自攻锁紧螺钉

一般螺钉在使用时，都需要螺母配合使用。而自攻锁紧螺钉就不需要螺母配合使用。它的螺纹是三角牙螺纹，有效螺纹直径比普通的要更大一些。以自攻方式攻进产品物料里。具有防松，锁紧性能。头部种类有圆头的，也有六角头的。当然沉头的也有，只是用的比较少，盘头自攻锁紧螺钉运用比较广泛些。螺纹牙有粗牙和细牙之分。

自攻锁紧螺钉(俗称为三角杆螺栓)具有减少紧固工时，有较强的锁紧和防松功能等特点，目前已广泛应用于汽车、摩托车领域。 进入21世纪以来，由于国际性的资源和能源紧缺，轻量化、集约化、节能化是未来汽车等车辆重要的发展方向。因此，在汽车等车辆组装不可缺少的螺栓联接上势必追求更加合理的紧固技术。自攻锁紧螺钉(俗称为三角杆螺栓)具有减少紧固工时，有较强的锁紧和防松功能等特点，目前已广泛应用于汽车、摩托车领域。

一般的螺栓紧固需要在紧固物上预先加工出螺纹或者使用螺母，而自攻锁紧螺钉，其螺纹部分横截面为三棱圆形，螺纹牙型与普通相同，但其有效直径较普通螺纹大，配以螺钉前端的锥形引导部分，螺钉以通常的拧入方式，可在具有塑性变形能力的机体预制光孔上挤压出内螺纹，从而实现有过盈的联接，此种螺钉既有防松功能，又可免去机体上预制螺孔的程序，是技术、经济性俱佳的新品种。

自攻锁紧螺钉为粗牙普通螺纹系列，螺纹规格为M3~M12mm。自攻锁紧螺钉的螺杆是有弧形三角截面的螺纹。该螺钉经表面淬硬，可拧入黑色或有色金属材料的预制孔(可由钻削、冲切或压铸制成)内，挤压形成内螺纹，当螺杆上不全部制出螺纹时，其无螺纹杆部可制成直径等于或小于外接圆的圆柱形或三棱形。

自攻锁紧螺钉具有低拧入力矩，高锁紧性能。我国商品紧固件产品标准中自攻锁紧螺钉品种有GB/T6560(十字槽盘头)、GB/T6561(十字槽沉头)、GB/T6562(十字槽半沉头)、GB/T6563(六角头)、GB/T6564(内六角花形圆柱头)五个系列。

自攻锁紧螺钉一般用气动或电动螺丝刀紧固，汽车行业多数使用紧固作业效率较高的六角头，十字槽盘头和内六角花形圆柱头自攻锁紧螺钉。

自攻锁紧螺钉有五大种类，分别为十字盘头自攻锁紧螺钉，十字沉头自攻锁紧螺钉，十字半沉头自攻锁紧螺钉，内六角圆柱头自攻锁紧螺钉，六角头自攻锁紧螺钉。

自攻锁紧螺钉的材质有铁的和不锈钢的，铁的按硬度等级分有4.8级自攻锁紧螺钉和8.8级自攻锁紧螺钉。不锈钢的按硬度等级有SUS201自攻锁紧螺钉和SUS304自攻锁紧螺钉。

铁的自攻锁紧螺钉一般是高碳钢螺丝线材墩打而成的，生产规格一般在M3-12。一般都不超过M12大的。一般冷墩出来的自攻锁紧螺钉是需要电镀加硬的。加好硬之后在电镀。电镀颜色根据客户所需要的颜色来电镀。其生产规格和一引起工艺方法的都是按自攻锁紧螺钉的国标来进行的。

自攻锁紧螺钉因为不需要配合螺母使用，所以省成了螺母成本。在加上自攻锁紧螺钉的锁紧性能和防松性能。现在市场上用到自攻锁紧螺钉的客户越来越多。用量也越来越大。前景可见的一路光明。

结构要素

自攻锁紧螺钉从头到尾都是由头部、杆部和杆部末端三部分组成的。每一个自攻螺钉的构成都有四大要素：头部形状、扳拧方式、螺纹种类、末端型式。

头部形状—头部形状各式各样。有圆头（半圆头）、 扁圆头、圆头凸缘（带垫）、扁圆头凸缘（带垫）、盘头、盘头凸缘（带垫）、沉头、半沉头、圆柱头、球面圆柱头、喇叭头、六角头、六角法兰头、六角凸缘（带垫）等等。

