緊固件是一種通用基礎(chǔ)件，制造緊固件的材料主要有鋼、不銹鋼、鈦合金和有色金屬等。螺栓在緊固件中使用量多。螺栓的力學性能很大程度上取決于制造緊固件材料的質(zhì)量。長期以來，由緊固件的失效和損壞引起事故的概率非常高，因此，用于制造緊固件的材料嚴格選擇。在未來較長時間內(nèi)，緊固件仍以鋼鐵材料為主。
選用緊固件材料依據(jù)國家于2011年10月1日正式實施的《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》GB/T3098.1—2010標準(簡稱新標準);注重緊固件材料機械性能方面，尤其是抗拉強度方面的要求;同時依據(jù)產(chǎn)品的服役環(huán)境和客戶的具體要求，包括工況條件對材料的抗腐蝕性能方面的要求，工作溫度對材料的耐熱性能(高溫強度、抗氧化性能)和低溫冷脆性(低溫沖擊韌度)方面的要求。
(1)嚴格控制硫和磷質(zhì)量分數(shù)。
新標準中8.8～12.9級的S和P質(zhì)量分數(shù)不大于0.025%。
(2)嚴格控制脫碳層。
脫碳層是影響緊固件質(zhì)量和材料使用的重要指標。GB/T3098.1規(guī)定:螺紋全脫碳層的深度不得大于0.015mm，8.8和9.8級螺紋未脫碳層的高度為1/2牙高，10.9級為1/3牙高，12.9級為1/4牙高。
(3)嚴格控制非金屬夾雜物。
非金屬夾雜物是造成冷鐓開裂的主要原因之一，C類(硅酸鹽)和D類(球狀氧化物)夾雜物的影響更大。顆粒愈大愈易開裂，在距表面2mm以內(nèi)的夾雜物不應大于0.15μm。對于高強度緊固件材料，要求硅酸鹽夾雜物不大于0.5級，球狀氧化物夾雜物不大于1級。材料控制主要缺陷:冷鐓鋼的錠型偏析，材料及退火過程中的表面脫碳，冷鐓裂縫，調(diào)質(zhì)中的淬火開裂和變形。
螺栓用鋼材是碳素鋼和為增加強度、淬透性而添加鉻、鉬、鎳、錳等合金元素的合金鋼，以及耐蝕為主的不銹鋼等，此外，還有添加微量硼使淬透性大幅度提高的硼鋼。20MnTiB，ML20MnTiB，10B21和10B23硼鋼可制造9.8級、10.9級高強度螺栓。采用的熱處理方法是:高溫淬火、快速冷卻以獲得低碳馬氏體，再進行中溫回火，可以滿足螺栓的服役條件。我國自主開發(fā)的鋼種20MnTiB主要用于鋼結(jié)構(gòu)連接件，現(xiàn)主要用于10.9級車橋輪胎螺栓、螺母及差速器螺栓。但螺栓實物質(zhì)量和新標準的要求還有一定的差距，需要進行成分調(diào)整。比如，新標準規(guī)定質(zhì)量分數(shù)為0.003%，但20MnTiB鋼的質(zhì)量分數(shù)為0.0035%，超過標準規(guī)定。還有，20MnTiB鋼的碳質(zhì)量分數(shù)未達到0.22%以上，不能滿足新標準提高淬硬性的要求。
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