第一章 紧固件的分类
第二章 螺纹的识别与检验
第三章 螺栓、螺钉和螺柱的材料要求、热处理要求和机械性能要求
第一章 紧固件的分类
什么是紧固件，紧固件的含义是什么？
1、什么是紧固件？
紧固件是将两个或两个以上的零件（或构件）紧固连接成为一个整体时所采用的一类机械零件的总称。市场上也称为标准件。
2、它通常包括以下12类零件：
螺栓、螺柱、螺钉、螺母、自攻螺钉、木螺钉、垫 圈、挡圈、销、铆钉、组合件和连接副、焊钉
2.1）螺栓：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。
如下图：
图2-1-1 外六角头螺栓全牙 图2-1-2 圆柱头内六角螺栓半牙
2.2）螺柱：没有头部的，仅有两端均外带螺纹的一类紧固件。连接时，它的一端必须旋入带有内螺纹孔的零件中，另一端穿过带有通孔的零件中，然后旋上螺母，
即使这两个零件紧固连接成一整体。这种连接形式称为螺柱连接，也是属于可拆卸连接。主要用于被连接零件之一厚度较大、要求结构紧凑，或因拆卸频繁，不宜采用螺栓连接的场合。
如下图：
图2-2-3 双头螺柱 图2-2-4 全螺纹螺柱
2.3）
螺钉：也是由头部和螺杆两部分构成的一类紧固件，按用途可以分为三类：机器螺钉、紧定螺钉和特殊用途螺钉。机器螺钉主要用于一个紧定螺纹孔的零件，与一个带有通孔的零件之间的紧固连接，不需要螺母配合（这种连接形式称为螺钉连接，也属于可拆卸连接；也可以与螺母配合，用于两个带有通孔的零件之间的紧固连接。）紧定螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。特殊用途螺钉例如有吊环螺钉等供吊装零件用。
如下图：
图2-3-5 盘头螺钉 图2-3-6内六角紧定螺钉 图2-3-7吊环螺钉
2.4）
螺母：带有内螺纹孔，形状一般呈显为扁六角柱形，也有呈扁方柱形或扁圆柱形，配合螺栓、螺柱或机器螺钉，用于紧固连接两个零件，使之成为一件整体。
如下图：
图2-4-8六角螺母
2.5）自攻螺钉：与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的自攻螺钉用螺纹。用于紧固连接两个薄的金属构件，使之成为一件整体
，构件上需要事先制出小孔，由于这种螺钉具有较高的硬度，可以直接旋入构件的孔中，使构件中形成相应的内螺纹。这种连接形式也是属于可拆卸连接。
如下图：
图2-5-9自攻螺钉
2.6）木螺钉：也是与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的木螺钉用螺纹，可以直接旋入木质构件（或零件）中，用于把一个带通孔的金属（或非金属）零件与一个木质构件紧固连接在一起。这种连接也是属于可以拆卸连接。
如下图：
图2-7-10 六角头木螺钉
2.7）垫圈：形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间，起着增大被连接零件接触表面面积，降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还能起着阻止螺母回松的作用。如下图：
图2-7-11 平垫圈 2-7-12 弹性垫圈
2.8）
挡圈：供装在机器、设备的轴槽或孔槽中，起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。如下图
图2-8-13 挡圈
2.9) 销：主要供零件定位用，有的也可供零件连接、固定零件、传递动力或锁定其他紧固件之用。如下图：
图2-9-14 销
2.10）
铆钉：由头部和钉杆两部分构成的一类紧固件，用于紧固连接两个带通孔的零件（或构件），使之成为一件整体。这种连接形式称为铆钉连接，简称铆接。属与不可拆卸连接。因为要使连接在一起的两个零件分开，必须破坏零件上的铆钉。如下图：
图2-10-15半圆头铆钉
2.11）
组合件和连接副：组合件是指组合供应的一类紧固件，如将某种机器螺钉（或螺栓、自供螺钉）与平垫圈（或弹簧垫圈、锁紧垫圈）组合供应；连接副指将某种专用螺栓、螺母和垫圈组合供应的一类紧固件，如钢结构用高强度大六角头螺栓连接副。
如下图：
图2-11-16机器螺钉组合件 图2-11-17钢结构扭剪型螺栓连接
2.12）
焊钉：由于光杆和钉头（或无钉头）构成的异类紧固件，用焊接方法把他固定连接在一个零件（或构件）上面，以便再与其他零件进行连接。
如下图：
图2-12-18焊钉
第二章 螺纹的识别与检验
1、螺纹的用途及特点:
螺纹的用途非常广泛，从飞机、汽车到我们日常生活中所使用的水管，煤气等都大量地使用场合中，多数螺纹起着紧固连接的作用，其次是用来作力和运动的传递，还有一些专门用途的螺纹，其种类虽多，但其数量都是有限的。
螺纹的使用所以能经久不衰都是由于它具有结构简单、性能可靠、拆卸方便、便于制造等特点，使之成为当今各种机电产品中不可缺少的结构要素。
根据螺纹的用途，各种螺纹件都应具有如下两方面最基本的功能：一是良好的旋合性;二是足够的强度。
2、螺纹的分类
a、根据其结构特点和用途可分为四大类：
u普通螺纹（紧固螺纹）：牙形为三角形，用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种，细牙螺纹的连接强度较高。
u传动螺纹：牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。
