干货紧固件基础知识大全看完这个你已入行

紧固件基本知识

1. 紧固件的分类：

⒈紧固件范畴：

紧固件包括：螺栓、螺柱、螺钉、螺母、木螺钉、自攻螺钉、垫圈、销、铆钉、紧固件组合件及连接副和其它（如焊钉、膨胀钉等）。

⒉ a）按螺纹内外分类可分为外螺纹紧固件（如螺栓、螺柱、螺钉等）、内螺纹紧固件（如普通螺母、蝶形螺母、盖形螺母、自锁螺母等）。

b）按用途分为：商用紧固件和专用紧固件（如汽车、船用、航天、铁道等）。专用紧固件除了具有商用紧固件的特征外，还有适于各行业特点的特殊要求，因此要求供货商必须具备该行业供货资格。

c）按标准分：

⑴标准件：已标准化的甚至全球标准化的紧固件，如：GB5782、5783、6170等，DIN931、933、934等，ISO4014、4017等。不同国家的地区都有自己一套的标准，造成同是公制螺纹的螺栓螺母千差万别，在国际ISO标准化组织协调下各国标准都逐步向ISO标准靠拢。中国的GB标准（现行）已有98％的紧固件标准都已国际化，德国标准虽然已经国际化，但是老标准市场仍然需求巨大，因此DIN-87版螺栓、螺母在欧洲需求仍然有很大市场。其实DIN-87版和GB螺栓仅在**系列的M10、M12，**系列的M14、M22对边上有区别，其它基本上是一致的。按标准分的螺栓螺母中*复杂的是美标。美标紧固件没有国家标准，所有紧固件标准都是以美国工业紧固件协会名义颁布IFI。而标准中大量技术参数均来自ANSI（美国国家标准）、ASME（美国材料实验协会）、ASTM（美国工程师协会）、SAE（美国汽车工程师协会）。我们现在采用的就是IFI颁布的标准。由于美标IFI标准一般都是2～3年就修订一次，标准汇编约每十年修订一次，因此不同版本的同内容页码秩序均有一定变化，如：精制六角头螺栓，第5版（78年版）的页码是A-10，第6版（88年版）页码则改为C-10，而第7版（98年版）页码则为C-12，因此接单必须要清楚标准的版本号，否则很易出现差错。

⑵非标准件：凡不同于相关标准的紧固件均属于非标件。非标件中包含了成形难度较大的异形件。当一个企业能生产异形件时说明它的技术力量已经有相当的实力，当前我们尚不具备这样的技术力量。生产异形件要求从原材料开始（它对原材料原始组织和晶粒度都有一定要求）,然后是球化退火工艺,变形量的分配工序,变形件的设计,模具的设计制造和异形件的调试。（很重要，因很多变形设计和模具设计的不足都可以通过调整来给予解决）。

2. 紧固件的重要技术参数

   
   

3. 几何尺寸中的重要技术参数

1.1螺纹精度：对螺纹件而言，螺纹精度是几何尺寸中*重要的一个技术参数。当前行业中规定以螺纹通止规来检测螺纹精度，能满足相应精度通止要求的螺纹都属于合格品，反之则不合格。

1.2对边：无论外六角、内六角还是其它几何形状的螺栓、螺母，只要存在对边尺寸，它必定是一个重要尺寸，它直接影响使用工具能否顺利扳拧。

1.3头部厚度：螺栓头部薄了，拉力实验可能会拉脱头部，厚了对企业制造用料加大。螺母薄了直接影响载荷试验数据（因螺母的载荷与螺纹的啮合面积有一定影响），厚了不经济。

1.4 螺栓长度：从经济的眼光应该做到允许的*小值。

1.5空白径：从经济的眼光应该做到空白径*细，*短，这样可以节约很多原材料，这与工艺、模具设计有很大关系。

⒉ 机械性能

机械性能是螺栓螺母的一个重要性能指标，它是通过破坏性实验来判断每一批次的栓或母是否满足相应等级的机械性能指标，工艺的变化可以改变相同材料制作的栓或母的机械性能指标。如：冷镦材料的改拔压缩率；通过热处理提高零件的机械性能。

