金属紧固件的金相
由于其复杂的几何形状，金属紧固件，如螺栓，螺钉，销和铆钉，对最有经验的金相师来说是一个挑战。在本应用笔记中，您可以找到制备用于金相测试的金属紧固件的成熟方法和技术，包括螺栓测试。
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紧固-许多工业部件的重要组成部分
金属紧固件用于紧固零部件的许多应用。这些紧固件通常对结构安全至关重要。因此，金属紧固件在工艺和质量控制中都是一个非常常见的金相检测对象。金相可用于原材料的抽查，生产过程的控制和验证，失效分析或螺栓测试。对金属紧固件进行的金相试验范围从检查尺寸到结构检查和定量分析。
紧固件技术
紧固件技术包括各种各样的紧固件。金属紧固件，如螺栓、螺钉、销钉和铆钉，可分为两大类。- 螺纹紧固件，如螺栓、螺母和螺钉。
- 非螺纹紧固件，如铆钉和销。
紧固溶液和材料的选择取决于应用的要求，包括强度、扭转和环境条件。常用紧固件材料及应用:爱游戏信誉
| 紧固材料 | 常见的应用程序 |
| 碳和低碳钢 | 一般应用中的紧固解决方案 |
| 高强度钢 | 建筑与机械工程 |
| 不锈钢 | 高度耐腐蚀的紧固解决方案 |
| 镍和钴 | 用于高温应用的紧固解决方案 |
| 钛 | 飞机、医疗和食品工业 |
| 黄铜和铜 | 装饰栏杆和装饰物 |
装饰栏杆和装饰物
在制备金属紧固件进行金相分析时，金相学家面临两个主要挑战。
切割/切片:金属紧固件的尺寸和形状可能会导致在横截面切割时夹紧紧固件时遇到困难。
图1:安装前剪掉多余的螺钉头
安装:金属紧固件螺纹和头部的收缩间隙会阻碍良好的边缘保留，使样品清洗困难。
图2:螺纹因收缩缝而染色
对于如何克服这些挑战的完整描述，下载完整的应用说明．
紧固件生产及紧固件技术
简单的无螺纹金属紧固件，如销和杆，是最古老的紧固件技术之一。螺纹铆钉、螺钉和螺栓是后来才出现的，最初是用贵金属制成的。紧固件技术的最大发展之一是可以承受压制和滚动压力的延展性金属的出现。此时，金属紧固件的批量生产采用了冷成形。今天，无屑成型(轧制)被广泛使用，通过冷压或热压成型。
金属紧固件的冷成形
冷压是迄今为止最常用的金属紧固件生产方法。连续的金属丝被送入挤压机。然后用模具压缩金属丝，减小其直径，直到形成正确的形状。螺纹是用冷轧成形的。在某些情况下，可以使用感应硬化来增加金属紧固件的表面硬度。
- 对于高质量的钢紧固件，采用各种热处理来达到特定的材料性能。
- 低碳钢经渗碳处理后，表面坚硬，中心柔软且具有延展性。
- 碳钢经过淬火和回火处理。
- 非常高质量的结构螺丝可以在初始成型后加工，以达到特定的形状，公差和表面。
金属紧固件热成形
热成形仍可用于非常大或形状复杂的金属螺栓。
金属紧固件防腐蚀
为了提高防腐蚀性能，可以在紧固件上涂上锰、锌或磷酸铁，然后涂上油。如果需要更强的腐蚀防护，金属紧固件可以镀锌锌和镉或镀铬，或气相沉积镀镉和铝。
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图3:冷镦是一种基本操作，即在仍处于“冷”状态时将圆线坯成形为所需形状。操作必须保持晶粒的连续性，以确保金属紧固件的完全完整性。
图4:在螺纹轧制中，一个毛坯在两个具有精确平行槽的平模之间轧制。冷暖操作，轧出的螺纹坚固光滑，不浪费材料。
金属紧固件的切割和安装建议
