内螺纹紧固件的高强度等级系统

影响内螺纹紧固件性能等级要素

螺母的保证载荷主要取决于外形尺寸、螺纹啮和长度、材料和热处理。与外螺纹紧固件不一样，决定螺栓强度是材料和热处理，螺母高度和壁厚尺寸是直接影响到螺母的保证载荷的主要因素之一。

螺母的厚度确定了螺纹啮合圈数，较厚的螺母壁厚增加了抗膨胀力的能力，当螺母轴向受力载荷时，螺壁受径向向外扩胀力——抵抗力，很明显与有同样的材料和硬度，较厚的高度和更厚壁的螺母或有较宽支撑面或法兰面的螺母，能承受的受力有更大载荷。

因此，螺母性能等级中不仅要规定材料和热处理，而且还必须规定螺母的厚度和较宽对边，即螺母型式。在相同的材料和热处理条件下，重型（大六角）螺母比标准六角螺帽承受能力要高，比薄型螺帽更高。

●螺母3种型式

1型普通六角螺母的厚度规定为0.875d，对边宽度为1.5D。d是螺母公称直径。

2型六角厚螺母的对边宽度和普通六角螺母相同，而厚度约为1d。

重型（大六角）螺母的对边宽度等于1.5d-1/8英寸，而厚度也是问为1d。

●螺母的性能等级

保证载荷是螺母机械性能的一项主要指标，要求螺母在承受一定轴向载荷时不应发生螺纹脱扣或螺壁破裂。

螺母的性能等级划分与螺母的型式有一定的关系，具体分为：

——低强度，保证载荷约475~689Mpa，采用低碳或中碳钢生产，不用热处理。

——中强度，保证载荷约826Mpa，采用中碳钢和中碳合金钢生产，要热处理

——高强度，保证载荷约1033——1240Mpa，采用中碳钢和中碳合金钢生产，要热处理。

——特殊强度，如使用在耐腐蚀，耐高温，耐低温环境等，采用中碳合金钢或不锈钢生产，要热处理。

——钢结构高强度螺母，保证载荷约1033——1240Mpa，采用中碳钢和中碳合金钢生产，要热处理；与高强度等级螺母相比，其螺母型式是重型（大六角）螺母。

米制内螺纹紧固件机械性能

ISO898:22012《碳钢和合金钢制造的紧固件机械性能——第2部分螺母》。

适用于螺纹公称直径M5<=D<=M39粗牙螺母和M8*1<=D<=M39*3的细牙螺帽、公称高度M>=0.45D的6H螺母，工作温度范围为-50℃~+150℃.

1 ISO898.2 标准的螺母三种形式

——1型（标准螺母），最小高度m min>=0.8D

——2型（高螺母），螺母高度m min≈0.9D或>0.9D

——0型（薄螺母），最小高度：0.45D<=m<0.8D

2 米制螺母标记制度

ISO898.2对二种型式的螺母厚度给出了二套标记制度。

标准型（1型）和高螺母（2型）

1型和2型螺母性能等级的代号，有一位数字组成。该数字为可与其搭配的螺栓、螺钉和螺柱的性能等级标记中左边的数字，即5、6、8、9、10、12、共6个性能等级

薄螺母（0型）

0型性能等级的代号，由两位数字组成。

a）第一位数字为“0”表示这种螺母比标准螺母或螺母降低了承受能力。因此当超载时，可能发生螺纹脱扣。

b）第二位数字表示用淬硬试验芯棒，测试的公称保证应力的1/100，以Mpa计

3 螺母型式和性能等级对应的公称直径范围

螺母型式和性能等级对应的公称直径范围

标准螺母（1型）和厚螺帽（2型）与外螺纹紧固件性能等级的搭配

螺栓和螺组装的几种典型的失效形式；

1）      螺杆断裂：

2）      螺杆的螺纹脱落；

3）      螺母的螺纹脱扣；

4）      螺母和螺杆的螺纹脱扣。

螺栓的断裂是突然发生的，比较容易发现。而不管是螺栓还是螺母的脱扣，是逐渐发生的。这种脱扣情况有时不易发现，因而可能因为紧固件脱扣失效造成事故。

4 关于薄螺母的说明

标准明确薄螺母不能设计用来抗脱扣（即不能承受轴向载荷），只用以连接起止动夹紧作用。新标准在标记上淡化了薄螺母保证载荷性能要求。对如何使用薄螺母做了说明；先将一个标准螺母（1型）或高螺母（2型）拧紧到装配工件上，然后再将薄螺母拧紧到标准螺母后面。

