紧固件机械性能说明之欧阳美创编.docx

紧固件机械性能说明之欧阳美创编.docx

《紧固件机械性能说明之欧阳美创编.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《紧固件机械性能说明之欧阳美创编.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

紧固件机械性能说明之欧阳美创编

1）紧固件的含义

时间：

2021.01.01

创作：

欧阳美

商品紧固件材料不用材料钢号，而用性能等级表达。

① 碳钢：

   a） 碳钢螺栓、螺柱和螺钉在GB/T3098.1-2000《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》中的性能等级的标代号由“·”隔开的两部分数字组成：

   第一部分数字（“·”前）表示抗拉强度（σb）的1/100；

   第二部分数字（“·”后）表示公称屈服点（σs）或公称规定非比例伸长应力（σp0.2）与公称抗拉强度（σb）比值（屈强比）（σs/σb）的10倍。

   这两部分数字的乘积为公称屈服点（σs）或公称规定非比例伸长应力（σp0.2）的10倍。

   性能系列为：

3.6，4.6，4.8，5.6，5.8，6.8，8.8，9.8，10.9，12.9。

   例如：

“8.8级”即为公称抗拉强度σb=800MPa，公称屈服点σs=640MPa。

   b）螺母在GB/T3098.2-2000《紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹》中性能等级的标记，当公称高度大于0.8D时，用公称抗拉强度σb的1/100来表示性能等级，性能等级系列为：

4，5，6，8，10，12；当公称高度大于或等于0.5D且小于0.8D时（即扁螺母），用“0”及一个数字标记，其中数字表示用淬硬心棒测出的保证应力的1/100，而“0”表示这种螺母组合件的实际承载能力比数字表示的承载能力低，例如：

0.4级即公称保证应力400MPa，实际保证应力380MPa。

   c）紧定螺钉在GB/T3098.3-2000《紧固件机械性能 紧定螺钉》中的性能等级标记代号由数字和字母组成，数字部分表示最低维氏硬度值的1/10，字母H表示硬度，性能等级系列为：

14H，22H，33H，45H。

例如22H即维氏硬度220。

   d）平垫圈的性能等级标记代号由数字和字母组成，数字部分表示最低的维氏硬度值，字母HV表示硬度，性能等级系列为：

100HV，140HV，200HV，300HV。

例如：

140HV即维氏硬度140。

②不锈钢。

不锈钢螺栓、螺柱、螺钉和螺母在GB/T3098.6-2000《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》中的性能等级的标记由材料组别和性能等级两部分组成：

   第一部分由字母和数字组成在“-”前表示钢的组别，标记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分范围。

   第二部分数字在“-”之后表示产品的性能等级，其数字为公称抗拉强度（σb）的1/10。

   性能系列为：

A1-50，A2-50，A3-50，A4-50，A5-50，A1-70，A2-70，A3-70，A4-70，A5-70，A1-80，A2-80，A3-80，A4-80，A5-80，C1-50，C1-70，C1-110，C3-80，C4-70，F1-45，F1-60。

   例如：

“A4”为00Cr17Ni14Mo2；“A2”为0Cr18Ni9。

A2-50与A2-70虽然可以是同样的材料，但通过冷作硬化可使σb改变。

   平垫圈性能等级的标记代号由字母和数字组成，字母表示材料类别，数字部分表示最低的维氏硬度值。

性能等级系列为：

A140，A200，A350。

例如：

A140即奥氏体不锈钢维氏硬度大于或等于140。

不锈钢材料的类别、组别、参考材料牌号

类别

组别

参考材料牌号

奥氏体不锈钢

A1

1Cr18Ni9

A2

0Cr18Ni9，00Cr18Ni10

A3

C≤0.08；Si≤1；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr≤16～19；Ni≤9～12；Cu≤1；Ti≥5×C%～0.8

A4

0Cr18Ni12Mo2Ti，00Cr17Ni14Mo2，00Cr18Ni12Mo2Ti，00Cr17Ni14Mo3

A5

C≤0.08；Si≤1；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr≤16～18.5；Ni≤10.5～14；Cu≤1；Ti≥5×C%～0.8或Ta≥10×C%～1.0；