在准备金属紧固件进行金相测试(包括螺栓测试)时，主要的挑战是几何形状。由于突出的头部，在进行横断面切割时，很难安全地夹紧紧固件。此外，安装时，头部和弯曲的螺纹会导致收缩间隙。这对涂层金属尤其重要，因为如果没有良好的边缘保留，紧固件上的涂层就不能正确检查。下面，我们就如何克服这些挑战给出简短的建议。为了更全面地了解如何准备金属紧固件进行金相分析和螺栓测试，下载完整的应用说明．
切割/切片:如何安全地夹紧金属紧固件
- 对于中型或薄的螺钉和螺栓，可以制作一个特殊的螺纹支架，以在切片时固定螺钉或螺栓。
- 对于较小的螺钉、铆钉和螺栓，修剪一侧的头部，以便可以将紧固件平放。安装后，将紧固件磨至中心。
安装:如何避免金属紧固件样品的收缩缺口
- 为热安装，使用热压缩安装或含有硬填充材料的树脂，如DuroFast，PolyFast或LevoFast．
- 为冷安装，使用环氧树脂，如Epofix，因为它们的收缩率最小。
- 在安装之前，用脱脂剂彻底清洁标本。
- 非常小的螺钉和螺栓应使用一块金属或塑料作为垫片安装。然后把扣子磨到中间。
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图5:螺纹螺钉和螺栓专用夹具。
推荐用于金属紧固件的研磨和抛光
在准备用于金相测试的紧固件时，可能需要将试样粗磨至中心。这可以在自动磨床上使用磨石来完成。具体的研磨抛光方法应根据紧固件的材料而定。多年来，Struers为许多不同的紧固解决方案，材料和应用开发了特定的制备方法，包括螺栓测试。爱游戏信誉在完整的应用说明中，您可以找到经过验证的逐步制备方法，用于研磨和抛光合金钢螺栓和黄铜螺钉。
了解更多关于研磨和抛光的知识
图6所示。螺栓测试:左侧是由接缝引起的碳钢螺栓头部的裂缝，右侧是螺栓上接缝的横截面，蚀刻了3%的镍。
* 6个安装样品，30mm直径，夹在支架中。
* 6个安装样品，30mm直径，夹在支架中。
蚀刻金属紧固件
在制备用于金相分析的金属紧固件时，应选择适合制作紧固件的金属的蚀刻溶液和方法。结果解释
许多机械缺陷，如毛刺、裂纹和褶皱，可以通过目测或非破坏性方法检测出来。然而，确定缺陷的深度可能需要进一步的金相制备。- 显微组织缺陷通常是由热处理引起的，如过热、晶粒生长或脱碳。
- 裂缝通常是长期暴露在应力下的结果，如弯曲、应变和热循环。
图7:过热导致晶界融化。镍基合金，蚀刻改性Kalling 's。
金属紧固件的材料
螺纹和非螺纹金属紧固件，如销和螺栓，是最古老的紧固件技术之一。金属紧固件至今仍广泛用于零部件的紧固。因此，紧固件测试和螺栓测试是金相学家非常常见的程序。金相检测通常用于检查在生产和随后的热处理过程中引起的机械和热损伤。
在为金相测试准备紧固件时，主要的挑战是由几何形状引起的。头部的形状可能会使在切割过程中难以安全地夹紧紧固件，而螺纹可能会导致安装时的收缩间隙。这些挑战可以通过使用特定的准备技术和/或工具来克服。研磨、抛光和蚀刻方法的选择应根据紧固件的材料而定。
下载申请须知全面介绍如何准备用于测试的紧固件和螺栓，包括研磨和抛光合金钢螺栓和黄铜螺钉的一步一步的准备方法。
图8:显示脱碳的螺纹切片，用5%硝酸蚀刻。
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所有图片均由丹麦应用专家Birgitte Nielsen提供
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