高性能螺栓與普通螺栓區別

高性能螺栓與普通螺栓區別

高性能螺栓就是可承受的負荷比同規格的普通螺栓要大。普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。高性能螺栓的材料35＃鋼或其它優質材料，制成後進行熱處理，提高了性能。兩者的區別是材料性能的不同。

從原材料看：
       高性能螺栓採用高性能材料制造。高性能螺栓的螺杆、螺帽和墊圈都由高性能鋼材制作，常用 S45C(1045,45號鋼)、10B21硼鋼、40硼鋼、20錳钛硼鋼。而普通螺栓常用Q235鋼制造。

從性能等級上看：
      高性能螺栓，使用日益廣泛。常用8.8級和10.9級兩個性能等級，其中10.9級居多。普通螺栓性能等級要低，一般爲4.4級、4.8級、5.6級和8.8級。

從使用上看：
      建築結構的主構件的螺栓連接，一般均採用高性能螺栓連接。普通螺栓可重複使用，高性能螺栓不可重複使用。高性能螺栓一般用於永久連接。

高性能螺栓是預應力螺栓，摩擦型用扭矩扳手施加規定預應力，承壓型擰掉梅花頭。普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。普通螺栓只需擰緊即可。
普通螺栓一般爲4.4級、4.8級、5.6級和8.8級。高性能螺栓一般爲8.8級和10.9級，其中10.9級居多。

8.8級 與8.8S 是相同等級。普通螺栓與高性能螺栓的受力性能與計算方法均有所區別的。高性能螺栓的受力首先是通過在其內部施加預拉力P，然後在被連接件之間的接觸面上産生摩擦阻力來承受外荷載的，而普通螺栓則是直接承受外荷載的。


更具體的來說，高性能螺栓連接具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞、以及在動力荷載作用下不致鬆動等優點，是很有發展前途的連接方法。

高性能螺栓是用特制的扳手上緊螺帽，使螺栓產生巨大而又受控制的預拉力，通過螺帽和墊板，對被連接件也産生了同樣大小的預壓力。在預壓力作用下，沿被連接件 表面就會産生較大的摩擦力，顯然，只要軸力小於此摩擦力，構件便不會滑移，連接就不會受到破壞，這就是高性能螺栓連接的原理。

高性能螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移的，爲使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構件的夾緊力和增大構件接觸面的摩擦係數。構件間的夾緊力是靠對螺栓施加預拉力來實現的，所以螺栓必須采用高性能鋼制造，這也就是稱爲高性能螺栓連接的原因。

高性能螺栓連接中，摩擦系數的大小對承載力的影響很大。試驗表明，摩擦系數主要受接觸面的形式和構件的材質影響。爲了增大接觸面的摩擦系數，施工時常采用應噴砂、用鋼絲刷清理等方法對連接範圍內構件接觸面進行處理。
高性能螺栓實際上有摩擦型和承壓型兩種。
摩擦型高性能螺栓承受剪力的准則是設計荷載引起的剪力不超過摩擦力。
承壓型高性能螺栓則是以杆身不被剪壞或板件不被壓壞爲設計准則。

從受力特點來看：
        高性能螺栓施加預拉力和靠摩擦力傳遞外力。普通螺栓連接靠栓杆抗剪和孔壁承壓來傳遞剪力，擰緊螺帽時産生預拉力很小，其影響可以忽略不計，而高性能螺栓除了其 材料性能很高之外，還給螺栓施加很大預拉力，使連接構件間産生擠壓力，從而使垂直於螺杆方向有很大摩擦力，而且預拉力、抗滑移系數和鋼材種類都直接影響高性能螺栓的承載力。
根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。
        高性能螺栓最小規格M12，常用M16~M30，超大規格的螺栓性能不穩定，設計中應慎重使用。

高性能螺栓摩擦型和承壓型連接的區別：
        高性能螺栓連接是通過螺栓杆內很大的擰緊預拉力把連接板的板件夾緊，足以産生很大的摩擦力，從而提高連接的整體性和剛度，當受剪力時，按照設計和受力要求的不 同，可分爲高性能螺栓摩擦型連接和高性能螺栓承壓型連接兩種，兩者的本質區別是極限狀態不同，雖然是同一種螺栓，但是在計算方法、要求、適用範圍等方面都有很大的不同。

