技术和材料作为机械制造业的两个基础,对于产品的质量和性能至关重要。近20年来,在大陆引进汽车、摩托车生产线的同时,也引进了相应的汽车紧固件用钢材,并逐步实现国产化目标。在此高强度的汽车紧固件国产转化率最高,这不仅促进了大陆钢铁材料及技术的发展,同时还逐渐缩小了大陆技术水平和材料应用水平与先进国家之间的差距。
钢材是紧固件中最基本的材料,虽然有色金属和复合材料的应用比重在逐年增加,但高强度紧固件所用钢材仍是无可替代的。透过先进的冶炼设备越技术,再加上合理的低合金化,大陆目前的高强度经固件更能满足机械制造业实际使用需求。大批量螺栓生产中大都需要墩头,因此螺栓用钢大多为冷墩钢。由于螺栓在机械构件中起着连接、固定、定位等作用,是应用最广的基础零件。在现代汽车中,40%以上的零件具有螺纹结构,除了简单做定位的螺栓和连杆螺栓、缸盖螺栓等,受到轴向预紧拉伸载荷的作用外,还会在工作过程中受到附加的轴向拉伸载荷、横向剪切载荷,或由此复合的弯曲载荷作用,有时还有冲击载荷。一般情况下,附加的横向载荷会引起螺栓松动,轴向载荷会引起螺栓疲劳断裂,而在环境介质作用下,轴向拉伸载荷则会引起螺栓延迟断裂,以及高温条件下引起材料的蠕变等。在降低成本的同时,紧固件使用者提出大幅度减轻重量、超高强度,以便抵抗拉长、拉断、滑扣和磨损并维持可靠的韧性,以减少对偏斜、缺口应力集中和表面质量的敏感性;在潮气和腐蚀气氛环境下的螺栓,要求优异的延迟断裂敏感性,以及良好的冷墩性能(变形能力和变形抗力)。
目前,汽车螺栓的强度级别可分为4T~12.9级等级。6.8级以下的螺栓大多都采低碳钢制造,无须热处理;7T~9.8级一般用ML35钢,亦可用低碳锰钢或低碳硼钢制造,10.9级以上大多都采用合金钢制造,且需经调质热处理。现在汽车应用较多的高强度螺栓为10.9级且用量逐步提高。随着汽车与引擎的高性能化和材料应用应力提高,零件尺寸减少、地盘的轻量化,对螺栓提出更高的设计应力和轻量化要求,而最有效的的措施是提高螺栓用钢的使用强度。随着风力发电、石油开采、油气输送、高原铁路(如青藏铁路)、高速铁路、地铁等工程的发展,紧固件的发展提供发展空间,也提出新的更高的要求,耐低温、耐腐蚀成为紧固件行业所无法回避的课题。