标准紧固件的基础知识

当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。

1、公制计量：（10进制）

1m =100 cm=1000 mm

2、英制计量：（8进制）

1英寸=8英分 1英寸=25.4 mm 3/8¢¢×25.4 =9.52

3、1/4¢¢以下的产品用番号来表示其称呼径，如：

4#， 5#， 6#， 7#， 8#， 10#， 12#

一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类：

（一）、普通螺纹：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。

（二）、传动螺纹：牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。

（三）、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。

二、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级有一个配合公差，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，外螺纹有三种螺纹等级：4h、6h和6g，内螺纹有三种螺纹等级：5H、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：

• 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。

（三）、螺纹标记

三、机械螺纹的主要几何参数：

（一）、大径/牙外径（D、d）：为外螺纹牙顶或内螺纹牙底重合的假想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公称直径。

（二）、中径（D2、d2）：D2=d2=D（d）－2x3H/8 ,式中H为原始三角形高：

（三）、小径/牙底径（D1、d1）：为外螺纹牙顶或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。
H=（√3 /2）P=0.866025P(60O牙山角); H=0.960491P(55 O牙山角)

（四）、螺距（P）：为相邻牙在中径线上对应两点的轴向距离或相邻牙山或两相邻牙谷间的距离。在英制中以每一英寸（25.4 mm）内的牙数来表明牙距（如下表）。

（五）、牙型半角（α/2）：牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，普通螺纹牙型半角为60O/2，韦氏牙（BSW）螺纹牙型半角为55O/2 。一般木螺丝牙山角度为60 O，尾尖角度60O。

（六）、螺纹旋合长度：为两相配合螺纹，沿螺纹轴方向相互旋合部分的长度。

四、自攻、自钻螺纹的主要几何参数：

• 大径/牙外径（d1），为螺纹牙顶重合的假想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公称直径。

• 小径/牙底径（d2）：为螺纹牙底重合的假想圆柱直径。
• 牙距（p）：为相邻牙在中经线上对应两点的轴向距离。在英制中以每一英寸（4mm）内的牙数来表明牙距。

下表列举常用规格的牙距（公制）牙数（英制）

1、公制自攻牙：

2、英制自攻牙：

3、日标墙板钉：

4、机械螺丝（机械牙）：

5、钻尾螺丝：钻尾螺丝有CSD（机械牙），BSD（自攻AB牙）两种。其牙距或牙数可分别参考机械螺丝（CSD牙）和自攻螺丝（BSD牙）。

（四）、牙山角度和尾尖角度：牙山角为牙侧与牙侧间的夹角、尾尖角为螺纹未端尖角。

1、自 攻 牙：牙山角度为60O，尾尖角度为45 O±5 O。

2、墙 板 钉：牙山角度为60O，（也可依客户要求生产，如45 O±5 O）尾尖角度为 25 O±3O。

3、夹 板 钉：（Chip board screws）牙山角度为40 O±3 O，尾尖角度为25O±3 O 或34O ±3O（客户特殊要求）。

4、钻尾螺丝：牙山角度为60 O±5 O，尾部针对不同规格的产品选用不同型号的夹尾针，夹尾的主要几何参数为夹尾径和伸出量。

一、目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。

（一）碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。

1、低碳钢C%≤0.25% 国内通常称为A3钢。国外基本称为1008，1015，1018，1022等。主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。（注：钻尾钉主要用1022材料。）

2、中碳钢0.25%<C%≤0.45% 国内通常称为35号、45号钢，国外基本称为1035，CH38F，1039，40ACR等。主要用于8级螺母、8.8级螺栓及8.8级内六角产品。

3、高碳钢C%>0.45%。目前市场上基本没使用

4、合金钢：在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一些特殊性能：如35、40铬钼、SCM435，10B38。泛沃螺丝主要使用SCM435铬鉬合金钢，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。

（二）不锈钢。性能等级：45，50，60，70，80

主要分奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好，可焊性好。A1，A2，A4马氏体、13%Cr耐腐蚀性较差，强度高，耐磨性好。C1，C2，C4铁素体不锈钢。18%Cr镦锻性较好 ，耐腐蚀性强于马氏体。目前市场上进口材料主要是日本产品。按级别主要分SUS302、SUS304、SUS316。