扳拧方式—扳拧方式五花八门。外扳拧：六角、六角法兰面、六角凸缘、六角花形等；内扳拧：一字槽、十字槽H型（Phillips）、十字槽Z型（Pozidriv）、十字槽F型（Frearson）、四方槽（Scrulox）、复合槽、内花键、内六角花形（梅花槽）、内三角、内六角、内12角、离合器槽、六叶片型槽、高扭矩十字槽等等。

螺纹种类—螺纹种类繁多。有自攻螺纹（宽牙螺纹）、机螺纹、干壁钉螺纹、纤维板钉螺纹、以及其它一些特殊螺纹。另外螺纹可分为单导程（单头）、双导程（双头）、多导程（多头）及高低牙双头螺纹。

末端型式—末端型式主要有锯端、平端。但根据使用功能可以加工出具有切削功能的沟、槽、切口或类似钻头形状的部分等等。在有的标准中，同样是锯端或平端，也有不同的形式。

从以上介绍可以看出：自攻螺钉的头部形状，扳拧方式，螺纹种类和杆部末端型式等方面，都有各种各样的变化。它们之间可以相互组合，演释出许许多多属于自攻螺钉范畴的不同产品。

自攻锁紧螺钉种类虽然很多，但它们都具有以下几个主要特征：

（1）一般都是采用渗碳钢制造（占总产品的99%）。也可以采用不锈钢或有色金属制造。

（2）产品必须经过热处理。碳钢自攻螺钉必须经过渗碳处理，不锈钢自攻螺钉必须经过固溶硬化处理。以使自攻螺钉达到标准要求的机械性能和使用性能。

（3）产品表面硬度高，芯部韧性好。即“内柔外刚”。这是自攻螺钉性能要求的一大特点。如表面硬度低，拧不进基体中；如芯部韧性差，一拧就断，也不能使用。所以“内柔外刚”是自攻螺钉满足使用性能的要求。

（4）产品表面均需要表面防护处理，一般是电镀处理。有的产品表面需经磷酸盐处理（磷化）。如：墙板自攻螺钉多为磷化。

（5）采用冷镦工艺生产。推荐采用高速冷镦机和高速搓丝机或高速行星式滚丝机生产，以确保产品质量。这样生产的自攻螺钉头部成型好，螺纹质量高。

(1)拧入性能试验是将自攻锁紧螺钉试样拧入试验板内，直至一扣完整螺纹完全通过试验扳，而不损折。

(2)破坏性扭矩试验是将自攻锁紧螺钉试件的杆部夹紧在与螺钉螺纹相匹配的、开合的螺纹模具或其他装置内，用经标定的扭矩—测量装置，对螺钉加扭矩直至断裂，断裂不应发生在被夹紧的螺纹部分。

(3)对螺钉试样进行拉力试验，检验破坏最小拉力载荷，断裂应在杆部或未旋合的螺纹长度内，而不应发生在钉头与杆的交接处，试样断裂前，应能达到相应性能等级规定的最小拉力载荷。

(4)氢脆性是自攻锁紧螺钉在表面处理工序时必须严格注意的问题。在酸洗工序，螺钉放在稀盐酸中搅动，酸洗中钢吸收的氢量随时间的平方根而成线性增长达到饱和值，当电镀、磷化工序(电镀、电解除油)阴极电流效率达不到100%，会产生大量的氢原子，附在螺钉表面，从而产生渗氢，钢因吸收氢而变脆。

自攻锁紧螺钉驱氢时间6~8h，温度选择160~200℃(磷化)、200~240℃(电镀)。但生产中要根据心部硬度、表面粗糙度、电镀时间、镀层厚度、酸洗时间、酸浓度等诸多生产条件，确定驱氢时间。最好在钝化处理前、刚刚电镀之后进行。

螺丝钉一般墩打出来之后，如果客户需要硬度比较硬的话，都是需要加硬处理的。在市场上有很多专业对螺丝钉进行加硬处理的企业。特别是一些螺丝等级要求高一点的。比如说8.8级螺丝，10.9级螺丝，12.9级螺丝。这些都是要通过好一点的螺丝线材，后经过加硬处理达到它们的级别的。

