高强度螺栓钢的耐延迟断裂研究分析

高强度螺栓钢的耐延迟断裂研究分析

作者：王文娟

来源：《科技创新导报》2011年第35期

摘要:螺栓钢高强度化过程中延迟断裂现象突出。分析延迟断裂的产生机理,重点阐述氢脆过程中材料的成分、微观组织、介质环境和应力集中的影响作用,通过材料搜集和对此分析,从材料合成与加工工艺出发总结改善高强度螺栓钢敏感性措施。

关键词:高强度螺栓钢延迟断裂研究分析

中图分类号:TG142.41 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)12(b)-0004-01

1 延迟断裂概念

延迟断裂是在静止应力作用下的材料,经过一定时间以后突然脆性破坏的一种现象。材料的断裂形式很多,如材料在拉伸时的韧性断裂;在低温下使用时的低温脆性断裂;在高温和应力共同作用下经过缓慢变形而断裂的蠕变断裂以及在交变载荷作用下的疲劳断裂等。延迟断裂与韧性断裂、蠕变断裂不同,前者属于脆性脆性断裂,而后两者属于韧性断裂。延迟断裂与低温脆性断裂、疲劳断裂也不同,前者是在常温和恒定应力下所发生的断裂,后两者一个是在低温下的断裂,另一个是在交变载荷下的断裂[1]。

2 产生机理及影响因素

2.1 产生机理

文献[1]分析脆性断口位置上氢的富集是导致延迟断裂的主要原因。零件所含氢原子在应力诱导下扩散进入应力高度集中的区域逐渐聚集,达到一定浓度时诱发裂缝,裂缝成长穿过氢浓度集中区时便停止长大。等氢原子在裂缝前沿应力集中区重新聚集达到临界浓度,裂缝又开始长大。如此循环,直到发生突然的一次性断裂。

氢的富集主要是两种情况,一种是由外部介质环境倾入的氢引起的。南京汽车研究所在自制的延迟断裂试验装置上对螺栓进行试验。对3%(容积分数)NaCl水溶液和水两种介质里的螺栓进行加载。试验结果同样的载荷,3%NaCl水溶液介质中的螺栓在光杆部位发生了断裂,而水中的螺栓没有断裂。表明:由于介质环境的不同,3%NaCl水溶液中的螺栓比水中的更易发生延迟断裂。

另一种是工艺过程中氢的入侵,如酸洗、电镀等处理,侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起了延迟断裂。如电镀螺栓在加载后,经过几小时或几天的较短时间后而发生延迟断裂。

2.2 影响因素

氢的富集直接导致高强度螺栓钢的延迟断裂,而材料的成分、微观组织和应力集中则是影响因素,会加剧或者改善高强度螺栓钢的延迟断裂现象。所以延迟断裂是材料、环境、应力相互作用而发生的一种环境脆化[2]。

(1)成分和微观组织。高强度螺栓钢的主要成分是铁、碳和一些合金元素,后两者的含量决定性能。杂质元素磷、硫和锰能增大高强度钢的延迟断裂敏感性。磷会降低晶界结合强度,硫在腐蚀环境下促进氢的吸收,同时锰会促进磷、硫共偏析,引起晶界偏析,与钢中杂质元素硫相结合后生成MnS夹杂物,诱发裂纹。文献[3]中提到硼对高强度钢的延迟断裂现象是利好的。低碳钢中加入微量的硼制成的硼钢,不但可以弥补降碳造成的强度和淬透性损失,有良好的冷变形能力,减少应力集中,而且利于获得全部的细晶粒贝氏体组织,降低钢的延迟断裂敏感性。

Al、Ti、Nb、V等合金元素生成弥散析出的碳氮化物可以细化奥氏体晶粒,提高强度改善韧性,还可以作为氢的陷阱,抑制氢的扩散和使氢均匀分布,使侵入的氢无害化。Mo元素可以抑制腐蚀坑的生成,减少钢表面侵入的氢量。抗回火软化能力强的Mo、V等,可以在保持强度不变的情况下,提高回火温度使碳化物球化,以避开容易引起晶界脆化的低温回火温度区域,并可使碳化物细小均匀。

合金元素对高强度钢延迟断裂抗力的影响比较复杂,在不同类型钢中合金元素的影响是有差别的,不同情况应具体分析。在低合金钢的组成范围内,延迟断裂主要是由钢的微观组织和介质环境决定的,合金元素的直接影响有限。