（三）铜。常用材料为黄铜…锌铜合金。市场上主要用H62、H65、H68铜做标准件。

二、碳钢产品所使用的盘元：

三、材料中各类元素对钢的性质的影响：

1、碳（C）：提高钢件强度，尤其是其热处理性能，但随着含碳量的增加，塑性和韧性下降，并会影响到钢件的冷镦性能及焊接性能。

2、锰（Mn）：提高钢件强度，并在一定程度上提高可淬性。即在淬火时增加了淬硬渗入的强度，锰还能改进表面质量，但是太多的锰对延展性和可焊性不利。并会影响电镀时镀层的控制。

3、镍（Ni）：提高钢件强度，改善低温下的韧性，提高耐大气腐蚀能力，并可保证稳定的热处理效果，减小氢脆的作用。

4、铬（Cr）：能提高可淬性，改善耐磨性，提高耐腐蚀能力，并有利于高温下保持强度。

5、钼（Mo）：能帮助控制可淬性，降低钢对回火脆性的敏感性，对提高高温下的抗拉强度有很大影响。

6、硼（B）：能提高可淬性，并且有助于使低碳钢对热处理产生预期的反应。

7、矾（V）：细化奥氏体晶粒，改善韧性。

8、硅（Si）：保证钢件的强度，适当的含量可以改善钢件塑性和韧性。

四、关于不锈钢材质之特性简介（304、316）

该三种材质均为300系列的奥氏体不锈钢，其化学成分如下：

主要化学成分与不锈钢性能之关系：

1、碳 C 可增加硬度和强度，含量过高会降低其延展性和耐蚀性

2、铬 Cr 可增加耐蚀性、抗氧化性，使品粒细化，增加强度，硬度和耐磨性

3、镍 Ni 可增加高温强度、耐蚀性，降低冷加工硬化之速率

4、钼 Mo 增加强度，对氧化物和海水的耐蚀性优良

5、铜 Cu 利于冷加工成型，降低磁性

（三）材质之其它性能

1、以上材质正常状态无磁性。304M冷加工后略有磁性（1.6u-2.0u左右）；304HC磁性为（1.01u-1.6u左右）；316材质冷加工后磁性小于1.01u。

2、各材质均有良好的延展性，易冷加工成型，抗拉强度、屈服强度、均可达到要求。（Ts 抗拉强度 min　700N/mm, Ys 屈服强度　min 450N/mm）

（四）结论

1、304M、304HC、316三种材质是目前300系列奥氏体不锈钢使用最广的材质之一。各材质明显差异为：冷加工后材质磁性为316<304HC<304M。316材质抗化学品腐蚀，抗孔蚀性及抗海水耐蚀性能相对于304M及304HC要优良。

2、总之，不锈钢标准件特性为耐腐蚀、美观、卫生，但其强度、硬度正常情况下相当于碳钢（6.8级）故对不锈钢产品应不可撞击、敲打、注意维护其表面光洁度、精度，且不能和使用碳钢产品一样随便施加力量，亦不可施力过大，同时因不锈钢延展性好，在使用时产生钢屑易粘于螺帽牙级处，增加摩檫力，易导致锁死，而使用碳钢即使产生铁屑也会掉落，相对于不锈钢不易锁死。

