美国紧固件第七版介绍

美国IFI第七版紧固件 标准介绍 （2003年版） 目　　　录 一、新标准特点： 二、美制UN螺纹 三、螺纹镀层捡验 四、新标准机械性能与材料 1．机械性能标准 2. 机械性能等级和材料（外螺纹紧固件、内螺纹紧固件、钢结构螺栓组件） 3、产品标志 五. IFI－7版抽样检验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 标准简介 概述：　美国紧固件IFI-2003第七版，有米制和英寸制版本的二种标准。本文主要叙述IFI-第七版（2003年）英寸制新标准中|：螺纹和检测、机械性能、产品标准序号和质量检验的一些 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。新版技术条件的内容与第五版和第六版相比，有较多的变化，希引起同行的注意。 一、新标准特点： 1. IFI紧固件标准是美国工业紧固件协会组织编写、收集了ANSI、ASME、ASTM、SAE、IFI有关紧固件的各种标准和技术参数要求，合订汇编成一本综合性的紧固件标准汇编。 ANSI 美国国家标准 ASTM 美国材料试验协会 ASME 美国工程师协会 SAE 美国汽车工程师协会 I F I 美国工业紧固件协会 2． 标准的年份： ANSI、ASME、ASTM、SAE、IFI（单行本）标准一般是每2~3年修订一次。IFI紧固件标准汇编大约每十年修订一次。第五版是78年出版，第六版是88年出版，第七版是2003年2月出版。修订以后，机械性能基础标准有较大的更新和增加，经统计就机械性能标准从原来20个增加到现在25个，相关技术条件内容也有较多的变化,可以讲每个标准都有变化，有些技术条款是提高了，有些内容是更具体，可操作性更强了。如： A. 美国ASTM A307- 90年的标准，强度等级只有A和B级二个级别。这次IFI-7版的强度等级又 增加了一个，有A、B、C级三个等级。最近有一单位不知新标准C级就相当于ISO的4.6级，接单盲目生产引起质是索赔。 B. 钢结构螺栓标准ASTM A325/A490从原来有3个等级减到2个等级。而条款却提高了，主要是取消了用低碳马氏体钢生产的螺栓等级。（见本文第14页） C. 美制2级螺栓原来化学成份没有下限要求，现规定下限不能少于0.15的含碳量。对材料要求高了，这样对冷镦工艺带来一定的麻烦，如材料不好产品开裂就多了。 D. 螺纹检测方法可操作性更强；几个标准都明确了热浸镀锌螺纹的扩孔尺寸，以前螺纹扩孔尺寸的内容是十分含糊。所以热浸镀锌螺纹通止规的贸易争议也多。 3．标准页码序列号的变化： 　平时常说的A-10、D-6、D-12并不是标准号，而是IFI第五版的页码序列号，版本变了当然页码序列号也要变。第七版螺栓和螺母标准序列号见下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 。 表1 IFI第五版、第六版、第七版螺栓和螺母标准页码间的变化 IFI标准年份 产品名称 第五版 第六版 第七版 方头螺栓 A-5 C-4 C-6 六角粗制螺栓 A-6 C-6 C-8 六角精制螺栓 A-10 C-10 C-12 普通六角螺母 D-6 D-5 重型六角螺母 D-12 D-14 D-15 马车螺栓 C-40 C-48 4．质量标准要求大幅度提高，取消AQL的质量含义，提出“零接受”质量概念。虽然有抽样检验，但判定的合格质量水平所允许的缺陷数减少很多，要求大大提高。这与ISO3269国际标准趋势是一致的。IFI新标准强调了生产质量控制和质量保证能力。 二、 美制UN螺纹 所谓美制UN螺纹即“统一螺纹”，系第二次世界大战后, 为统一“盟军”的紧固螺纹标准，由英国、美国及加拿大三国共同制定的标准。其螺纹基本牙型是等边三角形牙顶牙底截短的轮廓，牙型角60°（与米制螺纹牙型相同），螺纹规格用公称直径和每英寸内的牙数标记，计量单位为英寸。 螺纹和螺纹量规标准主要有： a. 美国ASME B1.1-2002 《统一英寸螺纹UN、UNR》 b. 美国ANSI/ASME B1.2-1983（R2001） 《统一英寸螺纹量规和测量》 c. 美国ASME B1.3M-1992（R2001） 《统一英寸螺纹尺寸接收检验方法》 1. 美制统一螺纹基本牙型 美制统一螺纹基本牙型与尺寸,见图3-4-2。 　a. 螺纹大径d为公称直径; b. 螺纹小径d1=d-2(5H/8); c. 螺纹中径d2=d-2(3H/8); d. 其中：H=0.866P;P—螺距 （P=25.4/n 单位mm或P=1″/n 单位in; n—牙数 ）。 螺纹代号： a. UNC / UNF 统一粗牙螺纹/统一细牙螺纹。 b. UNRC /UNRF 外螺纹牙底为圆弧的UNRC粗牙螺纹/外螺纹牙底为圆弧的UNRF细牙螺纹。 c. UNEF/UNREF 统一超细牙螺纹/外螺纹牙底为圆弧的UNREF超细牙螺纹。 d. UN/UNR 统一恒定螺距螺纹/外螺纹牙底为圆弧的UNR恒定螺距螺纹，4UN、6UN、8UN、12UN、 28UN、32UN等牙距系列螺纹。 e. UNS 特殊系列的统一螺纹等。 2．螺纹牙底 UNC、UNF、UNEF、UN及UNS等五种螺纹允许其牙底为平底轮廓，要求牙底宽度不小于0.125P。UNRC、UNRF螺纹牙型与基本牙型相似，但其牙底必须是圆弧状，圆弧半径不少于0.108P。