碳素钢与合金钢紧固件螺栓,螺钉,螺柱的机械特性

前言

这个标准是根据工业标准法，并通过日本工业调查会的审议，由通商产业大臣修订而成的工业标准。根据此规，JISB 1051-1991被修改并替换。

这次的修改，删除了以往的在日本工业标准附属书上规定的“性能等级4T-7T 的钢制螺栓，小螺丝的机械特性”，以达到与相应的国际标准ISO898-1一致。

在JISB 1051中，有以下的附属书。

附属书A（参考）在高温下的屈服点或是0.2%耐力。

日本工业标准

碳素钢和合金钢紧固件的机械特性

第一部分：螺栓，螺钉和螺柱

序文这个标准，是翻译了1999年发行第三版的ISO898-1，没有经过改变技术内容和标准票的样式而作成的日本工业标准。划虚线的地方是原来的国际标准当中没有的事项。

1 适用范围这个标准是规定有关于把碳素钢和合金钢的螺栓，螺钉和螺柱置于10-35摄氏度内试验时的机械特性。

符合此标准要求事项的产品虽是在10-35摄氏度内被评价的，但在高于或低于此温度范围的情况下，有时没法保持规定的机械和物理特性。附属书就举例说明了在高温下的屈服点或是0.2%耐力的值。

在低于规定的温度范围的情况下，特别是冲撞强度会发生重要变化。螺钉高于或低于规定的温度范围下使用的情况，产品的机械和物理特性是否符合使用者的特别标准条件，责任在于使用者。

与螺钉的有效断面积相比，头部附近的线断面积小小的圆头等的螺钉，有些没有满足这个标准规定的扭力测验和拉力要求。（参照6）

这标准，适用于以下条件的螺栓，螺钉和螺柱。

- M1.6-M39的平行螺钉以及M8*1-M39*3的细齿螺钉

- 根据JISB0205和JISB0207要求而作的螺钉的直径和螺距的组合

- 螺钉的等级根据JISB0209或者JISB0211的要求

- 是碳素钢或合金钢物体

这标准不适用于不接受拉力的螺距或类似的螺距。（参照JISB1053）

此外，不规定以下特性的要求。

- 焊接性

- 耐蚀性

- 温度300摄氏度（但10.9是290摄氏度以上的耐热性或-50摄氏度以下的耐寒性

- 耐线断性

- 耐疲劳性

备考即使是规定的寸法以外的产品（比如螺钉的直径超过39毫米的），只要满足各性能等级规定的要求事项，也可以用这个标准的的性能等级表示方法。

2 引用规格以下所举得例子是通过引用这个标准而构成这个标准的规定一部分。这些引用标准适用于最新版（包含追加修订）

JIS B 0205 普通螺钉

JIS B 0207 细齿的螺钉

备考 ISO 68-1 : 1998 ISO通用螺纹基本配置文件的第1部分：公制螺纹，ISO 261:1998，ISO通用螺纹的总计划，ISO 262:1998，ISO公制螺纹，选择通用大小的螺钉，螺栓，螺母及ISO - 724:1978， ISO公制螺丝线程基本通用的尺寸引用事项与这个规定的相应事项同等

JIS B 0209 平常大小的螺钉的允许界限寸法以及公差

JIS B 0211 细齿的螺钉允许界限寸法以及公差

备考 ISO：1998质量体系认证,965- 1的ISO通用螺丝线程公差第1部分：原则和基本资料和ISO965-2通用的ISO公制螺纹的尺寸公差第2部分：限制通用螺杆线程中等的内部和外部的质量引用事项与这个规定的相应事项同等