一般的螺钉需要在紧固物上预先加工出内螺纹或者使用螺母，而自攻锁紧螺钉，其螺纹部分横截面为三棱圆形，螺纹牙型与普通螺纹相同，但其有效直径较普通螺纹大，配以螺钉前端的锥形引导部，螺钉以通常的拧入方式，可在具有塑性变形能力的机体预制光孔上挤压出内螺纹，从而实现有过盈的联接。此种螺钉既具有防松性能，又可免去机体上预制螺孔的程序，是技术、经济性俱佳的新品种，国外已广泛采用。随着10余年技术引进，自攻锁紧螺钉在国内汽车、摩托车行业亦已可批量生产，只是螺钉本身的价格较普通螺钉高，下面浅述自攻锁紧螺钉的材料的与热处理。 

自攻锁紧螺钉种类 

自攻锁紧螺钉为粗牙普通螺纹系列，螺纹规格为M3~M12的螺钉。自攻锁紧螺钉的螺具有弧形三角截面的螺纹，该螺钉经表面淬硬，可拧入黑色或有色金属材料的预制孔(可由钻削、冲切或压铸制成)内，挤压形成内螺纹。当螺杆上不全部制出螺纹时，其无螺纹杆部可制成直径等于或小于外接圆直径的圆柱形或三棱形。 

自攻锁螺钉具有低拧入力矩、高锁紧性能。自攻锁紧螺钉根据国家标准分为五大类：十字槽盘头(GB/T6560)、十字槽沉头(GB/T6561)、十字槽半沉头(GB/T6562)、六角头(GB/T6563)、内六角花形圆柱头(GB/T6564)自攻锁紧螺钉。自攻锁紧螺钉一般用气动或电动改锥紧固，多数使用为紧固件效率较高的六角头。 

材料和工艺要求 

1.材料和化学成分 

自攻锁紧螺钉应由高质量渗碳钢冷镦制造，一般不大于M12，成品料在冷镦制造的前须进行高减面率的拉拔，为利于冷镦性必须进行软化退火。为了增强表面硬度及心部韧性，大部分采用低碳钢制造，标准中材料化学成分的规定仅仅是指导性，WC为0.13%~0.27%，WMn为0.64%~1.7%，WB可达到0.005%。常用钢材内含S、P、Si、Mn元素一般要比同类牌号的普通螺栓用钢低，铸锭和材料的表面质量控制比较严格，以减小变形抗力和防止变形开裂。常用牌号为20Mn、15MnB、SORM10、、SWRM15、SWRCH22A和中碳、中碳合金钢SWRCH35K、SCM435、SCR435。 

2.工艺要求 

自攻锁紧螺钉由于要求具备能自攻低碳钢板的性能，因此要求高硬度的表面，以实现切削和挤压能力。与此同时还必须有足够的心部强度和韧性的配合，以防止在工作中发生扭曲或扭断。这类螺钉的渗碳属于浅层渗碳，因此，国内外大都选用网带炉或震底炉连续生产线。 

自攻锁紧螺不论低碳钢还是中碳钢、中碳合金钢都要施行渗碳淬火、回火。硬化层深度过浅，表面硬度和扭转强度不足，拧入时，螺纹牙或变形或滑扣；相反，硬化层太深，容易变脆，不是掉头就是折断。氢脆的敏感性也高，这种趋势与回火条件和材料有密切的关系。自攻锁紧螺钉在标准中规定渗碳有效硬化层深度的范围较广，应考虑自攻锁紧螺钉的用途、尺寸材质和回火条件，在规定的范围内适当地增减目标值。自攻锁紧螺钉碳有效硬化层深度见表1。 

热处理 

自攻锁紧螺钉不但要求具有较高强度，同时还要具有足够的韧性和塑性。不论低碳钢或者中碳、中碳合金钢制造，经过渗碳淬火处理以达到设计和使用的需要。 

自攻锁紧螺钉心部硬度为290~370HV10(28~38HRC)，高频淬火螺纹表面最小硬度应为45HRC。 

1.影响渗碳工艺的主要因素 

(1)温度和时间当螺钉的材质、渗碳温度和碳势确定后，渗碳时间将根据渗碳层深度确定，一般浅层渗碳约1~2.5h。 

(2)渗碳气氛各种渗碳剂或渗碳气体在高温下产生的活性原子是不一样的。为了评价气氛的渗碳能力，把在设定温度下，钢件表面碳含量(奥氏体状态)与炉中气氛达到平衡时，钢件表面的实际碳含量称为碳势，并通过控制碳势来控制气氛的渗碳能力。在旋转滚筒炉内渗碳，碳势为0.90%~1.00%；在连续式网带炉内渗碳，碳势为0.85%~0.90%。 

