抗拉强度磅力面积100000磅1英寸100000PSI.docx
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抗拉强度磅力面积100000磅1英寸100000PSI
扣件材料(FastenerMaterials)
※.緊固件材料:
1.鋼鐵材料
2.不銹鋼材料
3.銅材料
4.鋁材料
5.其他非鐵金屬材料
6.其他非金屬材料
※有百分之九十的以下的緊固件使用鋼鐵材料,因此,僅就常用部份加以討論.
※常用緊固件鋼鐵材料國際規範:
鋼鐵材料規範
1.SAE-J403-1995(CarbonSteels)
2.SAE-J404-1994(AllowSteels)
3.SAE-J405-1998(StainiessSteels)
4.JIS鋼鐵規範-1986(日文版)
5.DINHandbook401-405共5冊
6.UnifiedNumberingSystem(UNS)7thEdition
7.ASTMDS67-1996(日文版)
8.其他國內鋼鐵廠之廠內標準(中鋼,嘉益,強新……)
※材料化學成份:
鋼鐵材料化學成分與緊固件強度級數息息相關.一般而言,鋼鐵材料其化學成分為:
碳C、矽Si、錳Mn、磷P、硫S等,其中最重要的部份是碳的含量.依碳含量,鋼又可以分為軟鋼、碳鋼、合金鋼.
1.軟鋼指的是含碳量在0.04%以下的鋼.(1004…)
2.碳鋼則是含碳量0.041%-2%的鋼材.(1008/1018…)
低碳鋼:
含碳量0.041%-0.25%.(1008/1018…)
中碳鋼:
含碳量0.26%-0.50%.(1030/1035…)
高碳鋼:
含碳量0.50%-2.0%1.(1050/1060…)
3.合金鋼:
在碳鋼中加入特定元素.
例:
鎳(Ni)、鉻(Cr)、釩(V)、鉬(Mo)等(4131/4140…)
※一般脫氧劑可以分為下列兩種:
a.鋁脫氧全淨鋼:
使用鋁作為脫氧劑之全靜鋼,脫氧後其組織為細晶(FineGrain)組織,其優點為易於鍛造,冷鍛加工硬化性低.
b.矽脫氧全淨鋼:
使用矽作為脫氧劑之全靜鋼,脫氧後其組織為粗晶(CoaseGrain)組織,其缺點為不易鍛造,冷鍛加工硬化性高.
※材料表面要求
要了解材料的表面要求,其實材料的表面要求的原則和精製要求道理差不多,只是一個要求裡面,一個要求外面.由於只介紹冷鍛用材料,因此我們也只介紹冷鍛用材料的表面要求研磨分等.依照中鋼對冷鍛用材料表面要求規定,一共可以分成4等:
a.商業用品級MQ(MerchandiseQuality).
b.一般冷鍛用品級GCWQ(GeneralColdWorkQuality).
c.特殊冷鍛用品級SCWQ(SpecialColdWorkQuality).
d.重冷鍛用品級HCWQ(HeavyColdWorkQuality).
1.商業用品級MQ:
一般而言,MQ級材料在鋼胚時並不作表面研磨處理,因此此級並未規定表面縫之深度,常使用來產製變形量不大的產品如普通六角螺帽,鍛造比不超過2的小螺絲等緊固件.產製時一不小心就會開裂,使用此級時應加強產品表面不連續檢查頻率.
2.一般冷鍛用品級GCWQ:
GCWQ材料在鋼胚時即進行表面研磨處理,其縫之深度依照材料可鍛性及加工硬化性而定,低碳鋼時其要求就比較鬆,中碳鋼時其要求就比較嚴格.一般可適用於普通鍛造比例的冷鍛加工.通常用於普通螺帽,普通螺栓,螺絲等.
3.特殊冷鍛用品級SCWQ:
其製作與GCWQ相同.但要求比較嚴格,因此可以用來製作大鍛造比例的緊固件如輪緣螺帽,輪緣螺絲等緊固件.
4.重冷鍛用品級HCWQ:
其製作與GCWQ相同.但要求最嚴格,可以用來製作相當大鍛造比例的緊固件如大比例輪緣螺帽,電梯螺栓等緊固件.
CHQ(ColdHeadingQuality)
常用材料機械性能
英制自攻螺絲
1.SAEJ933-1979(已有新版1998)
TappingScrews
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
2.FIP1000-1988:
a.功能測試規定及方法.
b.氫脆化.
公制自攻螺絲
1.美洲公制IFI502-1982及ASMEB18.6.5M-1998
TappingScrews
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
2.美洲公制FIP1000-1988:
a.功能測試規定及方法.
b.氫脆化.
3.ISO2702-1992:
a.滲碳規定.
b.功能測試規定及方法.
英制三角牙自攻螺絲
1.SAEJ81-1979(已有新版1999)
ThreadRollingTappingScrews
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
d."牙"之規定.
e.氫脆化.
