概述汽车紧固件用钢材的发展与应用

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

概述汽车紧固件用钢材的发展与应用关键字：汽车紧固件 　　1、前言　　工艺和材料作为机械制造业的基础，对于产品的质量和性能起着至关重要的作用。近20年来，我国在引进汽车、摩托车生产线的同时，引进了相应的汽车紧固件用钢材，并逐步实现了国产化，其中高强度汽车紧固件国产转化率最高，这促进了我国的钢铁材料及工艺的发展，逐渐缩小了我国工艺技术水平和材料应用水平与发达国家的差距。　　钢材是紧固件中最基本的材料，虽然有色金属和复合材料的应用比重在逐年增加，但高强度紧固件所用钢材的作用是无法替代的。通过采用先进的冶炼装备和工艺技术以及合理的低合金化，我国的紧固件用钢发生了较大变化，使目前的高强度紧固件能更好地满足机械制造业实际使用要求。　　以螺栓为例　　大批量螺栓生产中大都需要镦头，因此，螺栓用钢大多为冷镦钢。由于螺栓在机械构件中起着连接、紧固、定位、密封等作用，是应用最广的基础零件。在现代汽车中，40%以上的零件具有螺纹结构，除了简单作定位的螺栓之外，如连杆螺栓、缸盖螺栓等，受到轴向预紧拉伸载荷的作用外，还会在工作过程中受到附加的轴向拉伸(交变)载荷、横向剪切(交变)载荷或由此复合而成的弯曲载荷的作用，有时还有冲击载荷。通常情况下，附加的横向交变载荷会引起螺栓的松动，轴向交变载荷会引起螺栓的疲劳断裂，而在环境介质的作用下，轴向拉伸载荷则会引起螺栓的延迟断裂。　　在降低成本的同时，紧固件使用者提出了大幅度减轻重量，超高的强度，以便抵抗拉长、拉断、滑扣和磨损，可靠的韧性，以减少对偏斜、缺口应力集中和表面质量的敏感性。在潮湿大气或腐蚀气氛环境下工作的螺栓，要求其有足够低的延迟断裂敏感性，以及良好的冷镦性能(变形能力和变形抗力)。　　目前，汽车螺栓的强度级别可分为4~12.9级等。6.8级以下别的螺栓大多都采用低碳钢材制造，无需热处理；7~8.8级一般用ML35钢，亦可用低碳锰钢制造，9.8级螺栓常用碳硼钢制造，10.9级以上大多都采用合金法结构钢制造，经过调质处理。现在汽车应用较多的高强度螺栓为10.9级，且用量正在逐步扩大。随着汽车与发动机的高性能化和材料应用应力提高，零件尺寸减少，底盘的轻量化，对螺栓提出了更高的设计应力和轻量化的要求，而最有效的措施是提高螺栓用钢的使用强度。　　2、钢种概述　　2.1微合金化钢　　也就是通过钢中加入少量的某种元素来改变钢的性能，用以提高紧固件的工作强度。由于每一种元素都有自己的特点。根据钢中其他元素的含量，生产工艺以及使用要求的不同，这些元素可以分别或综合使用。　　长期以来，通常8.8级螺栓用ML35钢，经调质处理后制成。无论在生产还是使用上都存在一定问题，如冷镦开裂、热处理时容易淬裂和脱碳，在装拆及服役过程中，存在滑扣，变形(拉长、颈缩、弯曲)、断裂、六角头磨圆等问题。　　CH35ACR冷镦钢是替代ML35钢制造≥M14的较大规格螺栓材料，将CH35钢与ML35钢对比，在Si、Mn含量方面有差异，前者添加了Cr元素，并减少了P、S含量，不仅在油中冷却的淬火临界直径增加为18~20mm，而且在相同的高温回火后的硬度差比较大，抗回火稳定性能强。　　近年来，钢的冷镦合金化技术有了很大发展，一方面是使用了很大发展，一方面是使用少量＜0.1%碳化物元素，如Ti、V、Cr，加入低碳C-Mn钢中，可广泛用于各类机械构件，其中包括汽车紧固件，这是一个值得提倡和推广的钢铁材料。