一定强度水平下,钢的延迟断裂敏感性总与某种特定的组织相联系。一般来说,奥氏体、珠光体的延迟断裂敏感性比马氏体小,而在珠光体组织中,渗碳体的形状对延迟断裂敏感性有重要影响,含碳高的马氏体组织比含碳低的更容易脆化。

(2)应力集中。高强度螺栓缺口集中部位如杆与头部的过渡处或螺纹根部易引起应力集中,加上氢的富集,加剧产生延迟断裂。所以高强度螺栓的缺口半径,如螺栓头部的圆角、螺栓根部尺寸,螺纹牙沟的形状,对延迟断裂都有较大的影响,生产高强度螺栓应对这些尺寸形状严格控制,降低应力集中程度。

3 改善敏感性措施

3.1 合成

尽可能降低杂质元素磷、硫和锰含量,使材料有更高的纯净度,减少晶界脆化。添加合适的合金元素。我国钢铁研究总院在42CrMo钢的基础上,通过降低S、P、Si、Mn的含量,添加微合金元素V、Nb并增加Mo的含量,成功地设计了1300MPa~1600MPa级耐延迟断裂高强度钢ADF系列[2],其耐延迟断裂性能明显优于常用机械制造用钢42CrMo。

钢结构的螺栓基础知识

8.5螺栓基础知识 紧固件 业界称之“工业之米”，其对于工业，相当于粮食对于人类。紧固件分为标准件和异型件两大类。一个国家的紧固件发展水平可以直接反映该国工业化程度。其中，德国标准为国际公认的高标准，国际标准（ISO 标准）中99.9%采用的是照搬德标，而我国紧固件标准的建立基础是国际标准。 标准件 指由相关政府部门规定其属性并通过发布的使用的。如国标，德标，美标，日标等。 异型件 指根据工程需要按图纸加工的一些链接件。如地脚螺栓，拉条等。 紧固件主要构成： 专业术语 1.规 格：即形状大小。通常包括直径和长度。螺栓、螺钉、螺柱（常见紧固件）表述方式如下(例)： M20*70 “M”表示“米”制螺纹（即国家标准螺纹）； 数字“20”代表螺栓直径； 数字“70”代表螺栓长度。 均以毫米（mm ）计算，且螺栓、螺钉长度不含头部尺寸，螺柱则通常表示全长或有效长度（GB/T898/899通常表示的长度不含栽入部分，详见五金手册）。 M30*2*280 称为细扣螺栓，中间2表示螺纹经 螺母常见表述方式如下：（例） M20 同螺栓，“M ”表示米制螺纹（即国家标准螺纹），数字“20”则表示内螺纹中径，与相同直径的螺栓配套使用。 垫圈的表述方式： 2.执行标准：其具体规定了标准件的形状、光滑度，硬度指标力学性能等标准，有的标准对 材质，工艺也有明确的规定，其函盖了某种标准件的绝大部分信息。（有国标、非标 美标 日标 德标 欧标 ISO 国际标准）

