紧固件常用等级性能材料概述.docx

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紧固件常用等级性能材料概述

紧固件常用等级性能材料概述

等级

钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。

螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。

例如，

性能等级4.6级的螺栓，其含义是：

1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级；

2、螺栓材质的屈强比值为0.6；

3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级

性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到：

1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级；

2、螺栓材质的屈强比值为0.9；

3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级

螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。

强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa

如8.8公称抗拉强度800N/MM2，公称屈服强度640N/MM2

一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，

X*100=此螺栓的抗拉强度，

X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度

（因为按标识规定：

屈服强度/抗拉强度=Y/10）

===============

如4.8级，则此螺栓的

抗拉强度为：

400MPa

屈服强度为：

400*8/10=320MPa

=================

另：

不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释

度量

当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。

1、公制计量：

（10进制）

1m=100cm=1000mm

2、英制计量：

（8进制）

1英寸=8英分1英寸=25.4mm3/8￠￠×25.4=9.52

3、1/4￠￠以下的产品用番号来表示其称呼径，如：

4#，5#，6#，7#，8#，10#，12#

螺纹

一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。

根据其结构特点和用途可分为三大类：

（一）、普通螺纹：

牙形为三角形，用于连接或紧固零件。

普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种，细牙螺纹的连接强度较高。

（二）、传动螺纹：

牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。

（三）、密封螺纹：

用于密封连接，主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。

二、螺纹配合等级：

螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。

（一）、对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：

1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：

1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。

等级数字越高，配合越紧。

在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。

等级数目越大公差越小。

1、1A和1B级，非常松的公差等级，其适用于内外螺纹的允差配合。

2、2A和2B级，是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。

3、3A和3B级，旋合形成最紧的配合，适用于公差紧的紧固件，用于安全性的关键设计。

4、对外螺纹来说，1A和2A级有一个配合公差，3A级没有。

1A级公差比2A级公差大50%，比3A级大75%，对内螺纹来说，2B级公差比2A公差大30%。

1B级比2B级大50%，比3B级大75%。

（二）、公制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：

4h、6h和6g，内螺纹有三种螺纹等级：

5H、6H、7H。

（日标螺纹精度等级分为I、II、III三级，通常状况下为II级）在公制螺纹中，H和h的基本偏差为零。

G的基本偏差为正值，e、f和g的基本偏差为负值。

如图所示：

1、H是内螺纹常用的公差带位置，一般不用作表面镀层，或用极薄的磷化层。

G位置基本偏差用于特殊场合，如较厚的镀层，一般很少用。

2、g常用来镀6-9um的薄镀层，如产品图纸要求是6h的螺栓，其镀前螺纹采用6g的公差带。

3、螺纹配合最好组合成H/g、H/h或G/h，对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，标准推荐采用6H/6g的配合

