Dieser Artikel stellt hauptsächlich die Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften von Kohlenstoffstahl-Schraubenmaterialien vor, die üblicherweise in der Industrie verwendet werden. Andere wie Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Nickellegierungen, Titanlegierungen oder Superlegierungen weisen ebenfalls unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungen auf.
Ferrolegierungs-Chromgehalt von mehr als 12% wird als rostfreier Stahl bezeichnet, da Chrom ein nicht-korrodierendes Element ist, so dass rostfreier Stahl eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist. Je höher der Chromgehalt ist, desto besser ist die Korrosionsbeständigkeit. Alle rostfreien Stähle enthalten Kohlenstoff neben Eisen und Chrom. Kohlenstoff kann die Härte erhöhen, hat aber einen negativen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit, da Chrom und Kohlenstoff Carbide bilden können. Das Chrom in der Mitte des Carbids hat keine antioxidativen Eigenschaften. Wenn der Kohlenstoffgehalt ansteigt, muss auch der Chromgehalt erhöht werden, ansonsten verschlechtert sich die Korrosionsbeständigkeit, so dass der Kohlenstoffgehalt des rostfreien Stahls sehr gering ist und der Kohlenstoffgehalt streng kontrolliert werden muss. Alle Edelstähle enthalten außerdem andere Legierungselemente. Jedes Element hat seine eigenen Eigenschaften. Zum Beispiel ist Nickel eines der wichtigsten Elemente, das die Korrosionsbeständigkeit, Sprödigkeit bei niedriger Temperatur und die Festigkeit bei hoher Temperatur signifikant verbessern kann. Darüber hinaus sind Molybdän, Kupfer, Silicium, Aluminium, Selen, Schwefel, Antimon, Kobalt, Titan usw. alle wichtige Legierungselemente, und ihre Komponenten können kontrolliert und formuliert werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erhalten.
Der Grund, warum rostfreier Stahl nicht leicht zu rosten ist, liegt darin, dass die Metalloberfläche auf natürliche Weise einen unsichtbaren Oxidfilm bildet, der eine weitere Oxidation verhindern kann. Während der Bearbeitung von Schrauben, wie Schmiedeköpfen und Drehen, kann die Oberfläche mit winzigen Metallpartikeln kontaminiert sein, die durch die zu verarbeitende Werkzeugform erzeugt werden, und eine nachfolgende Wärmebehandlung kann ebenfalls eine Verunreinigung verursachen. Wenn die Schraube nach der Herstellung ohne Reinigung hergestellt wird, scheint das Auftreten von Rost kein Rost zu sein. In der Tat wird es durch Verunreinigungen oder Verunreinigungen auf der Oberfläche verursacht. Daher müssen die Edelstahlschrauben vor dem Versand mit Säure gewaschen werden. Die Oberfläche wird schnell einen Oxidfilm bilden und Oberflächenverunreinigungen entfernen.
Rostfreier Stahl ist in vier Kategorien unterteilt: Austenit, Ferrit, Martensit und ausscheidungshärtender Stahl, und jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Austenitischer rostfreier Stahl ist am weitesten verbreitet. Ungefähr 80% der Edelstahlschrauben sind daraus hergestellt. Seine Mikrostruktur besteht hauptsächlich aus Austenit. Chrom und Nickel sind die Hauptlegierungselemente. Solange es abgekühlt ist, können seine mechanischen Eigenschaften verbessert werden. . Häufig verwendeter Inhalt ist 18% Chrom, 8% Nickel wird 18-8 oder 300-Serie genannt. Korrosionsbeständigkeit ist besser als ferritischer und martensitischer rostfreier Stahl, und es ist nicht magnetisch. Es hat eine höhere Festigkeit bei sehr niedrigen Temperaturen oder hohen Temperaturen. Und gute Zähigkeit. Austenitische rostfreie Stähle umfassen 301, 302, 303, 303 Se, 304, 305, 384, XM7, 316, 321 und 347.