JIS B 1001 螺栓的孔径以及反孔直径

备考 ISO 273 ：从1997紧固件螺栓和螺钉的间隙孔引用事项与这个规定的相应事项同等。

JIS B 1041紧固件——表面缺陷第1部份一般要求的螺栓，螺钉和螺柱

备考 ISO 6157-1 ISO 273：1988年，紧固件表面的不连续性，一般要求第1

部分：螺栓，螺钉和螺栓跟这个标准一致。

JIS B 1043紧固件——表面缺陷第3部份特殊要求的螺栓，螺钉和螺柱

备考 ISO 6157-3紧固件表面的不连续性，特殊要求第1部分：螺栓，螺钉和螺栓跟这个标准一致跟这个标准一致。

JIS B 1052 钢制螺母的机械特性附属书1 保证拉拔力规定的螺母——平常螺钉

备考 ISO 898-2：具有特殊的证明负荷值粗螺纹：1992年的碳钢和合金钢 - 第2部分紧固件的机械性能跟这个标准一致。

JIS B 1053 碳素钢和合金钢紧固件的机械特性-第5部分不能承受拉力的凸起螺钉以及类似的螺钉

备考 ISO 898-5 1992年制成的碳素钢和合金钢部分5个固定螺丝，而不是在拉应力类似的螺纹紧固件的紧固件的机械性能跟这个标准一致。

JIS B 1058 紧固件的机械特性-第7部分直径1-10MM的螺栓螺钉的扭力的强度测验以及最小破坏扭矩。

备考 ISO 898-7碳素钢和合金钢的紧固件的机械性能--第7部分：扭转测试和最小扭矩螺栓和螺钉的标称直径跟这个标准一致。

JIS Z 2241 金属材料拉力测验方法

备考 ISO 6892 从1984 钢简支梁冲击试验（U型缺口）引用事项与这个规定的相应事项同等。

JIS Z 2242 金属材料冲击测验方法

备考金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法引用事项与这个规定的相应事项同等。

JIS Z 2243 布氏物质的硬度的测试——测验方法

备考 ISO/DIS 6506-1 从1996金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法引用事项与这个规定的相应事项同等。

JIS Z 2244 维氏硬度的测试——测验方法

备考 ISO/DIS 6507-1 从1995金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法引用事项与这个规定的相应事项同等。

JIS Z 2245 洛氏硬度的测试——测验方法

备考 ISO/DIS 6508-1 从1997金属材料 - 洛氏硬度测试（尺度

A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T） - 第1部分：试验方法引用事项与这个规定的相应事项同等。

3性能等级的表示方法表1表示螺栓，螺钉和螺柱的性能等级体系。横坐标表示Rm表示公称拉力强度，纵坐标Amin表示最小抗拉强度。

性能等级的记号用以下所示的两个数字来构成。

?最初的数字表示用N/mm2表示拉力强度的数字（表3的5.1）的1/100的值。

?第二个数字表示屈服点ReL(或者0.2%耐力Rp0.2)与拉力强度Rm的比（屈服应力比）的10倍值

这俩个数字的积，表示用N/mm2表示的称为屈服点（又称0.2%耐力）的1/10 这个标准规定的最小的屈服点ReLmin(或最小的耐力Rp0.2min)以及最小的拉力强度Rmmin的值等于或大于相应的各个屈服点ReLmin(或最小的耐力Rp0.2min)以及最小的拉力强度Rmmin的值（参照表3）

备考此标准中，虽规定了多数的性能等级，但并不意味着所有的性能等级都适用于所有的公螺纹。对于性能等级的适用标准，以引用这个标准的部件标准为准。即使是没被标准化公螺纹，在已适用于类似公螺纹的标准品的性能等级中，也适用于尽可能小的性能等级。

4 材料表2 表示螺栓，螺钉以及螺柱各个性能等级的材料以及冶火温度。

注2 添加非有效硼在钛以及或者铝而制成的条件下，硼素的含有量允许达到0.005%。

注3 这些性能等级的材料可用快削钢。但是硫磺，磷以及铅的最大含有量为S:0.34%,P：0.11%，Pb0.35%。

注4 对于直径超过20mm的螺钉，十分需要淬火并回火的情况，可用性能等级10.9的材料。

注5 C是0.25%（溶钢分析值）以下的硼钢时，Mn的含有量对于性能等级8.8的必须是0.6%以上，9.8,10.9，以及10.9的必须是0.7%以上。

注6 对于性能等级的产品须下划线做性能等级记号以识别。（参照9）而且必

须满足表3规定的性能等级10.9的所有机械特性。但是由于10.9的冶火温度低，温度高时松弛特性就会变得不同。（参照附属书A）

注7 这些性能等级的材料中，冶火前的淬火并回火状态，螺钉的横断面的中心部分最好考虑以约90%的钢组织来进行充分的淬火并回火。

注8 这合金钢中，必须至少含有以下合金元素的一种。以下是个元素的最小含有量

Cr(0.30% ) Ni(0.3%) mo(0.20%) V(0.10%)

