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7第二章第三节

第三节紧固件

铝合金构件连接通常用紧固件连接，紧固件把两个（两个以上）铝合金构件连接在一起，连接方法分不可拆卸连接和可拆卸连接两类。

铆合属于不可拆卸连接，螺纹连接属于可拆卸连接，使用这类连接的构件可以自由拆卸，使用方便。

紧固件有普通螺栓、螺钉、螺柱和螺母，不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母以及抽芯铆钉。

一.《紧固件螺栓、螺钉、螺柱和螺母通用技术条件》GB/T16938-2008/ISO8992：

2005（代替GB/T16938-1997）3技术条件和引用标准

技术条件和引用标准见表1和表2。

表1螺纹紧固件

材料

碳钢\合金钢

不锈钢

有色金属

公差

GB/T3103.1

机械和功能特性

GB/T3098.1

GB/T3098.2

GB/T3098.3

GB/T3098.4

GB/T3098.7

GB/T3098.9

GB/T3098.13

GB/T3098.6

GB/T3098.15

GB/T3098.16

GB/T3098.10

几何特征

——螺纹

——扳拧特征

——零件末端

——沉头

——其他

GB/T197、GB/T2516、GB/T9145、GB/T22028、GB/T22029

GB/T3104、GB/T944.1、GB/T6188

GB/T2

GB/T5279

GB/T3、GB/T3105、GB/T3106、GB/T5278

表面缺陷

GB/T5779.1

GB/T5779.2

GB/T5779.3

——

——

表面处理

GB/T5267.1

GB/T5267.2

GB/T5267.3

ISO16048

GB/T5267.1

质量状况

GB/T90.1、GB/T90.2、ISO16426

表2自攻螺纹紧固件

材料

钢

不锈钢

公差

GB/T3103.1

机械和功能特性

GB/T3098.5

GB/T3098.11

GB/T3098.21

几何特征

——螺纹

——扳拧特征

——零件末端

——沉头

GB/T5280

GB/T944.1、GB/T6188

GB/T5280

GB/T5279

表面处理

GB/T5267.1

GB/T5267.2

GB/T5267.3

ISO16048

质量状况

GB/T90.1、GB/T90.2、ISO16426

4通用技术要求

标准的螺栓、螺钉、螺柱和螺母应规定下列部分：

A）机械性能（性能等级、材料）；

B）产品等级（公差）；

C）标准化的几何特征（如需要时）；

D）表面覆盖层（如要求时）；特殊技术要求（如同意时）。

所有数据与制成品有关。

除另有专用标准或供需之间的协议，否则不应规定制造过程。

采用的制造方法，应能保证产品有完整的的表面和棱边，而没有毛刺。

通常，不要求去除诸如开槽或

锻压、冲压或切边等工艺造成的小毛刺。

然而，任何影响产品性能或者触摸时有安全危险的毛刺，均应去除。

超出螺栓和螺钉支承面的切边毛刺是不允许的。

除非别有规定，否则允许螺栓和螺钉留有中心孔。

除非已规定了一种表面覆盖层，产品的表面处理应为：

——不经处理，用于钢制产品，或

——简单处理，用于不锈钢或有色金属产品。

如无其他协议，交付的螺栓、螺钉、螺柱和螺母应是清洁的，并涂有防锈油。

二.《紧固件机械性能、螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1—2000规定了碳钢或合金钢制造的螺栓、螺钉和螺柱的机械性能