（三）、螺纹标记

四、自攻、自钻螺纹的主要几何参数：

（一）、大径/牙外径（d1），为螺纹牙顶重合的假想圆柱直径。

螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公

称直径。

（二）、小径/牙底径（d2）：

为螺纹牙底重合的假想圆柱直径。

（三）、牙距（p）：

为相邻牙在中经线上对应两点的轴向距离。

在英制中以每一英寸（25.4

mm）内的牙数来表明牙距。

下表列举常用规格的牙距（公制）牙数（英制）

1、公制自攻牙：

规格ST1.5ST

1.9ST

2.2ST

2.6ST

2.9ST

3.3ST

3.5ST

3.9ST

4.2ST

4.8ST

5.5ST

6.3ST

8.0ST

9.5

牙距0.50.60.80.91.11.31.31.31.41.61.81.82.12.1

2、英制自攻牙：

规格4#5#6#7#8#10#12#14#

牙

数AB牙2420201918161414

A牙2420181615121110

材料

一、目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。

（一）碳钢。

我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。

1、低碳钢C%≤0.25%国内通常称为A3钢。

国外基本称为1008，1015，1018，1022等。

主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。

（注：

钻尾钉主要用1022材料。

）

2、中碳钢0.25%

主要用于8级螺母、8.8级螺栓及8.8级内六角产品。

3、高碳钢C%>0.45%。

目前市场上基本没使用

4、合金钢：

在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一些特殊性能：

如35、40铬钼、SCM435，10B38。

芳生螺丝主要使用SCM435铬钼合金钢，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。

（二）不锈钢。

性能等级：

45，50，60，70，80

主要分奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好，可焊性好。

A1，A2，A4

马氏体、13%Cr耐腐蚀性较差，强度高，耐磨性好。

C1，C2，C4铁素体不锈钢。

18%Cr镦锻性较好，耐腐蚀性强于马氏体。

目前市场上进口材料主要是日本产品。

按级别主要分SUS302、SUS304、SUS316。

（三）铜。

常用材料为黄铜…锌铜合金。

市场上主要用H62、H65、H68铜做标准件。

碳钢产品所使用的盘元：

序号种类可选用的材质

14.8级六角螺栓1008K10101015K

26.8级六角螺栓103210351040CH38F1039

38.8级六角螺栓1035ACR（M10以下）1040ACR（M12以上）CH38F1045ACR103910B2110B3310B38

48.8级内六角螺栓CH38F103910B21（M10-M12）10B33（M14）10B38（M12-M24）10B21

510.9级六角螺栓1045ACR10B38

6│8│级螺帽1008K1010

78级螺帽1015（M<16）CH38F（M≥16）

810级螺帽CH38F103910B2110B33

912级螺帽103910B2110B3310B38

10马车螺丝100810101015

11六角缘凸螺栓CH38F103910B2110B3310B38

12六角木螺丝1008K1010

13自攻钉、墙板钉

钻尾钉、夹板钉10181022CH22A

14机螺钉家俱螺丝10081010

二、材料中各类元素对钢的性质的影响：

1、碳（C）：

提高钢件强度，尤其是其热处理性能，但随着含碳量的增加，塑性和韧性下降，并会影响到钢件的冷镦性能及焊接性能。

2、锰（Mn）：

提高钢件强度，并在一定程度上提高可淬性。

即在淬火时增加了淬硬渗入的强度，锰还能改进表面质量，但是太多的锰对延展性和可焊性不利。

并会影响电镀时镀层的控制。

3、镍（Ni）：

提高钢件强度，改善低温下的韧性，提高耐大气腐蚀能力，并可保证稳定的热处理效果，减小氢脆的作用。

4、铬（Cr）：

能提高可淬性，改善耐磨性，提高耐腐蚀能力，并有利于高温下保持强度。

5、钼（Mo）：

能帮助控制可淬性，降低钢对回火脆性的敏感性，对提高高温下的抗拉强度有很大影响。

6、硼（B）：

能提高可淬性，并且有助于使低碳钢对热处理产生预期的反应。

7、矾（V）：

细化奥氏体晶粒，改善韧性。

8、硅（Si）：

保证钢件的强度，适当的含量可以改善钢件塑性和韧性。

三、关于不锈钢材质之特性简介（304、316）

（一）该三种材质均为300系列的奥氏体不锈钢，其化学成分如下：

名称CSiMnPSNiCrMoCu

304M≤0.06≤1.0≤2.0≤0.045≤0.038.91-10.018.0-20.000

316≤0.03-0.06≤1.0≤2.0≤0.045≤0.0310.0-14.016.0-18.02.0-3.00

304HC≤0.08≤1.0≤2.0≤0.045≤0.038.0-10.517.0-19.001.0-3.0

（二）主要化学成分与不锈钢性能之关系。

1、碳C可增加硬度和强度，含量过高会降低其延展性和耐蚀性

2、铬Cr可增加耐蚀性、抗氧化性，使品粒细化，增加强度，硬度和耐磨性

3、镍Ni可增加高温强度、耐蚀性，降低冷加工硬化之速率

4、钼Mo增加强度，对氧化物和海水的耐蚀性优良

5、铜Cu利于冷加工成型，降低磁性

（三）材质之其它性能

1、以上材质正常状态无磁性。

304M冷加工后略有磁性（1.6u-2.0u左右）；304HC磁性为（1.01u-1.6u左右）；316材质冷加工后磁性小于1.01u。

2、各材质均有良好的延展性，易冷加工成型，抗拉强度、屈服强度、均可达到要求。

（Ts抗拉强度min700N/mm,Ys屈服强度min450N/mm）

（四）结论

1、304M、304HC、316三种材质是目前300系列奥氏体不锈钢使用最广的材质之一。

各材质明显差异为：

冷加工后材质磁性为316<304HC<304M。

316材质抗化学品腐蚀，抗孔蚀性及抗海水耐蚀性能相对于304M及304HC要优良。

2、总之，不锈钢标准件特性为耐腐蚀、美观、卫生，但其强度、硬度正常情况下相当于碳钢（6.8级）故对不锈钢产品应不可撞击、敲打、注意维护其表面光洁度、精度，且不能和使用碳钢产品一样随便施加力量，亦不可施力过大，同时因不锈钢延展性好，在使用时产生钢屑易粘于螺帽牙级处，增加摩檫力，易导致锁死，而使用碳钢即使产生铁屑也会掉落，相对于不锈钢不易锁死。