3. 化学成份和热处理硬度

3.1热处理硬度大多数企业都忽略，只要拉力、载荷试验合格，一般都不作为合格与否的判断依据。

3.2美标螺栓螺母对材料化学成份要求多一点，原因在于美国的材料中含Mn量较高。因此我们在向美商供货时必须向客户提供替代材料的牌号，*好是经对方确认，以免产生不必要的纠纷。

三、紧固件的机械性能标记

1.  GB/T 3098.1有一套完整的螺栓、螺母、螺钉的机械性能等级标记制度，螺栓分为10个等级：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。

2. 数字等级的意义：标记中“.”前一组数字表示这一等级螺栓的公称抗拉强度的百分之一，如：4.8中的4表示公称抗拉强度为400N/mm²；8.8级中的8表示为公称抗拉强度为800N/mm²；标记中“.”后一组数字代表这一性能等级的“屈强比”的10倍。“6”表示这一性能等级的屈强比为0.6；“8”则表示这一性能等级的屈强比为0.8；

屈强比=公称屈服点（σ_s）/公称抗拉强度（σ_b）

屈强比的高低表示螺栓（料）被强化的程度的高低，即表示了螺栓的物理性能。

3. 屈强比的提高方法：

对于钢材，当我们无论采用哪种方法对它强化时（冷作硬化或调质），虽然屈服点和抗拉强度都有同时提高，但这两个指标被强化的程度却不同，屈服点的上升幅度比抗拉强度要高，因此强化的程度的增加，屈强比也会不断提高。在紧固件制造中采用的冷作硬化和热处理强化方式，其强化规律大致相同，只是淬火处理得到的强化可以使屈强比升得更高达0.9，其物理性能的表现为硬。

3. 屈强比的意义：

   
   

4. 4.1 可以用屈强比计算出该性能等级公称屈服点，即σ_s=屈强比×公称抗拉强度；

5. 4.2 可表明该性能等级是否受到强化的物理意义。

    屈强比为0.6级的螺栓表示未受到强化（或受到强化后需经过软化处理：如原材料冷拔    冷镦    退火处理），这个屈强比级别的螺栓物理性能表现为较软，它的机械性能应和它的退火、正火状态的原材料初始性能相一致（如3.6、4.6、5.6级的）。4.8、5.8、6.8级表示这种螺栓在加工时受到了加工硬化（冷拔  冷镦），物理性能表现为较硬（不需热处理就能达到）。而8.8级、10.9级和12.9级在冷作硬化后都需经过热处理强化（调质处理），物理性能表现为硬，强度和屈服点更高，塑性较低，这种螺栓被称为高强度螺栓。

⒌  等级与原材料的关系

3.6级螺栓：公称抗拉强度为300N/mm²，公称屈服点为180N/mm²，*小断后伸长率为25%，正好是Q195或10号钢用热镦工艺或车削工艺生产的产品性能等级。

4.6级螺栓：公称抗拉强度400N/mm²，公称屈服点240N/mm²，*小断后伸长率22%，正好是Q195钢热镦工艺生产的产品性能等级。

5.8级螺栓：只须用低碳钢在制造中给予20%以上的冷变形就能得到（制5.8级时拉拔量*好大一点）。

6.8级螺栓：35号钢经冷作硬化就达到6.8级的抗拉强度600N/mm²和0.8的屈强比。

8.8级螺栓：须用中碳钢如35、40钢经冷作硬化和热处理（调质）才能达到抗拉强度800N/mm²和0.8的屈强比。

⒍  碳钢紧固件用材料

6.1 所谓碳钢就是钢材中有碳元素的含量存在，我们根据其存在的多少将碳钢分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢。

低碳钢的含碳量：≤0.25%    如：10^＃、15^＃、Q235、Q195等；

中碳钢的含碳量：0.25～0.45% 如：35^＃、45^＃、1032、1035等；

高碳钢的含碳量：＞0.45%  不适宜制作紧固件。

6.2 合金钢

由于碳元素含量越高材料塑性变形的情况越差，＞45%的高碳钢根本无法制造紧固件，而中碳钢如40K、S45C*高只能制造10.9级的螺栓。而且40K、S45C如果不进行良好的原材料退火工序，那么不仅给冷成型带来很大难度，且模具寿命急剧降低。而在低中碳钢中掺入合金元素后，不仅能保证较少碳元素，且经冷变形热加工后螺栓自然能达到较高的级别。在碳钢中掺入合金元素后生成的钢材料就叫合金钢。冷镦用合金钢一般有：15Mn、15MnVB、20CrMo、35CrMo、40CrMo等。