在抗剪設計時

高性能螺栓摩擦型連接是以外剪力達到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作爲極限狀態，也即是保證連接在整個使用期間 內外剪力不超過最大摩擦力。板件不會發生相對滑移變形（螺杆和孔壁之間始終保持原有的空隙量），被連接板件按彈性整體受力。在抗

高性能螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力，這時被連接板件之間發生相對滑移變形，直到螺栓杆與孔壁接觸，此後連接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力，最後以杆身剪切或孔壁承壓破壞作爲連接受剪的極限狀態。

總之，摩擦型高性能螺栓和承壓型高性能螺栓實際上是同一種螺栓，只不過是設計是
否考慮滑移。摩擦型高性能螺栓絕對不能滑動，螺栓不承受剪力，一旦滑移，設計就認爲達到破壞狀態，在技術上比較成熟；承壓型高性能螺栓可以滑動，螺栓也承受剪力，最終破壞相當於普通螺栓破壞（螺栓剪壞或鋼板壓壞）。

度量單位

度量

       當今世界上長度計量單位主要有兩種，一種爲公制，計量單位爲米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在歐州、我國及日本等東南亞地區使用較多，另一種爲英制，計量單位主要爲英寸（inch），相當于我國舊制的市寸，在美國、英國等歐美國家使用較多。

1、公制計量：（10進制）
      1m =100 cm=1000 mm
2、英制計量：（8進制）
      1英寸=8英分 1英寸=25.4 mm 3/8¢¢×25.4 =9.52
3、1/4¢¢以下的産品用番號來表示其稱呼徑，如：
      4#， 5#， 6#， 7#， 8#， 10#， 12#

螺紋

一、螺紋是一種在固體外表面或內表面的截面上，有均勻螺旋線凸起的形狀。根據其結構特點和用途可分爲三大類：

1. 普通螺紋：牙形爲三角形，用于連接或緊固零件。普通螺紋按螺距分爲粗牙和細牙螺紋兩種，細牙螺紋的連接強度較高。
2. 傳動螺紋：牙形有梯形、矩形、鋸形及三角形等。
3. 密封螺紋：用于密封連接，主要是管用螺紋、錐螺紋與錐管螺紋。 

二、螺紋配合等級：
        螺紋配合是旋合螺紋之間鬆或緊的大小，配合的等級是作用在內外螺紋上偏差和公差的規定組合。

（一）、對統一英制螺紋，外螺紋有三種螺紋等級：1A、2A和3A級，內螺紋有三種等級：
        1B、2B和3B級，全部都是間隙配合。等級數字越高，配合越緊。在英制螺紋中，偏差僅規定1A和2A級，3A級的偏差爲零，而且1A和2A級的等級偏差是相等的。
等級數目越大公差越小。

1. 1A和1B級，非常松的公差等級，其適用于內外螺紋的允差配合。
2. 2A和2B級，是英制系列機械緊固件規定最通用的螺紋公差等級。
3. 3A和3B級，旋合形成最緊的配合，適用于公差緊的緊固件，用于安全性的關鍵設計。
4. 對外螺紋來說，1A和2A級有一個配合公差，3A級沒有。1A級公差比2A級公差大50%，比3A級大75%，對內螺紋來說，2B級公差比2A公差大30%。1B級比2B級大50%，比3B級大75%。

（二）、 公制螺紋，外螺紋有三種螺紋等級：4h、6h和6g，內螺紋有三種螺紋等級：5H、6 H、7H。（日標螺紋精度等級分爲I、II、III三級，通常狀況下爲II級）在公制螺紋中，H和h的基本偏差爲零。G的基本偏差爲正值，e、f和g的基 本偏差爲負值。如圖所示：

