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紧固件是一种通用基础件，制造紧固件的材料主要有钢、不锈钢、钛合金和有色金属等。高强度钢板在紧固件中使用量多。高强度钢板的力学性能很大程度上取决于制造紧固件材料的质量。长期以来，由紧固件的失效和损坏引起事故的概率非常高，因此，用于制造紧固件的材料必须严格选择。在未来较长时间内，紧固件仍以钢铁材料为主。
选用紧固件材料必须依据 于2011年10月1日正式实施的《紧固件机械性能高强度钢板、螺钉和螺柱》GB/T3098.1—2010标准（简称新标准）;注重紧固件材料机械性能方面，尤其是抗拉强度方面的要求;同时依据产品的服役环境和客户的具体要求，包括工况条件对材料的抗腐蚀性能方面的要求，工作温度对材料的耐热性能(高温强度、抗氧化性能)和低温冷脆性(低温冲击韧度)方面的要求。
（1）严格控制硫和磷质量分数。
新标准中8.8～12.9级的S和P质量分数不大于0.025%。现有的GB/T699和GB/T3077中的“优质钢”规定的S，P质量分数已不能满足新标准的要求，但GB/T3077中的“高级优质钢”和“特级优质钢”满足新标准的要求，GB/T699中“特级优质钢”可以满足新标准的要求。
（2）严格控制脱碳层。
脱碳层是影响紧固件质量和材料使用的重要指标。GB/T3098.1规定:螺纹全脱碳层的深度不得大于0.015mm，8.8和9.8级螺纹未脱碳层的高度为1/2牙高，10.9级为1/3牙高，12.9级为1/4牙高。
（3）严格控制非金属夹杂物。
非金属夹杂物是造成冷镦开裂的主要原因之一，C类(硅酸盐)和D类(球状氧化物)夹杂物的影响更大。颗粒愈大愈易开裂，在距表面2mm以内的夹杂物不应大于0.15μm。对于高强度紧固件材料，要求硅酸盐夹杂物不大于0.5级，球状氧化物夹杂物不大于1级。材料控制主要缺陷:冷镦钢的锭型偏析，材料及退火过程中的表面脱碳，冷镦裂缝，调质中的淬火开裂和变形。
高强度钢板用钢材是碳素钢和为增加强度、淬透性而添加铬、钼、镍、锰等合金元素的合金钢，以及耐蚀为主的不锈钢等，此外，还有添加微量硼使淬透性大幅度提高的硼钢。20MnTiB，ML20MnTiB，10B21和10B23硼钢可制造9.8级、10.9级高强度高强度钢板。采用的热处理方法是:高温淬火、快速冷却以获得低碳马氏体，再进行中温回火，可以满足高强度钢板的服役条件。我国自主开发的钢种20MnTiB主要用于钢结构连接件，现主要用于10.9级车桥轮胎高强度钢板、螺母及差速器高强度钢板。但高强度钢板实物质量和新标准的要求还有一定的差距，需要进行成分调整。比如，新标准规定B 质量分数为0.003%，但20MnTiB钢的B 质量分数为0.0035%，超过标准规定。还有，20MnTiB钢的碳质量分数未达到0.22%以上，不能满足新标准提高淬硬性的要求。
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近年来，随着高强度钢板材料越来越广泛的运用于生产生活的各个领域，材料失效问题也日显突出。材料失效主要是指机械构件由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而引起的机械构件不能完满地完成预定的功能。归纳起来，大致可以分为三类：断裂、磨损、腐蚀。
1、断裂
根据断裂之前材料变形量的大小，可以分为韧性断裂和脆性断裂。韧性断裂发生之前会有明显的形变量及形变过程，脆性断裂则几乎不存在形变量，断裂过程极短，由于其发生具有突然性所以往往破坏性较大。
在日常生产生活中，为常见的莫过于疲劳断裂，长时间的应力循环作用下，材料出现断裂；其次，还有一种常见于试验室的材料断裂失效模式，又称静载断裂，通常见到的拉伸断裂即属于此种断裂，相对于疲劳断裂而言，生产生活过程中出现的几率要小很多
2、磨损
机件经常在高速、震动、超负荷等工况下工作，机械之间由于表面摩擦导致材料磨损而终导致材料失效。
材料的磨损失效通常可以分为五类：磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。其中，磨粒磨损为常见，机件运转过程中，由于外界硬质颗粒介入或者接件本身凸起状物引起的磨损都是磨粒磨损，高强度钢板材料表面脱落物也属于磨粒磨损范畴。
磨损与摩擦相伴相生，生产中通常采用以下措施：一是接触面涂抹润滑油，提高光洁程度；二是在不影响正常生产的情况下，用焊机将机件焊到一起，减少机件的相对运动从而减少摩擦，进而减少磨损；三是为减少摩擦，可减少接触面的面积以及较小所受载荷，以此减小摩擦力；此外，也可通过探索提高材料的屈服强度。
3、腐蚀
