螺絲作為機械連接的基礎(chǔ)元件，其材質(zhì)選擇直接影響強度、耐腐蝕性及使用場景。從普通碳鋼到高端特種合金，不同材質(zhì)的螺絲在成分、工藝與性能上各有側(cè)重。本文梳理常見螺絲材質(zhì)的分類、特性及應(yīng)用，為工業(yè)采購與生產(chǎn)提供參考。

一、碳鋼：低成本與高強度的平衡

碳鋼是螺絲生產(chǎn)的主流材質(zhì)，成本低、加工性好，適用于一般機械連接。

1. 低碳鋼（C≤0.25%）

• 特性：延展性佳、易冷鐓成型，但強度較低（抗拉強度≤400MPa）。

• 應(yīng)用：家具組裝、非承重結(jié)構(gòu)件，需配合鍍鋅或發(fā)黑處理防銹。

2. 中碳鋼（0.25%＜C≤0.6%）

• 特性：通過調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）可獲得較高強度（抗拉強度600-1000MPa）與韌性。

• 應(yīng)用：汽車底盤、建筑緊固件，如8.8級高強度螺栓。

3. 高碳鋼（C＞0.6%）

• 特性：硬度高（HRC55-62），但脆性大，需避免氫脆風險。

• 應(yīng)用：工具制造、彈簧緊固件，如自攻螺絲。

二、合金鋼：性能升級的關(guān)鍵材料

通過添加合金元素（如Cr、Mo、V），合金鋼在強度、耐熱性上顯著優(yōu)于碳鋼。

1. 鉻鉬鋼（SCM435/42CrMo）

• 特性：抗拉強度≥1000MPa，耐疲勞性能優(yōu)異，高溫下強度衰減小。

• 應(yīng)用：發(fā)動機連桿、風電緊固件（10.9級以上螺栓）。

2. 硼鋼（如10B21）

• 特性：添加微量硼（0.0005%-0.003%）可顯著提升淬透性，降低成本。

• 應(yīng)用：汽車底盤、高強度緊固件批量生產(chǎn)。

三、不銹鋼：耐腐蝕場景的首選

不銹鋼螺絲通過添加鉻（≥10.5%）形成鈍化膜，抵御氧化與腐蝕。

1. 奧氏體不銹鋼（304/316）

• 特性：304耐一般腐蝕，316因含鉬（Mo）而耐海水與氯離子腐蝕。

• 應(yīng)用：食品機械、海洋工程、醫(yī)療設(shè)備。

2. 馬氏體不銹鋼（410/416）

• 特性：可熱處理強化（HRC40-50），但耐蝕性弱于奧氏體。

• 應(yīng)用：對強度要求高且腐蝕風險低的場景，如汽輪機緊固件。

四、有色金屬：特殊場景的解決方案

1. 銅合金（H62/H68）

• 特性：導(dǎo)電性佳（IACS≥40%）、耐非氧化性酸腐蝕。

• 應(yīng)用：電子電器、化工管道連接。

2. 鈦合金（TC4）

• 特性：密度低（4.5g/cm³）、比強度高，耐高溫與海水腐蝕。

• 應(yīng)用：航空航天、深海探測設(shè)備。

五、特種合金：極端環(huán)境的終極選擇

1. 鎳基合金（Inconel 718）

• 特性：耐高溫（650℃）、抗應(yīng)力腐蝕開裂，適用于強氧化性環(huán)境。

• 應(yīng)用：燃氣輪機、核電設(shè)備。

2. 鈷基合金（Stellite 6）

• 特性：硬度高（HRC40-55）、耐磨性優(yōu)異。

• 應(yīng)用：高溫閥門、磨損工況下的緊固件。

六、材質(zhì)選擇的核心原則

1. 力學(xué)性能匹配：根據(jù)載荷需求選擇強度等級（如4.8級、8.8級、12.9級）。

2. 環(huán)境適應(yīng)性：腐蝕性介質(zhì)中優(yōu)先選用不銹鋼或鎳基合金，高溫場景需考慮熱膨脹系數(shù)。

3. 成本效益：普通結(jié)構(gòu)件可選碳鋼+表面處理，高端設(shè)備需權(quán)衡材料與加工成本。

結(jié)語
螺絲材質(zhì)的多樣性為工業(yè)設(shè)計提供了靈活選擇，但需避免“過度設(shè)計”或“性能不足”。從日常家具的低碳鋼螺絲到核電站的鎳基合金緊固件，材質(zhì)的每一次升級都承載著對安全與效率的極致追求。未來，隨著輕量化與耐極端環(huán)境需求的增長，鈦合金、復(fù)合材料等新型螺絲材質(zhì)將進一步拓展應(yīng)用邊界。