螺纹牙顶可以是平的或圆弧过渡轮廓。商品紧固件常用美制螺纹为UNC、UNF、UN和UNRC、UNRF、UNR。在没有其它规定的情形下，UNR螺纹可代替UN螺纹。 IFI新标准规定粗制、精制螺栓直径≤3/4″，当螺纹是滚轧碾制加工，螺纹的型式必需是UNRC、UNRF、8UNR。当螺纹是采用其它方法加工，螺纹的型式可以是UNC、UNF、8UN，2A级。而高强度螺栓的螺纹型式必需是UNR系列。 3．美制螺纹公差 UN螺纹的外螺纹公差与内螺纹公差是不同的。由于这个原因，规定用字母“A”表示外螺纹，字母“B”表示内螺纹符号。 美制螺纹规定了1A、2A和3A适用于外螺纹的3个螺纹公差带；以及1B、2B和3B适用于内螺纹的3个螺纹公差带。外螺纹的1A和2A规定有基本偏差，即有余量，为间隙配合；3A级规定基本偏差为零，意味着内外螺纹在最大实体尺寸时，二者配合没有间隙。2A和2B配合是最广泛使用的螺纹等级。美国工程师协会认为：2A和2B的配合，其公差和偏差最适用于商品紧固件，在IFI-7TH标准中,几乎全部紧固件的螺纹都采用此种配合。 4．国际上三种螺纹对照： 表 2 三种螺纹的主要差异 项 目 米 制（以DIN示例） 美 制 英 制 牙 型 60°牙底平 或牙底圆弧 60°UN-牙底平 UNR—牙底圆弧 55°牙顶、牙底 全部圆弧 系 列 粗牙：M（d） 细牙：M（d×P） UNC、UNF、4UN、6UN、8UN、12UN BSW、 BSF 公 差 外螺纹：5g、6g、8g 内螺纹：5H、6H、7H 外螺纹：1A、2A、3A 内螺纹：1B、2B、3B 外螺纹： 紧(C)、中(M)、自由(F) 内螺纹：中等(M)、普通(N) 单 位 米制 英制 英制 螺纹标准 ISO 965、DIN 13-1～15 ANSI.B1.1 BS 84 量规标准 DIN 13-16、17 ANSI B1.2 BS 919-2 螺纹检验 DIN13—18 ANSI B1.3 ---- 使用国别 （主要） 欧州、澳洲、中国及日本 美国、加拿大、非洲、中东、澳洲 英国、东南亚 5．螺纹检验 5.1检验目的 美国ANSI／ASME B1.3—1979《螺纹尺寸接收检验方法》指出：任何螺纹配合均存在二个问题： a. 内外螺纹能否装配在一起？（互换性或适配性） b. 装配的螺纹能否承受一定负荷？（强度） 除以上二点之外，其它均是次要的。如果所用紧固件的内外螺纹不能配合，就不能组装零件;如果装配后的螺纹不能承受一定负荷，或组装后就毁坏，就失去螺纹紧固的作用。 5.2美国规定螺纹检验的三种方法 影响螺纹的装配，是由螺纹大径、中径、小径、牙侧角、导程角、螺距等各种螺纹参数相互的作用，直接反映到螺纹的作用中径上，即配合尺寸。 一直以来螺纹各要素的检验和测量，判定螺纹的合格性，争议是比较大的，各国标准都不统一。为规范统一螺纹的检验测试方法，美国在1979年首先颁布了ANSI／ASME B1.3—1979（2001年又确认）《螺纹尺寸接收检验方法》标准，较好地解决统一了这个问题。该标准规定了螺纹三种测量方法，即“21”方法、“22”方法和“23”方法,具体内容是： a、 方法“21”：为确保螺纹在规定的啮合长度范围内的互换性，通规检验最大实体尺寸，止规LO或HI检查螺纹作用中径。 b、 方法“22”：为确保螺纹在规定的啮合长度范围内的互换性，通规检验最大实体尺寸时，也要控制螺纹全长的最小实体尺寸，其它螺纹要素尺寸不检验。 c、 方法“23”：为确保螺纹在规定的啮合长度范围内的互换性，除用通规检验最大实体尺寸;控制螺纹全长的最小实体尺寸和其它所有螺纹要素如导程角、半角、椭圆度、锥度等值。 美国IFI-7版紧固件汇编中规定：商品紧固件的外螺纹检验都采用“21” 方法。 外螺纹检验标记方式： 1/4—20—UNC—2A—（21） 即用2A螺纹环规GO通规综合检验1/4—20—UNC螺纹各个要素的最大实体状态；用2A LO止规检查螺纹中径，还检查螺纹大径，作出合格与否的判断。 内螺纹检验标记方式： 1/4—20—UNC—2B—（21） 即用螺纹塞规的2B GO通规规综合检验1/4—20—UNC内螺纹各个要素的最大实体尺寸；2B HI 止规检查螺纹单项中径，还检查螺纹小径，作出合格与否的判断。 5.3量规的使用原则 1）.工作量规和验收量规 在螺纹的日常检验中，经常出现使用量规的争议，也就是说螺纹检验用的量规新、旧程度不一样对检验同一件螺纹所出现的争议。这在出厂检验和日常出口贸易中是经常发生的，是争议最多的一项检验事件。 国际标准ISO 3269-2000《紧固件—验收检查》（GB/T 90.1—2002,IDT）及其它国外标准中,对螺纹的检验，及对其他尺寸的检验方法的要求是不同的。即采用螺纹量规检验商品紧固件螺纹是唯一可最终判定验收与否的测量方法。在美国标准ANSI／ASME　B1.2《统一UN／UNR英寸螺纹系列量规和测量》中,也提出量规分工作量规和验收量规的二种量规（X偏差）。但验收量规在市场上不太好买，在实际使用上，推荐采用如下方法。 a. 工作量规一般用于生产过程的螺纹检验的量规。 即用新的或较新通规，旧的或接近磨损极限的止规作为工作量规。（意味着产品螺纹公差带缩小） b. 验收量规一般用于企业检验部门或用户代表判定螺纹是否合格的仲裁性的量规。 即用旧的或接近磨损极限的通规，新的或较新的止规作为验收量规。（意味着产品螺纹公差带在最大极限尺寸）。 2）. 