性能等級有一半是一個溫度,而電弧會走過它
r/fabrication 上有人需要比市售更厚的墊套,就問能不能把兩顆有等級的墊套焊在一起。最高票 43 分回他:焊下去就會把「讓它們一開始成為那個等級」的熱處理毀掉。那是對的,而且裡面一個數字都沒有,所以它只說服了本來就同意的人。那個等級背後的標準裡是有數字的,它就坐在一張多數人從來不打開的表裡。
對 8.8 與 9.8,標準印的最低回火溫度是 425 °C。 旁邊還掛著一條註,要求材料在回火之前,心部要達到大約 90 % 的麻田散鐵。 所以 8.8 以上的等級號碼,指的不是一種鋼。 它指的是一條穿過兩個溫度的路線,而它主張的其中一件事是: 這顆零件從那之後沒有再被加熱回去過。
文件是 ISO 898-1:2013,相關的是第 6 條, 而它開頭就講明 Table 2 是幹嘛的:它規定各性能等級之鋼材的化學成分限值 與最低回火溫度。成分與溫度,在同一張表裡,定義同一件事。
在看數字之前先講一件事。那一串講的是英制的等級, 而我們手上有的是 ISO 的文件不是英制那份, 所以這一頁不會出現英制標準的任何數字,也不會把兩套分級互相換算。 能搬過來的是那個論證,因為兩套系統都是用淬火回火在替這類扣件分級的。
Table 2 實際釘住了什麼
| 等級 | 材料與熱處理 | 碳(熔煉分析) | 最低回火溫度 |
|---|---|---|---|
| 4.6、4.8 | 碳鋼或加了添加元素的碳鋼 | 至 0,55 % | 未規定 |
| 5.6、5.8、6.8 | 碳鋼或加了添加元素的碳鋼 | 依等級 0,13 至 0,55 % | — |
| 8.8、9.8 | 三條允許的路線,全部淬火回火:加了添加元素的碳鋼、純碳鋼、或合金鋼 | 依路線 0,15 至 0,55 % | 425 °C |
| 12.9 | 合金鋼淬火回火 | 0,30 至 0,50 % | 425 °C |
| 12.9 | 加了添加元素的碳鋼淬火回火 | 0,28 至 0,50 % | 380 °C |
10.9 那一列有同樣的三條材料路線, 而它的回火溫度那一格,在我們讀的複本裡被浮水印蓋住,所以這裡不引用。 這個論證不需要它。
把最後一欄往下讀。8.8 以下沒有東西可寫,因為那些等級根本不是用淬火回火定義的。 從 8.8 往上就有一個數字了,而一個放在「最低」欄裡的數字,是製造者必須跨過的地板。 值得停在這裡的是這件事:那個等級有一部分是根據「這顆零件被帶到過哪個溫度」 發出的,而言下之意是,它之後沒有再被帶過去。
那條說明「裡面實際上是什麼」的註
掛在 8.8、9.8、10.9、12.9 底下有一條註,它描述的不是化學成分而是組織。 材料必須有足夠的硬化能,以確保這些扣件在淬火後、回火之前的狀態下, 螺紋段的心部有大約 90 % 的麻田散鐵。
麻田散鐵是淬火產生的東西,也是接下來回火要部分緩解掉的東西。 標準描述的是一個被刻意抵達、而且正在被維持的狀態。 一道銲道不會去讀那段描述。它對一小塊體積施加自己的熱循環, 再把冷卻速率交給周圍的金屬決定;而標準對結果應該是什麼一個字都沒有, 因為這份標準從來就不是在描述一種可以事後重新分級的鋼。
這就帶到了真正解決實務問題的那個否定事實。 ISO 898-1 裡沒有回頭路。 它沒有任何一條在講:後續熱循環之後,性能等級要怎麼重新建立、重新驗證、重新宣告。 性能等級是針對「處於某個狀態的零件」發出的,而標準沒有描述任何重新發出的方式。
而且你拿不到銲接的人會想要的那個數字