2.FIP1000-1988
a.功能測試規定及方法.
b.氫脆化.
公制三角牙自攻螺絲
2.美洲公制SAEJ1237-1979(已有新版1996)
ThreadRollingTappingScrews
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
d."牙"之規定.
e.氫脆化.
2.美洲公制FIP1000-1988:
a.功能測試規定及方法.
b.氫脆化.
3.DIN7500-1-1995:
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
英制鑽尾自攻螺絲
1.SAEJ78-1979(已有新版1998)
Self-DrillingTappingScrews
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
d."牙"及"鑽尾"之規定.
e.氫脆化.
f.攻速測試.
FIP1000-1988:
a.功能測試規定及方法.
b.氫脆化.
公制鑽尾自攻螺絲
2.美洲公制504-1982(已有新版1997)
Self-DrillingTappingScrews
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
d."牙"及"鑽尾"之規定.
e.氫脆化.
f.攻速測試.
2.美洲公制FIP1000-1988:
a.功能測試規定及方法.
b.氫脆化.
c.攻速測試.
3.DIN7504-1995:
a.功能測試規定及方法.
b.材質規定.
c.滲碳規定.
d.氫脆化.
e.攻速測試.
英制鋼製螺帽材料及
1.SAEJ995-1979(已有1999新版本)
機械特性
a.規格範圍1/4"-11/2",三種等級Grade.2,5,8.
b.印記規定.
c.材質.
d.各等級硬度規定.
e.各類型之四角及六角螺帽各等級荷重規定.
英制鋼製外螺紋扣件
1.SAEJ429-1985(已有1997/1999新版本)
材料及機械特性
a.規格範圍1/4"-11/2",除Grade.5.1級#4-5/8".
1983版本共有10種等級,新版1997已刪除Grade.7級.
b.印記規定.
c.材質.
d.各等級硬度規定.
e.各類型及各等級荷重規定.
f.脫碳規定.
公制鋼製螺帽材料及機械特性
1.ISO898/2-1992(CoarsePitchThread),
a.規格範圍M39(含)以下,厚度0.8D以上(有效牙長0.6D以上)
共有CL.4,5,6,8,9,10,12,等8種級數.,厚度0.5D以上(有效牙長
0.4D以上)共有CL.04,05,等2種級數.
b.印記規定.
c.材質.
d.各等級硬度規定.
e.各類型及各等級荷重規定.
2.ISO898/6-1994(FinePitchThread)
a.規格範圍M39(含)以下,厚度0.8D以上(有效牙長0.6D以上)
共有CL.4,5,6,8,10,12,等7種級數.厚度0.5D以上(有效牙長0.4D
以上)共有CL.04,05,等2種級數.
b.印記規定.
c.材質.
d.各等級硬度規定.
e.各類型及各等級荷重規定.
3.DIN267Part15-1983.
a.規格範圍M39(含)以下,共有5種等級.
b.印記規定.
c.材質.
d.各等級硬度規定,Ciass11H,14H,17H,22H.
e.各類型及各等級荷重規定.
3.DIN267Part24-1983.
a.共有4種等級.
b.印記規定.
c.材質.
d.各等級硬度規定.
公制鋼製外螺紋扣件材料及機械特性
1.ISO898/1–1988(已有1999新版本)
a.規格範圍M39(含)以下,共有10種等級.
b.印記規定.
c.材質.
d.各等級硬度規定.
e.各類型及各等級荷重規定.
f.Grade8.8級(含)以上脫碳測試方法.
2.DIN267Part3-1983.
幾乎依據ISO898/1,除了以下幾項不同:
1.DIN增加Cl.6.66.914.9等三種等級,但是沒有Cl.9.8級.
2.Cl.3.64.85.88.810.912.9等荷重拉力值略不同.
扣件機械性質的標準測試方法
1.英制:
ASTMF606-1995.(已有1998新版本)
2.公制:
ASTMF606M-1995.(已有1998新版本)
洛氏硬度測試方法
1.英制:
ASTME18-1994.(已有1998新版本)
2.公制:
ISO6508
微小硬度測試方法
1.英制:
ASTME384-1989.(已有1998新版本)
2.公制:
ISO6507/1,6507/2.
脫碳測試方法
1.英制及美洲公制:
SAEJ121-1983.(已有1997新版本)
2.公制:
ISO898/1-1988.(已有1999新版本)
2.公制:
ISO898/1-1988.
ISO898–1–1999年版(摘要)
材料
表2規定了不同級數螺栓,螺絲及螺樁所使用之鋼種和回火溫度.化學成份應依據ISO相
關之標準與予評估.