检验方法 a、 用通规检验螺纹时，规定不借用任何工具，用手不应用过大的力，将通规“GO”自由旋入螺纹全长。作用在量规上的力究竟用多大？美国IFI紧固件协会提出螺纹检验时，作用在量规上允许最大扭矩为12╳公称直径英磅。 b、 用止规检验螺纹时，用手不用过大的力，将止规“NO　GO”或“HI”旋入螺纹并止住，以退出螺纹考核。合格的螺纹止规允许止几牙？ 各国标准规定允许螺纹止规进入螺纹牙数如下： 美国、英国、澳大利亚（英寸螺纹）≤3P; 德国、法国、澳大利亚和英国（米制螺纹）≤2P;　　 中国≤ 2P; 日本≤ 1.5P。 c、光滑量规的通规自由通入全长。 光滑止规允许进入量：（Z1+Z2）≤1／2　H（或m） 3）. 螺纹检验中常见的问题 1) 问：镀层前后外螺纹紧固件的螺纹正确检验方法？ 答：标准规定镀前美制商品紧固件螺纹检验采用2A级螺纹GO通规，镀后螺纹检验采用3A级螺纹GO通规；镀前米制螺纹检验采用6g级螺纹GO通规，镀后螺纹检验采用6h级螺纹GO通规。 2) 问：如果是这样，那么内螺纹镀层前用2B、6H级塞规、镀后是否采用3B、5H级塞规检验？ 答：标准规定内螺纹公差最小极限尺寸就是螺纹基本中径，2B和3B、6H和5H、N和M均没有偏差。 所以为确保内螺纹镀层后的互换性，在电镀前螺纹尺寸一般认为应预留4倍的镀层厚度进行检验，（即2B+4倍镀厚、以此类推），镀后螺纹检验分别仍采用2B、6H和N级量规。 3) 问：螺纹检验时，生产厂用自己量规检验合格，用户用他的量规检验拒收怎么办？ 答：ASME B1.2《统一英寸螺纹量规和测量》规定了螺纹量规中径“X”公差，允许用到量规最大极限。 例：1/4—20外螺纹最大中径5.496mm， 1/4—环规中径公差5.489——5.496mm， 所以生产厂使用5.496mm的环规判定合格，而用户采用5.489mm环规拒收，这显然是不合理的，这时可用标准校对规进行仲裁。 4) 问：螺纹等级是否包括了螺纹表面精度？ 答：螺纹等级并不是螺纹精度的标准，就美制螺纹来讲，不能认为3A级螺纹表面质量要求比1A和2A级高，螺纹等级仅仅是螺栓和螺母匹配的松紧程度，螺纹配合与表面精度是没有关系。 三、螺纹镀层捡验 　美国ASTM　B633　《美制碳钢机械另件镀锌层规范》 1．电镀与检验 1).概述： 由于紧固件在使用上为提高防腐蚀和抗氧化的性能，或为了装潢美观的需要，紧固件表面需要进行镀层处理。到目前为止，锌是使用中最广泛的镀层，因为锌在有色金属中是最活跃的元素，其次镀锌价格便宜，锌层厚度容易控制，又有良好的耐腐蚀能力。 紧固件表面上多了一层镀层，会增大了紧固件外形尺寸和螺纹尺寸。当螺纹尺寸处于上极限或镀层达到一定厚度时，势必会引起螺纹配合的干涉，内、外螺纹不能正常装配。为保证镀后螺纹的配合，首先要调正镀前螺纹的配合间隙，选择合适的螺纹基本偏差以容纳镀层厚度；其次要控制镀层厚度。 2) 美制螺纹2A/2B级的配合是间隙配合，该间隙就是2A级的基本偏差，目的以容纳镀层厚度。 3)．同时由于镀层的屏蔽效应，电镀时锌金属不能均匀地沉积在螺纹外表面上，而在三角形螺纹轮廓的牙顶附近镀层偏厚，在牙底部位镀层偏薄，这样就改变减小了螺纹牙形角。 由于沉积在螺纹牙侧镀层的厚度是垂直与齿侧面，镀层厚度方向与垂直于螺纹轴线的中径方向的增量是一个几何三角函数关系(见图 四) 。由图可见，镀层厚度给中径的增量变化呈4倍关系。 同时考虑镀层的不均匀性和螺纹毛刺等原因，使镀层螺纹能顺利装配，经验推荐镀层厚度控制在　　　δ≤1／6偏差值的范围之内。只有这样，当2A/2B级的螺纹配合时，才不会引起螺纹配合的干涉问题。 以1/2-13UNC 螺纹配合2A/2B级为例： 2A级标准偏差是0.0015英寸（0.0381mm），而镀层厚度为0.00025英寸(6.35μm)，6倍的镀层厚乘以6.35μm是0.0381mm。所以该值适用于镀锌、镉、镍金属镀层厚度。 　　　　 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ： δ≤1／6偏差值 6×δ＝6×6.35μm≤38.1μm 　　　≤0.0381mm 式中 ：δ――镀层厚度　　　　　　　　 　　　　　　　1／6偏差值――标准偏差的六分之一 4)．镀锌厚度在0.00015~0.00025英寸（5---7μm），在不同的环境下工作寿命如下： 室内环境 　　　　≈20年 一般大气条件 　 　≈ 4年 沿海地区 　　　　　≈ 2年 工业气体 　　　 　≤1年 ASTM A633标准中规定商品紧固件选用Fe/Zn 5，镀锌厚5μm~7.5μm。 5). 镀层螺纹检验量规 由上可知镀前、镀后螺纹检验量规是不一样的，根据DIN、ASME、BS标准规定电镀螺纹量规检验汇总下表： 表3　　　镀　层　前　后　螺　纹　通　规　检　验　规　则 螺 纹 镀 　层 　前 镀　 层 　后 米　制 美　制 英　制 米制 美制 英制 外螺纹 6g 2A F 6h 3A M、C 内螺纹 6H GO+6倍 公称镀层厚度 2B GO+6倍 公称镀层厚度 N GO+6倍公称镀层厚度 6H 2B N 同时需要说明的是，对于一般常用的镀层厚度在6.35μm以下，工厂实际上对内螺纹尺寸在镀前是不进行任何调正的，也就是说内螺纹仍是采用2B级的螺纹进行镀层。由于电镀屏蔽效应的原故在内螺纹与外螺纹的镀层沉积规律刚好相反，在内螺纹上往往镀层比较薄，越到中间越是薄，有时会出现镀层露底，这时的镀层对内螺纹的中径影响并不大。