1.  H是內螺紋常用的公差帶位置，一般不用作表面鍍層，或用極薄的磷化層。G位置基本偏差用于特殊場合，如較厚的鍍層，一般很少用。
2. g常用來鍍6-9um的薄鍍層，如産品圖紙要求是6h的螺栓，其鍍前螺紋采用6g的公差帶。
3. 螺紋配合最好組合成H/g、H/h或G/h，對于螺栓、螺母等精密緊固件螺紋，標准推薦採用6H/6g的配合

（三）、螺紋標記
四、自攻、自鑽螺紋的主要幾何參數：
（一）、大徑/牙外徑（d1），爲螺紋牙頂重合的假想圓柱直徑。螺紋大徑基本代表螺紋尺寸的公
稱直徑。
（二）、小徑/牙底徑（d2）：爲螺紋牙底重合的假想圓柱直徑。
（三）、牙距（p）：爲相鄰牙在中經線上對應兩點的軸向距離。在英制中以每一英寸（25.4
mm）內的牙數來表明牙距。
下表列舉常用規格的牙距（公制）牙數（英制）

1、公制自攻牙：
規格 S T

ST                    牙距
1.5 ST             0.5
1.9 ST             0.6
2.2 ST             0.8
2.6 ST             0.9
2.9 ST             1.1
3.3 ST             1.3
3.5 ST             1.3
3.9 ST             1.3
4.2 ST             1.4
4.8 ST             1.6
5.5 ST             1.8
6.3 ST             1.8
8.0 ST             2.1
9.5 ST             2.1


2、英制自攻牙：
規格 4# 5# 6# 7# 8# 10# 12# 14#
牙數 AB牙 24 20 20 19 18 16 14 14
A牙 24 20 18 16 15 12 11 10


材料
一、目前市場上標准件主要有碳鋼、不鏽鋼、銅三種材料。

（一）碳鋼。我們以碳鋼料中碳的含量區分低碳鋼，中碳鋼和高碳鋼以及合金鋼。

1. 低碳鋼C%≤0.25%國內通常稱爲A3鋼。國外基本稱爲1008，1015，1018，1022等。主要用於4.8級螺栓及4級螺母、小螺絲等無硬度要求的産品。（註：鑽尾釘主要用1022材料。）
2. 中碳鋼0.25%3、高碳鋼C%>0.45%。目前市場上基本沒使用
3. 合金鋼：在普碳鋼中加入合金元素，增加鋼材的一些特殊性能：如35、40鉻鉬、SCM435，10B38。芳生螺絲主要使用SCM435鉻鉬合金鋼，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。

（二）不鏽鋼。性能等級：45，50，60，70，80
      主要分奧氏體（18%Cr、8%Ni）耐熱性好，耐腐蝕性好，可焊性好。A1，A2，A4
馬氏體、13%Cr耐腐蝕性較差，強度高，耐磨性好。C1，C2，C4鐵素體不鏽鋼。18%Cr冷鍛性較好，耐腐蝕性強於馬氏體。目前市場上進口材料主要是日本産品。按級別主要分SUS302、SUS304、SUS316。

（三）銅。常用材料爲黃銅…鋅銅合金。市場上主要用H62、H65、H68銅做標準件。
碳鋼産品所使用的盤元：
    序號 種類 可選用的材質

1.  4.8級六角螺栓 1008K 1010 1015K
2.  6.8級六角螺栓 1032 1035 1040 CH38F 1039
3.  8.8級六角螺栓 1035ACR(M10以下)1040ACR（M12以上）CH38F 1045ACR 1039 10B21 10B33 10B38
4.  8.8級內六角螺栓 CH38F 1039 10B21（M10-M12）10B33（M14）10B38（M12-M24）10B21
5.  10.9級六角螺栓 1045ACR 10B38
6.  │8│級螺帽 1008K 1010
7.  8級螺帽 1015 10級螺帽 CH38F 1039 10B21 10B33
8.  12級螺帽 1039 10B21 10B33 10B38
9.  馬車螺絲 1008 1010 1015
10.  六角緣凸螺栓 CH38F 1039 10B21 10B33 10B38
11.  六角木螺絲 1008K 1010
12.  自攻釘、牆板釘
13. 鑽尾釘、夾板釘 1018 1022 CH22A
14. 機螺釘家俱螺絲 1008 1010