3.材质：就是原材料的化学成分，分为普碳钢、中碳钢、合金钢等。 4.级别：特指螺栓的强度。 5.力学性能：又说机械性能，包括硬度，屈服度，伸长率，断面率等 6.表面处理：指给紧固件表面做特殊处理以达到防腐蚀或美观的效果。发黑，镀锌等。 螺栓 螺栓的种类有： 6.六角螺栓：栓头为六角形；包括钢结构用大六角螺栓和普通外六角。 普通外六角螺栓，执行标准有GB/T5780/1/2/3（国标5780/2为半牙螺栓，5781/3为全牙螺栓） 5780/1为4.8S一下，通常称为普通螺栓，国标螺栓或普栓等； 5782/3泛指8.8级以上（10.9级 12.9级）的高强螺栓，栓头略厚。 钢结构用大六角螺栓，常用直径型号为（M12目前国内没有生产）M16 M20 M22 M24 M27 M30 为10.9S级。“S”代表钢结构专用栓。 注：同级别的六角螺栓和大六角螺栓的区别在于，栓头厚度及最短弦长标准不同，大六角栓头部要厚较大，即栓头相对较大。同为M20的六角螺栓最短弦长比较如下 六角弦长30大六角弦长为34 2.地脚螺栓：如图1-1 图 1-1 国家地脚螺栓（9字形），执行标准GB/T799-1988，如下图： L型地脚螺栓执行JB/ZQ4364标准即为直角，国标规定L底长为直径的4倍（一般按客户要求做）。术语说满外长、中线长。 T型地脚螺栓，等腰梯形栓头，栓头需要大型设备热打才能成型，如图1-2. 锚板型地脚螺栓： 图 1-2 3.钢结构用扭剪型螺栓连接副（扭剪螺栓）： 直径分为M16、M20、M22、M24、M27、M30规格；与大六角螺栓同样应用于钢结构连接，相比之下扭剪螺栓具有施工快、一致性好等优点。 4.马车螺栓：常见型号在M12一下；圆顶棱身栓头 螺母 地脚螺母常用GB41标准注：相比双头螺栓上配母GB6170较厚，略显粗糙。 双头螺母常用GB6170标准。 6.GB41螺母：（具体尺寸见紧固件手册） 较GB6170粗糙、略厚，外形无差别，价格稍低，常用于地脚螺栓上。 2.GB6170螺母：（具体尺寸见紧固件手册）

超高强度螺栓断裂失效分析

超高强度螺栓断裂失效分析 摘要：螺栓作为重要的紧固件，其失效事故发生较多，造成的危害很大。其中，螺栓的氢脆断裂是较为常见的故障模式，由于氢脆大多与批次性问题有关，因此，危害性较大。螺纹连接是发动机各部件之间最常用的连接方式，大概占到发动机 连接的70%。螺栓的受力特点决定了它是发动机的薄弱零部件。因此，连杆螺栓 的失效分析与预防十分重要。本文分析超高强度螺栓断裂失效的相关内容。 关键词：超高强度螺栓；断裂失效；氢脆 超高强度螺栓是继铆接、焊接之后发展起来的一种钢结构连接型式。它具有 施工简单、可拆卸、承载大、耐疲劳、较安全等优点。因此, 高强度螺栓连接已 发展成为工程安装的主要手段。 1 实例分析 某型号高强度螺栓用于某轴承上，其强度要求很高。该型螺栓在生产检验合 格服役5 个月后，发现个别螺栓相继在螺纹处发生断裂。该型高强度螺栓为铰制 孔螺栓(螺纹长度95 mm)，材料为35CrMnSiA 钢，规格为M56，螺杆长度为 235mm，强度要求以GB/T3077-1999 为标准。其制造工艺为：毛坯电渣重熔→预 加工→超声波探伤→粗加工(单边留量3～5mm)→调质处理(950℃淬火，630℃回火)→半精加工→淬火热处理(淬火温度为900℃，310℃回火)→力学性能检验→精 加工→磁粉探伤(包括螺纹部分)→表面油漆防护→装配。目前，采用的无损检测手段无法检测出螺栓内部0.2mm 以下的微裂纹。通过金相检验、氢含量检验和断口电镜扫描分析等相关的手段对断裂的螺栓及未断裂的随机抽取样品进行相应的检 验和断裂原因分析。 2 实验方法与结果 2.1 实验对象。实验对象为该型螺栓2 枚，其中包括断裂的铰制孔螺栓，以 及对应同型号未断螺栓1 枚。 2.2 外观检验。用肉眼观察，铰制孔螺栓断于第一节螺纹处断口均很平齐，无 塑性变形，断面与轴线垂直，为一次性脆性断口。且在断口附近有明显的腐蚀痕迹。 2.3 化学成分分析。分别对所取2 个螺栓试样进行化学成分检验分析，结果 表明，2 个螺栓化学成分含量均符合标准。 2.4 氢含量检测。分别对已断裂的铰制孔螺栓及未断裂铰制孔螺栓的光杆边缘处、R/2 处及芯部进行氢含量检测，其中已断裂和未断裂的螺栓光杆边缘处及芯 部检测结果基本一致，R/2 处检测结果出入比较大，分别为2.0×10-6 和0.6×10-6。 2.5 断口分析。将断裂的铰制孔螺栓断口清洗后置于扫描电镜下观察，断口 的形貌大部分均为沿晶和少量的韧窝。见图1。 2.6 金相检验及硬度检测。断裂的螺栓中均有氮化物夹杂，未断裂螺栓的齿面与齿根未 见微观裂纹，见图2。已断裂螺栓存在个别夹杂物超出标准规定尺寸，未断裂螺栓无此现象。已断裂螺栓的晶粒度级别为6~7，未断裂螺栓为5.5~6，显微组织显示齿面局部略有脱碳， 组织为回火马氏体，测得其硬度大于50 HRC，抗拉强度大于1750MPa，说明该材料的强度 级别很高，属于超高强度钢。 3 分析与讨论 上述实验结果表明：该型号螺栓无论在力学性能、化学成分以及晶粒度等方面均符合相 关标准。该螺栓组织为回火马氏体，回火马氏体对氢是极其敏感的。该螺栓的强度很高，因 此同样对氢脆的敏感性也很高。一般来说，发生氢致延迟断裂需要同时具备以下三个条件：

