SAE J429-2013 外螺纹紧固件机械性能和材料要求外螺纹紧固件机械性能和材料要求 原则性阐述原则性阐述 几个 ISO 898.1 与 SAE J429 的材料等级相当本标准中表 2 的化学元素与 ISO 898.1 一致， 像 8 级的允许用非合金钢 值得关注的一个显著的差异就是 ISO 898.1 （2009） 与 SAE J429 （2012） 用来生产 8 级的合金钢和碳钢的含碳量比 10.9 级的含碳量高另外一个修订就是发现 2011 版的少量错误和不一致的地方 1、范围 本标准涵盖汽车和相关工业使用，尺寸 1-1/2 以下英制钢制螺栓、螺丝、螺 柱、sems 和 U 型螺栓的机械性能和材料要求 文中所提到“螺柱”这个词的意思是说：一中等长度圆棒的某一端搓牙、两 端都有搓牙或整个圆棒都有搓牙 此产品不适用于加热、焊接或使用于类似本文 中所要求的螺栓特征特性近似的产品 表 1 包括之机械性能要求是在大约 20℃（68F）之环境温度之下所完成这 些性能限定于在某一温度界限内， 此温度界限需依照所使用材料等级以及温度和 加工流程而定 其它疲劳测试、 抗腐蚀、 冲击试验等性质， 都不在本标准范围内， 然而为确保产品适用于这些额外性能的情况下，最终使用必须承担责任归属。
Sems：螺丝和垫片的组合 U-BOLT：本 SAE 标准所提及的 U 型螺栓，其使用于车辆悬吊装置和其相关位 置为了详细说明，本标准将 U 型螺栓视为螺柱因此，文中所提及到的 STUDS （螺柱）字眼都适用于 U-BOLT（U 型螺栓） （设计者应要了解，在想同尺寸、等 级的 U 型结构的两根螺栓和螺柱可能无法承受荷重；因此，U 型螺栓的实际承载 重量应以鞍型荷重测试方法来判定 ） 2 参考规范 2.1 适用的版本 于本标准内所提及的范围， 除非特别指示， 产品应以最新版本的 SAE 标准来提供 2.1.1 SAE 出版品 SAE J403 碳钢化学成分 SAE J404 合金钢化学成分 SAE J409 制品分析-耐热钢和铸铁的化学成分分析之允许差异标准 SAE J411 碳钢和合金钢 SAE J417 硬度测试和硬度转换 SAE J1086 金属盒合金之编号 SAE J1286 碳钢和 H 合金钢的硬化带 2.1.2 ASME 出版品 ASME B18.2.1 美制外六角螺栓 ASME B18.18 紧固件的检验和质量保证 SAE J429-2013 2.1.3 ASTM 出版品 ASTM E18 金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度的测试方法 ASTM F606 测定外螺纹和内螺纹紧固件、垫圈及铆钉机械性能的试验方法 ASTM F788/788M 英制及米制系列的螺栓、螺钉及螺柱的表面不连续性 ASTM F1470 特定的机械性能和功能检测用紧固件的抽样 ASTM F2328 测定硬化和回火螺纹钢螺栓、螺钉和柱头螺栓脱碳与渗碳的试验方 法。
2.2 相关出版物 以下出版物仅为提供信息的目的而非本标准要求的一部分 2.2.1 SAE 出版物 SAE J995 钢制螺母的机械性能与材料要求 3 标示 3.1 标示系统 级数是依照数字标示， 数字越大表示拉力越高，而小数点后的数字代表各种相同 强度的等级等级标示看表 1 所示 3.2 级数 3.2.1 螺栓和螺丝一般仅适用于级数 1、2、5、5.2、8.2（请看附录 A） 3.2.2 螺柱一般仅适用于级数 1、2、4、5、8、8.1 3.2.3 级数 5.1 提供给螺丝和垫片的组合后热处理， 也可以使用在没有组装垫片 的产品上 4 材料和流程 4.1 钢材特性 4.1.1 所有紧固件所使用的材料应符合表 2 中的各个等级的化学成分要求 4.1.2 标准材料等级的化学成分限制请参考 SAE J403、J404、J1086 或 J1268 在本标准未定义的其它标准和非标准钢材符合标准里所有的要求也是可以接受 的级数 5、5.1、5.2、8、8.1 和 8.2 的铋、硒、碲及铅等元素的最大含量为 0.02% 4.1.3 为了使等级8和8.2级紧固件的螺纹在淬火后的横截面中心可以达到最少 90%的马氏体，合金钢和中碳钢可以适当地加入硼以细化晶粒。
