王輝，尉偉華，朱令超，劉小麗，武惠恩

【摘要】 不銹鋼螺絲是機(jī)械裝配、緊固等必不可少的器件之一，不銹鋼螺絲鎖死問題在工程施工過程中經(jīng)常發(fā)生，為了更好地解決此類問題，分別從材質(zhì)，故障原因、解決措施等多個(gè)方面進(jìn)行分析，針對(duì)不同情況提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】 不銹鋼;螺絲;鎖死;措施

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.021

Analysis and Solution of Locking Problem of Stainless Steel Screw

WANG Hui1，WEI Wei-hua1，ZHU Ling-chao1，LIU Xiao-li1，WU Hui-en2

（1.Shanxi Xinhua Chemical Defense Equipment Research Institute Co.，ltd.，Taiyuan 030008，China;2.Anti chemical warfare Military Representative Office of the anti chemical warfare military representative Bureau of the Army Equipment Department of the Chinese people's Liberation Army in Taiyuan，Taiyuan 030006，China）

Abstract： Stainless steel screw is one of the indispensable devices for mechanical assembly and fastening. The locking phenomenon of stainless steel screws often occurs in the process of engineering construction. In order to better solve this kind of problem，this paper analyzes from the aspects of material，fault causes and solving measures，and puts forward corresponding improvement measures for different situations.

Key words： stainless steel;screw;locking;measures

在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)制造中，螺絲作為必不可少的標(biāo)準(zhǔn)件為我們的生活和生產(chǎn)帶來了很大的便捷。但是，在使用過程中也存在一些不足，尤其在裝配過程中時(shí)有發(fā)生不銹鋼螺絲鎖死現(xiàn)象，這讓工程技術(shù)人員頭痛不已。其主要表現(xiàn)為螺絲緊固過程中出現(xiàn)黏著現(xiàn)象，導(dǎo)致拆卸困難或無法緊固，最終使設(shè)備的維護(hù)、維修受到影響。在金屬件連接過程中，也存在不銹鋼螺絲鎖死的問題。鑒于這些情況，我們結(jié)合日常過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，針對(duì)不同的問題提出了處理措施。

1 不銹鋼螺絲的材質(zhì)

不銹鋼螺絲按照性能等級(jí)分為：45、50、60、70、80;按照不銹鋼材質(zhì)分為：奧氏體、馬氏體、鐵素體等。

1.1 奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼是碳與合金元素在γ-Fe中溶解所形成的固溶體，狀態(tài)依然保持著γ-Fe的面心立方晶格結(jié)構(gòu)。奧氏體是一般鋼在高溫條件下的組織，其存在有一定的溫度和成分范圍。有些淬火鋼能讓一部分奧氏體保持到室溫，通常這種奧氏體叫殘留奧氏體。奧氏體大多數(shù)由等軸狀的多邊形晶粒組成，晶粒內(nèi)部存在孿晶。在加熱轉(zhuǎn)變快要結(jié)束的時(shí)候奧氏體晶粒比較細(xì)小，晶粒邊界呈無規(guī)則狀的弧形。經(jīng)過加熱或者保溫，晶粒會(huì)逐漸長大，晶粒邊界最終趨向平直化。在臨界點(diǎn)A1溫度以上是珠光體逆共析轉(zhuǎn)變形成。在鋼中加入足量的奧氏體相區(qū)的化學(xué)元素Ni、Mn等，可以讓奧氏體在室溫下穩(wěn)定，如奧氏體鋼，分為A1、A2、A4。圖1是奧氏體組織及奧氏體螺絲示意圖。

1.2 馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，其主要分為板條馬氏體和針狀型馬氏體。圖2是馬氏體組織及馬氏體螺絲示意圖。板條馬氏體由尺寸基本相同的細(xì)馬氏體條定向平行排列，構(gòu)成了馬氏體束或馬氏體領(lǐng)域。各個(gè)領(lǐng)域之間位向差距較大，一個(gè)原始奧氏體晶粒內(nèi)包含多個(gè)不同取向的領(lǐng)域，溫度較高的形成板條狀馬氏體。后期冷卻過程中大概率發(fā)生回火，形成的過程中馬氏體內(nèi)部析出碳化物，所以出現(xiàn)侵蝕發(fā)暗的表征現(xiàn)象。

針狀型馬氏體，又叫片狀馬氏體、高碳馬氏體，主要特征是：奧氏體晶粒內(nèi)形成的第一片馬氏體片粗大。貫穿整個(gè)晶粒，對(duì)奧氏體晶粒進(jìn)行切割，使馬氏體的大小受到了一定的限制，貫穿整個(gè)晶粒，對(duì)后期形成的馬氏體大小產(chǎn)生限制，故而造成馬氏體大小不一，無規(guī)則分布，針狀馬氏體按一定方位形成。在馬氏體針葉中有一種脊面，C含量越高馬氏體越尖，同時(shí)在馬氏體之間會(huì)伴有白色殘留奧氏體。

1.3 鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼是碳與合金元素在α-Fe中溶解形成的固溶體。亞共析鋼中冷卻較慢的鐵素體呈現(xiàn)出塊狀，晶界圓滑，當(dāng)C含量接近共析成分的時(shí)候，鐵素體會(huì)沿晶粒的邊界緩慢析出，分為C1、C2、C4不銹鋼。圖3鐵素體組織及鐵素體螺絲示意圖。

