紧固件强度等级和机械性能.doc

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M1.6M39；细牙M81M393。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b为800N/mm2）。标记中“.”后的数字表示屈强比。即公称屈服点s或非比例伸长应力p0.2与公称抗拉强度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s或p0.2与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b的公称值。2).屈服点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p0.2和最小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12.5m，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5。2) 2).断面收缩率：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。6最低回火温度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10C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（）8.8低碳合金钢（如硼、锰、铬） 淬火并回火42510.9低碳合金钢（如硼、锰、铬） 淬火并回火340中碳钢，淬火并回火45010.9中碳钢，淬火并回火或低、中碳合金钢（如硼、锰、铬），淬火并回火或合金钢淬火并回火4259.8低碳合金钢（如硼、锰、铬）淬火并回火410中碳钢，淬火并回火41012.9合金钢淬火并回火380注：1）9.8级仅适用于螺纹直径d16mm。2）最小抗拉强度适用于公称长度L2.5d的产品；最低硬度适用于长度L1616-53.6、4.6、4.81639-5.6、5.83966.83939-88.8393916；3999.816-161010.93939-1212.9391639 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：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/mm20440038005500500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。螺母性能等级相配的螺栓、螺钉和螺柱螺 母型型性能等级螺纹规格范围mm螺纹规格范围mm细牙螺母53.6、4.6、4.8、5.6、5.83939-66.83939-88.83939161010.93916391212.916-16 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412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ST2.2ST2.6ST2.9ST3.3ST3.5ST3.9ST4.2ST4.8ST5.5ST6.3ST8螺纹大径（Max）mm2.242.572.903.303.533.914.224.805.466.258.00破坏力矩（min）（Nm）0.450.91.52.02.73.44.46.310.013.630.5渗碳层深度min0.040.050.100.15max0.100.180.230.28表 面 硬 度 450 HV0.3芯 部 硬 度270390 HV5270390 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板 厚min1.171.853.104.67max1.302.068.235.05孔 径min1.9052.1852.4152.682.923.243.434.0154.7355.4756.885max1.9552.2352.4652.732.973.293.484.0654.7855.5256.9356.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：A270表示：奥氏体不锈钢，最小抗拉强度为700 Mpa。C470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bmin N/mm2规定非比例伸长应力0.2min N/mm2断后伸长Smin mm奥氏体A1、A2A3、A4A550M395002100.6d70M247004500.4d80M248006000.3d 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。SL2L1 式中：L2-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类别组别性能等级抗 拉 强 度bmin N/mm2规定非比例伸长应力0.2 min N/mm2断后伸长量S min mm硬 度HBHRCHV马氏体C1505002500.2d147209-155220707004100.2d209314203422033011011008200.2d-3645350440C3808006400.2d2283232135240340C4505002500.2d147209-155220707004100.2d2093142034220330铁素体F1454502500.2d128209-135220606004100.2d171271-180285 3）奥氏体不锈钢螺拴、螺钉的破坏扭矩螺纹规格最小破坏力矩/（Nm）（mm）螺纹规格破坏力矩/（Nm）性能等级性能等级507080507080M1.60.150.20.24M69.31315M20.30.40.48M8233237M2.50.60.90.96M10466574M31.11.61.8M1280110130M42.73.84.3M16210290330M55.57.88.8 注：马氏体、铁素体不锈钢紧固件的破坏扭矩，由供需双方协议。