材料含碳量介于 0.15 到 0.55 间，材料最小淬火硬度请看表 3 所示 SAE J429-2013 表表 1 1 螺栓螺栓、、螺丝螺丝、、螺柱螺柱、、组合螺钉组合螺钉和和 U U 型螺栓的机械性能及等级标记型螺栓的机械性能及等级标记 1 1、、8 8 等级 标记 产品 公称直 径 全尺寸 7螺栓、 螺钉、螺柱、组 合螺钉 螺栓、螺钉和螺柱的机加工试样 表面 硬度 芯部硬度 等级 识别 标识 3 保证载 荷 PSI 抗拉强 度 min psi 屈服强 度 2min psi 抗拉强 度 min psi 伸长 率 min psi 断面收 缩率 min,% 洛氏 30N max 洛氏 min 洛氏 max 1 螺栓 螺 钉 螺柱 1/4～ 1-1/2 33000 4 60000 36000 60000 18 35 - B70 B100 无 2 螺栓 螺 钉 螺柱 1/4～ 3/4in) 5 55000 4 74000 57000 74000 18 35 - B80 B100 无 3/4～ 1-1/2 33000 60000 36000 60000 18 35 - B70 B100 无 4 螺柱 1/4～ 1-1/2 65000 115000 100000 115000 10 35 - C22 C32 无 5 螺栓 螺钉 螺柱 3 1/4～ 1(in) 85000 120000 92000 120000 14 35 54 C25 C34 1～ 1-1/2 74000 105000 81000 105000 14 35 50 C19 C30 5.1 6 组合 螺钉 4#～5/8 85000 120000 - - - - 59.5 C25 C40 5.2 螺栓 螺钉 1/4～1 85000 120000 92000 120000 14 35 56 C26 C36 8 螺栓 螺 钉 螺柱 1/4～ 1-1/2 120000 150000 130000 150000 12 35 58.6 C33 C39 8.1 螺柱 1/4～ 1-1/2 120000 150000 130000 150000 10 35 58.6 C33 C39 无 8.2 螺栓 螺钉 1/4～1 120000 150000 130000 150000 10 35 58.6 C33 C39 1、 参考附注 2 2、 屈服强度是应力发生在 0.2%的永久变形的量具长度计算所得的应力。
3、 螺柱或割沟、十字针穴等头形的产品不适用 4、 保证荷重测试：这些级数要求仅适用于应力消除之产品 5、 级数 2 级螺栓和螺丝尺寸 1/4～3/4 仅适用于长度小于 6 英寸的产品，螺柱无限制螺栓、螺丝长度大 于 6 英寸的产品应使用级数 1 级的要求 6、 级数 5 级材料于组装硬化垫片前热处理方式是被允许的方式 7、 全尺寸指的是拉力测试试件是使用前的状态未经改变的完整的紧固件产品 8、 将 PSI 转换成 MPA 乘以 0.0689 SAE J429-2013 表 2 螺栓、螺丝和螺柱的化学成分及回火 等级 产品 直径 材料 热处 理 产品分析（重量百分比 %） 1 回火温 度 C P S B min max max max min max min 1 螺栓 螺钉 螺柱 1/4～ 1-1/2 低碳或 中碳钢 参照 4.4 0.55 0.025 0.025 参照 4.4 2 螺栓 螺钉 螺柱 1/4～ 1-1/2 低碳或 中碳钢 参照 4.4 0.15 0.55 0.025 0.025 2 参照 4.4 4 螺柱 1/4～ 1-1/2 中碳钢 