一、产品大类

（一）、六角螺栓（HEXAGON HEAD BOLTS）

1，英制螺栓参照标准为ANSI/ASME B18.2.1，日标参照JIS B1180（韦氏牙）。英制参照BSW916（韦氏牙）。

（1）、HEX MACHINE BOLT：无华司、有束尾、半牙六角螺栓，

（2）、HEX TAP BOLT：无华司、无束尾、全牙六角螺栓，

（3）、HEX CAP SCREWS：有华司、有束尾、半牙六角螺栓，

2、公制螺栓参照标准如下，其相互区别如表所示：

(二）、马车螺丝/圆头方颈螺栓（Carriage Bolts）：

ANSI/ASME B18.5；DIN603 ； ISO 8677；GB12；GB14

（三）、内六角螺栓（Hexagon socket-head cap screws）：

DIN912 ； GB70 ； ISO4762 ； ANSI /ASME B18.3

（四）、六角木螺丝（Hexagon Head Lag Screws）：

ANSI/ASME B18.2.1 DIN 571

（五）、家俱螺丝（Furniture screws）：依客户标准

（六）、六角法兰螺栓(Hexagon Flange Bolt)：IFI 111 GB 5787 DIN 921

二、产品的识别

（一）、螺栓各部位图示：

（二）、螺栓的标识：

三、标志、性能等级

（1）、标志。六角头螺栓和螺钉（螺纹直径≥5mm）。需在头部顶面用凸字或凹字标志，或在头部侧面用凹字标志。包括性能等级、厂标。碳钢：强度等级标记代号由“·”隔开的两部分数字组成。标记代号中“·”前数字部分的含义表示公称抗拉强度，如4.8级的“4”表示公称抗拉强度400N/MM2 的1/100。标记代号中“·”和点后数字部分的含义表示屈强比，即公称屈服点或公称屈服强度与公称抗拉强度之比。如4.8级产品的屈服点为320 N/mm2。不锈钢产品强度等级标志由“—”隔开的两部分组成。标志代号中“—”前符号表示材料。如：A2，A4等标志“—”后表示强度，如：A2-70

（2）、等级。碳钢：公制螺栓机械性能等级可分为：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9共10个性能等级。不锈钢分为 60,70,80( 奥氏体)；50,70,80,110(马氏体)；45,60（铁氏体）三类。

一、生产流程：

（一）、盘元：

1、盘元是指自厂商购入原始盘条，一个盘元主要包括以下几个方面的参数：

A、厂牌 B、品名 C、规格 D、材质

E、炉号或批号 F、数量/重量

2、钢中的主要化学成份有：C、Mn、P、S、Si、Cu、Al，其中Al、Cu的含量越低越好。

（二）、退火：消除线材加工内应力，增加其可锻造性。

（三）、酸洗：除去线材表面的一层氧化膜，同时对线材进行表面润滑，以利抽线。
（四）、抽线：为了达到我们需要的线材直径。
盐酸 水洗 草洗 水洗（60-80℃） 磷酸盐 水洗 润滑剂

（五）、打头（成型）及辗牙：完成产品外形，并加以牙形的塑造。

（六）、热处理：改变螺丝的机械性能。

（七）、电镀：为了满足客户的要求进行的表面处理，同时也可以增加螺丝的某些性能。如防锈、美观等。

（八）、包装：依标准或客户要求将产品予以装盒/箱。

（九）、以上各工序详见第五部分。

一、产品大类：

（一）、自攻钉（Tapping screws）

1、参照标准：英制自攻钉参照标准为ANSI/ASME B18.6.4，公制的参照标准有GB845（R+）、GB846（F+）、GB847（O+）、JIS B1115（-）、JISB1122（+）JISB 1126 （HW）、JISB1127（HF）、JIS B1125 、DIN7971、DIN7972、DIN7973、DIN7981、DIN7982、DIN7983、ISO1479（H）、ISO1481（B-）、ISO1482（F-）、ISO1483（O-）、ISO7049（P+）、ISO7050（F+）、ISO7051（O+）。

2、头型：新、老国标中均有三种头型：老国标为圆头（R），沉头（F）和半沉头（O），新国标有盘头（P）、沉头（F）和半沉头（O），英制自攻钉有各种头型。目前常见的自攻钉头型有如下：

3、牙型：目前自攻钉牙型有A、AB 、B、BT、BP\BF、C、D、T等牙型，各种牙型如图所示。查阅：U.S.A.紧固件标准（原版）第13页。

4、AB牙和A牙的区别：

①新版IFI标准已将A牙产品淘汰，但由于市场需要，一些企业也都在生产A牙产品。A 牙AB牙产品主要区别在于其牙数不同，（如表一所示）。

②A牙和AB牙牙外径和牙底径也不相同（如表二所示）。

③盘头14#A牙和AB牙产品头部尺寸不同（如表三所示），其他规格产品基本尺寸等则相同。

表一

表二

表三

5、长度及牙长：

（1）长度规格：本公司现在生产的自攻钉都是全牙，（客户有要求时，依其指定之标准）

（2）长度的测量：对沉头和半沉头型螺钉，其长度应从未端测量到头顶面。

（3）长度允许公差：

①AB牙和BP牙的允许公差为，当称呼长小于等于1英寸时，允许公差为±0.03in， 大于1英寸时为±0.05in。

②B、BT、C和T牙，长度允许公差为当称呼长在3/4 in以上时，其允许差为-0.03in,大于3/4 in到1-1/2 in,其允差为-0.05 in, 大于1-1/2英寸其允许公差为-0.06 in。

