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 10 个等级 ，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） 性能等级的含义 ：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 σ b 为 800N/mm2） 标记中“.”后的数字表示屈强比即公称屈服点 σ s 或非比例伸长应力 σ p0.2 与公称抗拉强度 σ b 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 σ s 或 σ p0.2 与 σ b 的接近程度 屈强比的大小，表示了钢材所受强化的程度 ，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序号 性能指标 性 能 项 目1 强度指标1).抗拉强度 σ b ：试验拉断时的拉伸载荷除以螺纹的应力面积所得的值所有性能等级均规定了抗拉强度 σ b 的公称值2).屈服点 σ s：拉伸试验达到屈服点时不增力，变形还在增加，这时的应力即为屈服点 σ s[6.8级以下（含 6.8 级）规定了公称屈服点和最小屈服点]3).非比例伸长应力 σ p0.2：拉伸时，当试样出现 0.2％的残余变形时的应力。
[8.8 级（含 8.8 级）以上规定了公称 σ p0.2和最小 σ p0.2值]4).保证应力 Sp：在拉力试验机上，施加规定的载荷（保证载荷） ，并保持 15 秒，与试验前比较，其伸长量不得超过 12.5μm，规定保证应力为屈服点应力的 90%左右[所有性能等级的产品都分别提出不同要求]2 硬度指标采用 HB、HR、HV；[6.8 级以下（含 6.8 级）用 HRB；8.8 级以上（含 8.8 级）用 HRC]；当有争议时，以 HV0.3为仲裁试验硬度与抗拉强度在一定范围内是对应的，硬度试验适合于难于在拉力试验机上试验的短或小的规格的螺栓3 塑性、韧性指标1).断后伸长率 δ 5：将螺栓车削到比小径小的园柱；标距长度是直径的 5 倍，试验时，使其断裂，测量试验前后的长度，根据公式计算出 δ 52) 2).断面收缩率 ψ：试样原横截面积减拉断后的断口面积的差除原横截面积的百分比3).楔负荷：在拉力试验机上用 4°、6°、或 10°楔铁放在螺栓支承面上进行拉伸，加载直到断裂但断裂处不得在头杆结合部楔负荷试验后不必再做头部坚固度实验4).冲击吸收功：对低温作业机械上有重要意义，主要防止在低温状态下变脆而造成断裂。
（仅对螺纹直径≥16 的产品进行该项试验） [6.8 级以下只考核 5.6 级的最小冲击吸收功，8.8 级以上均按不同等级规定了最小冲击吸收功]4 头部坚固度将螺栓插入倾斜 60°或 80°的试验孔内，锤击头部到水平，检查头杆结合处是否出现裂纹，适用于≤M10 长度太短而不能进行楔负载的螺栓螺钉[性能等级： 3.6、4.6、5.6 为 60°，性能等级：4.8、5.8、.6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 的为 80°]5 脱碳层试验脱碳层分为全脱碳层和半脱碳层二种紧固件脱碳层只检查螺纹部分[6.8 级以下产品不作要求，8.8 级～9.8 级未脱碳层最小高度 E=1/2H1、10.9 级未脱碳层最小高度 E=2/3H1、12.9 级未脱碳层最小高度 E=3/4H1；8.8 级以上全脱碳层的最大深度 G 都为0.015mm]再回火试验目的是检查回火的充分性和所用钢材的正确性再回火是性能等级为 8.8 级以上的螺栓、螺钉和螺柱的试验项目试验方法：在试件上取三点测定 HV30 硬度，取平均值再将试件按规定的最低回火温度低 10°C 的温度进行再回火保温 30 分钟回火后再次测定 HV30 硬度。
注意：回火前后试件编号的一致性在同一试件上试验，回火前后三点平均硬度之差，不应超过 20 个维氏硬度值性能等级 材料和热处理最低回火温度（℃） 性能等级 材料和热处理最低回火温度（℃）低碳合金钢（如硼、锰、铬） 淬火并回火425 10.9低碳合金钢（如硼、锰、铬） 淬火并回火3408.8中碳钢，淬火并回火 4506 最低回火温度9.8低碳合金钢（如硼、锰、铬）淬火并回火410 10.9中碳钢，淬火并回火或低、中碳合金钢（如硼、锰、铬） ，淬火并回火或425合金钢淬火并回火中碳钢，淬火并回火 410 12.9 合金钢淬火并回火 380注：1）9.8 级仅适用于螺纹直径 d≤16mm2）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L16 >16 --3.6、4.6、4.8 ≤1655.6、5.8 ≤39 ≤39 --6 6.8 ≤39 ≤39 --8 8.8 ≤39 ≤39 >16；≤399 9.8 ≤16 -- ≤1610 10.9 ≤39 ≤39 --粗牙螺母12 12.9 ≤39 ≤16 ≤392）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/mm 2） ；“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：螺母的强度性能公称保证载荷应力N/mm2实际保证载荷应力 N/mm204 400 38005 500 500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 7 个 ，即：04、05、5、6、8、10、12 级螺 母相配的螺栓、螺钉和螺柱Ⅰ型 Ⅱ型螺母性能等级性能等级 螺纹规格范围 mm 螺纹规格范围 mm5 3.6、4.6、4.8、5.6、5.8 ≤39 ≤39 --6 6.8 ≤39 ≤39 --8 8.8 ≤39 ≤39 ≤1610 10.9 ≤39 ≤16 ≤39细牙螺母12 12.9 ≤16 -- ≤164.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：规 格 ST2.2 ST2.6 ST2.9 ST3.3 ST3.5 ST3.9 ST4.2 ST4.8 ST5.5 ST6.3 ST8螺纹大径（Max）mm 2.24 2.57 2.90 3.30 3.53 3.91 4.22 4.80 5.46 6.25 8.00破坏力矩（min）（N·m） 0.45 0.9 1.5 2.0 2.7 3.4 4.4 6.3 10.0 13.6 30.5min 0.04 0.05 0.10 0.15渗碳层深度 max 0.10 0.18 0.23 0.28表 面 硬 度 ≥ 450 HV0.3芯 部 硬 度 270~390 HV5 270~390 HV10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折铁素体min 1.17 1.85 3.10 4.67板 厚max 1.30 2.06 8.23 5.05min 1.905 2.185 2.415 2.68 2.92 3.24 3.43 4.015 4.735 5.475 6.885孔 径max 1.955 2.235 2.465 2.73 2.97 3.29 3.48 4.065 4.785 5.525 6.9356.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。
性能等级材料组别 ▲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 MpaC4—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： 奥氏体 马氏体 铁素体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类 别 组 别 性能等级 螺纹直径抗拉强度σbmin N/mm2规定非比例伸长应力σ0.2min N/mm 2断后伸长 Smin mm50 ≤M39 500 210 0.6d70 ≤M24 700 450 0.4d奥氏体A1、A2A3、A4A5 80 ≤M24 800 600 0.3d注：断后伸长量应在长度等于或大于 2.5d 的紧固件上进行测量。
S＝L 2－L 1 式中：L 2----螺栓、螺钉和螺柱的原长 ； L1------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硬 度类别组别性能等级抗 拉 强 度σbmin N/mm2规定非比例伸长应力σ 0.2 min N/mm2断后伸长量S min mm HB HRC HV50 500 250 0.2d 147~209 -- 155~22070 700 410 0.2d 209~314 20~34 220~330C1110 1100 820 0.2d -- 36~45 350~440C3 80 800 640 0.2d 228~323 21~35 240~34050 500 250 0.2d 147~209 -- 155~220马氏体C470 700 410 0.2d 209~314 20~3。