此外，含有以上两种以上的元素组合时，各个元素的量又小于以上最小量时，组合元素的合计量不能低于以上元素最小量合计的70%。

注9 性能等级12.9的在抗拉应力运作的表面，不能有光学显微镜可确认的磷浓化层。

注10 化学成分以及冶火温度在调查中。

5机械及物理特性螺栓，螺钉，螺柱在环境温度是（10-35摄氏度）用8.所规定的测验方法测验时，须满足表3所示的机械以及物理特性。

11性能等级8.8中d≤16mm的螺栓过度系紧，超过螺栓的保证载重值时，螺母的螺帽有可能有剪切破坏的危险。（JIS B 1052参照附属书1）

12性能等级9.8只适用于直径为16mm以下的螺钉。

13对于性能等级8.8的钢构造用的螺栓，在螺钉公称直径的12mm处区分。

14最小的拉伸强度适用于标称长度在2.5d以上的。标称长度未满2.5d的或不能做拉伸测验的（例如头部形状特殊的）情况，适用最小的硬度。

15在产品状态下测验拉伸力时，用表6以及表8的值为基准计算最小拉伸强度。

16螺栓，螺钉，螺柱的顶端面的硬度在250HV,238HB或99.5HB以下。

17性能等级8.8-12.9的产品的表面硬度，比内部硬度维氏硬度HV0.3的值也不能超过30点。但是性能等级10.9的产品的表面硬度，不能超过390HV。

18不能测定屈服点ReL的，根据02.%耐力Rp0.2。性能等级4.8，5.8以及6.8的ReL值只为计算的值，而不是测验的值。

19根据性能等级方法的屈服应力比的以及最小的耐力0.2% Rp0.2,适用于用剪

出测试片做试验，基于产品本身的测验，如要计算这些值，由于产品的制造方法或者螺栓的公称直径等原因，这些值可能会有变化。

6机械特性和物理特性的测试项目表5所示的是根据8.所规定的方法而成的螺栓，螺钉和螺柱的机械，物理特性的测试项目的两个测验的测验项目A(剪出试验片测验)以及测验项目B（在产品状态中的测验）。即使是与想要选择的有分歧的测验项，也必须满足表3所示的值。

通常情况下，最好应用测验项目B。特别对于应用测试项目A，如果没有制规当事者之间的明确规定，对于拉伸力不满500N的产品，必须应用测验项目B。

测验项目A适用于螺栓的有效截面积比从产品削出的测验片以及圆筒轴片的截面积小的产品。

注21 拉伸测验合格的楔子不必做拉伸测验。

注22 最小硬度值适用于长度不满2.5d的产品以及不能进行拉伸测验或扭矩测验的产品（比如有特殊头部形状的产品）

注23 硬度测验根据维氏硬度，布氏硬度或洛氏硬度的哪个来测验。但如果对测定值有异议时，取维氏硬度的值。

注24 这些机械特性值适用于长度在6d以上的产品。

注25 扭矩测验值适用于不能进行拉伸测验的螺栓和螺钉。

注26 楔子的拉伸强度，因头部形状特殊，那强度不适用于比螺钉强度弱的产品。

注27 打击测验只适用于螺栓的直径为16mm以上的产品，特别只限于满足求购者的要求时使用。

注28 冲击测验，值适用于性能等级5.6的产品，不适用于3.6以及4.6的产

品。

注29 头部打击强度，由于只适用于螺栓的直径为16mm以上的产品，所以长度太小不能进行楔子拉伸测验。

注30 淬火并回火测验是在有异议的情况下实行，不强制实行。

7最小拉伸负荷以及保证负荷

表6-9表示最小拉伸负荷以及保证负荷

表6 最小拉伸负重——普通螺钉

8测验方法

8.1 剪片的拉伸测验以下特性是用剪出的片，根据JIS Z 2242的拉伸测验来调查

的。

做拉伸测验用图1所示的剪出的拉伸测验片。由于产品的长度的原因，不能破断拉

伸的情况下，把Lo的长度以3do来计算，测定扭力。

从螺钉的直径超过16mm被热处理的产品剪出测验片的情况，测验片的平行部分的直径不能少于原来直径25%（约原来截面积的44%）

性能等级4.8 ，5.8和6.8（冷加工产品）不能产品状态下测验。（参照

b: 5do，用于测定破断伸长的标点距离

Lo：3do以上，用于测定扭力的情况

Lc：平行部的长度（Lo+do）

Lc：测验片的全长：(Lc+2r+b)

Lu：破断后的标点距离

So: 平行部的截面积

Su：断破后的截面积

r: 肩部的圆半径（r≥4mm）

图1 用于拉伸测验的削剪测验片

8.2 在产品状态下进行的螺栓，螺钉和螺柱的拉伸测验产品状态下进行的拉伸测验是基于削剪的测验片来进行测验的。（参照8.1）。这个测验，只求拉伸强度。拉伸强度Rm的计算以有效断面积As,nom为基础。