钢结构高强螺栓

钢结构高强螺栓 2010/10/28 16:54:56 钢结构高强螺栓需要性能等级在8.8以上。是用高强度钢制造的,或者需要施以较大预紧力的螺栓,皆可称为高强度螺栓.高强度螺栓多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接.这种螺栓的断裂多为脆性断裂.应用于超高压设备上的高强度螺栓,为了保证容器的密封,需要施以较大的 预应力。 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。 关于高强度螺栓的几个概念1.按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓.现国家标准只罗列到M39,对于大尺寸规格,特别是长度大于%10~15倍的高强度螺栓,国内生产尚属短线。 高强螺栓与普通螺栓区别 高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。高强度螺栓的材料35＃钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。两者的区别是材料强度的不同。 从原材料看：高强度螺栓采用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235（相当于过去的A3）钢制造。 从强度等级上看：高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级，其中10.9 级居多。普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。 从受力特点来看：高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。 根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12，常用 M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。 高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别：高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接板件按弹性整体受力。在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。 从使用上看：建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强螺栓连接。普通螺栓可重复使用，高强螺栓不可重复使用。高强螺栓一般用于永久连接。 高强螺栓是预应力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加规定预应力,承压型拧掉梅花头。普通螺栓抗剪

高强度螺栓的知识总结

高强度螺栓的知识 高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强螺栓。 根据安装特点分为：大六角头螺栓和扭剪型螺栓。其中扭剪型只在10.9级中使用。 根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800M Pa，屈强比为0.8；10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。 结构设计中高强度螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27为第二选择系列，正常情况下选用M16/M20 /M24/M30为主。 高强度螺栓在抗剪设计上根据设计要求分为：高强度度螺栓承压型和高强度螺栓摩擦型。摩擦型的承载能力取决于传力摩擦面的抗滑移系数和摩擦面数量，喷砂（丸）后生赤锈的摩擦系数最高，但从实际操作来看受施工水平影响很大，很多监理单位都提出能否降低标准来确保工程质量。承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓杆承压能力能力的最小值。在只有一个连接面的情况下，M16摩擦型抗剪承载力为21.6~45.0kN，而M16承压型抗剪承载力为39.2~48.6 kN，性能要优于摩擦型。在安装上，承压型工艺要简单一些，连接面仅需清除油污及浮锈。 沿轴杆方向抗拉承载力，在钢结构规范中写的很有意思，摩擦型设计值等于0.8倍预拉力，承压型设计值等于螺杆有效面积乘以材料抗拉强度设计值，看起来似乎有很大区别，实际上两个值基本一致，我一直不太明白规范为什么要这么写，采用的都是同一种材料为何要用两种表达方式计算同一个数值？ 在同时承受剪力和杆轴方向拉力时，摩擦型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比加上螺杆承受轴力与受拉承载力应力比之和小于1.0，承压型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比的平方加上螺杆承受轴力于受拉承载力应力比的平方之和小于1.0，也就是说在同种荷载组合情况下，相同直径的承压型高强度螺栓在设计上的安全储备要高于摩擦型高强度螺栓的。 考虑到在强震反复作用下，连接摩擦面可能会失效，这时候的抗剪承载力还是要取决于螺栓抗剪能力和板件承压能力，因此抗震规范规定了高强度螺栓极限受剪的承载力计算公式。尽管承压型在设计数值上占有优势，但由于其属于剪压破坏型式，螺栓孔为类似普通螺栓的孔隙型螺栓孔，在承受荷载作用时的变形远大于摩擦型，所以高强度螺栓承压型主要用于非抗震构件连接、非承受动荷载构件连接、非反复作用构件连接。 这两种型式的正常使用极限状态也是有区别的： 摩擦型连接是指在荷载基本组合作用下连接摩擦面发生相对滑移； 承压型连接是指在荷载标准组合作用下连接件之间发生相对滑移； 焊缝与螺栓知识 焊缝等级 1. 焊缝等级是施工验收等级，有三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。 2. 对焊缝等级来说，原则是受拉等级高于受压，受动力的高于受静力的。 3. 对接焊缝一般需要做无损探伤（或部分需要）。故一般对接焊缝的焊接等级为二级或一级，不小于二级。

