任赤兵：美制紧固件标准问与答（下）

　　此前小编与大家分享过任工的"美制紧固件标准问与答（上）"（点击阅读原文），金粉们反映很实用，希望我们能尽早分享“美制紧固件标准问与答（下）”，以下就是美制紧固件标准相关内容，好文章记得与朋友们分享哦~

　　14. 美国外螺纹紧固件如何标志?

　　答： a. SAE J429 标准中，性能等级用1 ～ 8.2 数字标记。这些数字与性能没有关系，但数字越大性能等级越高，用符号标志。

　　b. ASTM 标准中，性能等级用数字和字母标记，有的叙述了两种或两种以上的类型和等级；有的是材料差异，如ASTM A325 中有1 型、（2 型已取消）、3 型；有的同样材料但要求的性能不一样，如ASTM A307 中的A 级、B 级和C级；也有的用数字、字母和符号同时标标记，如ASTM A490 用数字和符号标记，见表16。

　　15. SAE J995-2017 规定了哪些内容？

　　答：SAE J995-2017《钢螺母 机械和材料要求》包括汽车和工程需要的3 个螺母机械性能等级：2 级、5 级和8 级，适用规格范围1/4 ～ 1 1/2 英寸。

　　其中，2 级用低碳钢，不热处理；5 级和8 级是中高强度螺母，应选用中碳钢或合金钢，经热处理。SAE J995 的三个性能等级也都包含在ASTM A563 标准中。

　　1）化学成份，见表17。

　　2) 机械性能，见表18。

　　16. ASTM　A194/194M-2017 规定了哪些内容？

　　答：ASTM　A194/194M-2017《适用于高温或高压工况条件螺栓用的碳钢、合金钢和不锈钢螺母技术条件》。

　　a. 适用范围

　　ASTM A194/194M 适用于规格1/4 ～ 4 寸（M6 ～ M100），为满足高温、高压使用要求，规定了碳钢、耐高温合金钢、马氏体不锈钢和奥氏
体不锈钢材料及42 个等级。

　　a) 1、2、2H、2HM、3、4、6、6F、7、7M 和16——碳钢合金钢等级；

　　b) “8”是——不锈钢等级。“9”——高镍合金不锈钢等级；

　　c) 2 和2H，2 个等级的螺母在商业和工业中得到广泛使用，较多的与ASTM A193、ASTM A320 或ASTM A325、ASTM A490 配套使用。

　　b. 机械性能等级，见表19。

　　c. 化学成份，见表20。

　　17. 美国内螺纹紧固件如何标志?

　　答: ASTM A563-2016 标准包括8 个等级。其中O 级、A 级和B 级可不打标志，其他等级要用字母标志。

　　SAE J 995 包括3 个等级，其中2 级可不标志，5 级和8 级应用符号标志。

　　ASTM A194/A194M 标准中规定41 个等级，2 级和2H 级应同时制出性能等级和生产者的标志，性能等级用数字和字母标志，见表21。

　　18. 选择美制外螺纹紧固件机械性能标准有哪些准则?

　　答: 美制碳钢外螺纹紧固件机械性能有十几个标准和一百多种性能等级，每个等级都有机械性能指标、适用范围和标志。

　　A、准则一，以强度要求为主

　　单一考虑外螺纹紧固件的强度性能要求，用于低强度的紧固件可选用SAE J429 标准中的1、2 级或ASTM A307 标准；用于高强度的紧固件可选择：SAE J429、ASTM A449、A354 标准。

　　B、准则二，用于高温高压环境下紧固件

　　用于温度为+300℃～ +600℃耐高温或高压环境下紧固件，要选用美国钢铁协会标准AISI 4100、8600 和8700 的铬钼钢和不锈钢材料，可选用ASTM A193／193M 和ASTM A194／194M 标准。

　　奥氏体不锈钢如303、304、305、316 和327 不可以热处理，但固溶处理紧固件抗拉强度为516MPa；冷作硬化紧固件抗拉强度为620MPa ～ 861MPa。

　　铁素体不锈钢如430、430F，紧固件抗拉强度只有516 MPa 。

　　马氏体不锈钢如410、416 和431，可进行热处理，紧固件抗拉强度可达1033MPa。

　　C、准则三，用于耐低温环境下紧固件

　　用于低温度为-30℃以下的紧固件，为防止发生冷脆现象，要选用美国钢铁协会标准AISI 4140 和4037 牌号材料。如温度更低，则选用AISI 4340 和8740 材料，可承受不大于-38℃；奥氏体不锈钢在-100℃时也工作得很好。这些耐低温的紧固件可选用ASTM A320/A320M 标准。

　　D、准则四，用于钢结构紧固件

　　用于钢结构桥梁、建筑的高强度紧固件，可选用ASTM A325/A325M、A490/A490M、F1852 和F2280 标准。2015 年ASTM 发布ASTM F3125《英制和米制钢及合金钢高强度结构螺栓，热处理最小抗拉强度120 ksi（830MPa）和150 ksi（1040 MPa）技术规范》综合标准以替代以上6 个美制钢结构螺栓标准。