冷拔 0.28 0.55 0.025 0.13 参照 4.4 5 螺栓 螺钉 螺柱 1/4～ 1-1/2 中碳钢 3 淬火 回火 0.25 0.55 0.025 0.025 4 425℃ 碳钢（添 加硼 6、9、 铬、锰） 淬火 回火 0.15 0.40 0.025 0.025 0.0005 0.003 425℃ 5.1 5 组 合 螺钉 4#～ 5/8 低碳或 中碳钢 淬火 回火 0.15 0.30 0.025 0.025 0.003 340℃ 5.2 螺栓 螺钉 1/4～1 低碳硼 钢 6 淬火 回火 0.15 0.25 0.025 0.025 0.0005 0.003 425℃ 8 螺栓 螺钉 螺柱 1/4～ 1-1/2 碳钢 8 （添 加硼 9、 铬、锰） 淬火 回火 0.25 0.55 0.025 0.025 4 0.003 425℃ 中碳钢 淬火 回火 0.25 0.55 0.025 0.025 4 425℃ 合金 钢 7、8 淬火 回火 0.25 0.55 0.025 0.025 425℃ 8.1 螺柱 1/4～ 1-1/2 中碳合 金钢 7、8 或 SAE 1541 高温 提取 0.28 0.55 0.025 0.040 425℃ 8.2 螺栓 螺钉 1/4～1 低碳硼 钢 6、9 淬火 回火 0.15 0.25 0.025 0.025 0.0005 0.003 340℃ 1、 产品分析所有的值用（重量百分比） ，铸铁或炉内的分析则采用 SAE J409 允许差异标准。
2、 对 2 级螺柱的硫含量最大为 0.33% 3、 级数 5 和 5.1 级的紧固件使用，级数 8 级的中碳硼钢和中碳合金钢生产时，可由制造者选择 4、 级数 5 级的螺柱硫含量最大为 0.13% 5、 级数为 5 级的材料于组装硬度垫片前热处理是被允许的方式 6、 级数 5、5.1 和 5.2 级的产品使用的碳含量小于 0.25%的硼钢锰的含量最小应为 0.60%，级数 8、8.1 和 8.2 级的锰的含量最小应为 0.70% 7、 该合金钢至少包含下列元素中的一种，最低含量如下：铬 0.30%；镍 0.30%；钼 0.20%；钒 0.10%，凡 元素中指定的两个，三个或四个组合，有合金元素低于上述给出含量的，极限值为该两个，三个和四 个组合得单个元素极限值总和的 70% SAE J429-2013 8、 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 9、 硼的增加限量为 0.0005%～0.003% 表 3 含碳量与 90%马氏体之最小奥氏体淬火硬度比较表 含碳量 % 硬度 HRC 0.15～0.19 35 0.20～0.24 38 0.25～0.29 41 0.30～0.34 44 0.35～0.39 47 0.40～0.44 50 0.45～0.55 53 4.2 头部成型 有别于一般锻造成型或挤压成型以外的成型方式需经过买卖双方同意方可 执行。
4.2.1 等级 1 级的螺栓和螺钉用热锻或冷锻，由制造方决定 4.2.2 级数 2、5、5.2、8 和 8.2 级的螺栓、螺丝尺寸 3/4 英寸以下；长度 6 英 寸以下的必须冷锻成型，除非有经过买方同意，方可使用热锻成型大尺寸或较 长尺寸的产品则可由制造者自行决定使用冷锻或热锻成型 4.2.3 级数 5.1 的螺丝必须使用冷锻成型 4.3 螺纹 级数 2、5、5.2、8 和 8.2 级的螺栓、螺丝尺寸 3/4 英寸以下；长度 6 英寸以下 的必须以冷锻成型，除非有经过买方同意，否则必须以滚制方式制作螺纹级数 5.1 级的螺丝必须以滚制方式制作螺纹级数 1 级所有尺寸的螺栓、螺丝；还有 级数 2、5、5.2、8 和 8.2 级的螺栓、螺丝 3/4 英寸以上；长度 6 英寸以上的产 品可由制造者自行选择采用滚制、切削或研磨方式作 4.4 热处理 4.4.1 级。