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1、緊固件與鋼鐵材料-吳政哲有百分之九十的以下的緊固件使用鋼鐵材料,如果將不銹鋼加進去,比例還會更高,作為緊固件銷售人員或銷售工程師,不可不了解其中的變化及區分,如果是設計工程師,所應該了解的還必須更多.緊固件使用鋼鐵材料所必須考慮的大約可以分為下列因素:1.材料化學成份.2.材料精製程度及組織狀態.3.材料表面要求.4.材料機械性能.5.其它特殊要求.一般銷售人員應該了解的是材料化學成份與緊固件機械性能的關係,銷售工程師必須了解1-3及部及部份5的要求,至於高級品保人員及設計工程師則必須全部掌握這些因素及其間的相關性並求得融會貫通.要全部了解世界各國所有緊固件使用鋼材是不可能的,
2、因此,本章僅就常用部份加以討論,其中包括:1.ISO.2.DIN.3.AISI.4.SAE.5.JIS.6.部份鋼廠引用標準.如果客戶要求超過上述部份領域,而銷售人員必須尋求答案時,您應該向品保單位主管尋求支援.一般而言,如果您了解並通達本章包含材料時,至少有八成以上詢價會難不倒您,而且您比您客戶的設計人員還了解鋼鐵材料在緊固件的要求及使用方式.並進而可以獲得您客戶對您的信心.一.材料化學成分與緊固件鋼鐵材料化學成分與緊固件強度級數息息相關.一般而言,鋼鐵材料化學成分中最重要的部份是碳的含量.依碳含量,鋼又可以分為軟鋼材及硬鋼材.page8of8軟鋼材指的是含碳量在萬分之30以
3、下的鋼.硬鋼材則是含碳量在萬分之30以上到萬分之85以下的鋼材(依JIS區分).製造緊固件時一般可以區分為:1.冷加工用材料:a.螺栓,螺絲及螺樁等外螺紋緊固件:1)強度級數較低的材料使用軟鋼材.一般級數在ISOClass4.6–6.8(或SAEGrade1–2)之間使用軟鋼材可以達到其強度要求.一般使用軟鋼材含碳量範圍在萬分之10以下.但級數較高如Class5.8及6.8的緊固件則使用較高碳含量的鋼種如C1020以上.但在實際應用上,最好不要超過萬分之25以免成型時不好處理.此類緊固件不需熱處理.其強度之達成有賴於冷加工硬化.2)強度級數較高的材料使用硬鋼材或合金鋼.一般級數
4、在ISOClass8.8–12.9(或SAEGrade5–8)之間使用硬鋼材或合金鋼及熱處理才可以達到其強度要求.Class8.8(Grade5)一般使用中碳鋼(C1035以上)及熱處理(淬火,回火).Class9.8及Class10.9(Grade8)使用合金鋼(低到中合金鋼)及熱處理(淬火,回火).Class12.9(ASTMA574)使用中碳合金鋼及熱處理(淬火,回火).如果緊固件的公稱直徑不大及使用場合為常溫場合時,經客戶同意或指定也可以使用低碳硼鋼及熱處理(淬火,回火).使用低碳硼鋼運用時可用於Class8.8,9.8,10.9(SAEGrade5.2,8.2)以便降
5、低成本.b.螺帽等內螺紋緊固件:1)強度級數較低的材料使用軟鋼材.一般級數在ISOClass5–6(或SAEGrade1–2)之間使用軟鋼材可以達到其強度要求.一般使用軟鋼材含碳量範圍在萬分之10以下.但級數較高如Class8(或SAEGrade5)的緊固件則使用碳含量具有下限的鋼種如C1010以上.但在實際應用上,最好不要超過萬分之18以免成型時不好處理.此類緊固件不需熱處理.其強度之達成有賴於冷加工硬化.其中以8級螺帽最難處理.螺帽與螺絲不同,其荷重方式主要以壓縮為主而非伸張.因此螺帽的強度不只與材料相關,還與尺寸(尤其是厚度)相關聯.8級螺帽亂用材料將會造成螺帽強度不足,
6、業務人員必須小心.2)強度級數較高的材料使用硬鋼材.一般級數在ISOClass10(或SAEGrade8)之間使用硬鋼材熱處理才可以達到其強度要求.一般使用中碳鋼(C1035以上)及熱處理(淬火,回火).亦有使用硼鋼製造者.c.墊圈類鋼板用料:1)平面墊圈:無荷重用平墊圈通常使用結構用熱軋鋼板邊角料(即JISG3101SS材)製造,一般而言,無甚要求.有硬度要求(page8of8但不高)的平墊圈可以使用較厚的邊角料在壓延一些使之冷加工硬化之後再生產即可.1)防鬆用或荷重用墊圈:一般使用材料限制比較緊,依製造習慣,一般使用碳素鋼S50CM到S70CM並淬火回火.比較困難處理的(如
7、弓形墊圈或齒型墊圈),可以改用碳素工具鋼SK6M或SK7M.這些材料必須是全脫氧的冷軋鋼板(參照JISG3311).b.鉚釘,插銷或拉釘:鉚釘,插銷或拉釘一般用料與螺栓同,但須注意有一些鉚釘(尤其是中空鉚釘)其硬度不可太高,甚至要求到HRB60以下者,請注意,一般鋼料在正常化後其硬度約在HRB70–80,因此硬度要求低於HRB70以下時就必須特殊處理,另外這些鉚釘使用材料最好不要高於AISI1004以免冷作加工之後硬度過高.c.小螺絲及自攻螺絲:在緊固件領域裡,這一群算是比較特殊,跟螺帽一樣