這件事之所以沒辦法靠一份仔細的銲接程序救回來,是因為那個等級不會給你輸入值。 再看一次 8.8 那一列:它允許三條不同的材料路線: 加了硼之類添加元素的碳鋼、純碳鋼、或合金鋼。而三者之間的碳含量範圍並不相同, 跨起來是 0,15 到 0,55 %。兩顆都正確標示 8.8 的扣件,可以是相當不同的鋼。
所以一個等級號碼不會把成分收在一個有用的區間裡; 而這一頁不會給任何可焊性判準或公式, 因為我們沒有任何銲接標準,而銲接工程師會拿來當起點的那個輸入值, 也沒辦法從頭部標記反推出來。 扣件標準對自己界線的說法,本站已經在 那個等級號碼從來沒有宣稱過的事 寫過了,可焊性就在第 1 條那份「本標準不規定」的清單裡。
那一串還提到一件事,而這一頁不會回答它。有人指出那些零件是有鍍層的, 建議先把鍍層去掉。那是一個同時往兩個方向走的真問題,銲道與煙塵, 而我們沒有任何銲接安全文件, 所以誠實的指示是:那件事屬於你自己的銲接程序與安全文件,不屬於一個扣件頁面。
設計上就是要焊的零件,答案剛好相反
把這兩個情況並排看是值得的,因為同一個直覺在其中一個上會給出錯的答案。 焊接螺帽出問題時,大家伸手抓的是同一個假設:一定是焊接把熱處理毀了。 在本站 焊接螺帽為什麼沒有性能等級 那一頁,這個假設撞上的是:預設的那個零件,一開始就沒有淬火回火可以失去。
| 零件 | 有沒有淬火回火? | 焊接對「分級」這個論證做了什麼 |
|---|---|---|
| 8.8 以上的扣件 | 有,而且有明訂的最低回火溫度 | 那個等級所描述的狀態,正是後續熱循環會改掉的東西 |
| 一般的焊接螺帽 | 預設沒有;淬火回火是你要另外指定的版本 | 往往根本沒有熱處理可以被焊接毀掉 |
同一個懷疑,相反的結論;而決定的關鍵是:那顆零件到底有沒有處在那個論證預設的狀態裡。
那個實際問題該怎麼辦
原 po 要的是一顆比較厚的墊套,而且沒有時間等。那是一個真的限制, 而那一串回答得不錯:買那個尺寸、切一段管、或者車一段圓棒鑽個孔。 三種做法都會產生一個「誠實地沒有等級」的零件, 而不是一個帶著它已經撐不起來的標記的零件; 建議車圓棒的那位留言者,話裡也是這個意思。
底下那條一般規則值得留著。如果一個零件非焊不可, 就把它當成一個銲件去指定,而不是指定一顆有等級的扣件然後再拿去焊, 因為等級是一個關於狀態的宣稱,而焊接是一個作用在那個狀態上的動作。 麻煩的地方在於,頭上那個標記事後還會在那裡。 頭部標記到底是什麼的證據 是另一個問題,而短的答案是:它是關於「這顆零件被製造出來時」的證據。
而構成一個等級的那些數字,背後也有它們自己的程序。 抗拉強度是力除以棒子一開始的截面積,而所謂的降伏,多半是一條畫在千分之二永久伸長處的線。
這一篇屬於第 1 步,母材。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件;至於為什麼順序做反了是重工而不是微調,見指定一顆螺絲。
常見問題
8.8 以上的螺栓可以焊嗎?
標準沒有禁止,也沒有要幫你的意思。ISO 898-1 從 8.8 往上是用淬火回火定義的,而 Table 2 訂了最低回火溫度,8.8 與 9.8 是 425 °C。銲接電弧是一個遠高於那個值的熱事件,而標準裡沒有任何一條在講後續熱循環之後性能等級要怎麼重新建立或重新驗證。所以零件上那個等級,是一個關於狀態的陳述,而焊接就是在對那個狀態動手;文件裡沒有任何東西讓你事後把它重新講一次。
性能等級到底規定了什麼溫度?
