特種緊固件采用的材料主要有結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、鈦合金、高溫合金，還有部分鋁合金、銅合金。
特種緊固件的性能試驗(yàn)涉及到航標(biāo)、國標(biāo)、國軍標(biāo)及專用技術(shù)條件對性能試驗(yàn)的要求，不適用GB3098.1、GB3098.2性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，須適用航標(biāo)、國標(biāo)、國軍標(biāo)以及專用技術(shù)條件及相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
（1） 鋼鐵合金螺栓和螺釘機(jī)械性能
鋼鐵合金螺栓和螺釘要求進(jìn)行抗拉或抗剪試驗(yàn)，但不同材料、規(guī)格的緊固件，其機(jī)械性能試驗(yàn)是不同的。
根據(jù)《HB1-218-95》技術(shù)條件，高溫合金、不銹鋼、結(jié)構(gòu)鋼、鋁合金螺栓和螺釘要求進(jìn)行抗拉或抗剪試驗(yàn)，機(jī)械性能試驗(yàn)具體規(guī)定如下：
A. 產(chǎn)品圖紙或技術(shù)條件有試驗(yàn)要求者，均從每批中抽出不少于三件（標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)量有規(guī)定者除外）進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)。每批由同一直徑及同一爐號材料制造并按同一規(guī)范處理的螺栓、螺釘組成。如第一次試驗(yàn)中有一件不合格，則抽出雙倍數(shù)量進(jìn)行第二次試驗(yàn)，第二次試驗(yàn)中仍有一件不合格，則此批不得交付。
B. 螺紋直徑D≥4mm的螺栓和螺釘按標(biāo)準(zhǔn)上的要求進(jìn)行抗拉或抗剪試驗(yàn)。
C. 如果同時規(guī)定抗拉和抗剪試驗(yàn)，則只進(jìn)行抗拉試驗(yàn)（除1000沉頭螺栓）。
D. 螺栓和螺釘試驗(yàn)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)按《HB1-217-95》，做抗拉試驗(yàn)的螺栓和螺釘?shù)脑囼?yàn)長度L≥2.5d，特殊情況允許L=2d（不包括頭部尺寸在內(nèi)）。
E. 不能做抗剪試驗(yàn)的短螺栓和螺釘應(yīng)帶試驗(yàn)件（試驗(yàn)件應(yīng)與零件為同批材料并同爐熱處理）進(jìn)行抗剪試驗(yàn)；當(dāng)零件為有開口鎖孔螺栓時，試驗(yàn)件不鉆開口鎖孔，當(dāng)試驗(yàn)件取為有開口鎖孔時，試驗(yàn)時其開口鎖孔不應(yīng)在試驗(yàn)段范圍內(nèi)。
F. 企標(biāo)螺栓（釘）均應(yīng)按《HB1-217-95》的規(guī)定數(shù)量做抗拉試驗(yàn)，螺栓（釘）的破壞拉力和破壞剪切力統(tǒng)一按《HB1-217-95》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。6A1—82、6A1—143、6A1—144、6A1—148～151螺栓（釘）的破壞力允許比《HB1-217-95》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)降低10%。
G. 1000沉頭型的破壞拉力比規(guī)定的數(shù)據(jù)相應(yīng)降低20%。1000沉頭型的破壞剪力比規(guī)定的數(shù)據(jù)相應(yīng)降低5%。扁圓頭及1200沉頭和半沉頭型的破壞拉力比規(guī)定的數(shù)據(jù)相應(yīng)降低10%。
H. 高鎖螺栓按《HB1-217-95》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。
(2) 高溫合金螺栓、螺釘
高溫合金螺栓、螺釘除室溫性能外，根據(jù)使用部位不同的溫度要求，機(jī)械性能試驗(yàn)要求也不同；除常規(guī)機(jī)械性能試驗(yàn)外，還要增加相應(yīng)的高溫機(jī)械性能試驗(yàn)。例如某型號發(fā)動機(jī)五種新型高溫合金緊固件螺栓、螺釘?shù)?/span>性能試驗(yàn)項目比較多。GH159螺栓具有優(yōu)良的高強(qiáng)度、高塑性和抗腐蝕性能，抗拉強(qiáng)度值大于1585MPa，時效后的抗拉強(qiáng)度值1795 MPa。GH141螺栓在650～900℃范圍內(nèi)有高的拉伸和持久強(qiáng)度。GH4169螺栓在650℃以下具有屈服強(qiáng)度和持久強(qiáng)度高、塑性好的特點(diǎn)。GH738緊固件用于810℃以下工作的發(fā)動機(jī)各主要部件的螺栓、螺母，具有良好的耐燃?xì)飧g能力，較高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，組織穩(wěn)定。優(yōu)質(zhì)GH2132緊固件用于650℃以下工作的發(fā)動機(jī)的螺栓、螺母，綜合性能有較大提高，特別是硬度和強(qiáng)度高于GH2132，最小抗拉強(qiáng)度為1030MPa。
某型號發(fā)動機(jī)五種高溫合金螺栓試驗(yàn)項目與結(jié)果，見表2-1。
表2-1 五種高溫合金螺栓試驗(yàn)結(jié)果
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試驗(yàn)項目 材料牌號 |
硬度/HRC |
室溫拉伸強(qiáng)度/MPa |
螺紋規(guī)格/in |
高溫瞬時 |
應(yīng) 力 持 久 |
拉—拉疲勞 |