表2鋼種
級數
材料及處理
化學成份限制(檢查分析)%
回火
溫度
oC
min
碳C
磷P
硫S
硼Ba
min
max
max
max
max
3.6b
碳鋼
-
0.20
0.05
0.06
0.003
-
4.6b
-
0.55
0.05
0.06
0.003
-
4.8b
5.6
0.13
0.55
0.05
0.06
0.003
-
5.8b
-
0.55
0.05
0.06
6.8b
8.8c
含添加物之碳鋼(如硼,錳或鉻)
淬火及回火
0.15d
0.40
0.035
0.035
0.003
425
碳鋼淬火及回火
0.25
0.55
0.035
0.035
9.8
含添加物之碳鋼(如硼,錳或鉻)
淬火及回火
0.15d
0.35
0.035
0.035
0.003
425
碳鋼淬火及回火
0.25
0.55
0.035
0.035
10.9e,f
含添加物之碳鋼(如硼,錳或鉻)
淬火及回火
0.15d
0.35
0.035
0.035
0.003
340
10.9f
碳鋼淬火及回火
0.25
0.55
0.035
0.035
0.003
425
含添加物之碳鋼(如硼,錳或鉻)
淬火及回火
0.20d
0.55
0.035
0.035
合金鋼淬火及回火7
0.20
0.55
0.035
0.035
12.9f,h,i
合金鋼淬火及回火7
0.28
0.50
0.035
0.035
0.003
380
a如果非有效硼在管制下添加鈦和/或鋁,硼含量可以達到0.005%
b這些級數之材料可以使用快削鋼,其硫,磷,鉛含量上限為:
硫0.34%,磷0.11%,鉛0.35%.
c在稱呼徑大於20mm以上之規格時,級數可能需為10.9級以便取得足夠之硬化能.
d如果使用含碳量少於0.25%之硼鋼時,則8.8級之錳含量最少為0.6%,9.8及10.9和10.9級之錳
含量最少為0.7%.
e產品必需在級數印記下方加上一橫線,與以區別為較低溫回火之不同應力特性(請參照第9
段和附錄A).
f這些級數所使用之材料應具有足夠之硬化能,以保證產品在回火之前於螺紋部位之核心約有
90%可以麻田散鐵化.
g本合金鋼應包括下列其中之一種元素;0.30%鉻,0.30%鎳,0.20%鉬,0.10%釩.
h在12.9級產品承受應力負荷之表面上其金相顯微組織不可有白色磷化物之擴散層.
i依據研究下的化學成份和回火溫度.
5機械性能:
當產品依第8段規定之方法測試時,其機械和物理性能應符合表3之規定.
表3螺栓,螺絲及螺樁之機械性能
段落
機械性能
等級
3.6
4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
8.8a
9.8b
10.9
12.9
d≦C16mm
d>c
16mm
5.1
公稱抗拉強度RmnomN/mm2
300
400
500
600
800
800
900
1000
1200
5.2
最小抗拉強度Rmmind,eN/mm2
330
400
420
500
520
600
800
830
900
1040
1220
5.3
維克氏硬度,HV,F≧98N
min
95
120
130
155
160
190
250
255
290
320
385
max
220f
250
320
335
360
380
435
5.4
勃氏硬度,HB,F=30D2
min
90
114
124
147
152
181
238
242
276
304
366
max
209f
238
304
318
342
361
414
5.5
洛氏硬度,HR
min
HRB
52
67
71
79
82
89
-
-
-
-
-
HRC
-
-
-
-
-
-
22
23
28
32
39
max
HRB
95f
99.5
-
-
-
-
-
HRC
-
32
34
37
39
44
5.6
表面硬度,HV0.3
max
-
g
5.7
下限降伏應力
ReLh,N/mm2
nom
180
240
320
300
400
480
-
-
-
-
-
min
190
240
340
300
420
480
-
-
-
-
-
5.8
保證應力Rp0.2i,N/mm2
nom
-
640
640
720
900
1080
min
-
640
660
720
940
1100
5.9
保證荷重下
之應力,Sp
Sp/ReL或Sp/Rp0.2
0.94
0.94
0.91
0.93
0.90
0.92
0.91
0.91
0.90
0.88
0.88
N/mm2
180
225
310
280
380
440
580
600
650
830
970
5.10
破斷扭矩Nm
min
參閱ISO898-7
5.11
破斷後之伸長率,A
min
25
22
--
20
--
--
12
12
10
9
8
5.12
破斷後之斷面收縮率,Z%min
--
52
48
48
44
5.13
楔片荷重下之拉伸力e
全尺寸之螺栓或螺絲(不含螺樁)其拉伸值不應小於5.2段規定之抗拉強度值
5.14
衝擊力,KUJ
min
-
25
-
30
30
25
20
15
5.15
頭部暇疵測試
不可破斷
5.16
螺紋部未脫碳最小牙高E
--
1/2H1
3/2H1
3/4H1
最大完全脫碳層Gmm
--
0.015
5.17
再回火硬度
--
最大不得低於原硬度20HV
5.18
表面的完整性
依據ISO6157-1或6157-3
a在級數8.8之螺栓;公稱徑小於或等於16mm時,如果過度鎖緊螺栓致負荷超過螺帽之保證荷
重時,螺帽會有崩牙之危險,請參照ISO898/2之建議.