1．螺栓、螺钉和螺柱各性能等级的钢种和回火温度见表2

表2

等级性能

材料和热处理

化学成份,%

回火温度

0C

min

C

P

max

S

max

B

Max

min

max

3.6

碳钢

—

0.20

0.05

0.06

0.003

—

4.6

—

0.55

0.05

0.06

0.003

—

4.8

5.6

0.13

0.55

0.05

0.06

0.003

—

5.8

—

0.55

0.05

0.06

6.8

8.8

低碳合金钢（如硼、锰或铬），淬火或中碳钢、淬火并回火

0.15

0.04

0.035

0.035

0.003

425

0.25

0.55

0.035

0.035

9.8

低碳合金钢（如硼、锰或铬），淬火或中碳钢、淬火并回火

0.15

0.35

0.035

0.035

0.003

425

0.25

0.55

0.035

0.035

10.9

低碳合金钢（如硼、锰或铬），淬火并回火

0.15

0.35

0.035

0.035

0.003

340

10.9

中碳钢，淬火并回火或低中碳合金钢（如硼、锰或铬），淬火并回火或合金钢淬火并回火

0.25

0.20

0.55

0.55

0.035

0.035

0.035

0.035

0.003

425

0.20

0.55

0.035

0.035

0.003

12.9

合金钢,淬火并回火

0.28

0.50

0.035

0.035

0.003

380

2．螺栓、螺钉和螺柱的机械物理性能见表3。

表3螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能

分项

条号

机械性能和物理性能

性能等级

3.6

4.6

4.8

5.6

5.8

6.8

8.8

9.8

10.9

12.9

d≤

16mm

d＞

16mm

1

公称抗拉强度σb公称,N/mm2

300

400

500

600

800

800

900

1000

1200

2

最小抗拉强度σbmin,N/mm2

330

400

420

500

520

600

800

830-

900

1040

1220

3

维氏硬度HV

F≥98N

min

95

120

130

155

160

190

250

255

290

320

385

max

220

250

320

335

360

380

435

4

布氏硬度HB

F=30D2

min

90

114

124

147

152

181

238

242

276

304

366

max

209

238

304

318

342

361

414

5

洛氏硬度HR

min

HRB

52

67

71

79

82

89

—

—

—

—

—

HRC

一

一

一

一

一

一

22

23

28

32

39

max

HRB

95.0

99.5

一

一

一

一

一

HRC

—

—

32

34

37

39

44

6

表面硬度HV0.3max

—

7）

7

屈服点σ，

N/mm2

公称

180

240

320

300

400

480

—

—

—

—

—

min

190

240

340

300

420

480

—

—

—

—

—

8

规定非比例伸长应力σp0.2,N/mm2

公称

—

—

640

640

720

900

1080

min

—

—

640

660

720

940

1100

9

保证应力

Sp/σs或Sp/σp0.2

0.94

0.94

0.91

0.93

0.90

0.92

0.91

0.91

0.90

0.88

0.88

Sp,N/mm2

180

225

310

280

380

440

580

600

650

830

970

10

破坏扭矩MB,N·mmin

—

按GB/T309813规定

11

断后伸长率δ，%min

25

22

—

20

—

—

12

12

10

9

8

12

断面收缩率φ，%min

—

52

48

48

44

13

楔负载

对螺栓和螺钉（不包括螺柱）实物进行测试，应符合表6或表8的规定

14

冲击吸收功Aku，Jmin

—

25

—

30

30

25

20

15

15

头部坚固性

不得断裂

16

螺纹未脱碳层的最小高度E

—

1/2H1

2/3H1

3/4H1

全脱碳层的最大深度G，mm

—

0．015

17

再回火后的硬度

—

回火前后硬度均值之差不大于20HV

18

表面缺陷

按GB/T5779。

1或GB/T5779。

3规定

三.《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB/T3098.2—2000规定了螺母的材料和机械性能。

