1、 第三章 紧固件性能等级及选材本章主要内容：一、螺栓性能等级及选材二、螺母性能等级及选材三、紧定螺钉的性能等级四、不锈钢标准件性能等级五、自攻钉技术要求一、螺栓的性能等级及选材u与螺栓性能等级标记制度的相关代号与述语1、螺栓性能等级标记制度：3098.1-20003098.1-2010b：公称抗拉强度Rm：公称抗拉强度S：公称屈服点Rel:机械加工试件的下屈服强度P0.2：公称非比例伸长应力RP0.2：机械加工试件的非比例延伸0.2%的应力 (6)RPf:紧固件实物的规定非比例延伸0.0048d的应力 (8)点左边的一位或两位数字公称抗拉强度（Rm)的1/100点右边数字表示公称下屈服强度（R
2、el）或公称规定非比例伸长应力(Rp0.2)或规定非比例延伸0.0048 d 应力（RPf）与公称抗拉强比值的10倍(屈强比)这两部分的乘积为公称屈服点的1/10109u螺栓性能等级的标记代号，由两部组成u降低承载能力紧固件的标记若材料性能与8.8级相同，但是实际承载能力又低于8.8级的紧固件产品，其性能等级标记应在与其等级相同的标记前加“0”如：08.82、性能等级及选材标准性能等级材料和热处理化学成份，%(a)回火温度minCPSBminmaxmaxmaxmax3.6 碳钢（或添加元素的碳钢）-0.200.050.060.003-4.6(b)-0.550.050.06老标0.003新标未规
3、定，可达0.005-4.85.60.130.550.050.06-5.8老-0.150.550.050.066.8说明:(a)、化学成份在有争议时实施成品分析。(b)、4.6、4.8、5.8、6.8、这些性能等级允许用易切钢制造，其硫、磷、及铅的最大含量为：硫0.34%、磷0.11%、铅0.35%(c)、对4.6和5.6级冷镦紧固件，为保证达到要求的塑性和韧性，可能需要对其冷镦用线材或冷镦紧固件产品进行热处理。摘自3098.1性能等级材料和热处理化学成份，%回火温度minCPSBminmaxmaxmaxmax 8.8添加元素的碳钢淬火并回火，或0.15（e）0.400.0250.0250.00
4、3425碳钢淬火并回火，或0.250.550.0250.025合金钢淬火并回火0.200.550.0250.025 9.8添加元素的碳钢淬火并回火，或0.150.350.400.0250.0250.003425碳钢淬火并回火，或0.250.550.0250.025合金钢淬火并回火0.200.550.0250.025(e):对含碳量低于0.25%的添加硼的碳钢，其锰的最低含量8.8级0.6%；9.8/10.9级0.7%-合金钢至少应含有以下一种元素,其最小含量为:铬0.30%;镍0.30%；钼0.20%;钒0.10%，当含有二、三或四种复合的合金成分时，合金元素的含量不能少于单个合金元素含量总和
5、的70%”。性能等级材料和热处理化学成份，%回火温度minCPSBminmaxmaxmaxmax10.9低碳合金钢淬火并回火0.150.350.0350.0350.00334010.9添加元素的碳钢淬火并回火，或0.200.550.0250.0250.003425碳钢淬火并回火，或0.250.550.0250.025合金钢淬火并回火0.200.550.0250.02512.9合金钢淬火并回火 0.30（0.28）0.500.0250.0250.03425（380）12.9添加元素的碳钢淬火并回火0.280.500.0250.0250.03380-8.8级以上（含）材料应有足够的淬透性，以确保紧
6、固件螺纹截面的芯部在“淬硬”状态，回火前获得约90%的马氏体组织。-对于12.9/12.9级表面不允许有金相能测得出的白色磷化物聚集层。去除磷化物聚集层应在热处理前进行。-新标准中对P、S有含量作了改变，由原来的0.035max改成0.025max3、性能等级与实际材料应用1)、碳钢或合金钢高强度螺栓材料的选用原则：l依据GB/T3098.1-2010标准；l依据产品型式及尺寸；l依据产品的服役环境和客户的具体要求；l根据公司具体的成型工艺及设备；l根据钢材的资源状况。2、紧固件实际选材应用：3、新标准材料成份改变后的思考1）、新标准中8.812.9级对材料的含P和S规定为0.025max（原
