螺絲 — 餘量極小、需要驅動的槽型，以及表面淬硬的釘尖
為什麼 M3 螺紋的鍍層預算只有 5 µm、ISO 2702 如何依表面與心部硬度分級自攻螺絲、ISO 4757 的槽型量規檢驗，以及何時需要除氫烘烤。
關鍵規格一覽
| 螺紋 / 尺寸標準 | ISO 965-1 · 6g · ISO 1478 ST |
|---|---|
| 公差等級 | 6g |
| 可滾鍍範圍 | M1.6 – M8, ST2.2 – ST6.3 |
| 掛鍍 / 吊籃 | rare — long or cosmetic screws only |
| 強度規範 | ISO 898-1 4.8 – 12.9 · ISO 2702 for ST |
| ISO 4042 除氫烘烤 | 由等級觸發 — 10.9 以上 |
| 複核日期 | 2026-08-04 |
螺絲是數字開始變得難受的地方。M3 的 6g 餘量總共只有 20 µm，鋅層預算約 5 µm。十字槽一旦被鍍層填塞就吃不住起子頭。而表面淬硬的自攻螺絲，其表面硬度遠高於心部所暗示的水準——而那層表面正是氫最先攻擊的地方。
為何這種外形要這樣處理
機械螺絲靠槽型驅動而不是靠六角，槽型因此是機能尺寸而非外觀特徵。ISO 4757 規定十字槽幾何形狀，它是一項量規特徵：鍍層與帶出液都會積在槽角，起子頭無法插到底的螺絲第一圈就會打滑、把槽咬圓。小螺絲質量極輕，滾鍍裝載以支數而非公斤計。
螺紋、公差與尺寸標準
機械螺絲用 ISO 261 粗牙系列、ISO 965-1 的 6g 公差，頭型來自 ISO 4762（內六角）、ISO 7045（十字槽圓頭）與 ISO 7046-1（沉頭）。自攻螺絲完全不同：其螺紋是 ISO 1478 的 ST 牙型，根本不是公制螺紋，因此 ISO 898-1 不適用，ISO 965 也不描述其公差。在圖面上混淆兩者，是這類零件最常見的規範錯誤。
尺寸範圍與掛料方式
M1.6 至 M8、ST2.2 至 ST6.3 是滾鍍範圍，對螺絲而言這實際上是唯一具經濟性的範圍。小螺絲在掛具上纏繞的程度甚於在滾筒內疊合，每千支的成本只有滾動加工才成立。實際限制是內凹槽型的帶出液與硬件互撞造成的螺紋損傷，兩者都是裝載量問題而非尺寸問題。
強度規範
帶完整桿部的機械螺絲適用 ISO 898-1 等級——低碳鋼的 4.8 與 5.8，合金鋼的 8.8、10.9 與 12.9，其中 ISO 4762 內六角螺絲通常為 12.9。自攻與自鑽螺絲則完全沒有性能等級，改由 ISO 2702 分級：它規定最低表面硬度，並刻意把心部保持得軟得多，同時規定隨螺紋規格變化的滲碳層深度範圍——硬到能自己攻出配合螺紋，韌到攻的時候不會扭斷。ISO 10666 另外規定自鑽型的鑽孔與扭矩試驗。
硬度: tapping screws to ISO 2702: surface ≥ 450 HV, core ≈ 270–370 HV
鍍層厚度與限制它的因素
同樣套用四倍算式，尺寸就成了致命因素。M3 粗牙的 6g 餘量為 20 µm，上限約 5 µm；M4 為 22 µm，約 5.5 µm。這就是螺絲通常依 ASTM B633 較薄一端標註的原因，也是在 M3 螺紋上要求 12 µm 等於要求通規不過的原因。若較重的防蝕要求確實必要，誠實的選項是換更大規格、換鍍層系統，或者把規範改成在頭部而非螺紋上量厚度。
| 受控部位 | M3 × 0.5 external thread, 6g |
|---|---|
| 可用餘量 | |es| = 20 µm |
