10.2.1螺纹紧固件10.2.1.1螺母10.2.1.2螺栓、螺柱10.2.1.3螺钉10.2.1.4垫圈和挡圈10.2.2铆钉10.2.3销10.2紧固件紧固件主要种类有螺纹紧固件、垫圈、挡圈、销和铆钉等，广泛应用于机械、冶金、电器、建筑和交通运输等设备和工具上。

10.2.1螺纹紧固件10.2.1.1 紧固件服役条件和性能要求紧固件种类繁多，工作条件也有很大差异。

在机械设备中，紧固件的作用主要是连接、紧固和密封。

由于工作场合不同，分别会承受静载荷、动载荷、冲击、振动等各种作用，一般要承受拉应力和剪应力，有时还要承受交变应力。

在特殊场合，还承受腐蚀、高温、低温的作用。

紧固件的失效形式主要为脆性断裂和疲劳失效。

因此，对紧固件材料有以下要求。

（1）应有足够的抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和适当的硬度。

（2）应具有良好的塑性和切削加工性能。

（3）对于高强度重要的螺栓用材料，要求高的抗拉强度、韧性和良好的淬透性、低的缺口敏感性、较高的抗弯强度和疲劳强度。

（4）对于高温下使用的螺纹紧固件材料，要求具有高的抗松弛能力、足够的强度、低的缺口敏感性、良好的抗高温氧化性和抗蠕变能力、一定的高温持久强度。

（5）对于低温工作的紧固件用材料，要求较高的低温韧性和低的韧脆转变温度。

（6）对于腐蚀介质中工作的螺纹紧固件材料，要求具有良好的耐蚀性。

10.2.1.2通用螺纹紧固件通用螺纹紧固件包括螺栓、螺柱、螺钉和螺母，用量最大，适用范围最广。

（1）通用螺纹紧固件的力学性能螺栓、螺钉和螺柱的力学性能见表10.2.1，螺母的力学性能见表10.2.2。

表10.2.1 螺栓、螺钉和螺柱的力学性能（机械设计手册第4版，p5-64～5-65,表5-1-62）表10.2.2 螺母的力学性能(机械设计手册第4版，p5-67～5-68,表5-1-64)(2) 通用螺纹紧固件用材料制作通用螺纹紧固件可采用冷做成形、切削成形和热压成形。

冷作成形的紧固件一般采用冷作用钢，其牌号和力学性能见表11.2.3。

切削成形的可采用国标中所有牌号的普通碳素钢、碳素结构钢和合金结构钢，普通碳素结构钢的力学性能见表11.2.4，碳素结构钢的力学性能见表11.2.5，合金结构钢的力学性能见表11.2.6。

热压成形的采用锻件用碳素结构钢和锻件用合金结构钢，其力学性能见表11.2.7。

表11.2.8给出了不同强度级别、不同直径的螺栓、螺钉推荐选用的材料，表11.2.9给出了不同级别螺母推荐选用材料。

表11.2.3 冷作用钢的牌号和力学性能（热处理手册2，P230-231，表6-5）表11.2.4 普通碳素结构钢的力学性能(实用工程材料技术手册，P138,表4-3)表11.2.5 碳素结构钢的力学性能（实用工程材料技术手册，P142，表4-7）表11.2.6 合金结构钢的力学性能（实用工程材料技术手册，P185-188，表4-55）表11.2.7 锻件用碳素结构钢和锻件用合金结构钢的力学性能（新编金属材料手册，P75-77,表3-17；P86-93,表3-28）表11.2.8 不同强度级别、不同直径的螺栓、螺钉推荐选用的材料（热处理手册2，P231，表6-6）表11.2.9 不同级别螺母推荐选用材料（实用工程材料技术手册，P351，表5-39）（3）通用螺纹紧固件材料的热处理材料进行热处理的目的是为后面的加工成形作准备。

成形方法不同，热处理工艺也不同。

1）冷成形材料的球化退火冷成形钢在成形之前进行球化处理，可降低硬度，提高塑性，这样在冷作成形时不易产生裂纹。

表11.2.10给出了一些钢材常用退火工艺。

表11.2.10 一些钢材常用的退火工艺（热处理手册2，P232，表6-7）2）切削成形材料的热处理工艺通过对材料进行热处理，使材料具有片状珠光体组织，在切削加工时不粘刀、易断屑，从而得到光滑的表面。

碳素钢、低合金钢一般采取正火处理，中碳钢进行退火处理。

切削成形材料的热处理工艺见表11.2.11。

表11.2.11 切削成形材料的热处理工艺（热处理手册2，P233，表6-8）（4）螺纹紧固件的热处理螺纹紧固件成形后，还要进行热处理，已获得所需要的力学性能。

表11.2.12为碳素结构钢35、45制螺栓和螺母的热处理工艺和参数。

低碳低合金钢制作的螺栓螺母的热处理工艺及参数见表11.2.13，合金结构钢制螺栓螺母的热处理工艺及参数见表11.2.14。

表11.2.12 碳素结构钢35、45制螺栓和螺母的热处理工艺和参数（热处理手册2，P234，表6-10）表11.2.13 低碳低合金钢制作的螺栓螺母的热处理工艺及参数（热处理手册2，P235，表6-11）表11.2.14 合金结构钢制螺栓螺母的热处理工艺及参数（热处理手册2，P235-236，表6-12）(5) 选材料时要注意的事项根据螺纹紧固件成形方法不同，对材料的要求也不同。