2 不銹鋼螺絲生銹原因

不銹鋼螺絲，具有防銹特性，是因?yàn)椴讳P鋼材質(zhì)表面受損傷時(shí)，表面會(huì)產(chǎn)生一層氧化層，從而阻止外界氣體對(duì)深層的材質(zhì)進(jìn)行腐蝕，但出現(xiàn)以下情況時(shí)，就有可能出現(xiàn)銹蝕。

1）在潮濕的空氣中，粉塵或其他類金屬顆粒的附著物與螺絲表面的冷凝水，形成一個(gè)微電池，引起電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致保護(hù)膜受到破壞，也就是常說的電化學(xué)腐蝕;2）螺絲表面粘有機(jī)物液體（如瓜果汁、菜汁、面湯、痰等），在有水、氧氣的情況下，形成有機(jī)酸，有機(jī)酸長期對(duì)金屬表面進(jìn)行腐蝕;3）不銹鋼螺絲表面黏附含有酸、堿、鹽類物質(zhì)（如堿性水、石灰水等），引起局部腐蝕;4）有污染的空氣（如含大量硫化物、碳氧化物、氮氧化物的大氣），遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸等，引起化學(xué)腐蝕。

3 不銹鋼螺絲鎖死的原理

當(dāng)不銹鋼螺絲使用時(shí)，螺母與螺絲桿的螺紋之間產(chǎn)生很大的壓力和熱力，造成氧化鉻層破壞，螺紋之間發(fā)生剪切力或者阻塞，導(dǎo)致螺紋之間發(fā)生咬合，伴隨著咬合的不斷加力，螺紋之間出現(xiàn)鐵削，最終就會(huì)完全鎖死，無法再退出或拆卸。鎖死現(xiàn)象發(fā)生的基本順序?yàn)椋翰讳P鋼螺絲緊固—螺紋咬合—螺紋受力—阻塞、剪切—黏著—鎖死，這個(gè)過程可能發(fā)生在短短的幾秒鐘內(nèi)。

出現(xiàn)不銹鋼螺絲鎖死現(xiàn)象，經(jīng)過分析主要有以下幾種：1）牙紋粗糙或有異物沾粘，如有焊點(diǎn)及其他金屬屑夾在牙紋間，會(huì)導(dǎo)致鎖死;2）擰緊力過大或擰緊速度過快，擰緊力過大容易使牙紋間產(chǎn)生較大壓力而導(dǎo)致鎖死，擰緊速度過快容易使牙紋間溫度急速上升而鎖死;3）施力方向角度錯(cuò)誤，緊固時(shí)擰緊方向與螺栓軸向不垂直，容易導(dǎo)致鎖死。

4 防止不銹鋼螺絲鎖死的措施

1）選用不同材質(zhì)的螺栓與螺母進(jìn)行配合，防腐要求高的場合選擇316，強(qiáng)度要求高的場合選擇201;

2）不銹鋼螺絲選擇不宜太長，一般情況下螺紋留出2個(gè)牙口較為合適，既可以保證緊固效果，又可以防止螺紋損壞;

3）使用前必須對(duì)螺紋進(jìn)行清理，堅(jiān)決杜絕螺紋之間存在異物，一旦有異物就會(huì)加大螺桿和螺母之間的阻力，造成鎖死;

4）使用前增加潤滑，保證螺桿與螺母之間在安裝時(shí)容易分開，潤滑劑可以選用黃油、二硫化鉬、石墨、生料帶等，減少鎖死現(xiàn)象的發(fā)生;

5）扳手的擰緊力度和角度對(duì)不銹鋼螺絲的緊固都有很大的影響，所以在使用扳手?jǐn)Q螺絲的時(shí)候避免力量過大或者速度過快;

6）用力方向，必須保持螺母與螺桿垂直，使用墊圈可以減小鎖緊力，扳手使用時(shí)，盡量使用手動(dòng)扳手，防止出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象;

7）使用次數(shù)限制，連續(xù)使用最多不能超過2次。

5 結(jié)論

本文通對(duì)不銹鋼螺絲材質(zhì)、生銹原因、鎖死原因、處理方法、預(yù)防措施進(jìn)行分析，解決生產(chǎn)中存在的實(shí)際問題。通過合理選擇螺栓與螺母的材質(zhì)、優(yōu)化螺絲自身性能、規(guī)范作業(yè)過程等，減少鎖死現(xiàn)象的發(fā)生，提高配件拆卸、裝配的效率，盡可能從源頭上防止不銹鋼螺絲鎖死的現(xiàn)象發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 許士軍，楊華榮.解決不銹鋼螺栓與螺母咬合問題的幾種方法[J].環(huán)球市場信息導(dǎo)報(bào)，2015（18）：42-43.

[2] 李文頂，孔鳴杰，江文達(dá).不銹鋼螺紋連接副損傷及咬死現(xiàn)象分析及解決措施[J].研究與開發(fā)，2013（1）：97-99.

[3] 解婕.淺析螺栓咬死問題的原因及預(yù)防措施[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（13）：173-174.

[4] 魏培欣，許一源，鄭云昊，等.不銹鋼螺紋連接咬死機(jī)理及預(yù)防措施研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2018（7）：1120-1124.

【作者簡介】

王輝，男，1982年出生，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)楦叻肿硬牧稀?/p>