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溫度/℃ |
載荷/KN |
溫度/℃ |
載荷/KN |
時間/h |
高載/KN |
低載/KN |
壽命/次 |
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優(yōu)質(zhì)GH2132 |
24~37 |
≥1035 |
0.250 |
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650±2 |
9.65 |
23 |
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30~ 140 HZ 最低＞ 45000 平均＞ 65000 最高110000次 |
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0.375 |
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650±2 |
23.80 |
23 |
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||||
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A286 |
|
≥900 |
0.250 |
|
|
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|
|
|
|
|
|
0.375 |
|
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||||
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GH141 Rene41 |
43 |
≥1070 |
0.250 |
760±3 |
20.60 |
760±2 |
12.60 |
30 |
|
|
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|
0.375 |
760±3 |
49.80 |
760±2 |
31.10 |
30 |
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||||
|
GH4169 Inconel718 |
36~45 |
≥1275 |
0.250 |
425±3 |
25.59 |
650±2 |
15.54 |
23 |
15.24 |
1.52 |
|
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650±3 |
23.95 |
||||||||||
|
0.375 |
425±3 |
61.74 |
650±2 |
38.10 |
23 |
37.83 |
3.78 |
||||
|
625±3 |
57.75 |
||||||||||
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GH738 Waspaloy |
螺母 32~42 螺栓 34~44 |
≥1210 |
0.250 |
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730±2 |
11.10 |
23 |
|
|
|
|
0.375 |
|
|
730±2 |
27.50 |
23 |
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||||
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GH159 MP159 |
＞44 |
≥1795 |
0.375 |
595±6 |
86.70 |
650±2 |
53.48 |
23 |
51.5 |
5.15 |
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(3) 鋁合金螺栓（釘）及鋁合金板材機(jī)械性能
A. 鋁合金產(chǎn)品拉力試驗(yàn)每批取三件進(jìn)行試驗(yàn)。如果是鋁合金板材試件，必須是橫向纖維方向截取的試件，厚度以產(chǎn)品厚度相同，并與產(chǎn)品同爐熱處理。
每批取三件試樣中有一件不合格時，則取雙倍復(fù)驗(yàn)，如仍有一件不合格，則此批不得交付。
B. 鋁合金螺栓（釘）經(jīng)熱處理后進(jìn)行機(jī)械性能拉力試驗(yàn)。
C. 鋁合金板材經(jīng)熱處理后進(jìn)行機(jī)械性能拉力試驗(yàn)：
其中LY12：σb≥392MPa、 LY11：σb≥352 MPa。
(4) 鈦合金螺栓、螺釘機(jī)械性能試驗(yàn)
鈦合金螺栓、螺釘按通用規(guī)范《HB6568-97》、《HB8025-2000》、《GJB2893-91》進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)；鈦合金鉚釘按通用規(guī)范《HB8014-2002》進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。
(5) 《HB7454-97MJ螺紋螺栓、螺釘技術(shù)要求》
《HB7454-97MJ螺紋螺栓、螺釘技術(shù)要求》：光桿長度小于2倍公稱直徑的凸頭螺栓，光桿長度小于2.5倍公稱直徑的沉頭螺栓不做抗拉、抗剪、疲勞等檢驗(yàn)；總長小于3倍公稱直徑的螺釘或總長小于18mm的螺栓不做抗拉檢驗(yàn)；螺釘不做抗剪和抗拉疲勞檢驗(yàn)；公稱直徑小于5mm的螺栓不做抗拉疲勞檢驗(yàn)；不銹鋼不檢查脫碳；結(jié)構(gòu)鋼不檢查氧化性能。