(3)钢的化学成分钢中的合金无素对钢的吸收碳的能力和碳向内部扩散都有很大影响。Mn、B、Ti碳化物形成元素能提高渗层表面的碳含量，在具有较高韧性、适当的渗透性的条件下，自攻锁紧螺钉常有15MnVB、20MnTiB、SCM435和SWRCH35K钢制造。 

随着表面碳含量增加，螺钉的抗弯强度及冲击韧底降低，而抗扭强度及疲劳强度提高，当碳的质量分数为0.85%~0.9%时达到最大值。当碳的质量分数低于0.70%时，耐磨性强度不足；当高于1.0%时，则因淬火后表面碳化物及余奥氏体量增加而损害钢的性能。 

2.热处理工艺方案的选定 

对低碳钢20Mn、SWRCH22A、20MnTiB或中碳钢、中碳合金钢SWRCH35K、SCM435、40Cr钢制五金螺丝，必须在可控气氛炉中进行渗碳淬火，表面的碳还原应超过心部，渗碳层应根据螺钉规格选择，对于合金钢可渗碳直接淬火，而对碳素应渗碳后空冷，再次加热淬火，见表2。 

自攻锁紧螺钉淬火后，心部硬度必须保证在28~38HRC范围内和不低于最小拉力载荷930MPa，根据材质不同，最低淬火温度为420℃。 

为了保证自攻锁紧螺钉能顺利拧入预制的圆柱孔，螺钉未端应通过高频淬火保证至少三个完整螺纹牙淬硬，最小表面硬度为45HRC，高频淬火后，螺钉应在280~290℃消除应力回火2~4h。 

测试检验方法 

1.金相与硬度试验 

(1)常规检验时，表面硬度可在螺钉的末端、杆部或头部测定(只要表面渗碳有效硬化层深度和螺钉的几何形状允许)。对螺纹公称直径不小于M4的螺钉，应使用显微维氏硬度计(试验力0.3HV)测定表面硬度。在纵向截面试样的牙形轮廓上，距试样边缘距离至少0.05mm的部位上进行，对螺纹公称直径小于M4的螺钉应在平面上，并优先在头部进行。心部硬度应在距螺钉末端有足够距离(应有完整的螺纹小径)的横载面的1/2半径进行。 

(2)在金相显微镜下观察显微组织，在渗碳有效硬化层与心部间不应呈现带状亚共析铁素体。渗碳有效硬化层深度试验应在螺纹侧面上进行，测点应在牙顶与牙底的距离一半处。但对不大于M4的螺钉，则应在牙底上进行试验。当用试验力为3N的显微维氏硬度计进行测定时，渗碳在有效硬化层深度应自超过实际心部硬度30HV0..3.的试验点起计算。 

2.力学性能试验 

(1)拧入性能试验是将螺钉试样拧入试验板内，直至一扣完整螺纹完全通过试验扳，而不损折。

(2)破坏性扭矩试验是将精密螺丝试件的杆部夹紧在与螺钉螺纹相匹配的、开合的螺纹模具或其他装置内，用经标定的扭矩—测量装置，对螺钉加扭矩直至断裂，断裂不应发生在被夹紧的螺纹部分。 

(3)对螺钉试样进行拉力试验，检验破坏最小拉力载荷，断裂应在杆部或未旋合的螺纹长度内，而不应发生在钉头与杆的交接处，试样断裂前，应能达到相应性能等级规定的最小拉力载荷。 

(4)氢脆性是自攻锁紧螺钉在表面处理工序时必须严格注意的问题。在酸洗工序，螺钉放在稀盐酸中搅动，酸洗中钢吸收的氢量随时间的平方根而成线性增长达到饱和值，当电镀、磷化工序(电镀、电解除油)阴极电流效率达不到100%，会产生大量的氢原子，附在螺钉表面，从而产生渗氢，钢因吸收氢而变脆。 

自攻锁紧螺钉驱氢时间6~8h，温度选择160~200℃(磷化)、200~240℃(电镀)。但生产中要根据心部硬度、表面粗糙度、电镀时间、镀层厚度、酸洗时间、酸浓度等诸多生产条件，确定驱氢时间。最好在钝化处理前、刚刚电镀之后进行。 

抗氢脆性试验应严格规定，一旦发生氢脆，则必须改进驱氢工艺。 

结语 

随着自攻锁紧螺钉生产的快速发展，对其品质要求不断提升，只有从材料、热处理、研发、测试等多方面不断改进、完善，才能生产出具有市场竞争力的品牌产品。