u密封螺纹：用于密封连接，主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。
u专门用途螺纹，简称专用螺纹
b、螺纹按照地区（国家）可以分为：公制螺纹（米制螺纹）英制螺纹、美制螺纹等，我们习惯上将英制螺纹和美制螺纹统称为英制螺纹，它的牙型角有60°、55°等，直径和螺距等相关螺纹参数采用英制尺寸（inch）。而我们国家将牙型角统一为60°，使用毫米(mm)为单位的直径和螺距系列同时将此类螺纹定名为:普通螺纹
3、普通螺纹牙型图
如下:
4、螺纹的基本术语
螺纹：在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续突起
外螺纹：在圆柱或圆锥外表面上所形成的螺纹
内螺纹：在圆柱或圆锥内表面上所形成的内螺纹
大径：与外螺纹牙顶或内螺纹的牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径
小径：与外螺纹牙底或内螺纹的牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径
中经：一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方。该假想圆柱或圆锥称为中径圆柱或中径圆锥
右旋螺纹：顺时针旋转时旋入的螺纹
左旋螺纹：逆时针旋转时旋入的螺纹
牙型角：在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角
螺距：相邻两牙在中径线上对应两点间的的轴向距离
5、螺纹的标记
公制螺纹标记：
一般情况下,一个完整的公制螺纹标记应该包括如下三个方面的内容：
a 表示螺纹特征的螺纹种类代号;
b 螺纹的尺寸：一般应由直径和螺距组成，对于多线螺纹，还应包含导程和线数;
c 螺纹的精度：多数螺纹的精度是由各直径的公差带（包含公差带位置和大小）和旋合长度共同决定的
英制螺纹标记：
6、螺纹测量
对于一般标准螺纹，都采用螺纹环规或塞规来测量。
因螺纹参数众多，不可能逐个测量螺纹的每一个参数，通常我们采用螺纹量规（螺纹环规、螺纹塞规）对螺纹进行综合判定。这种检验方式属于模拟装配式的验收方法，不但方便、可靠，而且与普通螺纹的精度要求相当，因此已经成为目前实际生产中使用最普遍的验收方式
7、螺纹测量(中径
)
}在螺纹连接中，只有中径尺寸决定着螺纹配合的性质，所以如何正确地判断中径是否合格是非常关键。基于中径尺寸应该确保螺纹最基本的使用性能得以实现这个目的，标准中规定了中径合格性的判断原则，即：“实际螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型的中径。而实际螺纹任何部位的单一中径不能超出最小实体牙型的中径。”
} 单一中径的测量目前较方便的方法有两种，一种是用螺纹中径千分尺测量中径，一种是采用三针法测量（我司采用的是三针法测量）
8、螺纹配合等级：
螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。
（一）、对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。等级数字越高，配合越紧。在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。
等级数目越大公差越小，如图所示：
1、1A和1B级，非常松的公差等级，其适用于内外螺纹的允差配合。
2、2A和2B级，是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。
3、3A和3B级，旋合形成最紧的配合，适用于公差紧的紧固件，用于安全性的关键设计。
4、对外螺纹来说，1A和2A级有一个配合偏差，3A级没有。1A级公差比2A级公差大50%，比3A级大75%，对内螺纹来说，2B级公差比2A公差大30%。1B级比2B级大50%，比3B级大75%。
（二）、公制螺纹，外螺纹有常用螺纹等级：4h、6e、6g 和6h ，内螺纹有常用螺纹等级：6G、6 H、7H。（日标螺纹精度等级分为I、II、III三级，通常状况下为II级）在公制螺纹中，H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值，e、f和g的基本偏差为负值。如图所示：
1、H是内螺纹常用的公差带位置，一般不用作表面镀层，或用极薄的磷化层。G位置基本偏差用于特殊场合，如较厚的镀层，一般很少用。
2、g常用来镀6-9um的薄镀层，如产品图纸要求是6h的螺栓，其镀前螺纹采用6g的公差带。
3、螺纹配合最好组合成 H/g、H/h或G/h，对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，标准推荐采用6H/6g的配合。
普通螺纹的中等精度等级
螺母: 6H 螺栓: 6g
具有厚覆盖层的螺纹的中等精度等级
螺母: 6G 螺栓: 6e
高精度等级
螺母: 4H 螺栓: 4h , 6h
9.常见的专用螺纹
1)自攻螺纹：是一种宽牙螺纹，有较大的导程；
GB/T5280
JIS B1007
|
规格 |
S T |
S T 1.9 |
S T 2.2 |
S T 2.6 |
S T 2.9 |
S T 3.3 |
S T 3.5 |
S T 3.9 |
S T 4.2 |
S T 4.8 |
S T 5.5 |
S T 6.3 |
S T 8.0 |
S T 9.5 |
|
牙距 |
