汽车螺栓试验方法的探讨

摘  要：随着社会的发展，人们的生活水平的提高，汽车逐步进入了人们的家庭，成为人们生活中的主要交通工具。汽车是由一个个零部件组装而成的，而螺栓在零部件的连接起着重要的作用，螺栓的合格与否直接影响汽车的性能，关系着人们的生命安全。对螺栓硬度试验与化学分析试验的方法进行探讨。

关键词：螺栓;硬度试验;化学分析试验

1前言

汽车逐渐融入人们的生活之中，成为人们生活的必需品。螺栓就是由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，用于紧固连接两个带有通孔的零件。

普通螺纹的主要参数：大径、中径、小径、螺距等。

2 硬度试验

硬度指的是一种材料抵抗其他较坚硬而被视作不发生弹性及塑性变形的刚性物体对它压入的能力。最常见的是用洛氏硬度、維氏硬度、布氏硬度来测定金属硬度。检测螺栓硬度最常用的是洛氏硬度检测法。

检测螺栓硬度性能有两种方法：一种是检测表面硬度，另一种是检测芯部硬度。测表面硬度时，首先把螺栓表面的镀层或杂质去除，去除表面镀层或杂质时，注意不能使用转速过快的设备，转速过快，使螺栓表面温度升高，导致经过热处理之后的基体，产生新晶体，影响螺栓的硬度值，推荐采用砂纸磨除表面镀层或杂质的方法;测芯部材质硬度时，用设备或手锯进行切割，取芯部的材质即可，取材的大小依据设备而定，一般要求材料厚度不得小于压痕深度的8倍。表面硬度与芯部硬度用HRC检测一般相差4个值。螺栓硬度值的判定：可以测量一个值，对螺栓的硬度进行判定，也可采用测量多个值，然后求平均值，再进行判定。

洛氏硬度HRC，是采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，一般用于测定经过热处理淬硬的钢制品材料，8.8级（包括8.8级）以上的螺栓大多经过热处理。

例：10.9级 M12×1.5×50的达克罗螺栓硬度值为：34、35、34、37、38、35、平均值为：35.5。在洛氏硬度性能标准表中查找，性能等级为10.9级所对应得洛氏硬度值（HBC）的区间为：32—39，M12×1.5×50的达克罗螺栓平均硬度值值为：35.5，硬度符合标准，判定为：合格。

3 化学分析试验

化学分析试验主要检测螺栓中的碳、硫、磷、硅、锰的含量，各元素的含量直接关系着材质的整体性能。

各元素在材质所起得作用：碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，增加钢的冷脆性和时效敏感性;硅（Si）：作为还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度;锰（Mn）：是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%，在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力;磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使冷弯性能变坏;硫（S）：硫在通常情况下是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

3.1 检测螺栓中碳、硫元素的含量

检测碳、硫时，使用定碳定硫仪，采用燃烧—中和滴定法，一般都采用酸碱滴定法以指示剂判断终点的方法测定材质中碳、硫元素的含量。

在检测螺栓化学成分之前，先从螺栓上取一些碎末样品，并将碎末样品融化。用电弧炉将样品燃烧出得混合气体从电弧炉出气口经过优质橡胶管进入硫吸收杯，硫被吸收后，在经过橡胶管进入碳吸收杯，然后进行酸碱滴定。在测定硫的含量时，选择合适的指示剂是非常重要的，把握好终点指示剂的灵敏度至关重要。指示剂灵敏度过高，会使定碳定硫仪的测量结果出现波动;指示剂灵敏度过低，定碳定硫仪的分辨率就会偏低，硫的测量结果出现误差。经过长期的生产实践，认为选择甲基红和溴甲酚组成的混合指示剂指示定碳定硫仪测硫的终点最为合适。

3.2 检测螺栓中硅、磷、锰的含量

采用紫外-可见分光度法联合测定材质中的硅、锰、磷元素的含量。

首先制取母液。方法如下：将试料置于300ml锥形瓶中，加溶样酸45ml及过硫酸铵溶液5ml，加热至试样溶解完全。再加入硫酸铵溶液5ml，煮沸2分钟，使氧化完全至二氧化锰沉淀后，滴加双氧水3-5滴，澄清后煮去双氧水，冷却至室温，移入100ml容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀。干滤，滤液为母液。

硅的测定（钼蓝比色法）：吸取5ml母液加入预置钼酸，混酸6ml，的100ml钢铁量瓶中，摇匀，在沸浴上加热30秒，取下水冷，加草酸10ml，硫酸亚铁铵5ml，用水稀释至刻度，摇匀。以水作空白，1cm比色皿。分光光度计660nm波长处测定其吸光度。

磷的测定（抗坏血酸-硝酸铋比色法）：吸10ml母液于50ml钢铁量瓶中，加浓硝酸2ml，钼酸铵溶液5ml，摇动加入抗坏血酸—乙酸溶液10ml，硝酸铋溶液5ml，用水稀释至刻度，摇匀放置5分钟后，以水为空白，1cm比色皿，分光光度计680nm波长处测其吸光度。

锰的测定（过硫酸铵—银盐氧化法）：吸10ml母液于50ml钢铁量瓶中，加定锰混酸10ml，过硫酸铵5ml，煮沸30秒，流水冷却，水稀释至刻度，摇匀。以水为空白，1cm比色皿，分光光度计530nm波长处测其吸光度。

按公式计算：W试=m标×w标×A试/m试×A标  W试为试样的元素含量;m标为近似元素含量值的标样称样量;m试为试样的称样量;A标为近似元素含量值的标样吸光度;A试为试样吸光度;w标为近似元素含量值的标样元素含量

结语：

综上所述，使用上面的方法对螺栓进行硬度试验、化学分析试验，可以准确、快速的判断螺栓是否符合要求，从而确保确使用螺栓的安全性。

参考文献：

[1]  紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱GB-T 3098.1-2000

作者简介：闫叶飞（1983-），男，河北保定，汉族，工程师，本科，研究方向：汽车研发。