紧固件强度等级和机械性能

讲义材料二常用紧固件的强度等级和机械性能

1.螺拴、螺钉和螺柱的强度等级（性能等级）：

国标规定，标记为：3.6；4.6；4.8；5.6；5.8；6.8；8.8；9.8；

10.9；12.9。上述的性能等级适用于粗牙M1.6～M39；细牙M8×1～M39×3。目的是标明紧固件具有的机械性能。

1

标记中“.”前的数字表示公称抗拉强度，以1/100表示（如：性能等级为8.8级：那未前面8的数字即表明抗拉强度σb为800N/mm2）。标记中“.”后的数字表示屈强比。即公称屈服点σs或非比例伸长应力σp0.2与公称抗拉强度σb之比。

两数相乘的10倍贤屈服强度或非比例伸长应力的公称值。

2）屈强比的物理意义：

表示了σs或σp0.2与σb的接近程度

同样也反映了紧固件在加工时所受强化的程度。（如：性能等级为3.6级的螺栓，其屈强比为0.6，表明在加工中未受到强化。而屈强比为0.8或0.9的则表示紧固件产品在加工中受到强化）。屈强比越大，所受的强化程度也越大。

3）各性能等级适用的材料及热处理要求

因螺拴、螺钉和螺柱的强度等级（性能等级）与所用的钢材有很大关系。对于8.8级以上（含8.8级）的产品必须进行热处理后才能达到性能要求。性能等级为3.6级的可采用低碳钢生产。性能等级为4.6；4.8；5.6；5.8；6.8级的可采用低碳钢或中碳钢生产。但必须注意：屈强比为0.8的必须通过冷作硬化来实现。5.6级若用中碳钢生产则必须经消除冷作硬化处理。国标中还规定：a）.对于8.8级的产品为保证良好的淬透性，螺纹直径＞20mm的螺拴、螺钉和螺柱，必须采用10.9级规定的合金钢。

b）.对性能等级为10.9和12.9级时，应采用具有良好淬透性能的材料，以保证螺纹截面的芯部在淬火后、回火前得到约90%的马氏体组织。

2.螺拴、螺钉和螺柱的机械性能指标

2）最小抗拉强度适用于公称长度L≥2.5d的产品；最低硬度适用于长度L<2.5以及其他不能进行拉力试验（如头部结构的影响）的产品。

3）对螺栓、螺钉和螺柱的实物进行楔负荷试验时，应按σbmin计算试验载荷。

4）表面硬度不应比芯部硬度高出30个维氏硬度值。10.9级的表面硬度应不大于390HV0.3。

3.螺母的强度等级

1）螺母公称高度≥0.8D的强度标记：

国际规定公称高度≥0.8D（螺纹有效长度≥0.6D）螺母用螺栓性能等级标记的第一部分数字标记，（该螺栓应是可与该螺母相配中最高性能等级的

螺栓）

a）规定：较高性能等级的螺母可以替换性能等级较低的螺母。

b）设计思想：希望螺纹组合件失效形式为螺杆断裂而不是螺母或螺栓

螺纹脱扣或同时脱扣，因为工作过程中，螺杆断裂便易及时发现螺纹组合件

失效。

c）螺母有Ⅰ型、Ⅱ型的区别。Ⅱ型螺母的高度比Ⅰ型螺母约高10%。

Ⅰ型适用于4、5、6、8、10和≤M16的12级。Ⅱ型主要适用于9、12级。

采用Ⅰ型螺母应进行淬火并回火处理，但考虑经济性可采用Ⅱ型不热处理螺

母代替。（12级≤M16的螺母，达到同样保证载荷时，Ⅱ型比Ⅰ型螺母硬度

低、韧性好）。

螺母型式与性能等级见下表：

2）公称高度≥0.5D而<0.8D螺母高度的标记：

这类螺母标记为04、05二档。其中数字4和5分别表示淬硬芯棒测

得的螺母保证应力的1/100（N/mm2）；“0”表示这种螺纹组合件的实际承载

能力比标记数字表示的承载能力低。其公称和实际保证载荷应力见下表：

这类螺母的有效承载能力与相配的螺栓强度有关。当与低性能等级螺栓相配时，螺纹组合件失效主要是螺栓螺纹脱扣，当与高性能等级螺栓相配时，螺纹组合件失效主要是螺母螺纹脱扣，这一点应在设计时加以注意。

3）细牙螺母强度等级的标记：

国际规定只有，即：04、05、5、6、8、10、12级。

4.螺母的机械性能

螺母的机械性能主要有二个：

1）保证应力：保证载荷试验对于≥M5的螺母是仲裁试验，仲裁时以拉伸试验为准，对于4~12级的螺母的保证应力都高于公称值。表明即使在最不利的实体条件下，其失效载荷也比螺栓高出10%以上，使螺纹组合件失效形式总是螺杆断裂。

2）硬度：常规检查（去除电镀层或其它涂层和适当加工后进行）。

5.自攻螺钉机械性能和工作性能

自攻螺钉不区分性能等级，也没有性能等级的标记和标志，直接用产品规格表示。其机械性能、工作性能见下表：

6.不锈钢螺栓、螺钉、螺柱的性能等级和机械性能

1)不锈钢螺栓、螺钉和螺柱的性能等级、机械性能：

(1）组别和性能等级

a）标记：由材料组别和性能等级二部分组成。

材料组别

▲第一部分标记由字母和一个数字组成，字母表示不锈钢类别，数字表示该类钢化学成份范围：

（A为奥氏体不锈钢、C为马氏体不锈钢，F为铁素体不锈钢），

▲第二部分标记性能等级，由数字组成，其数值为抗拉强度的1/10。

如：A2—70表示：奥氏体不锈钢，最小抗拉强度为700 Mpa。

C4—70表示：马氏体不锈钢，最小抗拉强度为700 Mpa。

其中：A2、C4中的数字2和4表示该钢的化学成份范围。

b）组别和性能等级的标记：

类别：

F1 组别： A1 A2 A3 A4 A5 C1 C4 C3 45 60

性能等级： 50 70 80 50 70 110 50 70 80 软 冷加工 软 冷加工 高强度 软 淬火并 软 淬火并 淬火并

回火 回火 回火

2）机械性能：

a ）奥氏体不锈钢紧固件的机械性能

S ＝L 2－L 1

式中：L 2----螺栓、螺钉和螺柱的原长； L 1------拉断层紧密吻合后的长度。

b ）马氏体、铁素体不锈钢紧固件的机械性能

3）奥氏体不锈钢螺拴、螺钉的破坏扭矩