三、材料中各類元素對鋼的性質的影響：
1、碳（C）：提高鋼件強度，尤其是其熱處理性能，但隨著含碳量的增加，塑性和韌性下降，並會影響到鋼件的冷鐓性能及焊接性能。
2、錳（Mn）：提高鋼件強度，並在一定程度上提高可淬性。即在淬火時增加了淬硬滲入的強度，錳還能改進表面質量，但是太多的錳對延展性和可焊性不利。並會影響電鍍時鍍層的控制。
3、鎳（Ni）：提高鋼件強度，改善低溫下的韌性，提高耐大氣腐蝕能力，並可保證穩定的熱處理效果，減小氫脆的作用。
4、鉻（Cr）：能提高可淬性，改善耐磨性，提高耐腐蝕能力，並有利于高溫下保持強度。
5、钼（Mo）：能幫助控制可淬性，降低鋼對回火脆性的敏感性，對提高高溫下的抗拉強度有很大影響。
6、硼（B）：能提高可淬性，並且有助于使低碳鋼對熱處理産生預期的反應。
7、礬（V）：細化奧氏體晶粒，改善韌性。
8、矽（Si）：保證鋼件的強度，適當的含量可以改善鋼件塑性和韌性。

四、關于不鏽鋼材質之特性簡介（304、316）
（一） 該三種材質均爲300系列的奧氏體不鏽鋼，其化學成分如下：
名稱 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu
304M ≤0.06 ≤1.0 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.03 8.91-10.0 18.0-20.0 0 0
316 ≤0.03-0.06 ≤1.0 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.03 10.0-14.0 16.0-18.0 2.0-3.0 0
304HC ≤0.08 ≤1.0 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.03 8.0-10.5 17.0-19.0 0 1.0-3.0
（二） 主要化學成分與不鏽鋼性能之關系。

1. 碳C 可增加硬度和強度，含量過高會降低其延展性和耐蝕性
2. 鉻Cr 可增加耐蝕性、抗氧化性，使品粒細化，增加強度，硬度和耐磨性
3. 鎳Ni 可增加高溫強度、耐蝕性，降低冷加工硬化之速率
4. 钼Mo增加強度，對氧化物和海水的耐蝕性優良
5. Cu利于冷加工成型，降低磁性

（三）材質之其它性能

1. 以上材質正常狀態無磁性。304M冷加工後略有磁性（1.6u-2.0u左右）；304HC磁性爲（1.01u-1.6u左右）；316材質冷加工後磁性小于1.01u。
2. 各材質均有良好的延展性，易冷加工成型，抗拉強度、屈服強度、均可達到要求。（Ts抗拉強度min700N/mm, Ys屈服強度 min 450N/mm）

（四）結論

1. 304M、304HC、316三種材質是目前300系列奧氏體不鏽鋼使用最廣的材質之一。各材質明顯差異爲：冷加工後材質磁性爲316
2. 總之，不鏽鋼標准件特性爲耐腐蝕、美觀、衛生，但其強度、硬度正常情況下相當于碳鋼（6.8級）故對不鏽鋼産品應不可撞擊、敲打、注意維護其表面光潔度、 精度，且不能和使用碳鋼産品一樣隨便施加力量，亦不可施力過大，同時因不鏽鋼延展性好，在使用時産生鋼屑易粘于螺帽牙級處，增加摩檫力，易導致鎖死，而使 用碳鋼即使産生鐵屑也會掉落，相對于不鏽鋼不易鎖死。