当镀层厚度在6.35μm以上时，则要按上表对内螺纹按6倍公称镀层厚度的尺寸进行调正，也就是说内螺纹尺寸加大，行业习惯称螺纹扩孔。 6)．紧固件在电镀过程中吸收氢原子会引起严重的氢脆，造成紧固件早期失效，有时发生在装配中或装好后二、三小时之内，发生突然断裂，断口是平的，色泽是银灰色，没有塑性变形，事前没有任何警告或危险迹象。 为了消除氢脆的威胁，紧固件在电镀后应尽快加热烘焙去氢，根据不同材料、强度等级、镀层金属、镀层厚度和纯化处理, 不同的外观要求，对镀锌后的紧固件取180℃～250℃加热温度回火，一般保温时间1～2.5去氢，3~4小时去氢效果较好，但费用增加了。温度高、时间长外观颜色有些影响。 7). 镀层的腐蚀 镀锌层遇酸表面泛黑色。所以要求镀锌过程中另件一定要用水清冼干净，不能有残留酸。镀后的另件绝不能碰到酸液。 遇潮气镀锌层表面泛白色，所以要求镀锌工艺水洗后，必须干燥彻底才能包装，包装材料更应干燥。 黄锌抗氧化效果比白锌要好，耐腐蚀比白锌好。 2．热浸镀锌与检验 美国ASTM A153-2000 《铁钢紧固件热镀锌》 1). 概述 　 紧固件使用在露天大气条件下或环境较差的工业气体条件中，一般采用热浸镀锌来提高防腐蚀性能，如桥梁、铁塔、建筑和公路较普遍采用。出口紧固件中约占15％的数量要求进行热镀锌。但由于各国标准存在差异、使用习惯及技术要求不同,因此对热浸镀锌层的厚度和镀后螺纹的配合等,往往发生很多质量纠纷。 2)．美国标准提出热镀锌层C级的平均重量为1.00～1.25盎司/平方英尺 (锌层相当于0.0439～0.0548 mm的厚度)。德国标准原则推荐热镀锌层厚度0.04～0.06mm。澳大利亚标准推荐热镀锌层厚度0.04mm。 3)．怎样调整热浸镀锌前、后的螺纹尺寸？ 热浸镀锌层沉积在金属表面的规律刚好与电镀锌相反，较厚的镀层沉积在内转角和螺纹的根部，改变了螺纹的几何形状。热浸镀锌层的厚度较厚，往往给螺纹带来严重的配合问题。和电镀锌一样必须要调整镀前和镀后螺纹的配合。 镀锌前预留镀层裕量的方法可概括为三种： a. 紧固件在热浸镀锌前增大内螺纹中径尺寸、减小外螺纹中径尺寸，以容纳热浸镀锌层厚度（内、外螺纹均预留镀层裕量）; b. 紧固件在热浸镀锌前仅减小外螺纹中径尺寸，以容纳热浸镀锌层厚度,而不改变内螺纹中径尺寸（外螺纹预留镀层裕量,而内螺纹不留）; c. 紧固件在热浸镀锌前增大内螺纹中径尺寸、不改变外螺纹中径尺寸，以容纳热浸镀锌层厚度（内螺纹预留镀层裕量）; 美制通常的做法是采用C的办法，（ASTM A153、ASME A307或ASME A563标准规定）即热镀前外螺纹中径不改变，镀后内螺纹要加大攻丝（工艺上有的是镀前攻2B内螺纹，镀后再用加大了的螺丝攻回攻），也就是说螺纹大径和中径尺寸都加大。 ＊＊ASTM A307《碳钢和合金钢螺母》标准规定热镀锌螺纹加大攻丝尺寸如下： 　　规 格 　　 加大攻丝尺寸 d≤1/4 　 0.016″英寸（0.4064 mm 5/16、3/8 0.017″英寸（0.4318 mm） 7/16、1/2 　　 0.018″英寸 (0.4572 mm) 9/6~3/4 　 　 0.020″英寸 (0.5080mm) 7/8 　　 0.022″英寸 (0.55588 mm) 1~1 1/4 　　 0.024″英寸 (0.6096 mm) 1 3/8~1 1/2 　 　0.027″英寸 (0.6858 mm 1 3/4~ 4 　　 0.050″英寸 (1.2700mm ＊＊ASTM　A563标准规定热浸镀锌可按ASTM A153 标准的C级要求执行，相配螺栓是2A级，热浸镀锌的螺母应在镀后攻牙，螺纹要加大攻丝尺寸。 表4 热镀锌螺母加大螺纹尺寸 英寸 规 格 螺 纹 中 径 Min Max 0.25-20 0.02335 0.2384 0.312-18 0.2934 0.2987 0.375-16 0.3514 0.3571 0.4374-14 0.4091 0.4152 0.5000-13 0.4680 0.4745 0.562-12 0.5284 0.5352 0.6250-11 0.5860 0.5932 0.750-10 0.7050 0.7127 0.8750-9 0.8248 0.8330 1.000-8 0.9428 0.9516 1.125-8 1.0678 1.0768 1.125-7 1.0562 1.0656 1.250-8 1.1928 1.2020 1.250-7 1.1812 1.1908 1.375-8 1.3208 1.3301 1.375-6 1.2937 1.3041 1.500-8 1.4458 1.4553 1.500-6 1.4187 1.4292 热浸镀锌后内螺纹的螺纹上应无锌层，露出金属本体，同时要上防锈油。 4) . 为容纳热浸镀锌层的需要，内螺纹要加大攻丝尺寸，这样就增大了外螺纹与内螺纹基体金属间的空隙，改变了螺纹承受的应力面积，降低了螺纹承受的强度。美国标准允许部份等级的内螺纹的保证载荷强度,在热浸镀锌后可在相应等级的基础上打75%折扣。 表5 热浸镀锌后部份内螺纹的保证载荷强度变化 强 度 等 级 产 品 型 式 保 证 载 荷 psi 镀 前 镀 后 A 六角螺母 90 68 重型六角螺母 100 75 2 六角螺母 90 --- B 六角螺母 120 90 重型六角螺母 133 100 **其余更高级别的螺母，无能那个标准，在热浸镀锌后内螺纹的保证载荷强度都不打折。 