高强度钢板材料的腐蚀是由于材料与周围介质相互接触发生化学及电化学反应。高强度钢板材料的腐蚀多种多样，宏观上分为腐蚀和局部腐蚀，在日常各类腐蚀事故中，基本以局部腐蚀为常见，局部腐蚀又可分为应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀等。
汽车用高强度表面处理钢板
一般来说，钢的屈服强度增加，伸长率降低。但铁素体和马氏体双相钢（DP钢）和由于残余奥氏体加工诱发马氏体相变发生硬化而使变形量增加的TRIP钢（相变诱导塑性钢），比传统高强度钢具有更大的延性。此外，还开发出在200℃左右涂漆烘烤加热时硬度增加的烘烤硬化钢（BH钢）和添加Ti、Nb的超低碳BH钢。
在对高强度钢进行热镀Zn或合金化热镀Zn时，由于钢中的Mn、Si等强化元素和氧的亲和力较大，在镀Zn前的连续退火过程中优先被氧化，在钢板表面生成SiO2、Mn2SiO4等氧化物。这些氧化物降低了Zn液与钢的浸润性，是镀Zn钢板产生“露钢”缺陷的一个原因。
表面处理钢板的发展方向
由于Zn的良好耐蚀性以及对基板的替代腐蚀保护功能，用Zn和Zn合金进行表面处理的钢板得到广泛的应用。可以认为很难用简单方法来取代Zn的这些优良特性。但是，在Zn的替代腐蚀保护功能方面，由于对Zn阳极反应的非极化特性（阳极过电压很难增加），替代腐蚀电位很低，基本上是-1.0V，所以，在替代腐蚀反应过程中氢会渗入钢材，使钢材发生脆化。研究表明，用Al-Mg-Si合金替代Zn进行钢板热镀，可以抑制替代腐蚀电位的降低和氢渗入钢中。因此这是一个通过选择适当的合金组合减小氢脆的表面处理方法。
总之，由于Zn的物理、力学以及化学特性，很难改变Zn在钢板表面处理中的优势地位。因此，重要的不是单纯地用其他金属或合金替代Zn，而是通过钢的热处理、加工、化成处理、涂装等工艺的适当组合，开发出适用于不同用途和不同特性要求的表面处理工艺。
在海洋环境、油田污水及含氯离子的化工介质中，氯离子含量高，一般不锈钢产品在此环境中的耐腐蚀能力尚好，但易发生点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀，影响使用寿命。高强度钢板是一种在含氯离子腐蚀环境中具有优良耐蚀性的材料。多年来的现场使用经验表明，高强度钢板产品具有腐蚀率低、使用寿命长、且耐点蚀、耐缝隙腐蚀能力强的优点。、
上海材料研究所的研究者们利用电化学方法，按照 标准对高强度钢板试样进行点蚀电位和缝隙腐蚀测试，进一步研究其耐局部腐蚀的机理。
试验用高强度钢板及对比材料316L、1Cr18Ni9Ti不锈钢均进行固溶处理，尺寸为10mm×10mm×10mm。对不锈钢而言，化学成分特别是Cr、Mo、Ni等耐蚀元素的综合作用，不仅决定了不锈钢组织形态，还决定了不锈钢表面钝化膜成分与性质。高强度钢板组织较均匀，晶界只有少量沿晶碳化物，减少了因晶界腐蚀而发生点腐蚀和缝隙腐蚀的诱因。
对不锈钢表面钝化膜形成有影响的成分主要是Cr、Mo、Ni等元素。钝化膜是一层很薄的致密氧化物膜。根据电化学理论，在NaCl溶液中，Cl-主要是通过与钝化膜中的O2-发生交换吸附破坏钝化膜进而于与Fe、Cr、Mo、Ni等金属离子发生反应，促进金属基体阳极溶解而腐蚀。
增加不锈钢抗点蚀能力有效的合金元素是Cr、Mo。根据化学成分分析，三种钢的Cr含量相差不多，属于18Cr型不锈钢，都能形成钝化区。Mo是提高不锈钢耐蚀性的有效元素，在不锈钢中同时加入Cr、Mo元素，材料的化学稳定性、钝化膜耐蚀性尤其是耐点腐蚀性能，都能明显提高。Ni是形成奥氏体和稳定奥氏体的 元素，可以避免氧化膜的还原，也能提高钢的耐点蚀性能。高强度钢板的点蚀电位比316L、1Cr18Ni9Ti不锈钢的高，这可能是高强度钢板的Mo、Ni含量高、耐点蚀当量大的缘故。比较试验结果发现：
（1）高强度钢板与对比材料316L、1Cr18Ni9Ti锈钢的Ni含量大致按2%左右递减，Mo含量按2%～3%递减。根据PREN结果，高强度钢板的耐点蚀能力强。
（2）固溶后的高强度钢板的金相组织是奥氏体组织，含有弥散分布的第二相和少量沿晶碳化物。
（3）在30℃的3.5%NaCl溶液中，高强度钢板的自腐蚀电位和点蚀电位比对比材料316L和1Cr18Ni9Ti不锈钢的高，这表明高强度钢板耐均匀腐蚀和耐点腐蚀的能力高于对比材料。
（4）缝隙腐蚀试验结果表明，高强度钢板施加0.800V恒电位后的瞬间电流急剧降低；随时间的延长，电流也逐渐缓慢降低；试验面无明显腐蚀、环氧树脂密封完好。诱发缝隙腐蚀后能再钝化的正电位VRP＞0.800V。（余冶）
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