對於用淬火回火定義的那些等級,規定的是最低回火溫度。ISO 898-1 的 Table 2 給 8.8 與 9.8 是 425 °C;12.9 在合金鋼路線是 425 °C,在加了添加元素的碳鋼路線是 380 °C。4.6 與 4.8 那一格寫的是「未規定」,因為那些等級不是用淬火回火定義的。10.9 那一格在我們讀的複本裡被蓋住,這裡不引用。
性能等級算是一份材料規格嗎?
不是大家以為的那種。對 8.8,標準允許三條不同的材料路線:加了硼之類添加元素的碳鋼、純碳鋼、以及合金鋼,而三者跨起來的碳含量是 0,15 到 0,55 %。兩顆都正確標示 8.8 的扣件可以是相當不同的鋼,這也是為什麼一個等級號碼沒辦法拿來當銲接評估的起點。
標準對可焊性有講什麼嗎?
它說它不規定。ISO 898-1 第 1 條把可焊性列在「本標準不規定」的性質裡,同一份清單上還有耐蝕性、抗剪、扭矩與夾持力表現、以及疲勞。本站在「那個等級號碼從來沒有宣稱過的事」那一頁走過整份清單。Table 2 提供的是熱處理狀態,而那正是讓銲接這個問題變得可以回答的東西。
焊接螺帽為什麼不一樣?
因為一般的焊接螺帽本來就不是淬火回火的,所以沒有熱處理可以被焊接毀掉;淬火回火是你要另外指定的版本。那是有等級的螺栓的鏡像:在螺栓那邊,淬火回火正好就是等級號碼在描述的東西。同一個懷疑在兩種零件上給出相反的答案,原因就在這裡。
那需要比較厚、又有等級的墊套時該用什麼?
買那個尺寸、切一段管到需要的長度,或者車圓棒再鑽孔。三種都會給你一個公開地沒有等級的零件,而不是一個帶著已經不再描述它的標記的零件。如果那顆墊套是在一條原本就需要那個等級的傳力路徑上,誠實的做法是改設計而不是改零件,因為焊完之後那個標記還是看得清楚,即使它描述的狀態已經變了。
參考資料
- ISO 898-1:2013 —— 碳鋼與合金鋼扣件的機械性質,第 1 部。第 6 條與 Table 2:鋼材、碳含量限值、最低回火溫度,以及麻田散鐵那條註
- r/fabrication —— 這篇的起點,正確答案在那裡被講出來了,但沒有帶著數字
ISO 898-1:2013 的第 6 條與 Table 2 讀的是公開預覽,引用的限值、溫度與註的措辭都是那份原文。10.9 的回火溫度那一格被預覽浮水印蓋住,這裡刻意不引用。那一串講的是英制的等級,而我們手上只有 ISO 的文件,所以本頁不出現英制標準的任何數字,也不提供兩套分級之間的換算;能撐住論證的是雙方共有的事實:兩套系統都用淬火回火替這類扣件分級。本頁不給碳當量、可焊性判準或銲接程序,因為我們沒有任何銲接標準;而如本文所論,這類評估要用的成分輸入,本來就無法從一個等級標記反推。本頁同樣不給銲接煙塵或去除鍍層的指引;留言者關於鍍層的提醒,本文是轉述而不是回答。至於「標準裡沒有任何在後續熱循環之後重新取得等級的途徑」,那是讀完文件之後的否定發現,應該被讀成「我們找過但不存在」,而不是它印出來的一條禁令。
詢價
如果你組件裡有零件非焊不可,請在詢價時就說明,並描述它承受的載重, 而不是先要一顆有等級的扣件、之後再拿去焊。 那是兩種不同的零件、兩套不同的文件; 而後面那一種,在電弧起弧的那一刻,就不再能用它自己的標記來描述了。