Analyse des matériaux des boulons

Les boulons sont des attaches de connexion classées par classe de propriétés mécaniques en boulons ordinaires etboulons à haute résistance. Différents matériaux affectent directement les performances mécaniques et la gamme de boulons applicable. Vous trouverez ci-dessous une analyse des matériaux de boulons couramment utilisés pour référence de sélection.

1. Matériaux courants pour les boulons ordinaires

Les boulons inférieurs à la classe de propriété 8.8 sont des boulons de résistance ordinaire, généralement fabriqués à partir de fil machine en acier à faible ou moyenne teneur en carbone par frappe à froid et laminage de filetage, sans traitement thermique de trempe et de revenu. En prenant comme exemple la classe 4.8 la plus couramment utilisée : la résistance à la traction nominale n'est pas inférieure à 400 MPa, le rapport limite d'élasticité à la traction est de 0,8 et la limite d'élasticité nominale n'est pas inférieure à 400 × 0.8=320 MPa.

Les qualités courantes de fil machine pour les boulons ordinaires comprennent :

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Autres fils machine en acier au carbone répondant aux exigences de performance

Les fils machine en acier au carbone ci-dessus sont intrinsèquement non magnétiques ; les caractéristiques non magnétiques s'appliquent principalement àattaches en acier inoxydable. Après écrouissage, les aciers inoxydables austénitiques développent un faible magnétisme : le 304M après écrouissage a un magnétisme d'environ 1,6 μ à 2,0 μ, le 304HC d'environ 1,01 μ à 1,6 μ et le grade 316 après écrouissage a un magnétisme inférieur à 1,01 μ.

2. Matériaux courants pour les boulons à haute résistance

Les boulons à haute résistance nécessitent des matériaux ayant une résistance à la traction plus élevée pour répondre à des exigences de précharge et de charge plus élevées. Le traitement thermique de trempe et de revenu a un impact significatif sur la résistance du matériau. Après revenu, le 40Cr ne peut généralement pas satisfaire de manière stable aux exigences matérielles des boulons structurels à haute résistance de classe 10.9S ; dans des conditions d'inspection limitées, la dureté de surface après revenu peut être utilisée comme référence préliminaire pour la qualité de résistance du matériau. Sous des contraintes élevées, les boulons à haute résistance fabriqués à partir de différents matériaux présentent différentes résistances à la rupture retardée.

2.1 40Boulons Cr haute résistance

Les boulons à haute résistance 40Cr sont principalement utilisés dans les fermes spatiales à joint à rotule. Leur résistance de conception est généralement de 390 MPa (d supérieur ou égal à 30 mm) ou de 430 MPa (d < 30 mm), avec une contrainte de pré-traction relativement faible en service normal. Lorsqu'elle est appliquée à des conditions nécessitant une précharge élevée, la résistance à la rupture retardée du matériau doit être soigneusement évaluée et garantie.

2.2 20Boulons MnTiB haute résistance

Le 20MnTiB est un acier allié au bore à faible teneur en carbone. Après trempe et revenu, il offre des propriétés complètes bien équilibrées et sa résistance à la rupture retardée est supérieure à celle du 40Cr et du 40B, ce qui le rend adapté aux assemblages de connexions de structures en acier à précharge et contraintes élevées.

2.3 Sélection des matériaux recommandés par la norme

Selon la norme nationale chinoise actuelle pour les grandsboulon à tête hexagonale, assemblages d'écrous et de rondelles pour les structures en acier, les matériaux recommandés pour les boulons de classe 10.9S sont les suivants :

Taille Inférieure ou égale à M24 : 20MnTiB ;

Taille M27–M30 : 35VB.

Les boulons de grand diamètre à haute résistance sont difficiles à durcir à cœur pendant le revenu, c'est pourquoi les diamètres trop grands doivent être évités. Si des boulons de grand diamètre sont nécessaires, la contrainte de travail doit être réduite en conséquence et la trempabilité du matériau doit être vérifiée pour répondre aux exigences de performance de section transversale.

3. Résumé

Pour les boulons ordinaires et les boulons à haute résistance, le choix des matériaux affecte directement la résistance, la ténacité, la résistance à la fatigue, la résistance à la rupture retardée et la plage de service applicable. Lors de la sélection, les qualités de matériaux et les processus de traitement thermique correspondants doivent être choisis conformément à la classe de charge, aux exigences de précharge, à l'environnement de service et aux normes pertinentes pour garantir la fiabilité des joints.