选择螺纹紧固件材料时，应注意以下问题。

1）冷镦或冷挤压成形的紧固件要求材料的塑性好、变形抗力小、表面质量高，以保证冷作成形过程中不会开裂。

一般选用冷镦用钢。

2）热锻成形的紧固件要求材料具有良好的热塑性，不产生裂纹，要选用热加工用钢。

3）切削成形的紧固件要求材料的切削性能好，所以要求材料的组织为片状珠光体组织，甚至选用易切削钢。

10.2.1.3 耐腐蚀紧固件（1）材料及其力学性能要求高耐蚀的紧固件应选用不锈钢制造。

螺纹紧固件用各种不锈钢的牌号、力学性能见表11.2.15.注：d为螺纹直径。

（2）成品或半成品热处理不锈钢螺纹紧固件的热处理工艺见表11.2.16。

表11.2.16 几种不锈钢螺纹紧固件的热处理工艺（热处理手册2，P241-242，表6-20）10.2.1.4 耐高温紧固件高温条件下工作的紧固件，紧固件材料要选用耐热钢或合金。

不同材料紧固件最高工作温度见表11.2.17。

一些钢的高温力学性能见表11.2.18，抗松弛性见表11.1.19。

表11.2.17 不同材料紧固件最高工作温度表11.2.18 一些钢的高温力学性能（热处理手册2，P243-244，表6-22）表11.1.19 一些钢的高温抗松弛性（热处理手册2，P245-247，表6-23）10.2.1.5 耐低温紧固件在低温下工作的紧固件，在温度低于某一临界值，韧性急剧下降。

选用材料时，要注意在较低的温度下一定要保持一定的韧性。

表11.2.20为在低温下使用的制造螺纹紧固件的材料及其在不同温度下的韧性表11.2.20低温下使用的制造螺纹紧固件的材料及其在不同温度下的韧性（热处理手册2，P245-247，表6-23）10.2.2垫圈、挡圈10.2.2.1一般垫圈一般垫圈材料为普通碳素结构钢（Q215、Q235）、碳素结构钢(35、45)和合金结构钢（65Mn、60Si2Mn 等）。

制作时不做热处理。

10.2.2.2弹簧垫圈弹簧垫圈采用弹簧钢制作，其材料牌号和热处理工艺见表1.2.21。

表1.2.21 弹簧垫圈采用弹簧钢的材料牌号和热处理工艺钢号热处理工艺65Mn 820～840℃淬火+380～400℃回火60Si2Mn 860～880℃淬火+380～400℃回火70 780～830℃淬火+380～400℃回火10.2.3销销的材料种类很多，多用的材料及其热处理见表11.2.22。

安全销多采用35、45、50、T8A、T10A等表11.2.22 销的材料及其热处理(热处理手册2，P249，表6-26)销套多采用40、35SiMn和40Cr，热处理后硬度为40～50HRC。

10.2.4铆钉铆接可以两种同质或不同质的材料连接起来。

铆接主要应用于严重冲击或剧烈振动的金属构件上或焊接技术受限制的场合，如起重机的构架、铁路桥梁、建筑、造船、重型机械等方面。

在航空航天飞行器结构的连接，主要是铆接。

铆钉常用的材料及其热处理工艺见表1。

表1 铆钉常用的材料力学性能及其热处理工艺、表面处理材料力学性能，不小于________________________________ _______________________________________ 热处理工艺表面处理种类牌号σb/MPa σs(σ0.2)/MPa δ5/%___________________________________________________________________________________________________________ 碳素钢Q215A、Q215B 335～410 215 31 退火Q235A、Q235B 375～460 235 26 退火10 335 205 31 退火ML10 333 206 31 退火镀锌钝化15 375 225 27 退火ML15 373 226 27 退火镀锌钝化1Cr18Ni9Ti 520 205 40 淬火___________________________________________________________________________________________________________ 铜及其合金T3 200 40 退火钝化或不处理275 10 不退火钝化或不处理H62 330 110 49 退火钝化或不处理600 500 3 不退火钝化或不处理H63 300 90 3～4 退火钝化或不处理633 450 49 不退火钝化或不处理H59-1 420 140 5 退火钝化或不处理550 400 45 不退火钝化或不处理___________________________________________________________________________________________________________ 铝及其合金1050A 65 201035 ≤120 252A01 淬火+时效阳极化处理3A21 110 40 305B05 退火阳极化处理2A10 淬火+时效阳极化处理。