1．材料的化学成分应符合表4的规定。

表4

性能

化学成分，%

C

max

Mn

mix

P

max

S

max

4、5、6

一

0．50

—

0．060

0．150

8、9

04

0．58

0．25。

0．060

0．150

10

05

0．58

0．30

0．048

0．058

12

—

0．58

0．45

0．048

0．058

2．螺母的机械性能应符合表5的规定。

表5机械性能

螺纹规格

性能等级

04

05

4

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

＞

≤

min

max

热理

型式

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

－

M4

380

188

302

不淬火

回火

薄型

500

272

353

淬火并回火

薄型

－

－

－

－

－

M4

M7

M7

M10

M10

M16

M16

M39

510

117

302

不淬火

回火

1

螺纹规格

性能等级

5

6

8

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

＞

≤

min

max

热理

型式

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

－

M4

520

130

320

不淬

火回

火

1

600

150

302

不淬火回火

1

800

180

302

不淬火

回火

1

M4

M7

580

670

855

200

M7

M10

590

680

870

M10

M16

610

700

880

M16

M39

630

146

720

170

920

233

353

淬火并

回火

螺纹规格

性能等级

8

9

10

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

Sp

N/m

m2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

＞

≤

min

max

热处

理

型式

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

－

M4

－

－

－

－

－

900

170

302

不淬火

回火

2

1040

272

353

淬火并

回火

1

M4

M7

915

188

1040

M7

M10

940

1040

M10

M16

950

1050

M16

M39

890

180

302

不淬

火回

火

2

920

1060

螺纹规格

性能等级

12

保证应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

＞

≤

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

－

M4

1140

295

353

淬火并

回火

1

1150

270

353

淬火并

回火

2

M4

M7

1140

1150

M7

M10

1140

1160

M10

M16

1170

1190

M16

M39

－

－

－

－

－

1200

四.《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB/T3098.4—2000规定了螺母的机械性能。