産品大類
（一）、六角螺栓（HEXAGON HEAD BOLTS）
     1、 英制螺栓參照標准爲ANSI/ASME B18.2.1，日標參照JIS B1180（韋氏牙）。英制參照BSW916（韋氏牙）。
       （1）、HEX MACHINE BOLT：無華司、有束尾、半牙六角螺栓，
       （2）、HEX TAP BOLT：無華司、無束尾、全牙六角螺栓，
       （3）、HEX CAP SCREWS：有華司、有束尾、半牙六角螺栓，
    2、公制螺栓參照標准如下，其相互區別如表所示：
          老國標 新國標 ISO標准 DIN(德標)
          GB30
          GB5780(半牙)
          GB5781(全牙)
          GB5782(半牙)
          GB5783(全牙) ISO4016
          ISO4018
          ISO4014
          ISO4017 DIN601
          DIN558
          DIN931
          DIN933
（二）、馬車螺絲/圓頭方頸螺栓（Carriage Bolts）：
         ANSI/ASME B18.5；DIN603；ISO 8677；GB12；GB14
（三）、內六角螺栓（Hexagon socket-head cap screws）：
          DIN912；GB70； ISO4762； ANSI /ASME B18.3
（四）、六角木螺絲（Hexagon Head Lag Screws）：
ANSI/ASME B18.2.1 DIN 571
（五）、家俱螺絲（Furniture screws）：依客戶標准
（六）、六角法蘭螺栓(Hexagon Flange Bolt)： IFI 111 GB 5787 DIN 92

三、標誌、性能等級
（1）、 標誌。六角頭螺栓和螺釘（螺紋直徑≥5mm）。需在頭部頂面用凸字或凹字標志，或在頭部側面用凹字標志。包括性能等級、廠標。碳鋼：強度等級標記代號由 “•”隔開的兩部分數字組成。標記代號中“•”前數字部分的含義表示公稱抗拉強度，如4.8級的“4”表示公稱抗拉強度400N/MM²的1/100。標 記代號中“•”和點後數字部分的含義表示屈強比，即公稱屈服點或公稱屈服強度與公稱抗拉強度之比。如4.8級産品的屈服點爲320 N/mm2。不鏽鋼産品強度等級標誌由“—”隔開的兩部分組成。標志代號中“—”前符號表示材料。如：A2，A4等標志“—”後表示強度，如：A2-70
（2）、等級。碳鋼：公制螺栓機械性能等級可分爲：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、 10.9、12.9共10個性能等級。不鏽鋼分爲60,70,80(奧氏體)；50,70,80,110(馬氏體)；45,60（鐵氏體）三類。

螺栓性能等級的含義

螺栓性能等級的含義

        鋼結構連接用螺栓性能等級可分為3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、 10.9、12.9等10個等級，其中8.8級以上螺栓材質爲低碳合金鋼或中碳鋼並經熱處理（淬火、回火），通稱爲高性能螺栓，其餘通稱爲普通螺栓。
        螺栓性能等級標號有兩部分數字組成，分別表示螺栓材料的公稱抗拉強度值和降伏強度比值。例如，性能等級4.6級的螺栓，其含義是：

• 螺栓材質公稱抗拉強度達400MPa級；
• 螺栓材質的降伏強度比值爲0.6；
• 螺栓材質的公稱降伏強度達400×0.6=240MPa

     性能等級10.9級高性能螺栓，其材料經過熱處理後，能達到：

• 螺栓材質公稱抗拉強度達1000MPa級；
• 螺栓材質的降伏強度比值爲0.9；
• 螺栓材質的公稱降伏強度達1000×0.9=900MPa級

螺栓性能等級的含義是國際通用的標准，相同性能等級的螺栓，不管其材料和産地的區別，其性能是相同的，設計上只選用性能等級即可。
強度等級所謂8.8級和10.9級
是指螺栓的抗剪切應力等級爲8.8GPa和10.9Gpa

8.8 公稱抗拉強度800N/mm² 公稱降伏強度640N/mm²
一般的螺栓是用"X.Y"表示強度的，
X*100=此螺栓的抗拉強度，
X*100*（Y/10）=此螺栓的降伏強度
（因爲按標識規定：降伏強度/抗拉強度=Y/10）

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如4.8級
則此螺栓的
抗拉強度爲：400MPa
降伏強度爲：400*8/10=320MPa
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另：不鏽鋼螺栓通常標爲A4-70，A2-70的樣子，意義另有解釋