0.5 |
0.6 |
0.8 |
0.9 |
1.1 |
1.3 |
1.3 |
1.3 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
1.8 |
2.1 |
2.1 |
\
|
规 格 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
4.5 |
5 |
6 |
8 |
|
|
牙数 |
AB牙 |
40 |
28 |
24 |
20 |
18 |
16 |
14 |
12 |
|
|
A牙 |
– |
– |
24 |
18 |
16 |
14 |
12 |
10 |
9 |
|
2)自攻锁紧螺纹（三角牙）GB 6559
3)墙板钉螺纹（快牙螺纹）：GB/T14210
4)木螺纹：
第三章 螺栓、螺钉和螺柱的材料要求、热处理要求和机械性能要求
表一、螺栓、螺钉和螺柱的材料要求 ISO898：2009
|
性能 等级 |
材料和热处理 |
化学成分 / % |
回火 温度℃ Min |
||||
|
C |
P max |
S max |
B max |
||||
|
min |
max |
||||||
|
4.6 |
碳钢或添加元素的碳钢 |
— |
0.55 |
0.05 |
0.06 |
无 |
— |
|
4.8 |
|||||||
|
5.6 |
0.13 |
0.55 |
0.05 |
0.06 |
— |
||
|
5.8 |
— |
0.55 |
0.05 |
0.06 |
|||
|
6.8 |
0.15 |
0.55 |
0.05 |
0.06 |
|||
|
8.8 |
添加元素的碳合金钢（如硼、锰 或铬）淬火并回火 |
0.15 |
0.40 |
0.025 |
0.025 |
0.003 |
425 |
|
中碳钢,淬火并回火 |
0.25 |
0.55 |
0.025 |
0.025 |
|||
|
合金钢淬火并回火 |
0.20 |
0.55 |
0.025 |
0.025 |
|||
表二、螺栓、螺钉和螺柱的材料要求 ISO898：2009
|
性能 等级 |
材料和热处理 |
化学成分 / |
回火 温度℃ min |
||||
|
C |
P max |
S max |
B max |
||||
|
min |
max |
||||||
|
9.8 |
添加元素的碳合金钢（如硼、锰或铬）淬火并回火 |
0.15 |
0.40 |
0.025 |
0.025 |
0.003 |
425 |
|
中碳钢,淬火并回火 |
0.25 |
0.55 |
0.025 |
0.025 |
|||
|
合金钢淬火并回火 |
0.20 |
0.55 |
0.025 |
0.025 |
|||
|
10.9 |
添加元素的碳合金钢（如硼、锰或铬）,淬火并回火 |
0.20 |
0.55 |
0.025 |
0.025 |
0.003 |
425 (340 取消) |
|
中碳钢,淬火并回火 |
0.25 |
0.55 |
0.025 |
0.025 |
|||
|
合金钢淬火并回火 |
0.20 |
0.55 |
0.025 |
0.025 |
|||
|
12.9 |
合金钢,淬火并回火 |
0.30 |
0.50 |
0.025 |
0.025 |
0.003 |
425 |
|
12.9 |
添加元素中碳合金钢（如硼、锰、铬或钼）淬火并回火 |
0.28 |
0.50 |
0.025 |
0.025 |
0.003 |
380 |
表三、螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能 ISO898：2009
表四、 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能 ISO898：2009
表五、 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能 ISO898:
2009
|
分项 |
机械性能和物理性能 |
4.6 |
4.8 |
5.6 |
5.8 |
6.8 |
8.8 |
9.8 |
10.9 |
12.9/12.9 |
||||||||
|
d≤ M16 |
d> M16 |
|||||||||||||||||
|
13 |
表面硬度 HV0.3 |
— |
390 |
435 |
||||||||||||||
|
14 |
螺纹未脱碳层的高度 E mm |
— |
1/2 H1 |
2/3H1 |
3/4H1 |
|||||||||||||
|
螺纹全脱碳层的深 G |
— |
0.015 |
||||||||||||||||
|
15 |
再回火试验 Hv max |
20 |
||||||||||||||||
|
16 |
破坏扭矩 MB Nm min |
按ISO |
||||||||||||||||
|
17 |
冲击强度 KV J min |
— |
27 |
— |
27 |
27 |
27 |
27 |
m |
|||||||||
|
18 |
表面缺陷 |
按 ISO |
ISO 6157-3 |
|||||||||||||||
紧固件是将两个或两个以上的零件（或构件）紧固连接成为一个整体时所采用的一类机械零件的总称。市场上也称为标准件。
2、它通常包括以下12类零件：
螺栓、螺柱、螺钉、螺母、自攻螺钉、木螺钉、垫 圈、挡圈、销、铆钉、组合件和连接副、焊钉。
