螺栓紧固件材料性能表

紧固件
幕墙构件是由面板、铝合金建筑型材拼合连接成基本构件后，运到工地通过安装形成幕墙体系。

因此，在幕墙制作、安装过程中连接占有重要地位，任何幕墙结构都会遇到连接问题。

幕墙构件连接，除隐框幕墙结构装配组件玻璃与铝框的连接采用硅酮密封胶胶接外，通常用紧固件连接。

紧固件把两个以上的金属或非金属构件连接在一起，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) GB/T3098.1—2000《紧固件机械性能、螺栓、螺钉和螺柱》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2-57。

表2-57
2.螺栓、螺钉和螺柱的机械物理性能见表2-58。

表2-58 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能
1．螺纹紧固件应力截面积值
GB/T16823.1—1997《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》对螺纹紧固件应力截面积值作了规定见表2-59。

表2-59
注：应力截面积A s 用于螺栓抗拉、抗剪强度验算；内径d1 用于拉杆抗拉强度验算。

GB/T3098.2—2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》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2-60的规定。

表2-60
2．螺母的机械性能应符合表2-61的规定。

表2-61 机械性能
GB/T3098.4—2000《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》规定了螺母的机械性能。

1．材料见表2-57。

2．螺母的机械性能应符合表2-62的规定
表2-62 机械性能
(二)GB/T3098.6—2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓螺钉和螺柱》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2-63。

表2-63 不锈钢的组别与化学成份
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2-64。

表2 –64 奥氏体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能
4．马氏体和铁素体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能见表2-65。

表2-65 马氏体和铁素体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能
5．奥氏体钢螺栓和螺钉的破坏扭矩M1.6~M16(粗牙螺纹)
表2-66 奥氏体钢螺栓和螺钉的破坏扭矩M1.6~M16(粗牙螺纹)
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/T3098.6 GB/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类钢（铁素体组织）
F1组铁素体钢在GB/T3098.6和3098.15中采用。

F1组钢通常不能淬硬，即使在某些情况下有可能，也不应进行淬火。

F1组钢是有磁性的。

3.1)F1组钢
F1组钢通常用于较简单的装置。

该装置应避免具有C和N含量极低的特纯铁素体，
如有需要，F1组钢能代替A2和A3组钢。

通常具有更高的含铬量。

3）C类钢（马氏体组织）
C1、C3和C4三组马氏体钢在GB/T3098.6和GB/T3098.15中采用。

它们能淬火到极
高的强度并且是有磁性的。

4.1)C1组钢
C1组钢的耐腐蚀性有限，用于涡轮、泵和刀。

4.2)C3组钢
C3组钢耐腐蚀性比C1钢好，但仍是有限的，用于泵和阀。

4.3)C4组钢
C4组钢的耐腐蚀性有限，用于机械加工材料，其它方面与C1组钢类似。

4）F A类钢（铁素体、奥氏体组织）
FA类钢在GB/T30986、GB/T3098.15和GB/T3098.16中尚未采用，但很有可能在将来
采用。

这类钢是所谓双相钢。

最初开发的FA钢有些缺陷，这些缺陷已在近来开发的钢中克服。

FA钢比A4和A5钢有更好的性能，尤其是强度，它还有优良的耐点蚀和裂缝腐蚀性。

成分示例在表2-67中给出。

表2-67 铁素体-奥氏体钢—化学成分
GB/T3098.15—2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》规定了由奥氏体、马氏体和铁素体耐腐蚀不锈钢制造的螺母机械性能。

1．标记
材料标记由短划隔开的两部分组成。

第一部分标记钢的组别，第二部分标记性能等级。

钢的组别（第一部分）标记由字母和一个数字组成，字母表示钢的类别，数字表示该类钢的化学成分范围。

其中A—奥氏体钢；C—马氏体钢；F—铁素体钢。

性能等级（第二部分）标记：对m≥0.8D的(1型)螺母由两个数字组成,并表示保证
载荷就力的1/10
对高度0.5D≤m＜0.8D的(薄型)螺母,由三个数字,第一位数字表示降低承载能力的螺母,后两位数字表示保证载荷应力的1/10 .
示例：1）A2-70表示奥氏体钢、冷加工、最小保证应力（1型螺母）为700N/mm2（700MPa）；
2）C4—70表示：马氏体钢、淬火并回火、最小保证应力（1型螺母）为700N/mm2（700MPa）；
3）A2—035表示：奥氏体钢、冷加工、最小保证应力（薄螺母）为350N/m（350MPa）。

2．奥氏体钢螺母机械性能见表2-68。

表2-68 奥氏体钢螺母机械性能
3.马氏体和铁素体钢螺母机械性能见表2-69。

表2-69 马氏体和铁素体钢螺母机械性能
(三)GB3103.1-2002《紧固件公差螺栓、螺钉和螺母》规定了螺纹直径为1.6~150mm，产品等级为A、B和C级的螺栓、螺钉和螺母的公差，适用于标准的和非标准的紧固件。

注：产品等级由产品质量和公差大小确定，A级最精确，C级最不精确。

1．确定公差的原则
表2-70
2．螺纹
表2-71
(四)《抽芯铆钉技术条件》GB12619-90规定了开口型抽芯铆钉和封闭型抽芯铆钉的技术条件。

1．材料见表2-72。

表2-72
2．性能
铆钉钉体的最小抗剪载荷，最小抗拉载荷按表2-73规定。

表2-73 N
(五)随着轻钢建筑的推广应用，特别是彩色压型钢板（包括保温板）和建筑幕墙等围护体系的大量采用，自攻螺钉以其施工简便、速度快、连接刚度好、承载能力高、外形美观等优点，已经逐渐替代原来的抽芯铆钉、勾头螺栓等连接紧固件。

