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金属紧固件的金相

由于几何形状复杂，即使对于经验最丰富的金相分析人员而言，金属紧固件（如螺栓、螺钉、销钉和铆钉）也可能是一个挑战。在本应用说明中，您可以找到用于制备金属紧固件样品进行金相测试（包括螺栓测试）的成熟方法和技术。

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紧固 - 很多工业组件的重要组成部分

金属紧固件在很多应用中用于固定零部件和组件。这些紧固件通常对结构安全至关重要。因此，金属紧固件是流程和质量控制中一个非常常见的金相测试目标。

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测试包括尺寸检查、结构检查和定量分析。

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紧固件技术

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紧固件技术包括各种紧固件。金属紧固件，如螺栓、螺钉、销钉和铆钉，可以分成两大类。

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紧固解决方案和材料的选择取决于应用的要求，包括强度、扭矩和环境条件。常用的紧固件材料和应用：

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紧固材料常见应用
碳钢和低碳钢用于一般应用的紧固解决方案
高强度钢建筑和机械工程
不锈钢高度耐腐蚀性紧固解决方案
镍和钴用于高温应用的紧固解决方案
钛飞机、医疗和食品行业
黄铜和紫铜装饰轨和饰件
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装饰轨和饰件

在制备金属紧固件样品进行金相分析时，金相分析人员面临两个主要挑战。

切割： 在夹紧紧固件以进行切割时，金属紧固件的尺寸和形状可能会影响切割。

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图 1：在镶样前切掉螺钉头多余部分

金属紧固件的螺纹和螺钉头上的收缩间隙可能会影响边缘保护，使试样清洁变得困难。

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图 2： 螺纹，由于收缩间隙造成的着色

要了解有关如何应对这些挑战的完整说明，请下载完整的应用说明。

紧固件生产和紧固件技术

简单的无螺纹金属紧固件（如销钉和连杆）是一种最古老的紧固件技术。螺纹铆钉、螺钉和螺栓是后来出现的，最初是用贵金属生产的。

紧固件技术最大的一个发展是可以承受碾压力的延展性金属的出现。此时，采用冷成型进行金属紧固件的大规模生产。如今，广泛采用无切削成形（轧制），通过冷压或热压成型。

金属紧固件的冷成型
冷压是迄今为止生产金属紧固件的最常用方法。将连续的线材送入挤压机。然后，用模具压缩线材并减小其直径，直到形成正确的形状。螺纹通过冷轧形成。在某些情况下，可使用感应淬火来增加金属紧固件的表面硬度。

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金属紧固件的热成型
热成型仍可用于非常大或复杂形状的金属螺栓。

金属紧固件的防腐蚀保护
为了提高防腐性能，可以在紧固件上涂上磷酸锰、磷酸锌或磷酸铁，然后涂上油脂。如果需要更强的防腐性能，可以在金属紧固件上镀锌和镉或铬，或者用镉和铝进行气相沉积。

了解更多
要了解金属紧固件的生产所涉及的各种流程和技术的详细信息，请下载完整的应用说明。

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图 3：
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冷镦是一种基本加工方法，可以在“冷”状态下将圆形线材加工成必要的形状。加工过程必须保持晶粒的连续性，以确保金属紧固件的完整性。

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图 4：
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在螺纹轧制过程中，坯料在两个具有精确平行槽的平模之间进行轧制。冷加工或热加工，轧制的螺纹坚固且光滑，不浪费材料。

金属紧固件的切割和镶样建议

制备金属紧固件样品进行金相测试（包括螺栓测试）时的主要挑战是几何形状。由于突起的头部，所以很难在进行断面切割时牢固地夹住紧固件。此外，头部和弯曲的螺纹也可能会在镶样时导致收缩间隙。这对于涂层金属尤为重要，因为如果边缘保护不好，则无法正确检查紧固件的涂层。

下面，我们就如何应对这些挑战给出了简要的建议。要更全面地了解如何制备金属紧固件样品进行金相分析和螺栓测试，请下载完整的应用说明。

切割： 如何牢固地夹住金属紧固件

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镶样： 如何避免金属紧固件试样出现收缩间隙

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了解更多有关切割和镶样的信息

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图 5：\"Fasteners\"
用于螺钉和螺栓的专用固定器。

金属紧固件的研磨和抛光建议

制备紧固件样品进行金相测试时，可能需要粗磨到试样中心。这可以使用磨石在自动研磨机上完成。具体的研磨和抛光方法应依据紧固件的材料。

多年来，Struers 为多种不同的紧固解决方案、材料和应用（包括螺栓测试）开发了特定的制样方法。在完整的应用说明中，您可以找到成熟的详细制样方法，用于研磨和抛光合金钢螺栓和铜材质螺钉。

了解更多有关研磨和抛光的信息

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图 6：\"Fasteners\"
螺栓测试：左侧是碳钢螺栓头的裂口（由裂缝造成），右侧是螺栓裂缝的横截面（经 3% 硝酸乙醇蚀刻）。

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* 6 个镶嵌样品的值，直径 30 mm。夹在固定器中。

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* 6 个镶样样品的值，直径 30 mm。夹在固定器中。

金属紧固件的蚀刻

制备金属紧固件样品进行金相分析时，应选择适合紧固件金属材质的蚀刻溶液和方法。

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结果的解释

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很多机械缺陷，如毛刺、裂缝和褶皱，都可以通过目视检查或无损的方法进行检测。但是，要确定缺陷的深度，可能需要进一步的金相制样。

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图 7：
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因过度加热而熔化的晶界。镍基合金，经改性 Kalling 蚀刻剂蚀刻。

金属紧固件的材相

螺纹和非螺纹金属紧固件，如销钉和螺栓，是最古老的紧固件技术之一。如今，金属紧固件仍然广泛用于固定零部件和组件。因此，紧固件测试和螺栓测试是金相分析人员常用的程序。

金相测试通常用于检查生产以及后续热处理过程中产生的机械和热损坏。

制备紧固件样品进行金相测试时的主要挑战是由几何形状引起的。头部的形状可能会在切割过程中使紧固件的夹牢变得困难，而螺纹可能会在镶样时导致收缩间隙。可以通过使用特定的制样方法和/或工具来应对这些挑战。研磨、抛光和蚀刻方法的选择应依据紧固件的材料。

下载应用说明，获取有关如何制备紧固件和螺栓样品进行测试的完整说明，包括用于研磨和抛光合金钢螺栓及铜材质螺钉的详细制样方法。

图 8：
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图 8： 显示脱碳的螺纹断面，经 5% 硝酸乙醇蚀刻。

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获取完整的应用说明

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深入了解其他材料

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如果您想要详细了解其他金属和材料的材相特性，请查看我们的材料页面。

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所有图片均由丹麦应用专家 Birgitte Nielsen 提供有关铸铁金相制备的具体信息，请联系我们的应用专家。

金属紧固件的金相 | Struers.com

金属紧固解决方案金相分析综合指南，包括紧固件技术的概述以及金相测试和螺栓测试的成熟方法。来自世界领先的材相专家 Struers 的专业知识和见解。

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