7、0.035max），则：标准号GB/699GB/3077GB/6478JIS G3507分 类PSPSP、S组 别不大于%优质钢0.0350.0350.0350.035 0.035高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢0.0250.0200.0250.0152）、新标准对制造10.9 级螺栓材料要求，含碳量0.20min、含硼量0.003mxa，因为10B21和ML20MnTiB含碳量下限均低于0.20%，不能满足，其二，10B21、20MnTiB要到硬度为HRC3239的要求时，又有可能达不到新标准的最低回火温度是425的要求；其三，新标准规定B max含量为0.003
8、%，下列材料均不能满足。3）新标准中“对于8.8、9.8、10.9级紧固件采用低碳合金钢（如硼、锰或铬），淬火并回火制造，含碳量低于0.25%（熔练分析）的情况下，其最低含锰量应为0.6%（对于8.8级）和0.7%（对于9.8级和10.9级）”的规定。牌号CMnBminSmaxPmax10B210.180.230.600.900.0 0 0 5 0.0030.0500.03010B230.200.250.300.600.0 0 0 5 0.0030.0500.03010B330.300.360.701.000.0 0 0 5 0.0030.0500.03010B350.320.380.600.
9、900.0 0 0 5 0.0030.0500.03015B220.180.241.101.400.0 0 0 5 0.0030.0500.030二、螺母的性能等级及选材u公称高度0.5D而0.8D(螺纹有效长度0.4D而0.6D)的螺母由两位数字标记:l第二位数字表示用淬硬试验芯棒测出的公称保证应力的1/100;l第一位数字”0”则表示这种螺栓与螺母组合件的承载能力比淬硬芯棒的承载力要小.l一般有两个级别，分别是04级和05级螺母性能等级相配螺栓性能等级44.6、4.854.6 至 5.866.888.899.81010.91212.9/12.9*性能等级高的螺母可替换性能等级低的螺母1、螺
10、母性能等级的标记制度：u公称高度0.8D(螺纹有效长度0.6D)的螺母,用螺栓性能等级标记的第一部分数字标记;该螺栓应为该螺母相配中性能等级最高的2、性能等级及选材性能等级化学成份，%C maxMn minP maxS max4,5 ,6-0.50-0.0600.1508 ,9040.580.250.060.15010050.580.300.0480.05812-0.580.450.0480.058u4、5、6、04这几个级别的螺母材料可以用易切钢制造，其硫、磷、及铅的最大含量为：硫0.34%、磷0.11%、铅0.34%u为改善螺母的机械性能，必要时可增添合金元素。摘自3098.23、螺母的硬
11、度要求热处理螺母的硬度（HV）058（大于16）1型1012272-353233-353272-353295-353（1）272-353（2）l性能等级为05、8（大于M16的1型粗牙螺母，细牙则是全部）10、12应进行淬火并回火处理。对任何性能等级的螺母表面淬硬都是不允许的。l最低硬度仅对经热处理的螺母或规格太大而不能进行保证载荷试验的螺母才是强制性的；对其他螺母不是强制性的，是指导性的；l对不淬火回火，而又能保证载荷试验的螺母，最低硬度应不用为拒收的依据。摘自3098.2l 有效力矩型钢锁紧螺母的标记、材料、热处理跟普通的螺母一样，不过有一个工作性能要求（有效力矩、扭矩-夹紧力、非金属嵌件