6)．热浸镀锌零件表面应无漏镀、砂眼、气孔、堆积、黑点、渣屑夹杂物和其它影响的凸起物。锌层应牢固地粘附在金属的表面上，不能有脱落现象。 8)．据美国标准介绍热浸镀锌厚度一般在0.04～0.06mm之间，在不同环境下参考的使用寿命如下： 农村大气　　　　　　　　≥40年 沿海地区　　　　　　　25～30年 工业大气　　　　　　　　≥5年 四、美制紧固件机械性能与材料 1．机械性能标准 国际上有二大流派的紧固件机械性能标准，即米制机械性能标准体系和英制机械性能标准体系。米制机械性能标准以国际标准和德国标准为主，英制机械性能标准以美国标准为主。本节主要阐述美制机械性能标准内容。 美国有自己的一套标准体系，机械性能要求的所有内容和等级标志、测试方法都与ISO、DIN、GB标准完全不一样。但要说明的是以ANSI美国国家标准颁布的紧固件机械性能标准几乎没有。目前使用的美制紧固件机械性能标准，都是以ASTM美国材料试验协会、SAE汽车工程师协会和IFI工业紧固件协会的名义颁布的标准，各协会制定标准内容相对独立、自成体系，又相互包容。 如相当于ISO 4.8级的螺栓，ASTM标准等级是A级，SAE标准等级是2级，要求基本一样，等级标志不一样。相当于ISO 8级的螺母，ASTM标准等级是C级，SAE标准等级是5级，要求基本一样，等级标志不一样。 IFI-7版的B章节已将SAE、ASTM、IFI有关紧固件的机械性能标准汇编在一起，有25个标准， IFI-7版只有20个。其中IFI有 1个，ASTM 有23个，SAE有1个。都有是2000年以后的标准。 表6 美制商品紧固件主要机械性能标准汇总表 标　准　编　号 标　　准　　名　　称 SAE　J429-1999 外螺纹紧固件机械性能和材料要求 IFI 140 机械紧固件的碳钢和合金钢线材、园钢和棒料 ASTM　A307-2000 碳钢外螺纹标准紧固件 ASTM　A449-2000 淬火和回火钢螺栓和螺柱 ASTM　A354-2001 淬火和回火合金钢螺栓、螺柱和其它外螺纹紧固件 ASTM A320／A320M-2000b 用于低温条件的合金钢螺栓材料 ASTM A193／193M-2001 高温下的合金钢和不锈钢螺栓材料 ASTM　A325-2000 钢结构连接付高强度螺栓 ASTM　A490-2000 钢结构连接付高强度螺栓　抗拉最小150ksi ASTM　A563-2000 碳钢和合金钢螺母 ASTM A194／194M-2000a 用于高温和高压条件的碳钢和合金钢螺母 ASTM　A594-2002 不锈钢螺母 ASTM　F568M 碳钢和合金钢外螺纹米制紧固件 ASTM　A563M-2000 碳钢和合金钢米制螺母 ASTM　A593-2002 不锈钢螺栓和螺柱 ASTM　F468-2001 一般用途的有色金属螺栓和螺柱 ASTM　F467-2000 一般用途的有色金属螺母 ASTM　F788/F788M-2000 螺栓、螺钉和螺柱表面缺陷 ASTM　F7812/F812M-2000 螺母表面缺陷 ASTM　F606-2002 外螺纹和内螺纹紧固件、垫片和铆钉机械性能测试方法 ASTM　B633 在铁和钢上电镀锌 ASTM　A153-2000 在铁和钢另件上热镀锌 ASTM　B695- 在铁和钢另件上机械镀锌 ASTM　B766-2000 电镀镉 ASTM　A696- 机械镀镉 2. 机械性能等级 2.1．美制外螺纹紧固件机械性能等级标准介绍： 外螺纹紧固件机械性能包括抗拉强度、保证载荷、硬度、塑性等指标。一般按强度等级划分为低强度、中等强度、高强度和特殊强度---如适用于耐腐蚀、耐高温、耐低温环境等。 低强度紧固件规定的最小抗拉强度为413 N／mm²；采用低碳钢生产，不热处理。 中等强度紧固件最小抗拉强度为826 N／mm²；采用中碳钢生产，要热处理。 高强度紧固件最小抗拉强度为1033 N／mm2，甚至更高。采用低、中合金钢生产，要热处理。 美制碳钢紧固件有100多种不同的强度等级，每一个强度等级都有它对应的机械性能指标、适用范围和自已的标志。每一个等级都为一种实际的需要服务，但是大多数等级都是有特殊的用途，只有少数性能等级才是工程上最常用的。现仅介绍几个常用的标准。 2.1.1. ASTM　A307《碳钢外螺纹标准紧固件》 ①机械性能等级 ASTM　A307《碳钢外螺纹标准紧固件》2000年的版本标准较原版本规定有了一定变化，原标准仅有A、B二个强度等级。现增加了一个等级，A级B级和C级三种不同强度的等级。 A级适用于一般商品用途的普通六角头螺栓。 B级适有于管道和法兰连接的大（重型）六角螺栓。 C级适用于有一定塑性要求埸合的无头螺栓、弯钩螺栓和地脚螺栓。 表7 A、B和C级机械性能和硬度要求 等级 名称 A级 B级 C级 抗拉强度 412 N／mm2 412~699 N／mm2 399~551 N／mm2 伸长率 不低于18 % 不低于18 %、 不低于23 % 硬度 布氏 121~241 121~212 无要求 洛氏B 69~100 69~95 无要求 **从上表可见C级螺栓由于塑性指标要求较高，对材料、工艺都有特殊要求，相当于ISO标准的4.6级。需要从选择材料、调正工艺和适当回火来介决。 ②化学成份 表8 A、B级化学成份 元 素 成 份 碳 max 0.33 锰 max 0.93 磷 max 0.041 硫（适用A） max --- 硫（适用B） max 0.051 *从上表可见A、B级螺栓是不允许用45#钢生产. C级螺栓的机械性能和化学成份应符合ASTM A36《结构钢》标准的要求。 A级螺栓是美制标准中强度等级最低的产品。所以90年代初，美国FQA紧固件质量保证法案特别强调，在所有的标准螺栓中，只有ASTM　A307标准的A级螺栓不列入法定检验，就可进入美国市场。 2.1.2 SAE J429-1999《外螺纹紧固件机械性能和材料》 SAE J429-1999（2003年认可）《外螺纹紧固件机械性能和材料》标准，涉及低、中、高强度原有10个等到级，现调正为9个等到级。用数字大小表示，这些数字与强度性能没有数量上的关系，但数字越大表示强度等级越高。 该标准适用螺栓、螺钉、螺柱和组合螺钉的机械性能和材料的要求。要说明的是该标准强调并不适用于地脚螺栓。 ①机械性能等级 标准规定螺栓、螺钉选用的强度等级有1、2、5、5.2、8和8.2级共计6个，螺柱选用的强度等级有1、2、4、5、8和8.1级共计6个，组合螺钉选用的强度等级是5.1级仅1个。 表9 螺栓、螺钉、螺柱和组合螺钉机械性能和标记 等 级 产 品 名 称 抗拉强度 N/mm² 伸长率δ% 面缩率Ψ% 硬 度 标 记 1 螺栓、螺钉、螺柱 413.00 18 35 B70~B100 无 2 螺栓、螺钉、螺柱 510.00 18 35 B80~B100 无 4 螺柱 792.00 10 35 C22~C34 无 5 螺栓、螺钉、螺柱 826.00 14 35 C25~C34 有 5.1 组合螺钉 826.00 -- -- C25~C40 有 5.2 螺栓、螺钉 826.00 14 35 C26~C36 有 8 螺栓、螺钉、螺柱 1032.00 12 35 C33~C39 有 8.1 螺柱 1032.00 10 35 C33~C39 -- 8.2 螺栓、螺钉 1032.00 10 35 C33~C39 有 ** 取消原7级等级。 **标记见本文第3部份的紧固件标志。 ** 5级以上的等级，热处理后硬度较ISO 8.8级HRC22~32要略高些。 ②化学成份 表10 螺栓、螺钉、螺柱和组合螺钉化学成份 等 级 产 品 名 称 材 料 处 理 碳.Min 碳.Max 磷Max 硼Min 1 螺栓螺钉螺柱 低碳和中碳钢 其中马车栓要回火 --- 0.55 0.03 -- 2 螺栓螺钉螺柱 低碳和中碳钢 要回火 0.15 0.55 0.03 -- 4 螺柱 中碳钢 冷拉 0.28 055 0.03 (0.048) -- 5 螺栓螺钉螺柱 中碳钢 热处理 0.28 0.55 0.03 (0.048) -- 5.1 组合螺钉 低碳和中碳钢 热处理 0.15 0.30 0.03 -- 5.2 螺栓、螺钉 低碳硼钢 热处理 0.15 0.25 0.03 0.0005 8 螺栓螺钉螺柱 中碳合金钢 热处理 0.28 0.55 0.03 -- 8.1 螺柱 中碳合金钢1541 去氢处理 0.28 0.55 0.03 -- 8.2 螺栓、螺钉 低碳硼钢 热处理 0.15 0.25 0.03 0.0005 **不同等级所采用材料已明确，2级螺栓含碳量有下限规定，其中磷原素要求提高了。 ③加工工艺 1级的螺栓、螺钉头部成型可以采用冷镦或热镦加工； 2、5、5.2、8和8.2级的螺栓、螺钉，在直径小于3/4英寸、长度小于6英寸头部成型必须是冷镦加工，其次规格、长度可以选用热镦加工。2、5、5.2、8和8.2级的螺栓、螺钉，在直径小于3/4英寸、长度小于6英寸，螺纹必须采用滚轧碾制，其次规格、长度的螺纹加工可以选用车、磨、滚轧碾制加工。 1级、2级的螺栓、螺钉、螺柱不用热处理，但该级别的马车螺栓和其它头部较薄的螺栓必须采用消除应力回火，不低于468ºC；2级的冷镦螺栓、螺钉必须采用消除应力回火，不低于468º；5级、5.2级的螺栓、螺钉、螺柱要在水或油中淬火，回火温度不低于427º；8级螺栓、螺钉、螺柱要在油中淬火，回火温度不低于427º。 5级、5.2级螺栓的脱碳按SAE J121执行。表面缺陷按SAE J1061执行，如用户有更高要求则按SAE J123执行。 机械性能试验方法参照ASTM F606标准执行. 2.1.3 ASTM　A193／A193M-2001《高温下的合金钢和不锈钢螺栓材料》 ASTM　A193／A193M《高温下的合金钢和不锈钢螺栓材料》标准适用于高温环境下使用的压力容器、阀、法兰和配件上的合金钢和不锈钢栓接材料。 1 机械性能等级 标准推荐了36个等级，规定不同的等级选用不同的耐腐蚀合金钢材料或铁素体、奥氏体和马氏体不锈钢材料。现简单扼要介绍宁波地区常生产的几个等级。 表11 高温和低温条件下使用的外螺纹紧固件机械性能要求（摘要） 钢 种 标准和等级 抗拉强度 N／mm2琴min 屈服强度 N／mm2 min 延伸率 ％ 面缩率 ％ 硬度 max 铁氏体钢 A　193　 B6 757.90 585.65 15 50 ―― ―― A　193　B7 861.25 723.45 16 50 ―― C35 A　193　B7M 689.00 551.20 18 50 HB235 B99 A　193　B16 861.25 723.45 18 50 HB321 C35 奥氏体钢 A　193　B8 516.75 206.70 30 50 HB223 B96 *更详细资料见原文IFI B-120页。 ** 原标准B7、B16都没有规定硬度要求。现有上限没有下限，主要是在保证强度的前题下，确保塑性指标。 ** 应特别注意延伸率试验的标准试样是2寸长。用国内L=5倍直径的标样，测试伸长率达不到是标样的尺寸搞错了。 ②材料 表12 几种不锈钢材料 材　料　牌　号 用　　　　途 430、450 铁素体不锈钢 410、416、431 马氏体不锈钢 304、305、316、321 奥氏体不锈钢 奥氏体不锈钢、铁氏体不锈钢氏和马氏体不锈钢这三种基型不同的不锈钢有不同的强度性能。 奥氏体不锈钢------------304、305、316、321，是不可热处理的，可通过冷作硬化紧固件的强度可达到620.00 N／mm2，固溶退火紧固件的强度可达516.00 N／mm2。 铁素体不锈钢-----------430、430F，对热处理没有反应，强度可达500.00 N／mm2。但进行适当的热处理，能较好的适应耐高温特性。 马氏体不锈钢-----------410、416、431，可通过热处理，强度最高可达1240.00 N／mm2。 B7、B7M采用铬钼合金钢选用美国牌号4140、4142，相当于国内40CrMo(国内只有42CrMo)。 B16采用铬-钼-钒钢合金钢。 ③加工工艺 对B7、B7M栓联接件应在液体介质中淬火后回火，对B7M栓联接件最后的回火温度最低不少于620ºC，在螺纹辗制后进行。 产品要倒角。并作好产品等级标志。 ④匹配螺母 螺母按ASTM A194标准选配。 ⑤测试方法 机械性能测试方法按ASTM F606《紧固件机械性能测试方法》标准执行。 2.1.4 美制钢结构用螺栓 1 ASTM　A325-2002年《钢结构用高强度螺栓连接付》标准规定了二个等级的螺栓：1型和3型。IFI-6版原有三个等到级。 1型――用中碳钢、中碳钢硼钢、中碳钢合金钢、合金硼钢制造。 2型――于1991年11月份已取消。2型是低碳马氏体钢的等级，而现国内GB1228标准的8.8S等级还在大量地采用20MnTiB钢，值得同行探讨。美国为什么要取消？ 3型――用耐大气腐蚀钢制造。 表13　A325 螺栓与螺母性能等级匹配表 A325　螺栓 螺　 　母 等　级 表　　面 标 准 等　　级 表　　面 1型 无镀层 A563 C、C3、D、DH、DH3 无镀层 1型 镀锌层 A563 DH 镀锌层 3型 无镀层 A563 C3、DH3 无镀层 相配的螺母全部选用ASTM A563，取消ASTM A194的2H级。 表14 A325 螺栓机械性能要求 螺栓直径 抗拉强度 N／mm2琴 min 屈服强度 N／mm2 min 延伸率 ％ min 面缩率 ％ min 硬度 min max 1/2~1” 826.80 633.0 14 35 C25 C34 1”~1 1/2” 723.45 558.0 14 35 C19 C30 **相当于ISO的8.8S级 **有关结构钢螺栓、扭剪型螺栓、螺母、垫片的尺寸标准详见ASME B18.2.6-2003年《适用于结构钢的紧固件》标准（新标准）。原文IFI-7 TH第E章节。 ②ASTM　A490-2002年《钢结构用高强度螺栓连接付》标准规定了三个等级的螺栓：1型和3型。IFI-6版原有三个等到级。 1型――用中碳合金钢制造。 2型――于2002年取消。2型是低碳马氏体钢的等级，而现国内GB1228标准的10.9S等级还在大量地采用20MnTiB钢，值得同行探讨。美国为什么要取消？ 3型――用耐大气腐蚀的钢制造（材料按ASTM　A588／A588M、A242和A709标准选用）。 表15　A 490螺栓与螺母性能等级匹配表 A490　螺　栓 螺　 　母 等　级 表　　面 标 准 等　　级 表　　面 1型 无镀层 A563 DH、DH3 无镀层 3型 无镀层 A563 DH3 无镀层 **相配的螺母全部选用ASTM A563,取消ASTM A194的2H级。 表16 A490 螺栓机械性能要求 螺栓直径 抗拉强度 N／mm2琴 屈服强度 N／mm2 min 延伸率 ％ min 面缩率 ％ min 硬度 min max min max 1/2~1 1/2”” 1033.50 1192.00 895.00 14 40 C33 C39 **相当于ISO的10.9S级 **有关结构钢螺栓、扭剪型螺栓、螺母、垫片的尺寸标准详见ASME B18.2.6-2003年《适用于结构钢的紧固件》标准。原文IFI-7 TH第E章节。 2.2．美制内螺纹紧固件机械性能等级标准介绍： 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母壁开裂。保证载荷是一个恒定值，没有大小数值之分。一般按强度等级划分为低强度、中等强度、高强度和特殊强度，如使用在耐腐蚀、耐高温、耐底温环境等。 螺母的保证载荷强度主要决定于外形尺寸、螺纹啮合长度、材料及热处理。除螺母的材料和热处理之外，螺母的高度和壁的厚度尺寸直接关系到它的保证载荷强度。螺母的高度确定了螺纹啮合长度，螺母的壁厚大就增加了对外膨胀的抗力――当螺母轴向受力时，螺母整体向外扩胀的抵抗力就大。很明显，在其它条件相同的情况下，一只在高度和壁厚尺寸都较大的螺母，就能承受较大的载荷。重型螺母比普通螺母的保证载荷就要大。因此，螺母强度等级体系中不仅要规定材料和热处理，而且还必须规定螺母等级所匹配的螺母型式，是标准六角螺母，还是重型六角螺母？