附螺栓、螺钉和螺柱的碳钢材料要求如下表:

性能等级

材料和热处理

化学成分，%

回火温度℃min

C

Pmax

Smax

B1）max

min

max

3.62）

碳钢

——

0.20

0.05

0.06

0.003

——

4.62）

——

0.55

0.05

0.06

0.003

——

4.82）

5.6

0.13

0.55

0.05

0.06

0.003

——

5.82）

——

0.55

0.05

0.06

 6.82）

>8.83）

低碳合金钢（如硼、锰或铬），淬火并回火或中碳钢，淬火并回火

0.154）

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），淬火并回火或中碳钢，淬火并回火

0.154）

0.35

0.035

0.035

0.003

425

0.25

0.55

0.035

0.035

10.95）、6）

低碳合金钢（如硼、锰或铬），淬火并回火

0.154）

0.35

0.035

0.035

0.003

340

10.96）

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7）

0.250.204）

0.550.55

0.0350.035

0.0350.035

0.03

425

0.20

0.55

0.035

0.035

0.003

10.96）、8）、9）

合金钢，淬火并回火7）

0.28

0.50

0.035

0.035

0.003

380

　　1）硼的含量可达0.005%，其非有效硼可由添加钛和（或）铝控制。

　　2）这些性能等级允许采用易切制造，其硫，磷及铅的最大含量为：

硫0.34%；磷0.11%；铅0.35%。

　　3）为了保证良好的淬透性，螺纹直径超过20mm的紧固件，需采用对10.9级规定的钢。

　　4）含碳量低于0.25%（桶样分析）的低碳合金钢的锰最低含量为：

8.8级：

0.6%；9.8、10.9和10.9级：

0.7%。

　　5）该产品应在性能等级代号下增加一横线标志。

10.9级应符合对10.9级规定的所有性能，而较低的顺火温度对其在提讥温度的条件下，将造成不同程度的应力削弱。

　　6）用于该性能等级的材料应具有良好的淬透性，以保证紧固件螺纹截面的芯部在淬火后、回火前获得约90%的马氏体组织。

　　7）合金钢至少应含有以下远素中的一种元素，其最小含量为：

铬0.30%；镍0.30%；钼0.20%；钒0.10%

　　8）考虑承受抗拉应力，12.9级的表面不允许有金相能测出的白色磷聚集层。

　　9）该化学成分和回火温度尚在调查研究中。

产品大类

（一）、六角螺栓（HEXAGONHEADBOLTS）

1、英制螺栓参照标准为ANSI/ASMEB18.2.1，日标参照JISB1180（韦氏牙）。

英制参照BSW916（韦氏牙）。

（1）、HEXMACHINEBOLT：

无华司、有束尾、半牙六角螺栓，

（2）、HEXTAPBOLT：

无华司、无束尾、全牙六角螺栓，

（3）、HEXCAPSCREWS：

有华司、有束尾、半牙六角螺栓，

2、公制螺栓参照标准如下，其相互区别如表所示：

老国标新国标ISO标准DIN（德标）

GB30

GB5780（半牙）

GB5781（全牙）

GB5782（半牙）

GB5783（全牙）ISO4016

ISO4018

ISO4014

ISO4017DIN601

DIN558

DIN931

DIN933

（二）、马车螺丝/圆头方颈螺栓（CarriageBolts）：

ANSI/ASMEB18.5；DIN603；ISO8677；GB12；GB14

（三）、内六角螺栓（Hexagonsocket-headcapscrews）：

DIN912；GB70；ISO4762；ANSI/ASMEB18.3

（四）、六角木螺丝（HexagonHeadLagScrews）：

ANSI/ASMEB18.2.1DIN571

（五）、家俱螺丝（Furniturescrews）：

依客户标准

（六）、六角法兰螺栓（HexagonFlangeBolt）：

IFI111GB5787DIN92

附紧固件分类如下表：

紧固件

将两个或两个以上零件（或构件）紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。

市场上也称为标准件。

它通常包括以下11类零件——螺栓、螺柱、螺钉、螺母、自攻螺钉、木螺钉、垫圈、挡圈、销、铆钉、组合件

螺栓

由头部或螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分构成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。