马氏体不锈钢

C1

1Cr13

C3

1Cr17Ni2

C4

2Cr13

铁素体不锈钢

F1

1Cr17

2）商品紧固件在管法兰中的使用限制条件。

高温、剧烈循环场合或PN≥16.0MPa的高压条件下应选用全螺纹螺柱。

a）商品级六角螺栓在下列情况限制使用：

PN＞1.6MPa；

剧烈循环场合；

半金属或金属垫片场合；

易燃、易爆及毒性危害程度较大。

b）商品级双头螺柱及螺母在下列情况下限制使用：

PN＞4.0MPa；

剧烈循环场合；

半金属或金属垫片场合。

3）螺栓（柱）的硬度（布氏硬度HB）应比螺母高20～30，相同强度级别的材料可以通过不同热处理状态实现。

4）高温下操作时连接用的螺栓，法兰应采用耐热钢或抗蠕变钢。

5）对于奥氏体钢法兰的连接螺栓（柱）、螺母材料，当工作温度t≤100℃时，一般允许采用碳钢制造，当工作温度100℃＜t＜300℃时，其材料由验算确定。

当工作温度t≥300℃时，法兰连接螺栓（柱）、螺母必须采用与法兰线膨胀系数相近的材料。

6）低温压力容器用螺栓（柱）等紧固件不得采用一般的铁素体商品紧固件。

符合低温低应力工况的压力容器，当其调整后的设计温度等于或高于-20℃时，可不受此限制。

7）紧固件用配套螺母允许使用一般的商品螺母，但使用温度应不低于-40℃。

8）设计温度不低于-100℃的铁素体钢容器，应采用铁素体钢紧固件。

设计温度低于-100℃的奥氏体钢容器，应采用奥氏体钢紧固件。

9）符合GB/T3098.6《紧固件机械性能—不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母》A2级的奥氏体钢商品紧固件可使用至不低于-40℃的低温压力容器。

10）商品级紧固件不宜使用于介质毒性程度为极度、高度危害及三类容器。

11）螺柱用钢材使用温度低于或等于-20℃时，应进行使用温度下的低温冲击试验。

12）用于使用温度低于或等于0℃至大于-20℃的螺栓及螺母材料40MnB、40MnVB应进行使用温度下的冲击试验，冲击功最低值AKV≥27J。

维氏硬度

　　代号：

HV

　　单位：

kgf/mm2

　　简介：

维氏硬度英文词条名：

Vickers-hardness表示材料硬度的一种标准。

由英国科学家维克斯首先提出。

以49.03~980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。

它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。

维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷1.961~<49.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，试验负荷<1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。

HV-适用于显微镜分析。

维氏硬度（HV）以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。

　　计算公式为：

维氏硬度计算公式

P为载荷，如10kg。

d为压痕对角线长度（mm）。

HV10

维氏硬度计测量范围宽广，可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。

　　测试样图：

陶瓷抛光样品压痕光学显微镜照片（对角线d）

布氏硬度

　　（BrinellHardness）

布氏硬度范围:

　　范围为8~650HBW

　　布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F（N）,把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面（图1），保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d （mm），然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据 d 从已备好的布氏硬度表中查出HB值。

这里公式错误，应该再乘以2，h=括号内的1/2。

　　由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准的试验力F和压头直径D，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。

因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。

　　国家标准（GB231-84）规定布氏硬度试验时，常用的0.102F/D的比例为30、10、2.5三种，根据金属材料的种类、试样硬度范围和厚度的不同，按下表（布氏硬度试验规范）选择试验压头（钢头）的直径D、试验力F及保持时间。

布氏硬度试验规范

GB/T95-2002平垫圈C级硬度等级为100HV适用于性能等级至6.8级、产品等级为C级的六角头螺栓和螺钉；性能等级至6级、产品等级为C级的六角螺母；表面淬硬的自挤螺钉。

当用于夹紧软材料零件或者工件上大的螺栓通孔时，使用者应校验本类型垫圈的适用性。

GB/T96.1-2002大垫圈A级硬度等级为200HV和300HV符合本标准的垫圈适用于夹紧软材料零件或者工件上大的螺栓通孔。

硬度等级为200HV级的垫圈适用于性能等级至8.8级、产品等级为A级和B级的六角头螺栓和螺钉；性能等级至8级、产品等级为A和B级的六角螺母；不锈钢及类似化学成分的六角头螺栓、螺钉和六角螺母；表面淬硬的自挤螺钉。

硬度等级为300HV级的垫圈适用于：

性能等级至10.9级、产品等级为A和B级的六角头螺栓和螺钉；性能等级至10级、产品等级为A和B级的六角螺母。

GB/T96.2-2002大垫圈C级硬度等级为100HV产品等级为C级符合本标准的点群适用于夹紧软材料零件或者工件上大的螺栓通孔。

但对后者应校验垫圈厚度的适用性。

硬度等级为100HV的垫圈适用于性能等级至6.8级、产品等级为C级的六角头螺栓和螺钉；性能等级至6级、产品等级为C级的六角螺母；表面淬硬的自挤螺钉。

GB/T97.1-2002平垫圈A级硬度等级为200HV和300HV级、产品等级为A级当用于夹紧软材料零件或者工件上大的螺栓通孔时，使用者应校验这类垫圈的适用性。

硬度等级为200HV级的垫圈适用于：

性能等级至8.8级、产品等级为A和B级的六角头螺栓和螺钉；性能等级至8级、产品等级为A和B级的六角螺母；不锈钢及类似化学成分的六角头螺栓、螺钉和六角螺母；表面淬硬的自挤螺钉。

硬度等级为300HV级的垫圈适用于：

性能等级至10.9级、产品等级为A和B级的六角头螺栓和螺钉；性能等级至10级、产品等级为A和B级的六角螺母。

时间：

2021.01.01

创作：

欧阳美