美制标准六角螺母相对国际标准与德国1型六角螺母厚度要略厚些，其螺纹啮合长度就大，保证载荷强度相对容易达到。这就是美制冷镦标准六角螺母不经热处理就有足够的强度可达到5级（826.80 N／mm2）保证载荷的原因，反之德国1型六角螺母则较困难。在相同的材料和热处理条件下，重型六角螺母比标准六角螺母承载强度要高。 2.2.1 ASTM　A563-2000年《碳钢、合金钢螺母》 ①等级 ASTM　A563《碳钢六角螺母机械性能》是应用最广的碳钢螺母强度等级体系，该标准规定了8个等级。ASTM　A563标准中的O、A和B级螺母采用低碳钢生产，可以不热处理；DH、DH3级螺母则必须在液体介质中淬火，回火温度不低于800℉；C和D级螺母采用低碳马氏体钢材料，并应在液体介质中淬火，可以不回火，但必须保证硬度不能超过上限值；C、C3和D级螺母必须在液体介质中淬火，回火温度不应低于800℉； 2 化学成份 表17 O、A、B、C、D和DH级螺母化学成份 等 级 碳.Max 磷Max 锰Max 硫Min O、A、B、C 0.58 0.13 --- 0.15 D 0.58 0.048 0.27 0.058 DH 0.18~058 0.048 0.57 0.058 ***其中C3和DH3则采用耐腐蚀材料，按ASTM A242/A242M、A588/A588M和A709/A709M标准规定组织生产。 ③机械性能要求 表18　碳钢和合金钢螺母UNC、8UN、6UN机械性能 螺母强度等级 螺母类型 螺母保证载荷 N／mm2 螺母硬度 不镀锌螺母 镀锌螺母 Min Max ASTM A563 O级 六角 475．40 358．00 B55 C32 ASTM A563 A级 六角 620.10 468.52 B68 C32 大六角 689.00 516.75 六角厚 ASTM A563 B级 六角 826.80 620.10 B69 C32 大六角 916.38 689.00 ASTM A563 C级 ASTM A563 C3级 大六角 992.17 992.17 B78 C38 ASTM A563 D级 ASTM A563 D级 六角 930.16 930.16 B84 C38 六角厚 1033.50 1033.50 ASTM A563 DH级 六角 1033.50 1033.50 C24 C38 ASTM A563 DH级 ASTM A563 DH3 大六角 1205.75 1205.75 C24 C38 ASTM A563 DH级 六角厚 1205.75 1205.75 C24 C38 注：六角――指普通六角螺母HEX　NUT；大六角――指大六角螺母,HEAVY　NUT。 ** ASTM A563 C 、 D级螺母硬度的上限较原标准都提高了。 ④标记 除A563中O级、A级、B级，所有等级的螺母必须打制造者和产品等级标志，这是强制性的。C级和C3级应在产品上有3条间隔相等的圆弧标记。C3级和DH3级的标志中“3”以表示该螺母是耐大气腐蚀钢制造。 2.2.2． SAE　J 995《内螺纹紧固件机械性能和材料要求》 不知什么原因？IFI第七版并末介绍SAE J995《内螺纹紧固件机械性能和材料要求》标准。现简单扼要介绍一下，该标准只规定了3个等级――2级、5级和8级。2级是低碳钢材料，不用热处理，5级和8级是中高强度螺母。J 995的三个强度等级已全部包容在A563的强度等级里。 表19　 SAE　J 995碳钢和合金钢螺母机械性能 螺母强度等级 螺母类型 螺母保证载荷 N／mm2 螺母硬度 不镀锌螺母 镀锌螺母 Min Max SAE J995 2级 六角 620.10 -- -- C32 SAE J995 ５级 六角 826．80 ―― ―― C32 SAE J995 8级 六角 1033.50 -- C24 C32 2.2.3 ASTM　A194/194M-2000年《与高温和高压条件下使用的螺栓配用的碳钢和合金钢螺母》 ①机械性能等级 由于有的螺母使用在高温和高压的恶劣条件，温度升高时材料强度就降低，如外表镀层剥落、氧化，并出现螺纹咬死现象，这样就对材料和等级提出了较高要求。为此美国材料试验协会推出ASTM　A194/194M《与高温和高压条件下使用的螺栓配用的碳钢和合金钢螺母》标准，为适应不同的用途，标准规定了42个等级。标准中所选用耐高温合金钢、马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢材料能满足高温、高压使用的要求。 凡等级里有“8”和“9”是——奥氏体钢等到级。 凡等级里有1、2、2H、2HM、3、4、6、6F、7、7M和16是——铁氏体钢等级。 在该强度等级体系里有2个强度等级――2级和2H级螺母在商业和工业实际使用中得到广泛应用。 表20 A194/194M碳钢和合金钢螺母机械性能 螺母强度等级 螺母类型 螺母保证载荷 N／mm2 螺母硬度 不镀锌螺母 镀锌螺母 Min Max ASTM A194 2级 重六角 1033.50 1033.50 B84 HB352 ASTM A194 2H级 六角 1033.50 1033.50 C24 C3５ ASTM A194 2H级 重六角 1205.75 1205.75 C24 C35 ASTM A194 2HM级 六角厚 1033.50 1033.50 B84 C