303 und 303 Se (17/19% Chrom, 8/10% Nickel) sind leicht zu drehen und eignen sich nicht zum Kaltstauchen. 304 (18/20% Chrom, 8 / 10,5% Nickel, 0,08% oder weniger Kohlenstoff) ist für kalte und heiße Tiegel geeignet und weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Es wird häufig zur Herstellung von großformatigen Heißarbeitsschrauben mit komplexer Form verwendet. 305 (17/19% Chrom, 10,5 / 13% Nickel) verringert die Rate der Kaltverfestigung und ermöglicht eine einfache Kaltverformung. 384 (15/17% Chrom, 17/19% Nickel, 0,08% oder weniger Kohlenstoff) wird speziell für kaltgeschmiedete Muttern und Kreuzschlitzschrauben verwendet. Aufgrund des hohen Nickelgehalts kann die Kaltverfestigungsgeschwindigkeit reduziert werden. 384 Nach dem Kaltstauchen gibt es immer noch keinen Magnetismus, aber andere austenitische rostfreie Stähle haben nach dem Kaltstauchen ein wenig magnetisches Verhalten und müssen geglüht werden, um die nicht magnetischen Eigenschaften wiederherzustellen. XM7 (17/19% Chrom, 8/10% Nickel, 3/4% Kupfer) ist ein verbessertes 302 mit besserer Kaltstauchung und niedrigeren Kosten als 305, 384. 316 (16/18% Chrom, 10/14% Nickel, 2/3% Molybdän und 0,08% oder weniger Kohlenstoff) haben eine ausgezeichnete Halogenkorrosionsbeständigkeit aufgrund der Anwesenheit von Molybdän und sind immer noch höher als andere austenitische rostfreie Stähle bei erhöhten Temperaturen. Hohe Zugfestigkeit und latente Intensität. 321 (17/19% Chrom, 9/12% Nickel) und 347 (17/19% Kupfer, 9/13% Nickel) sind stabile Edelstähle. Sie haben eine gute Korrosionsbeständigkeit auch bei Temperaturen bis 820 ° C. Herstellung der Luftfahrtindustrie oder von Schrauben, die die Umwelt mit hohen Temperaturen oder Chemikalien kontaminieren.
Die Mikrostruktur von ferritischem Edelstahl wird von Ferrit dominiert, das etwa 5% der Edelstahlschrauben ausmacht. Chrom ist das Hauptlegierungselement. Es hat magnetische Eigenschaften und eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Martensit. Der Inhalt anderer Elemente ist sehr klein und dieser Edelstahl ist besonders rost- und korrosionsbeständig. 430 Schrauben (14/18% Chrom, 0,12% oder weniger Kohlenstoff) werden zur Herstellung von Schrauben verwendet. Sie werden meist zum Kalt- und Heißfahren verwendet. Die Zugabe von Schwefel in 430F kann die Drehleistung verbessern. Wenn Sie die Wirtschaftlichkeit, Materialkosten und Korrosionsbeständigkeit in Betracht ziehen, wählen Sie ferritischen Edelstahl, um Schrauben passender zu machen. Sowohl ferritische als auch austenitische Edelstähle können nicht abgeschreckt werden und können nur gezogen und kaltverstärkt werden, um ihre Festigkeit und Härte zu verbessern, aber ihre Duktilität verschlechtert sich, so dass sie normalerweise geglüht werden, um Restspannungen zu beseitigen und die Duktilität wiederherzustellen.
Martensitische Edelstahl-Mikrostruktur Martensit, etwa 10% der Edelstahlschrauben, mit Chrom als Hauptlegierungselement, magnetisch, kann abgeschreckt werden, um die höchsten mechanischen Eigenschaften zu erhalten, und SAE 5, 8, ASTM A449 Klasse, A354 BD-Ebene Approximation. Die Korrosionsbeständigkeit ist jedoch schlechter als die von austenitischen und ferritischen rostfreien Stählen. Schrauben werden normalerweise aus Materialien der 400er-Reihe hergestellt, wie 410, 416, 416 Se und 431.
410 (12,5 / 13,5% Chrom, Kohlenstoff unter 0,15%) ist ähnlich SAE Klasse 5 oder A449. Nach der Wärmebehandlung kann es die Festigkeit erhöhen und ist leicht kalt und heiß. Aufgrund seines geringen Chromgehaltes ist es bei allen Edelstählen am günstigsten. Wenn die Korrosionsbeständigkeit von SAE 5 verzinkten oder cadmiumbeschichteten Schrauben nicht ausreicht, kann stattdessen 410 verwendet werden.
416 und 416 Se (12/14% Chrom, weniger als 0,15% Kohlenstoff, Schwefel oder Arsen), Drehen kann der beste aller Edelstähle sein, mechanisch äquivalent zu 410. 431 (15/17% Chrom, 1,25 / 2,5% Nickel und 0,2% oder weniger Kohlenstoff) werden üblicherweise bei der Herstellung von Luft- und Raumfahrtschrauben verwendet. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind sie leicht kalt und heiß. Mechanische Eigenschaften sind nicht weniger als SAE 8 und ASTM A354 Klasse BD.
Niederschlagsgehärtete Stahlschrauben machen 5% der Edelstahlschrauben aus, und ihre Verwendung wird immer wichtiger. Sie haben eine Korrosionsbeständigkeit, die mit der von Austenit vergleichbar ist, und eine hohe Festigkeit, die der von Martensit entspricht. Zum Beispiel ist 630 (15,5 / 17,5% Chrom, 3/5% Nickel, 0,07% oder weniger Kohlenstoff, 0,15 / 0,45% Yttrium und Yttrium), auch bekannt als 17-4PH, der am häufigsten verwendete ausscheidungshärtende Stahl für die Herstellung von Schrauben, außer für hohe Festigkeit. Die Duktilität ist ebenfalls gut und sie kann hohen und niedrigen Temperaturen standhalten.