小小螺栓我们需要大量进口，如何才能生产出合格的高端螺栓？

我们先看一组中国海关关于紧固件进出口统计数据

很明显地看到，同时期进口紧固件的单价是出口价格的4到5倍，甚至更高，以英国为例，从英国进口螺栓的单价为20718美元/吨，而我国出口到英国的紧固件仅为1840美元/吨，单价相差10倍以上。我们大量出口普通螺栓，高端高附加值的螺栓需要大量进口，我们为什么要大量进口这种高要求的螺栓呢，因为我们大量的基础设施建设需要这种螺栓，而目前我们还没有完全掌握生产高端螺栓的技术。

那么生产出合格的高端螺栓需要什么样的技术储备呢，为什么就这么难呢，我们先简单了解一下螺栓。

螺栓是机械设备中应用最广泛的零部件，看上去不起眼，里面学问真的不少，人家说的小螺栓，大学问真的不假。标准中定义了常用螺栓的性能等级有10种，即3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9级，8.8级及以上的被称为高强度螺栓，高强度螺栓在应用中一直承受比较高的应力，应用的环境也各有不同，有些应用于沿海甚至海上，要求非常好的防腐性能，有些应用于高温压力容器，要求螺栓具有非常好的耐高温性能，合格的高端螺栓对原材料、热处理、螺纹加工、表面防腐处理、防松、摩擦系数控制都有很高的要求。下面就从这几个方面简单聊一聊怎么才能生产出合格的高端螺栓。

螺栓

原材料要求有害气体含量控制的非常低，比如氢和氧，氢的含量要低于2ppm，氧含量要控制在20ppm，材料纯净度要求很高，非金属夹杂控制到很低的程度，这需要电渣重熔和真空脱气才能满足要求，不过这对国内企业来讲不是什么大问题，但是遇到一些特殊要求的，比如要求高防腐性能的或者耐高温的，钢材中需要添加一些微量元素来达到应用要求。添加什么元素，加多少，怎么加这是一个问题，目前我们还没完全掌握，所以耐应力腐蚀螺栓、耐高温螺栓还是大量依靠进口。

热处理之后既要保证比较高的强度和韧性，又要保证表面不增碳或脱碳，也就是表面硬度和心部硬度不能差太多，硬度太高说明材料比较脆，不能耐受冲击载荷，硬度太低，说明强度可能达不到要求，这种检查需要将螺栓刨切，沿刨切截面打硬度。为了达到不脱碳不增碳就需要在热处理过程中很好的控制碳势，这是我们比较难做到的。硬度合格后，说明热处理工艺是合格的，热处理工艺就冻结了，没有特殊原因是不能更改了，如果需要更改，还需重新做实验来验证。

螺纹加工，螺栓一般选用滚压螺纹的方式加工，因为滚压加工可以保证金属纤维组织是连续的，并且在螺纹根部，有应变强化的效应，因此滚压成型的螺纹强度更高，这还不算完，滚压还不够，并且要求在热处理后滚压螺纹，这就难了，热处理后滚压螺纹对模具要求很高，一般的模具磨损会比较快，国外的模具耐磨损性能更好，多次使用之后还能保持比较高的精度，这也是我们需要提高的。

滚压螺纹

切削螺纹和滚压螺纹纤维组织的差异

表面防腐处理，高强度螺栓是不能用电镀进行表面处理的，这样会引起氢脆，有一些要求不高的可以电镀之后进行去氢处理，但是要求高的螺栓会明确要求禁止进行电镀处理，一般要求高的都是用达克罗或久美特做表面处理，这两种处理都是国外的专利，你要光明正大的用是要交专利费的。

防松，我们比较熟悉的是hardlock的双楔形螺母，这个是日本的专利产品，号称永不松动的螺母，得到了各个行业的认可，我国也有大量进口。施必牢也有锁紧螺母，对不起这也是专利保护的，还有nordlock有种双叠防松垫圈，也是有专利保护。我国也有不少螺栓防松方面的专利，但是我们不能仅仅把注意力放在防松这一项上，需要在满足实用要求的前提下保证放松，最简单的例子，很多自锁螺母是不能保证扭矩系数的。

Nordlock 双叠防松螺母

hardlock 防松螺母

施必牢防松螺栓副

摩擦系数控制，这个影响因素比较多，螺纹加工，表面处理，润滑等因素都会影响摩擦系数，摩擦系数直接影响螺栓的扭矩系数，也即螺栓预紧力的控制精度。这个摩擦系数的控制也是一个难点，国外能把扭矩系数控制在0.11到0.15之间。我们国家也有能生产出来，但质量的稳定性和一致性没法保证。这个又不能每一个都拿去做扭矩试验。

对于一些特殊的应用场合，普通的螺栓是不能用的，比如高温场合，因为高温蠕变会严重影响螺栓的预紧力，这时就需要选用特殊材料设计特殊的螺栓了，这是我们国家的短板，大部分依赖进口。

压力容器用高压螺栓

不可否认我国工业技术水平正在飞速发展，目前已经有一些企业在特定领域和国外企业水平很接近了，著名的fastenal也在中国找代工做螺栓产品。

来源：机械液压论坛