此处d1:螺钉波谷径的基准寸法（参照JIS B 0205或者JIS B 0207）

H：螺帽的尖三角形的高度（参照JIS B 0205或者JIS B 0207）

在螺栓，螺钉和螺柱的产品状态下进行的测验，适用于表6和表8所规定的负重。

测验时，承受拉伸负重的游动螺钉部分（不完全除掉螺丝扣部分）的长度是1d 以上。为了测验成功，在螺钉的圆筒部或是游动螺钉部分发生破坏可以接受，但不能在头部和圆筒部的根儿处发生。

测验的拉伸速度，在无负荷时的对角线总速度，不能大于每分钟25mm。测验机的试验片组合部分，为了不作用于测验片横方向的力，可调成自动调心形。

扭力测验扭力测验根据JIS B 1058来进行。这个测验，只求拉伸强度。拉伸强度Rm的计算以有效断面积As,nom为基础。

8.3扭力测验扭力测验根据JIS B 1058来进行。

这个测验是对螺栓直径3mm以下以及直径超过3mm但小于10mm的标称长度由于缩短无法进行拉伸测验的螺栓以及螺钉进行的。

8.4 硬度测验

通常的测验中，螺栓，螺钉和螺柱的硬度，是在头部，螺钉部分的剖面或者圆筒部，除掉镀层以及它的表面皮膜层，适当的前处理后测定。对于所有的性能等级，硬度的测定值超过规定的最大值时，从螺钉的顶端剪下只与螺钉的外径相等长度的横截面的中心点，与外周的大致中心点的内部硬度，进行再次测量。这个位置的硬度值不能超过规定的最大值。对硬度的测定值有疑问时，根据维氏硬度值来判定是否合格。

表面硬度在螺钉部的截面或者六角头部的侧面测定。这时，要把表面的研削以及研磨限制在最小限度，以保持本来的表面特性。表面硬度，用HV0.3维氏硬度来判定。

跟表面硬度的测定一样，以HV0.3维氏硬度来测定内部硬度。表面硬度是调查

在维氏硬度值中是否超过内部硬度30点。以维氏硬度值中，如果超过30点时，将看成是增碳。对性能等级是8.8-12.9的，内部硬度和表面硬度的差，用于判定螺栓，螺钉和螺柱的表层是否处于增碳状态。硬度和理论的拉伸强度之间，或许没有严密的关系。最大硬度值取决于理论的最大强度的想法以外的理由。（例如，为了防止脆化）

备考：因增碳而硬度增加和因热处理或是冷间加工而硬度增加是不同的，因此有必要区别注意它们。

8.4.1 维氏硬度测验维氏硬度测验根据JIS Z 2244来进行。

8.4.2 布氏硬度测验布氏硬度测验根据JIS Z 2243来进行。

8.4.3 洛氏硬度测验洛氏硬度测验根据JIS Z 2245来进行。

8.5 保证负重测验保证负重测验主要有以下两个顺序

a) 对产品负载规定的保证负重。（参照图2）。

b) 根据已负载的包中负重来测定有否发生永久伸长。

根据拉伸测验机，把7以及表9所规定的保证负重作用于螺栓的轴方向，保持负重15妙时间。承受保证负重的游动螺钉部分（消除不完备的螺钉部分）的长度是1d.

为了测定永久伸长，在螺钉或螺丝的两剖面实施适当加工。（参照图2）根据顶端成为球状的长度测定器，在负载保证负重前后测定螺栓或螺钉的长度。此时，为把测定误差控制在最小范围，使用手袋夹具。

为了符合保证负重测验的要求，螺栓，螺钉和螺柱的长度，测定误差的容许范围是正负12.5um，负重负荷的前后长度必须相同。测验的拉伸速度，以无负荷时的对角线首速度，每分3mm以下。测验机的测验片的安装部分，为了不给测验片作用横向力，可以做成自动调心形。

在保证负重的最初负荷下，测验片变直，根据螺钉的轴一致，产品的外观的永久伸长（冲压侧的测定误差）有时会发生。此时，以比这产品在表7以及表9的保证负重大3%的负重进行再测验，如再验前后的长度没有变化，就可以判定保证测验是合格的。（这种情况下，测定误差的允许范围为正负12.5um.）

图2 保证负重测验

8.6螺栓以及螺钉的产品状态下的（不适用于螺柱）轴拉伸测验，不适用于碟子形状

头部的螺钉。

轴测验用图3所规定的轴，安装在JIS Z 2241所规定的测验机来进行。

游动螺钉部分（不完全除掉螺丝扣部分）的长度以1d来规定，表10以及表11所示的寸法硬化楔子，编入头部座面之下。轴拉伸测验，须一直持续直到螺栓以及螺钉破坏为止。

为了测验成功，破断发生在螺栓圆筒部或螺钉部，而不能发生在头部和圆筒部的根儿。无论在轴拉伸测验中还是在无轴拉升测验中，螺栓破断前，必须耐住其螺栓所属的性能等级所对应的最小拉伸负重（表6以及表8）。