　　E、准则五，用于内六角螺钉

　　用于工程机械的内六角螺钉、紧定螺钉，可选用ASTM A574 标准，强度相当于米制12.9 级。

　　F、准则六，考虑特殊用途或有色金属紧固件

　　用于输电塔、地脚专用紧固件，可选用ASTM A394、F1554 标准。

　　不锈钢紧固件，可选用ASTM F593、F594。

　　有色金属紧固件，可选用ASTM F467、F468。

　　19. 美制外螺纹紧固件规定了哪些硬度试验方法？

　　答：a. 美制螺栓、螺钉和螺柱的硬度试验与米制螺纹紧固件的硬度试验没有很大区别，但有其特殊求。硬度试验可以根据产品的类型、强度级别和尺寸规格的不同，分别选择洛氏、布氏或维氏等几种不同的标尺。硬度试验方法见：ASTM F606-2016、A370-2017、E18，E10 和E92 等标准。


　　b. 与米制螺纹紧固件一样，硬度试验前应该对产品进行适当处理，去除产品表面所有的氧化皮、脱碳层和涂镀层，试样表面应抛光、研磨。

　　c. 试验位置：方头和六角头螺栓可在扳拧面、头部顶面、无螺纹杆径或杆部末端。螺柱则应在无螺纹杆部或杆部末端。

　　d. 仲裁检验时则应选在距杆部末端1 倍直径的横截面，1/2 半径的圆周上。硬度试验应打四点，四点分别相距大约90°。硬度检测值应是4 个位置测得硬度值的平均值，见图16-5。四点的硬度值以及平均值都应在标准规定的范围内。

　　e. 最低硬度只是用于公称长度较短，不能进行拉力试验或扭矩试验的产品（如因产品头部结构影响所致）。对于美制5 级以上的热处理螺栓、螺钉和螺柱，为防止“脆断”，在保证抗拉强度的前提下，控制最高硬度是必要的。

　　20. 美制内螺纹紧固件规定了哪些硬度试验方法？

　　答：a. 热处理和非热处理螺母的常规硬度检测，应在螺母的支承面或扳手面上进行。硬度试验应在去除螺母表面所有氧化皮、脱碳层和涂镀层后进行。制造者可以根据螺母的尺寸和性能，选择洛氏硬度或布氏硬度。

　　洛氏硬度或布氏硬度的试验方法和要求分别按ASTM F606-2016、A370-2017、E18 或E10 的规定。

　　b. 常规硬度检测

　　a) 支承面上的硬度试验：应在支承面的对角线上，两个位置分别是：

　　角与螺纹大径的中点处和与这一点相距180°处。硬度检测结果应为这两点硬度读数的平均值。检测结果应不超过标准规定的范围，而且两点硬度值均应在标准规定的范围内。

　　b) 在扳拧面上的硬度试验：，从一角到扳拧面中心的距离的1/3 处测量。硬度报告应该取两个相对面的硬度试验的平均值。


　　c. 仲裁硬度检测

　　试验时应将螺母试样或螺母坯件试样从螺母高度的一半处横向剖开。

　　a) 非热处理螺母仲裁硬度检测

　　非热处理螺母硬度检测位置，见图16-6。两点硬度应相距180°，在螺母对角连线上。每一点位于螺纹外径与螺母对角棱线的二分之一处（如果加工螺纹，应在大径与螺母一角之间的中点上，如果未加工螺纹则应在坯件孔与螺母一角之间的中点上）。

　　硬度检测结果应是这两点硬度读数的平均值。检测结果应不超过标准规定的范围，而且两点硬度值均应在标准规定的范围内。

　　b) 热处理螺母仲裁硬度检测

　　热处理螺母硬度检测位置，见图16-7。两组（每组三点）硬度应相距180°，在螺母对角连线位置上。

　　位置1——如果已加工螺纹，应尽可能靠近外径，如果是螺母坯料，则尽可能靠近孔壁，但不要近得超过压痕直径的2.5 倍。

　　位置2——在螺母的芯部（如果已加工螺纹，在螺母大径处，如果是未加工螺纹的坯件则在孔壁）到螺母对角的的中点。

　　位置3——尽可能靠近螺母的对角，但不要近得超过压痕直径的2.5 倍。

　　硬度检测结果应是上述两组，六点硬度读数的平均值。检测结果应不超过标准规定的范围，而且六点硬度值均应在标准规定的范围内。

　　c) 螺母最低硬度仅对热处理螺母或不能进行保证载荷试验的螺母，才是强制性的

　　对于不经热处理又能达到保证载荷要求的螺母，最低硬度不应作为验收与否的依据。热处理螺母必须进行硬度检测。

　　对于规格太大而不能进行保证载荷试验的螺母（无论是否进行热处理），最高和最低硬度都应符合标准规定。

　　21. 美国有哪些钢结构用紧固件标准?

　　答：美国钢结构用高强度紧固件标准目录见表22。


　　特别说明：2015 年美国将ASTM A325、ASTM A490、和ASTM A325M、ASTM A490M 的 4 个标准和ASTM F1852、ASTM F2280 的2 个标准进行整合为一个新的ASTM F3125：2015 标准。

　　其中，对ASTM A325 大规格螺栓的硬度和强度较原标准提高，推荐按等级选择不同表面涂层种类，规定了涂层厚度和螺纹中径的调整量和钢结构高强度螺栓的“二次紧固轴力值”和扭矩值（max）、旋转角度的试验方法。

　　22. 美制外螺纹紧固件机械性能标准更新


　　23. 美制内螺纹紧固件机械性能标准更新（2017 年）


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　　作者：金蜘蛛紧固件网顾问专家 任赤兵
　　本文原刊登于第53期金蜘蛛《紧固件》季刊，转载请注明来源于“金蜘蛛紧固件网”。