Анализ материалов болтов

Болты — соединительные крепежные детали, классифицируемые по классам механических свойств на болты обычные ивысокопрочные болты. Различные материалы напрямую влияют на механические характеристики и диапазон применяемых болтов. Ниже приведен анализ часто используемых материалов болтов для справки по выбору.

1. Распространенные материалы для обычных болтов

Болты ниже класса прочности 8.8 представляют собой болты обычной прочности, обычно изготовленные из катанки из низкоуглеродистой или среднеуглеродистой стали методом холодной высадки и накатки резьбы, без закалки и отпуска. На примере наиболее часто используемого класса 4,8: ​​номинальный предел прочности не менее 400 МПа, коэффициент текучести при растяжении - 0,8, номинальный предел текучести - не менее 400 × 0.8=320 МПа.

К распространенным маркам катанки для обычных болтов относятся:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Другая катанка из углеродистой стали, отвечающая эксплуатационным требованиям.

Вышеуказанные катанки из углеродистой стали по своей сути немагнитны; немагнитные характеристики в основном относятся ккрепеж из нержавеющей стали. После холодной обработки аустенитные нержавеющие стали развивают слабый магнетизм: 304M после холодной обработки имеет магнетизм примерно от 1,6 до 2,0 мкм, 304HC примерно от 1,01 до 1,6 мкм, а марка 316 после холодной обработки имеет магнетизм ниже 1,01 мкм.

2. Распространенные материалы для высокопрочных болтов

Для высокопрочных болтов требуются материалы с более высокой прочностью на разрыв, чтобы соответствовать более высоким требованиям к предварительному натяжению и несущей способности. Закалочная и отпускная термообработка оказывает существенное влияние на прочность материала. После отпуска 40Cr, как правило, не может стабильно удовлетворять требованиям к материалу, предъявляемым к конструкционным высокопрочным болтам класса 10.9S; в ограниченных условиях контроля твердость поверхности после отпуска можно использовать в качестве предварительного ориентира для класса прочности материала. При высоких нагрузках высокопрочные болты, изготовленные из разных материалов, обладают разной стойкостью к замедленному разрушению.

2.1 40Высокопрочные хромированные болты

Высокопрочные болты 40Cr в основном используются в фермах с болтовым соединением. Их расчетная прочность обычно составляет 390 МПа (d больше или равна 30 мм) или 430 МПа (d < 30 мм) с относительно низким предварительным напряжением при нормальной эксплуатации. При применении к условиям, требующим высокой предварительной нагрузки, сопротивление отсроченного разрушения материала должно быть тщательно оценено и обеспечено.

2.2 20Высокопрочные болты MnTiB

20MnTiB — низкоуглеродистая сталь, легированная бором. После закалки и отпуска он обеспечивает хорошо сбалансированные комплексные свойства, а его сопротивление отсроченному разрушению превосходит сопротивление 40Cr и 40B, что делает его пригодным для соединений стальных конструкций с высоким преднатягом и высокими напряжениями.

2.3 Выбор материала, рекомендуемого стандартами

Согласно действующему китайскому национальному стандарту для высокопрочных большихболт с шестигранной головкой, гайки и шайбы в сборе для стальных конструкций, рекомендуемые материалы для болтов класса 10.9S следующие:

Размер меньше или равен M24: 20MnTiB;

Размер М27–М30: 35ВБ.

Высокопрочные болты большого диаметра с трудом поддаются сквозной закалке во время отпуска, поэтому следует избегать чрезмерно больших диаметров. Если требуются болты большого диаметра, рабочее напряжение должно быть соответственно уменьшено, а прокаливаемость материала должна быть проверена на предмет соответствия требованиям к поперечному сечению.

3. Резюме

Как для обычных болтов, так и для высокопрочных болтов выбор материала напрямую влияет на прочность, ударную вязкость, усталостную прочность, устойчивость к замедленному разрушению и применимый диапазон службы. Во время выбора соответствующие марки материалов и процессы термообработки должны выбираться в соответствии с классом нагрузки, требованиями к предварительной нагрузке, условиями эксплуатации и соответствующими стандартами для обеспечения надежности соединений.