制造者所允许采用的 材料息息相关。过多的限定会遏止创新的产生从而减少竞争，但得到的后果却是成 本的增加。 2003 美国工业紧固件研究所 2 紧固件材料的选择 基本思路 在这一点上，大略地了解一些影响紧固件材料选择的重要设计思路是非常有用 的。 强度 它是唯一的一种不需要紧固件提供或传递一些外部载荷的工作要求。当设计者 仅考虑紧固件的强度时，便无须选择钢之外的其它材料了。钢是目前最为经济且通 用的材料。事实上，当一些特殊的要求提出后，除了钢之外，原