    5 关于厚度层（热处理）螺母的说明

标准明确指出内螺纹偏差大于零的螺母，会降低螺纹脱扣强度，（比如热镀锌螺母：6AZ,6AX）。螺母保证荷载为98%的最小脱扣强度。应注意热镀锌螺母扩孔加大攻丝会对性能的影响。

6 热处理螺母范围的规定

规定粗牙螺纹螺母——性能等级05级、8级[>M16普通螺母（1型）]、10级和12级应淬火并回火。细牙螺纹螺母——性能等级05级、6级（D>M16）、8级[普通螺母1型]、10级和12级应淬火并回火。并规定进行纵向截面检测，以确定在回火前有90%的马氏体组织结构，其他等级是否淬火并回火由生产企业自定。

7 硬度测试

硬度常规测试时应移去任何电镀层或其他图层并适当制备，在螺母支承面或对边上进行，有争议时，应在通过螺母轴心线的纵向截面上，约0.5m（螺母高度一半）位置，并尽量靠近螺纹大径处进行硬度试验。对淬火和回火螺母，表面硬度和芯部硬度都应符合标准规定。有争议时，维氏硬度试验为仲裁试验。

8 钢结构高强度螺母

钢结构高强度螺母的对边与厚度都要比普通型螺母要大，是重型系列螺母。强度等级相当于ISO898.2的10级（保证载荷1040Mpa），现行采用的标准是按GB/Y 1229 1231 和DIN 6915钢结构用螺帽的等级8H、10H级

美标内螺纹紧固件机械性能等级

美制螺母机械性能标准也是以ASTM和SAE标准为主颁发。

美国英制紧固件机械性能标准汇总表

1 美制螺母的强度等级参数

对碳钢螺母强度等级涵盖范围最广的系统是ASTM A563标准，该标准描述了8种不同等级并包含了规格从1/4英寸到4英寸螺母的强度等级。另一个强度等级标准是SAE J995标准，但他的涵盖范围有限——仅有三个等级。以及尺寸从1英寸到1/2英寸，甚至更小的螺母。A563中等级已全部包含了J995标准中的所有等级要素。ASTM A194/194M 标准是用于高温环境下碳素钢，合金钢和奥氏体不锈钢螺帽，标准规定了42等级。但其中两种碳钢等级2和2H——有着广泛的商业及工业用途。

美标UNC 8UN 6UN 碳钢螺母的机械性能要求

2 识别标记

A563的等级O A和B型螺母是不需要识别印记的，而其他等级的螺母必须要有识别标记，等级C和C3在其顶端表面上有三个等大小的标记。D和DH DH3等级的螺母则印有他们的扥及标号，等级C3  DH3都必须印有3这个数字，以证明螺母采用耐腐蚀钢制成，所以等级的螺母都必须进行等级识别并加印制造商的标识以作识别证明。SAEJ995标准中等级标识有A B C三种方法。

A标志法——适用于所有等级和规格标志。2级螺母不用标志，5级螺母目前在支撑面上间隔120·二条凹型弧线，8级螺母实在支承面上间隔60度二条凹型弧线。

B标记法——适用于5/8以上的螺母的标止，也分两种：第一种是原来的标志方法，2级螺母不用标志，5及螺母在支承面上有三条凹型弧线，8及螺母在支承面上六条凹型弧线；第二种是：2级螺母不用标志，5级是间隔120度在对角的倒角处制出二个凸或凹点，8级螺母是间隔60度在对角的倒角处制出二个凸或凹点。

C标记法——适用于六角钢棒加工的螺母

A194/194M中的2级和2H级的螺母是必须进行等级识别和制造商识别的，等级识标记是他的等级标记。一般薄型、开槽螺母不用制出等及和制造者标识。