螺栓的强度等级是衡量其机械性能(主要是抗拉强度和屈服强度)的关键指标。不同国家和地区有不同的标准体系,但国际上最常用的是公制(ISO)强度等级和英制(SAE强度等级)。
以下是主要的螺栓强度等级体系:
一、公制螺栓强度等级(ISO标准,广泛用于中国GB、欧洲EN、国际ISO等)
公制螺栓的强度等级通常用两个数字中间加小数点表示,如 4.6, 5.6, 6.8, 8.8, 10.9, 12.9 等。
第一个数字: 表示螺栓材料的公称抗拉强度的 1/100(单位:MPa)。
例如,8.8级螺栓的第一个数字是8,表示其公称抗拉强度为 8 × 100 = 800 MPa。
第二个数字: 表示螺栓材料的屈强比(屈服强度与抗拉强度的比值)的 10倍。
例如,8.8级螺栓的第二个数字是8,表示其屈强比为 8 ÷ 10 = 0.8。因此其公称屈服强度为 800 MPa × 0.8 = 640 MPa。
常用公制螺栓强度等级及其性能(近似值)
| 强度等级 | 公称抗拉强度 (MPa) | 公称屈服强度 (MPa) | 公称硬度 (HV) | 典型材料与处理 | 典型应用 |
| :
| 4.6 | 400 | 240 | ~120 HV | 低碳钢 (如Q235) | 低强度要求场合,如轻载荷连接、非关键结构件 |
| 5.6 | 500 | 300 | ~150 HV | 低碳钢或中碳钢 | 中等载荷,比4.6稍高要求 |
| 6.8 | 600 | 480 | ~190 HV | 中碳钢 | 中等载荷,介于5.6和8.8之间 |
| 8.8 | 800 | 640 | 250-320 HV | 中碳钢 (如35, 45),淬火并回火处理 | 最常用的高强度螺栓,汽车、机械、一般结构 |
| 9.8 | 900 | 720 | 290-360 HV | 中碳钢、中碳合金钢,淬火并回火 | 要求稍高于8.8级的场合 |
| 10.9 | 1000 | 900 | 320- 38 0 HV | 中碳合金钢、硼钢 (如35CrMo, 40Cr),淬火并回火 | 高强度螺栓,汽车关键部件(如连杆、悬挂)、重载机械、压力容器 |
| 12.9 | 1200 | 1080 | 385-435 HV | 合金钢 (如35CrMo, 42CrMo),淬火并回火 | 极高强度螺栓,航空航天、高性能赛车、精密机械等极端重载场合 |
标记: 强度等级通常刻在螺栓头部顶端。
二、英制螺栓强度等级(SAE标准,主要用于北美)
英制螺栓的强度等级通常用SAE等级表示,如 SAE Grade 2, Grade 5, Grade 8。
标记: SAE等级通常用头部顶端的径向线数或文字表示:
Grade 2: 无标记或“-” (通常为低碳钢)
Grade 5: 三条径向线 (通常为中碳钢,淬火并回火)
Grade 8: 六条径向线 (通常为中碳合金钢,淬火并回火)
常用SAE螺栓强度等级及其性能(近似值)
| SAE等级 | 公称抗拉强度 (ksi) | 公称抗拉强度 (MPa) | 公称屈服强度 (ksi) | 公称屈服强度 (MPa) | 典型材料与处理 | 对应公制等级 (近似) |
| :--
| 1 | 60 | 414 | 36 | 248 | 低碳钢 | ~4.6 |
| 2 | 74 | 510 | 57 | 393 | 低碳钢 | ~5.6 |
| 5 | 120 | 827 | 92 | 634 | 中碳钢,淬火并回火 | 8.8 |
| 8 | 150 | 1034 | 130 | 896 | 中碳合金钢,淬火并回火 | 10.9 |
1 ksi ≈ 6.895 MPa
三、结构用高强度螺栓(ASTM标准)
主要用于建筑、桥梁等钢结构连接,要求更高,并且强调预紧力控制。
ASTM A325: 高强度结构螺栓(类似SAE Grade 5 / ISO 8.8),常用于通用钢结构。
ASTM A490: 更高强度的结构螺栓(类似SAE Grade 8 / ISO 10.9),用于需要更高承载力的关键连接。
标记: A325通常头部标“A325”, A490标“A490”或三个放射状标记。
四、其他标准体系
德标 (DIN): 强度等级标记与ISO基本相同(如8.8, 10.9)。
日标 (JIS): 强度等级如4T, 7T(T代表抗拉强度kgf/mm²,7T≈700MPa≈10.9级)。
国标 (GB/T): 完全采用ISO的强度等级标记(4.8, 8.8, 10.9, 12.9)。
选择螺栓强度等级的关键因素
1. 应用需求: 连接承受的载荷类型(拉力、剪力、复合载荷)和大小。
2. 安全系数: 必须留有足够的安全裕度。关键或动载荷场合需要更高的安全系数。
3. 匹配性: 螺栓、螺母、垫圈应匹配使用相同或兼容的强度等级和标准。高强度螺栓必须配用高强度螺母。
4. 材料与成本: 等级越高,材料和处理成本越高。不应过度选用过高等级。
5. 预紧力要求: 高强度连接(特别是A325/A490)依赖精确的预紧力控制(扭矩法、转角法、扭矩-转角法、直接张力指示器等)。
6. 环境因素: 腐蚀环境可能需要考虑不锈钢螺栓(其强度等级体系不同,如A2-70, A4-80)或采取防腐措施。
4.6, 5.6, SAE 2: 低强度,一般应用。
8.8, SAE 5, ASTM A325: 最常用的高强度等级,适用范围极广。
10.9, SAE 8, ASTM A490: 更高强度,用于关键或重载场合。
12.9: 极高强度,用于要求最严苛的场合。
务必根据具体的设计要求、标准和规范来选择合适的螺栓强度等级。在不确定时,应咨询专业工程师或参考相关设计手册。 选择正确的螺栓等级对于确保连接的安全性和可靠性至关重要。