上面我们基本上了解了碳钢材料与强度等级的关系，实际上强度等级主要取决于制作紧固件用的原材料初始强度。如果我们用含碳量≤0.25%的低碳钢去制造8.8级螺栓，那是做不到的。学习了上述基本知识，当我们接单后就可以根据订单准备必需的材料了。

4. 螺纹

⒈螺纹：是在形体的外表面或内表面的截面上有均匀螺旋线的凸起的形状实体。

⒉根据其结构特点和用途，螺纹可分为：

1. 普通螺纹：牙形为三角形，用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为：① 粗牙  ②细牙  两种 。相比较这两种螺纹除了具有共同点外，细牙螺纹连接强度更高，自锁性更好。

2. 传动螺纹：牙形有梯形、矩形、锯齿形及三角形，如蜗轮蜗杆上的螺纹，钻铣升降轴螺纹等。

3. 密封螺纹：靠内外螺纹作用中径互相咬合起到密封作用，以锥管螺纹为主。

我们这里主要介绍普通螺纹。

3.螺纹的公差等级：

a）美制螺纹的公差等级：

a-1）1A、1B（美制螺纹规定A为外螺纹，B为内螺纹），这是一个非常松的公差等级配合。

a-2）2A、2B是美制螺纹系列机械紧固件规定*通用的螺纹公差等级，中等级。

a-3）3A、3B是紧密的公差等级，用于**性的关键连接和紧固中。

图中我们可清楚看出：

1. 1A（B）内外螺纹配合的公差带较2A（B）宽，因此它们配合时较松，2A（B）又比3A（B）宽，因此在这三个等级中2A（B）属中等。3A（B）不仅公差带位置窄且外螺纹的中径偏差上限已同基本中径重合（与内螺纹配合时为0间隙），因此我们称它为紧密配合。

2. 同时内螺纹（或外螺纹）1级的中径公差带位置较2级、3级的均宽（制造容易），而2级的又比3级的宽，因此3级的螺纹制造较难（螺纹坯径公差小，模具寿命也较低）。

3. 从公差带具体数字中，我们经计算得出：1A级（或B级）公差较2A（或B）级大50%，较3A（B）级在75%。

b）公制螺纹的公差等级：

b-1）商用紧固件中外螺纹有3种等级：4h、6h、6g，内螺纹有5H、6H、7H。

等级中：外螺纹等级由阿拉伯数字加小写英文字母组成

  内螺纹等级由阿拉伯数字加大写英文字母组成。

  阿拉伯数字代表公差精度的级别，英文字母表示公差带位置。

b-2）公差带位置如图：

1. 图中我们可从公差带位置和大小判断内外螺纹配合的松紧程度。

2. H是内螺纹常用公差带位置，一般用在不作表面镀层或极薄的磷化膜为表面处理的内螺纹，G位置用在特殊场合，如较厚的镀层，一般很少用。

我厂采用商用紧固件常用的6H级内螺纹公差带制造螺母。

3. 外螺纹常用的公差带位置为h、g、f、e，公差精度为4、5、6级，（内螺纹有7级精度的）。我厂外螺纹镀前6g，镀后6H。

4. 公制螺栓螺母配合标准推荐使用6g/6H。

b-3）标记

无论螺栓螺母中的螺纹精度均以代号出现。

商用紧固件一般默认为：外螺纹镀前6g，镀后6h，内螺纹为6H，因此订单中不出现螺纹代号（除非另有要求）。

一个完整的螺栓代号

GB5783 M8×1×120-6g  左  粗牙时不标注螺距，右旋不标。

一个完整的螺母代号

GB6170 M10×1.25-6H  左   粗牙时不标注螺距，右旋不标。