（4）牙长的规定：

• 对AB、B、BP、BT牙的要求：完整螺纹应加工得尽可能接近头部，在头部下Y这段距离，要保证螺纹小径尺寸在规定的极限内，如下表所示。

②公称长度大于表列产品，其最小完整螺纹长度应不小于下表所列LT的规定。

表四 AB、B、BF、BP和BT牙自攻钉的螺纹长度

（二）、墙板钉

1、参照标准：JIS B 1125、GB/T 14210-93C 以及客户指定标准。

2、头型：目前墙板钉头型有喇叭头（DW），但也有大扁头华司（TW）及华威头（AF）。

3、牙型：

（1）墙板钉主要有两种牙型：细牙和粗牙，其牙距和牙数如下表所示。细牙又分双牙双出和双牙单出以及高低牙，粗牙为单牙单出。通常状况下牙山角度是60O，尾尖角度是25O±3O，但有些客户要求牙山角度为45O±5O。

（2）由于墙板钉（细牙）有攻速要求，而尾尖裂痕、尾尖过尖、钝尾、尾牙火烧，等都可能导致攻速不足，故特对其攻速做如下表规定：

4、长度：

（1）、称呼长度在3/8in以上的产品，尺寸公差一般取下限。称呼长L在2 in以内（公制为50mm），都为全牙（LT）产品。称呼长2in～3in ，其牙长为 2 in；3 in以上时，牙长为2-1/2。有此客户特殊要求牙长为称呼长的2/3。即LT=2/3×L。

（2）、称呼长在4 in以上（公制100 mm）的产品，都容易弯曲，故有跳动度之要求，弯曲有两种形式：一种是辗牙造成，即从第一牙弯曲，另一种是热处理造成，即整体成弧线。

（三）、钻尾螺丝

1、参照标准：ANSI/ASME B18.6.4 、 DIN7504。

2、目前常见的钻尾螺丝头型有六角华司头(HW)、盘头(P)、平头(F)。

3、牙型主要有BD牙及CD牙，它们的区别在于BD牙的牙型为自攻钉中AB牙的牙型，而CD牙为机械牙。

4、长度：当称呼长在1-1/2 in以内时为全牙，大于1-1/2 in时为半牙，牙长为1-1/2 in。

5、BSD型和CSD型螺钉简介：

（1）、BSD型的螺钉应有间距螺纹以及不同形状的钻头端部，钻头常用2号或3号，其设计与不同的板材厚度条件相适应。当公称长度等于或小于1.50 英寸时，都为全牙螺钉，头部下螺纹空的包括螺纹收尾在内，应为1个螺距，如可能应更小。

（2）、CSD型螺钉，是机螺钉螺纹，其直径——螺距的组合近似于统一螺纹，以及不同形状的钻头端部，端部标记为2号或3号，其设计型式与不同的板材厚度条件相适应，CSD型螺钉不需接受螺纹测量，但应符合标准规定的尺寸，一般在那些采用机螺钉螺纹比间距螺纹更有利的地方，就采用CSD型螺钉，CSD型螺钉公称长度等于或小于1.50in的螺钉应为全螺纹螺钉、头部下螺纹空白包括螺纹收尾在内， 应为1个螺距，或更小。

6、BSD型和CSD型螺钉夹尾模的选择：

通常状况下，6#（含）以下用2号尾，8#（含）以上用3号尾，8#、10#之规格长度在1/2（含）以下时，（平头称呼长在5/8（含）以下时），则做2号尾，其余10#以上超过此规格长度做3号尾，另平头BSD 2、3号尾所需长度下限值为：

7、螺丝攻速的要求

钻尾螺丝的主要特性为钻透性，如果刀口径过小，表面硬度过低，及夹尾不良都可能造成攻速不足。SAEJ78和DIN7504，对攻速分别作了如下规定：