3．螺母的机械性能应符合表5的规定

表5机械性能

螺纹直径

D

mm

性能等级

04

05

5

保证

应力

SP

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

SP

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

HV

螺母

min

max

热

处理

型式

min

max

热

处理

型式

min

max

热

处理

型式

8＜d≤10

380

188

302

不淬火回火

薄型

500

272

353

淬火

并

回火

薄型

690

175

302

不淬火回火

1

10＜d≤16

16＜d≤33

720

190

33＜d≤39

螺纹直径

D

mm

性能等级

6

8

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

螺母

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

8＜d≤10

770

188

320

不淬火回火

1

955

250

353

淬火

并

回火

1

890

195

302

不淬火回火

2

10＜d≤16

780

16＜d≤33

870

233

1030

295

—

—

—

—

33＜d≤39

930

1090

螺纹直径D

mm

性能等级

10

12

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

螺母

保证

应力

Sp

N/mm2

维氏硬度

螺母

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

min

max

热处理

型式

8＜d≤10

1100

295

353

淬火

并

回火

1

1055

250

353

淬火

并

回火

2

1200

295

353

淬火

并

回火

2

10＜d≤16

1110

16＜d≤33

—

—

—

—

—

1080

260

—

—

—

—

—

33＜d≤39

注：

最低硬度仅对经热处理的螺母或规格太大而不能进行保证载荷试验的螺母，才是强制性的；对其它螺母不是强制性的，是指导性的。

对不淬火回火的，而又能满足保证载荷试验的螺母，最低硬度应不作为拒收依据

1）D＞16mm的螺母，可以淬火并回火，由制造者确定。

五.《紧固件机械性能不锈钢螺栓螺钉和螺柱》GB/T3098.6—2000规定了由奥氏体、马氏体和铁索体耐腐蚀不锈钢制造的螺栓、螺钉和螺柱的机械性能。

1．不锈钢组别与化学成份见表1

表1不锈钢的组别与化学成份

类别

组别

化学成份1），%

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Ni

Cu

奥氏体

A1

0.12

6.5

0.2

0.15~0.35

16~19

0.7

5~10

1.75~2.25

A2

0.1

1

2

0.05

0.03

15~20

—

8~19

4

A3

0.08

1

2

0.045

0.03

17~19

—

9~12

1

A4

0.08

1

2

0.045

0.03

16~18.5

2~3

10~15

1

A5

0.08

1

2

0.045

0.03

16~18.5

2~3

10.5~14

1

马氏体

C1

0.09~

0.15

1

1

0.05

0.03

11.5~14

—

1

—

C3

0.17~

0.25

1

1

0.04

0.03

16~18

—

1.5~2.5

—

C4

0.08~

0.15

1

1.5

0.06

0.15~0.35

12~14

0.6

1

—

铁素体

F1

0.12

1

1

0.04

0.03

15~18

—

1

—

注：

不锈钢的类别和组别，以及涉及其特性和应用的说明，在附录B中给出。

2．螺栓、螺钉和螺柱的不锈钢组别和性能标记。

材料标记由短划隔开的两部份组成。

第一部份标记钢的组别，第二部份标记性能等级。

钢的组别（第一部份）标记由字母和一个数字组成，字母表示钢的类别，数字表示该钢的化学成份范围。

其中A—奥氏体钢；C—马氏体钢；F—铁素体钢。

性能等级（第二部份）标记由两个数字组成，并表示紧固件抗拉强度的1/10。

示例：

1）A2-70表示：

奥氏体钢、冷加工、最小抗拉强度为700N/mm2（700MPa）；

2）C4-70表示：

马氏体钢、淬火并回火、最小抗拉强度为700N/mm2（700MPa）。

3．奥氏体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能见表2。

表2奥氏体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能

类别

组别

性能等级

螺纹直径

抗拉强度σb

min

N/mm2

规定非比例伸长应力σpo.2

min

N/mm2

断后伸长量δ

min

mm

奥氏体

A1、A2

A3、A4

A5

50

≤M39

500

210

0.6d

70

≤M24

700

450

0.4d

80

≤M24

800

600

0.3d

4．马氏体和铁素体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能见表2

表3马氏体和铁素体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能

类别

组别

性能等级

抗拉强度σb

min

N/mm2

规定非比例伸长应力

σpo.2

min

N/mm2

断后伸长量δ

min

mm

硬度

HB

HRC

HV

马氏体

C1

50

500

250

0.2d

147~209

—

155~220

70

700

410

0.2d

209~314

20~34

220~330

110

1100

820

0.2d

—

36~45

350~440

C3

80

800

640

0.2d

228~323

21~35

240~340

C4

50

500

250

0.2d

147~209

—

155~220

70

700

410

0.2d

209~314

20~34

220~330

铁素体

F1

45

4500

250

0.2d

128~209

—

135~220

60

600

410

0.2d

171~271

—

180~285

5．奥氏体钢螺栓和螺钉的破坏扭矩M1.6~M16（粗牙螺纹）

表4奥氏体钢螺栓和螺钉的破坏扭矩M1.6~M16（粗牙螺纹）

螺纹

破坏扭矩MBmin，N·m

性能等级

50

70

80

M1.6

0.15

0.2

0.24

M2

0.3

0.4

0.48

M2.5

0.6

0.9

0.96

M3

1.1

1.6

1.8

M4

2.7

3.8

4.3

M5

5.5

7.8

8.8

M6

9.3

13

15

M8

23

32

37

M10

46

65

74

M12

80

110

130

M16

210

290

330

对马氏体和铁素体钢紧固件的破坏扭矩值,应由供需双方协议。

6．不锈钢类别与组别的说明

1）总则

在GB/T3098.6，GB/T3098.15和GB/T3098.16中采用的钢，涉及以下钢类：

奥氏体钢：

A1~A5马氏体钢：

C1~C4铁素体钢：

F1

本说明是对上述钢的性能说明。

本说明还给出非标准化FA组钢的某些资料。

这类钢具有马氏体-奥氏体组织。

2）A类钢（奥氏体组织）

在GB/T3098.6GB/T3098.15和GB/T3098.16中规定了A1~A5五个基本组。

它们不能淬火，通常是无磁的。

为了减少对加工硬化的敏感性，对A1~A5钢可添加铜的成分，如表1的规定。

对亚稳定型的A2和A4组钢，适用于以下情况：

氧化铬能提高钢的抗腐蚀性，低的含碳量对亚稳定型的钢极为重要。

因为铬对碳有高的亲和力，碳化铬能够替代高温下更容易生成的氧化铬。

对稳定型的A3和A5组钢，适用于以下情况：

Ti、Nb或Ta元素影响碳的存在，导致氧化铬达到其最大含量。

对海洋或类似的使用环境，要求Cr和Ni含量各约20%，Mo的含量为4.5~6.5%。

2.1）A1组钢

A1组钢是为机械加工专门设计的。

该组钢具有高的硫含量，故比相应标准硫含量钢的耐腐蚀能力低。

2.2）A2组钢

A2组钢是最广泛使用的不锈钢，用于厨房设备和化工装置。

该组钢不适用于非氧化酸类和带氯成分的介质，如游泳池和海水。

2.3）A3组钢

A3组钢是稳定型的“不锈钢”，钢的性能与A2组钢相同

2.4）A4组钢

A4组钢是”耐酸钢”，含有Mo元素，能提供相当好的耐腐蚀性。

A4通常用于化纤工

业。

本组钢是为沸腾硫酸而开发的（因此取名“耐酸”），并在一定的程度上也适合于含氯化物的场合。

A4还常用于食品工业和造船工业。

2.5）A5组钢

A5组钢是稳定型的“耐酸钢”，钢的性能与A4组相同。

3）F类