b只適用於螺紋公稱小於或等於16mm.
c在結構用組合場合,公稱徑限制為12mm.
d最低抗拉強度級數適用於產品稱呼長度l≧2.5d之產品,最低硬度則適用於稱呼長度l<
2.5d以及其它不適用於拉伸之產品(如頭部形狀不適合作為拉伸之用).
e對全尺寸螺栓,螺絲及螺樁之測試,其荷重請參照表6和表8之規定值.
f應於螺栓,螺絲及螺樁之尾端讀取硬度值,最大硬度為250HV,238HB或99.5HRB.
g表面硬度以HV0.3測試之數值不可超過同時以HV0.3測試之心部硬度數值加上30HV,對級
數10.9級而言,表面硬度超過HV390即不予允收.
h當下限降伏應力ReL無法決定時,可以改以保證應力0.2%非比例伸長RP0.2測試.對級數4.8,
5.8和6.8級而言,ReL值僅作為計算目的,它們沒有測試值.
i降伏應力比依據性能等級標示和0.2%非比例伸長RP0.2最小強度,適用於車製試件.這些值若
ISO898/2-1992摘要
3.1公稱高度大於等於0.8D之螺帽(有效螺紋高大於等於0.6D之螺帽):
公稱高度大於等於0.8D之螺帽(有效螺紋高大於等於0.6D之螺帽)
表2螺帽公稱厚度大於等於0.8D之標示系統
螺帽級數
配合螺栓
螺帽
1型
2型
級數
螺紋範圍
螺紋範圍
4
3.6,4.6,4.8
>M16
>M16
-
5
3.6,4.6,4.8
≦M16
≦M39
-
5.6,5.8
≦M39
6
6.8
≦M39
≦M39
-
8
8.8
≦M39
≦M39
>M16
≦M39
9
9.8
≦M16
-
≦M16
10
10.9
≦M39
≦M39
-
12
12.9
≦M39
≦M16
≦M39
註:
一般而言,級數高的螺帽可以取代級數低的螺帽,尤其是那些螺栓及螺帽組合之後會造
成應力超過降伏應力或應力低於保證荷重的狀況.
3.2公稱高度大於等於0.5D但小於0.8D之螺帽(有效螺紋高大於等於0.4D但小於
0.6D之螺帽):
公稱高度大於等於0.5D但小於0.8D之螺帽(有效螺紋高大於等於0.4D但小於0.6D
之螺帽)其級數標示由兩個數字所組成,第二個數字表示在依硬化螺桿作保證荷重測試時
之公稱應力負荷.第一個數字表示這個螺栓螺帽組合之可負荷應力比3.1段規定之硬化螺
桿保證荷重測試時之負荷應力低.
表3螺帽公稱厚度大於等於0.5D小於0.8D之保証荷重下應力標示系統
螺帽級數
保証荷重下公稱應力
N/mm2
保証荷重下實際應力
N/mm2
04
400
380
05
500
500
4材質:
螺帽應該使用合適之鋼材製造,其化學成份限制如表4之規定.
表4化學成份限制
級數
化學成份限制(檢查分析),%
C
max
Mnmin
Pmax
Smax
4,5,61
---
0.50
---
0.060
0.150
8,9
041
0.58
0.25
0.060
0.150
102
052
0.58
0.30
0.048
0.058
122
---
0.58
0.45
0.048
0.058
1這些等級螺帽在製造商和採購者同意下,可以使用快銷鋼製造,如此其最大硫,磷和鉛含
如下:
硫0.34%,磷0.11%,鉛0.35%.
2假如螺帽為了符合機械特性,可以添加合金含量.
05,8(型式1,M16以上),10和12等級螺帽,必須硬化和回火.
5機械性質
當螺帽依據第8節描述之方法測試時,其機械性質應依表5所示.
表5機械性質
等級
04
05
4
公稱徑
保証荷重下應力Sp
微克氏硬度
HV
螺帽
保証荷重下應力Sp
微克氏硬度
HV
螺帽
保証荷重下應力Sp
微克氏硬度
HV
螺帽
大於
小於或等於
N/mm2
min
max
state
型式
N/mm2
min
max
state
型式
N/mm2
min
max
state
型式
---
M4
380
188
302
NQT1
薄型
500
272
353
QT2
薄型
---
---
---
---
---
M4
M7
M7
M10
M10
M16
M16
M39
510
117
302
NQT1
1
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- 抗拉强度 面积 100000 英寸 PSI
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