12、耐温性能试验）三、紧定螺钉的性能级1、紧定螺钉性能等级的标记制度：u两部分组成，第一部分表示最低维氏硬度的1/10，第二部分字母H表示硬度。见下表：性能等级14H22H33H45HHVmin140220330450HVmax290300440560HRC30max33-4445-53u紧定螺钉用材料性能等级材料热处理化学成份，%CPSmaxminmaxmax14H碳钢-0.50-0.110.1522H碳钢淬火回火0.50-0.050.0533H碳钢淬火回火0.50-0.050.0545H合金钢淬火回火0.500.190.050.05摘自3098.3摘自3098.3四、不锈钢螺栓的性能级1、不锈
13、钢螺钉性能等级的标记制度：u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，中间用“”隔开。u第一部分钢的组别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份范围，其中A奥氏体钢、C 马氏体钢、F铁素体钢。u第二部分性能等级标记两个位数字表示抗拉强度的1/10。钢的类别钢的组别性能等级奥氏体A1A4 A5A2A3高强度50软70冷加工80马氏体C1C38050软淬火回火70110淬火回火5070软铁素体F1冷加工4560软u性能等级表示示例：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：马氏体多，淬火并回火，
14、最小抗拉强度为700N/mm2(700Mpa)l含碳量低于0.03%的低碳不锈钢，可增加标记“L”，如A4L-80u不锈钢螺母的标记：（只有1型和薄螺母）l第一部分字母加数字的表示意思跟螺栓一样；l第二部数字表示保证应力的1/10；l当螺母的高度（0.5DmST4.2:320-400HV10渗碳层深度规格深度规格深度规格深度ST2.2-2.60.04-0.103-3.50.05-0.18ST2.9-3.50.05-0.18ST2.9-3.50.05-0.184-50.1-0.25ST4.2-5.50.10-0.23ST3.9-5.50.10-0.236-80.15-0.28ST6.30.15-
15、0.28ST6.3-80.15-0.2810-120.15-0.32螺纹GB/T5280GB/T197GB/T6559GB/T5280还有一种不锈钢自攻钉，见标准3098.211、自攻钉性能试验（3098.5）u 自攻拧入性试验试验板的要求：含碳量小于等于0.23%；硬度为130-170HV；板厚与孔径见下表：u 破坏扭矩试验：螺钉试件的杆部应夹紧在与螺钉螺纹相匹的，开合的螺纹模具或者其他装置内；螺钉夹紧部分不应损伤，且至少有两扣完整螺纹伸出夹紧装置，并除螺钉末端外至少有两扣完整螺纹夹紧在夹具内。夹紧装置应带有内螺纹的盲孔夹具，孔的深度应保证断裂发生在螺钉末端之外。用经标定的扭矩测量装置，对螺
16、钉施加扭矩直至断裂，应能符合右表的破坏扭矩。2、自挤螺钉性能试验（3098.7）u 试验板的厚度与孔径（表1）u 机械和工作性能要求（表2）（基础卷3098.7-419页）试验要求：用螺纹无永久变形的螺钉，在（表1）规定的试验板上，应能挤压出其匹配的螺纹，在挤压螺纹的过程中，拧入扭矩应不超过（表2）规定有扭矩值。在试验板上螺钉挤压成形的内螺纹，应能拧入螺纹符合GB/T197，公差带为6h的外螺纹紧固件内，并能承受GB/T3098.2规定的性能等级为8级（200-302HV）的保证载荷试验方法：将螺钉试件拧入试板中，直至有一扣完整螺纹伸出试板；开始挤压螺纹时，应借助轴向力，对M5的螺钉最大轴向力50N；大于M5的100N；试验过程中出现的最大扭矩就是“拧入扭矩”；为了达到规定的拧入扭矩，可以添加润滑剂。思考 硬度为140-180HV的低碳钢板，在被自攻后如何能满足GB/T3098.2规定的性能等级为8级（200-302HV）保证载荷的要求？