| 鍍層厚度上限 | ≈ 5 µm on the flanks |
- ASTM B633 SC 1 — Fe/Zn 5
- SC 2 — Fe/Zn 8 (M6 and above only)
氫脆消除處理
12.9 級內六角螺絲遠在 ISO 4042 門檻之上。更不容易看出的是，表面淬硬的自攻螺絲同樣如此：它的心部可能很軟、名目等級也不高，但表面硬到足以開裂，而氫正是先裂表面。4 小時時限與 190–230 °C 窗口對兩者都適用。若圖面同時要求 12.9 與較重的防蝕，採用 ISO 10683 所述那種塗覆固化、無電解製程的鋅片系統，可以直接消除氫的來源，而不是設法管理它。
除氫烘烤必要性判定這類零件如何失效
- 第一圈就打滑咬槽
槽角內的鍍層與乾涸帶出液使起子頭無法插到底。起子上滑、槽口咬圓，即使螺紋與鍍層檢驗都合格，螺絲也已無法使用。
- 鎖自攻螺絲時頭部斷裂
心部過硬或滲碳層對該規格過深的表面淬硬螺絲發生扭轉斷裂。螺絲攻出一段螺紋後阻力上升，隨即扭斷而非降伏——這是 ISO 2702 的心部硬度問題，不是鍍層問題。
- 12.9 內六角螺絲延遲開裂
裝配後數小時至數天，在頭部與桿部交界處脆斷。12.9 是常規使用中最易氫脆的扣件，而內六角頭恰好把應力集中在氫聚集的位置。
- 鍍後螺紋過不了規
M4 以下餘量極小，厚度略有增加，或在鋅層上再加較厚的皮膜，就足以讓處理前量測合格的零件在處理後過不了環規。
每批必須檢查的項目
- 1表面硬度與心部硬度是兩次量測表面淬硬螺絲需在鑲埋切片上依 ISO 6507-1 分別讀取表面與心部值，並依 ISO 2639 量滲碳層深度。對滲碳螺絲只給一個硬度值，說明不了任何有用的資訊。
- 2表面處理後檢驗槽型依 ISO 4757 以槽型量規檢驗成品。這是電鍍螺絲最常被省略的檢查，也是最可能造成客戶裝配線停線客訴的一項。
- 3在量規不涉及的位置量厚度依 ISO 3497 在頭部與桿部讀數，牙側另行報告。在小螺絲上，滿足防蝕的螺紋厚度與能過規的螺紋厚度往往不是同一個數字。
- 4對 ST 螺絲做驅動與扭轉試驗對自鑽與自攻型，ISO 10666 的鑽孔與扭矩試驗能判斷表面與心部的平衡是否正確，而它會遠早於鹽霧試驗暴露問題。
試驗方法
工程師常問的問題
M3 螺絲能鍍到 10 µm 嗎？+
在螺紋上不行，前提是還要過 6g 環規。M3 粗牙餘量為 20 µm，鍍層大約以自身厚度的四倍消耗餘量，因此牙側的算術上限約 5 µm。頭部與桿部做到 10 µm 是可行的；若圖面要求螺紋也達到，就必須在電鍍前把螺紋車小，或修改規範。
自攻螺絲有性能等級嗎？+
沒有。ISO 898-1 的性能等級適用於公制螺紋的螺栓、螺絲與螺樁。自攻螺絲由 ISO 2702 涵蓋，規定最低表面硬度、較軟的心部範圍以及依規格劃分的滲碳層深度窗口。如果圖面把自攻螺絲標成 8.8，該標註是錯的，應在投產前更正。
為什麼螺絲鍍後會在頭部開裂？+
兩種機制從外觀上看幾乎一樣。高於 ISO 4042 門檻的淬硬螺絲電鍍後未及時除氫，會在數小時至數天後因氫而開裂；心部過硬的表面淬硬自攻螺絲則在鎖入過程中當場斷裂。時間點可以區分兩者：延遲的是氫，即時的是表面與心部的平衡。
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內容依據公開標準與扣件冶金通則撰寫。所有數值均為隨零件、材料與適用規範而變的典型範圍，客戶圖面與所引標準始終優先。鍍層標註說明的是圖面可以要求的內容，並非未經試驗即可在您的零件上保證達成的結果。