自攻螺钉主要种类如图2-7所示。

图2-7
1-大六角头长自攻螺钉； 2-大六角头紧扣型自攻螺钉;； 3-大六角头厚板型特制自攻螺钉； 4-平头厚板型特制自攻螺钉； 5-大六角头普通自攻螺钉； 6-平头薄板型自攻螺钉； 7-大柱头小型自攻螺钉。

自攻螺钉有两种：一种是不带钻头的自攻螺钉，施工时要预先钻孔，另一种是自钻自攻螺钉，施工时不必预先钻孔，可以直接钻透钢板。

GB/T15856-1~4《十字槽盘头（沉头、半沉头）（六角法蓝面）自钻自攻螺钉》对自钻自攻螺钉规格尺寸规定见表2-74。

表 2-74 mm
自钻自攻螺钉部分是国外进口的，其规格尺寸沿用英制，换算成公称直径见表2-75。

表2-75 自攻螺钉公称直径参照表
英制自攻螺钉的标识一般为三组数字，如12~14×45，其中第一个数字表示螺钉的直径规格，第二个数字表示每英寸螺纹的数量，第三个数字表示螺钉的长度，对于上例螺钉的规格标识应该是：螺钉的直径规格为12（5.43mm），螺纹的规格为14，即每英寸14个螺纹，螺钉的长度为45mm。

对于一般的自攻螺钉（厚板型特制自攻螺钉除外），其钻透钢板的能力与螺钉的直径及螺纹的规格有关，表2-76列出了部分螺钉的使用范围。

表2-76 自攻螺丝钻透能力参考表
对于厚板型特制自攻螺钉，由于其生产难度较大，目前规格比较少，其钻透钢板厚度的能力在6.4 ~12.5mm之间，施工时要求采用功率较大的电动板手。

在建筑围护结构体系中自攻螺钉连接主要承受拔力、剪力、拉力、粗矩等外荷载，由自攻螺钉与连接钢板的螺纹连接承担这些外荷载。

在蒙皮结构理论里，压型钢板是靠自攻螺钉等紧固件与主体结构连成一体，形成一个蒙皮结构，发挥蒙皮结构的作用。

表2-77列出了常见自攻螺钉承载能力的参考值。

表2-77 自攻螺钉承载能力的参考值
GB/T3098.11《紧固机械性能自钻自攻螺钉》规定了自钻自攻螺钉的机械性能。

1 材料和热处理
1．1材料的化学成分及材料牌号按表2-78的规定。

表2-78
1．2为满足自钻自攻螺钉工作性能的要求，自攻螺钉应经渗碳淬火并回火处理。

1．2．1表面渗碳层深度按表2-79的规定。

表2-79 mm
1．2．2芯部硬度为HV5270—425。

1．2．3表面硬度应≥HV0.3560。

1．2．4显微金相组织中表面硬化层和芯部之间不允许出现带状铁素体等异常组织。

2表面处理
自攻螺钉一般应进行镀锌钝化或氧化或磷化处理，电镀后应立即进行驱氢处理。

其他表面处理应经供需双方协议。

3工作性能
3．1拧入性能
按GB/T3098.11第6.6条的试验方法，攻出内螺纹所需的拧入时间应符合表2-80的规定；试验后自攻螺钉不得断裂或变形。

表2-80
3．2钻孔性能
自攻螺钉钻削端的型式与尺寸应能满足攻出内螺纹底孔的需要。

根据使用需要，经双方协议，可按GB/T3098.11第6.7条的试验方法对自攻螺钉钻孔性能进行试验。

钻出的孔径应符合表2-81的规定。

表2-81 mm
3．3破坏力矩
按GB/T3098.11第6.8条的试验方法对自攻螺钉进行破坏扭力试验时，其破坏力矩应符合表2-82的
规定。

表2-82
3．4其他性能
头部坚固性、抗氢脆力矩等性能要求，根据使用要求，由供需双方协议。

GB/T3098.5《紧固机械性能自攻螺钉》规定了自攻螺钉的机械性能。

1材料
自攻螺钉应由冷镦、渗碳钢制造。

2技术要求
2．1金相与硬度
2．1．1表面硬度
热处理后螺钉的表面硬度应大于或等于450HV0.3
2．1．2渗碳层深度
螺钉渗碳层深度应符合表2-83规定。

表2-83 渗碳层深度mm
2．1．3芯部硬度
热处理后螺钉的芯部硬度应为：
螺纹小于或等于ST3.9:270—390HV5
螺纹大于或等于ST4.2:270—390HV10
2．1．4显微组织
在渗碳层与芯部间的显微组织不应呈现带状亚共析铁素体。

2．2机械性能
2．2．1拧入性能
按GB/T3098.5第6.2.1条的规定，当自攻螺钉拧入试验板时，能攻出与其匹配的内螺纹，而螺钉的螺钉的螺纹不应损坏。

2.2.2按GB/T3098.5第6.2.2条的规定进行试验时，试验板厚度应符合珍2的规定.试验孔可由钻孔或先冲孔再钻孔或铰孔制成.其孔径按表2-84的规定. 自攻螺钉的破坏扭矩应等于或大于表2-85的规定。

表2-84 拧入性能试验用标准试验板厚度和孔径mm
表2-85 破坏扭矩N·m。