铝合金紧固件的介绍

铝一直是轻的代名词。随着工程中越来越夸大通过减轻重量来保持能量，铝的使用量注定要增长。

铝制紧固件的重量是其同类钢制紧固件重量的1/3。这种经常被使用的合金的强度特性出奇的好。实际上，在强质比上，铝制紧固件比其它任何一种工贸易用材料制成的紧固件都要高。

铝是不可磁化的。铝的热电传导性很好，约为同体积下铜传导性能的2/3。铝有很好的加工特性，易于冷成型和热锻。

在正常环境下，铝有足够的抗腐蚀能力。而且当预计的暴露环境很恶劣时，它的抗腐蚀能力可以通过阳极处理得到极大的改善。阳极处理是一种在金属表面形成氧化膜的电加工工艺。阳极处理不仅增强了抗腐蚀的能力，同时还增强了对磨损和划伤的保护能力。阳极镀层出于装饰和辨认的目的有着很多种颜色。在大气腐蚀中，铝在表面形成一层淡灰色的氧化膜。这些腐蚀产物不会污染铝的表面，或者蔓延到毗邻的表面上，它和其他很多金属在腐蚀作用下的表现在这一点上不一样。

1、标号

铝合金大约有100种标号，每一种都采用四码标号系统。四位数字中的第一码用于识别基本的合金种类；后两位用于识别同类合金中的不同合金；而第二位则用于识别合金的改良方法。例如：1XXX的合金主要是纯铝；2XXX的合金把铜作为它们主要的合金元素；5XXX的合金中含有镁；6XXX的合金中含镁和硅；7XXX合金则是铝和锌的合金。

合金标号的下标是一个字母或者数字，用来识别回火和冶金处理方法。字母表示基本冶金处理，数字表示处理后的加工工序。例如：“O”表示完全退火；“F”表示预制；“T”表示热处理；热处理回火中的“T3”表示热熔后冷却；“T4”表示热熔后自然冷却到持续稳定状态；“T9”表示热熔后采用人工方法冷却再进行冷加工。“T73”则是美国铝公司（ALCOA）开发的专用热处理方法。

2、铝合金

纯铝的抗拉强度约为13，000psi，增加少量合金元素而极大进步强度是可能的。2XXX、6XXX、7XXX的铝合金对热处理的效果很好。因此，实际上所有用于载荷传递的螺纹紧固件都由这三大类铝合金制成。有四种铝合金几乎是专用的。

2024-T4型铝合金（含4.5%的铜，1.6%的锰，1.5%的镁，其余为铝）是重负荷合金。它在强度、抗腐蚀性、制造性、经济性的结合上达到了的平衡，广泛地应用于螺纹紧固件的制造。

用7075-T73型铝合金（含1.6%的铜，2.5%的锰，0.3%的铬，其余为铝）制成的螺栓、螺钉和双头螺栓在强度上有了微小的进步，而且由于“T73”特殊的热处理工艺，使它能在很大程度上阻止应力腐蚀的发生。但昂贵的造价使它的普及受到限制。

6061-T6型铝合金（含0.6%的硅，0.25%的铜，1%的镁，0.2%的铬，其余为铝）可用于设计对抗腐蚀能力有更高要求的内、外螺纹紧固件。

6062-T9型铝合金（含0.6%的硅，0.25%的铜，1%的镁，0.09%的铬，0.5%的铅，其余为铝）几乎为设计螺母专用。这种合金比6061-T6型铝合金强度更高并有相对较好的抗腐蚀性。

6062-T9型铝合金制成的全厚度螺母有足够的强度用来配合2024-T4或7075-T73型铝合金制成的螺栓。机用螺钉、螺母和其它1/4英寸及更小尺寸的螺母用2024-T4型铝合金制成。

已经提到的四种铝合金在螺纹承载紧固件的制造中应用最为广泛，而其它的铝合金则用于其它类型紧固件的制造业。小固体、半管和盲铆钉分别由1100-F、5052-F、5056-F型铝合金制得。可热处理的2017-T4、2117-T4、2024-T4、6061-T6型铝合金和相对新研制出的7075-T73型铝合金有着优越的抗剪强度，并且不需要进行“预传动处理”就可以传动。

平垫圈通常由镀铝的2024-T4合金制得；螺旋弹簧垫圈通常用7075-T6合金制得；攻牙螺钉可利用7075-T6合金制得；自攻螺钉由同材料合金通过阳极处理得到。2011-T3型铝合金（含5.5%的铜，0.5%的铅，0.5%的铋，其余为铝）可用于制造螺纹切削机的零件。

3、强度特性

外螺纹紧固件铝合金材料2024-T4、6061-T6和7075-T73的强度特性在B-158页的ASTM F468有具体论述；螺母铝合金材料2024-T4、6061-T6和6062-T9的强度特性在B-184页的ASTM F467中有具体论述。

在这里有必要说明一下铝合金制螺纹紧固件和其它金属材料制紧固件在机械性能上的两点差别。

第一点就是：计算零件的负载能力时，要测定横截面牙底部分的区域而不是面积更大的拉应力区域。只有在ASTM F468的表格2中给定的机械测试样本的抗拉、屈服强度值才是真正的强度值。在对整个尺寸的紧固件做强度计算时，可以做适当的调整。这样在将应力值与螺纹受力区域面积相乘以计算以磅为单位的负载能力时，计算结果大约即是表中“真值”与更小的牙底区域面积的乘积。

第二点是铝合金的硬度区别很小，而且象检查准则一样没什么意义。作为硬度测试的替换，通常引进抗剪强度测试。