这种连接形式称为螺栓连接。

如把螺母从螺栓上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接属可拆卸连接。

螺柱

没有头部，仅有两端均带外螺纹的一类紧固件。

连接时，它的一端须旋入带有内螺纹孔的零件中，另一端穿过带有通孔的零件中，然后旋上螺母，即使这两个零件紧固连接成为一件整体。

这种连接形式称为螺柱连接，也属可拆卸连接。

主要用于被连接零件之一厚度较大、要求结构紧凑，或因拆卸频繁，不宜采用螺栓连接的场合。

螺母

带有内螺纹孔，形状一般呈扁六角柱形，也有呈扁方柱形或扁圆柱形，配合螺栓、螺柱或机器螺钉，用于紧固连接两个零件，使之成为一件整体

螺钉

也是由头部或螺杆两部分构成的一类紧固件，按用途可以分为三类——机器螺钉、紧定螺钉和特殊用途螺钉。

机器螺钉主要用于一个带有内螺纹孔的零件，与一个带有通也的零件之间的紧固连接，不需要螺母配合（这种连接形式称为螺钉连接，也属可拆卸连接；也可以与螺母配合，用于两个带有通孔的零件之间的紧固连接，紧宁螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。

特殊用途螺钉有吊环螺钉，供吊装零件用。

自攻螺钉

与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的自攻螺钉用螺纹。

用于紧固连接两个薄的金属构件，使之成为一件整体，构件上需要事先制出小孔，由于这种螺钉具有较高的硬度，可以直接旋入构件的孔中，使构件孔中形成相应的内螺纹，这种连接形式也属可拆卸连接。

木螺钉

也与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的木螺钉用螺纹，可以直接旋入木质构件（或零件）中，用于把一个带通孔的金属（或非金属）零件与一个木质构件紧固连接在一起。

这种连接形式也属可拆卸连接

垫圈

形状呈扁圆形的一类紧固件，置于螺栓、螺钉或螺母的支承面与被连接零件表面之间，起着增大被连接零件接触表面面积，降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还起着阻止螺母回构的作用

挡圈

供装在机器、设备的轴槽或孔槽中，起着阻止轴上或孔中的零件左右移动的作用

销

主要供零件定位用，有时也可供零件连接、固定零件、传递动力或锁定其他紧固件之用

铆钉

由头部和钉杆两部分构成的一类紧固件，用于紧固连接两个带通孔的零件（或构件），使之成为一件整体。

这种连接形式称为铆钉连接，简称铆接。

属不可拆卸连接。

因为要使连接在一起的两个零件分开，必须破坏零件上的铆钉

组合件

指组合供应的一类紧固件，如将机器螺钉（或自攻螺钉）与平垫圈（或弹簧垫圈、锁紧垫圈）组合供应。

3、标志、性能等级

（1）、标志。

六角头螺栓和螺钉（螺纹直径≥5mm）。

需在头部顶面用凸字或凹字标志，或在头部侧面用凹字标志。

包括性能等级、厂标。

碳钢：

强度等级标记代号由“?

”隔开的两部分数字组成。

标记代号中“?

”前数字部分的含义表示公称抗拉强度，如4.8级的“4”表示公称抗拉强度400N/MM2的1/100。

标记代号中“?

”和点后数字部分的含义表示屈强比，即公称屈服点或公称屈服强度与公称抗拉强度之比。

如4.8级产品的屈服点为320N/mm2。

不锈钢产品强度等级标志由“—”隔开的两部分组成。

标志代号中“—”前符号表示材料。

如：

A2，A4等标志“—”后表示强度，如：

A2-70

（2）、等级。

碳钢：

公制螺栓机械性能等级可分为：

3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、

10.9,12.9共10个性能等级。

不锈钢分为60,70,80（奥氏体）；50,70,80,110（马氏体）；45,60（铁氏体）三类。