此外，完整螺钉被切割刀脖子下面的产品，如果在游动螺钉发生龟裂，由于龟裂持续，头部和圆筒部的根儿部分破裂时，可作为符合测验的产品。

零件等级C的产品，轴的洞的倒角圆r1，以下面的公式来求值。

另外，头部底面的直径超过1.7d的产品，楔子拉力测验不合格时，把头部底面的直径减少到1.7d，以表11规定的楔子角度进行再试验。

且头部底面的直径超过1.7d的产品，可用6度的楔子来代替10度的楔子进行测验。

8.7 剪片试验片冲击测验冲击测验根据JIS Z 2242规定的U刻度测验片简支梁冲击试验方法来进行。试验片，从螺栓或者螺纹表面无限接近的部分，与轴心平行削出。无削减的测验面的侧面，与表面接近。此测验只适应与螺纹公称直径超过16mm 以上的产品。

8.8不能楔子测验，公称直径在10mm以下的螺栓螺纹的头部打击测验

头部打击测验依照图4 所示的方法。

在螺栓或螺钉的头部连打数次，角度变湾（90°- ）后，把头部和圆筒部的根扩大8-10倍来调查，会发现裂缝。但是，有些螺钉，根据打击不同头部一侧的第1螺帽上即使有裂缝，只要头部不脱离都合格。

8.9 脱碳测验：表面的碳状态的评价根据适当的测定方法，（8.9.2.1或者

8.9.2.2）调查包含螺钉的轴心的较长方向的截面，质地金属部分的高度（E），以及完全脱碳的深度（G）是否满足规定值。 G的最大值以及E的最小值，按表3的规定。

8.9.1 定义

8.9.1.1质地金属部分的硬度从中心部分到外周部分扫描时，在即将看见表示增碳或者碳硬度的上升或者下降的硬度。

8.9.1.2 脱碳铁系金属（刚）的表层碳的消失。

8.9.1.3 部分脱碳冶火后可看见微量的铜质，直到显示出比毗邻的质地金属明显低的硬度，碳的一部分消失。但是在金属组织里看不到纯粒铁。

8.9.1.4 完全脱碳直到在金属组织仅仅可明显地看到纯粒铁，几乎的碳都消失的脱碳。

8.9.1.5 浸碳是一种表层的碳量比质地金属碳量增加的状态。

8.9.2.1 显微镜测量方法这种方法可以E以及G两种

把经过所需要的热处理后的螺栓，螺钉，螺柱从螺钉的先端，在螺钉的公称直径约一半长度（1\2d）的位置，剪出包含螺钉的轴心的较长的方向的截面积，作为试验片。试验片为便于研磨，或固定在夹具上或埋在塑料里固定。

固定后，按照恰当的金属学处理方法，进行表面研磨。

调查因脱碳而产生细微组织的变化，最好放在3%的浓硝酸的乙醇溶液里浸泡使之被腐蚀。

如果当事者之间没有特别的协定，使用倍率100倍程度的显微镜。

显微镜附带磨砂玻璃的屏幕时，用长度计直接测定。接目镜测定时，使用带有十字线或刻度的来测量。

8.9.2.2 硬度测量方法（部分脱碳的判断方法）硬度测量方法只适用于螺纹的螺

距在p1.25mm以上的产品。

测定硬度，根据测验负重300g的？图6所示的3点来进行。E的取值根据表13。测定点3位置的硬度作为与测定点1点2的硬度的螺帽毗邻的螺帽的螺距线上。点2的硬度（HV2），不能等于比点1的硬度（HV1）维氏硬度值大30点的值或更大的值。

点3的维氏硬度（HV3）不能等于比点1的硬度（HV1）维氏硬度值大30点的值或更小的值。

根据这种硬度测量方法，不能判定是否超过表3所规定的完全脱碳部分的深度G 的最大值。

8.10 淬火再回火试验淬火再回火试验比在表2所规定的最小冶火温度低10℃的温度保持30分钟淬火再回火，淬火再回火前后测定各自螺栓或者螺钉的3个点的硬度，平均值的差以维氏硬度标准不能超过20点。

8.11 表面缺陷试验表面缺陷试验根据JIS B 1041 或者 JIS B 1043

试验A项目的表面缺陷测验，在试验片的削出加工前进行。

9 表示

根据此标准制造的机械性螺钉，须根据9.1-9.5的规定来表示。

对于满足标准所有要求事项的产品，根据3.的性能等级的表示方法来表示。产