7.不锈钢螺母的性能等级、机械性能：1） 组别和性能等级 a）性能等级对于螺母厚度M0.8D，性能等级由2个数字组成（标记同上），表示保证载荷的1/10。 对于螺母厚度0.5DM0.8D的薄型螺母由三位数字组成，第一位数字为0，表示降低承载能力的螺母，后二位数字表示保证载荷的1/10。 b)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，其数值为保证载荷的1/10。类别： 奥氏体 马氏体 铁素体 F1组别： A1 A2 A3 A4 A5 C1 C4 C3 I型螺母 薄螺母 50 70 80 50 70 110 50 70 80 45 60 025 035 040 025 035 055 025 035 040 020 030 软 冷加工 高强度 软 淬火并 软淬火并淬火并 软 冷加工 回火 回火 回火2)机械性能 a) 奥氏体不锈钢螺母的机械性能类别组别性能等级螺纹直径保证应力/（Nm-2）m0.8D0.5Dm0.8Dm0.8D0.5Dm0.8D奥氏体A1、A2、A3A4、A550025M3950025070035M2470035080040M24800400 b)马氏体钢和铁素体钢螺母的机械性能类别组别性能等级保证应力Sp（N/m2）硬度m0.8D0.5Dm0.8Dm0.8D0.5Dm0.8DHBHRCHV马氏体C150025500250147209-15522070-700-20931420342203301103）0551）1100550-3645350440C380408004002283232135240340C450-500-147209-155220700357003502093142034220330铁素体F145020450200128209-13522060030600300171271-1802858. 平垫机械性能名称标准产品等级钢奥氏体不锈钢平垫GB95C性能等级100HV-硬度HV100-大垫圈GB96A、C性能等级A级140HVC级100HV-A140-硬度HV140100-140-平垫GB97.1A性能等级140HV200HV300HVA140A200A350硬度HV140200300300400140200300350400倒角平垫GB97.2A性能等级140HV200HV300HVA140A200A350硬度HV140200300300400140200300350400小垫圈GB848A性能等级140HV200HV300HVA140A200A350硬度HV140200300300400140200300350400注：300HV级垫圈应经淬火并回火处理。9. 抽芯铆钉机械性能抽芯铆钉的性能等级由二位数字组成，以此来表示不同钉体与钉芯材料组合和机械性能。特点：同一机械性能等级、不同的型式，其机械性能不同。抽芯铆钉分开口型和封闭型二种，其机械性能项目如下：开口型：最小剪切载荷；最小拉力载荷；钉芯拆卸力(应10N)；钉头保持能力；钉芯断裂载荷。封闭型：最小剪切载荷；最小拉力载荷；钉芯断裂载荷。10. 抽芯铆钉有几个性能等级？抽芯铆钉的性能等级由二位数字组成，其与材料(推荐)组合如下：性能等级钉体材料钉芯材料种类材料牌号标准材料牌号标准06铝1035GB/T31907A035183GB/T319008铝合金5005、5A0510、15、35、45GB/T 699GB/T3206105052、5A02115056、5A05125052、5A027A035183GB/T3190155056、5A050Cr18Ni91Cr18Ni9GB/T423220铜T1T2T3GB/T1495610、15、35、45GB/T 699GB/T320621青铜-220Cr18Ni91Cr18Ni9GB/T423230碳素钢08F、10GB/T 699GB/T320610、15、35、45GB/T 699GB/T320640镍铜合金28-2.5-1.5镍铜合金(NiCu28-2.5-1.5)GB/T5235410Cr18Ni92Cr13GB/T423250不锈钢0Cr18Ni91Cr18Ni9GB/T122010、15、35、45GB/T 699GB/T3206510Cr18Ni92Cr13GB/T423211. 弹簧垫圈的机械性能1.弹性要求：按规定载荷加载三次后，钢制垫圈其自由高度1.67S公称；不锈钢弹簧垫圈其自由高度1.5S公称2.韧性要求：钢制弹簧垫圈扭至900，不锈钢、铜垫圈扭至450不得断裂；3.抗氢脆要求：压平并保持48小时，不得断裂。铆螺母：名称标准外形特征规格范围材料表面处理平头铆螺母GB/T17880.1螺纹段(铆接变形处)为圆柱形M3M12；(M101，M121.5)钢制铆螺母：08F；ML10铝合金铆螺母：5056(原LF5-1)；6061(原LD30)注：其他材料由供需双方协议钢制铆螺母应进行电镀锌；铝制铆螺母一般不进行表面处理；注：若需其他表面处理由供需双方协议沉头铆螺母GB/T17880.2沉头为900(普通型)小沉头铆螺母GB/T17880.3沉头为900，小沉头的沉头厚和外径比GB/T17880.2要小1200小沉头铆螺母GB/T17880.4沉头为1200，沉头厚与GB/T17880.3相同，外径比GB/T17880.3要大平头六角铆螺母GB/T17880.5螺纹段(铆接变形处)为六角形铆螺母技术条件GB/T17880.6铆螺母的机械性能：序号测试项目试 验 方 法1保证载荷将铆螺