高强度螺栓断裂失效分析

高强度螺栓断裂失效分析 韩志良 (常州机电职业技术学院机械系，常州213012) 马红卫，丁燕君 (常柴股份有限公司理化室，常州213002) 摘要：针对装配现场发生的几起高强度螺栓断裂失效事故，采用金相分析、化学成分分析和力学性能测试等方法进行检测。分析结果认为螺栓失效的原因有:(1)螺纹成形时产生裂纹，螺栓因之而脆断；(2)杆部与头部交接处表面脱碳、使局部强度降低而断裂；(3)装配时扭矩过大，螺栓明显缩颈而断裂；(4)原材料中心存在裂纹。 关键词：螺栓；裂纹；扭转；脱碳 高强度螺栓是发动机紧固件中最重要的零件之一，如连杆螺栓、缸盖螺栓、主轴承盖螺栓，要求强度等级为10.9级，有的甚至达12.9级。但在实际使用中，高强度螺栓(简称螺栓)断裂失效也时有发生。笔者就发生在装配过程中的四起高强度螺栓断裂失效逐一进行分析。 1 195连杆螺栓断裂失效分析 195连杆螺栓装配时断裂于螺纹处。从断口上看，断口平直，无缩颈，几乎没有裂纹萌生区，全部为最后瞬断区。零件供应商进行了失效分析，认为装配时连杆螺纹内夹入异物，阻碍了螺纹的拧紧，导致装配扭矩过大而断裂。 1.1 断口分析 由于断口表现出极大的脆性，如果是基于扭紧力矩过大而断裂，断口应表现出良好的塑性，因为拧紧时螺栓主要受扭转应力，而扭转试验的应力状态的柔性系数较大(大于拉伸试验)，材料易于塑性变形，而失效的螺栓并未表现出塑性。另外，断裂源也不在齿根部，而是有所偏离。 1.2 化学成分和显微组织分析 螺栓材料牌号为40Cr钢，强度等级10.9级，硬度要求32～38HRC，金相组织要求1～3级(JB/T8837-2000)。经检验，螺栓化学成分(质量分数)符合GB/T3077-1988之规定，见表1。显微组织为细的回火索氏体，按JB/T8837-2000评定为1级，其硬度值为34HRC和35HRC，硬度和显微组织均符合技术条件规定。经磁粉探伤未发现磁痕。 将螺栓从杆部与头部交接处纵向剖开，经金相制样、观察，结果在大部分螺纹的根部均有裂纹，即在断口附近和远离断口的螺纹处均存在裂纹，裂纹位置偏离“真正的”齿根部，裂纹的两侧无贫碳和脱碳，说明裂纹的形成与调质处理无关，见图1和图2。由于裂纹细小且位于螺纹根部，常规磁粉探伤未发现磁痕。

常用螺栓基础知识简介

常用螺栓基础知识简介 集团技改部李晓涛2015/5/13 只有深入去了解每种螺丝钉的作用，才能准确扭紧岗位上的每棵螺钉，从而取得独特价值。 ----题记来公司有一段时间了，在工作过程中逐渐发现一些小零件使用往往容易被忽视。在此对一些我司常用螺栓及相关配件的基础知识做一些介绍，让使用及设计者能更好的使用螺栓—这个工业之米。 一、螺栓定义与分类 配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。按连接的受力方式：分普通螺栓和铰制孔螺栓。按头 部形状分：有六角头的、圆头的、沉头的等。 二、螺栓代号解释 例1：M10X1LH-6h-S M代表公制三角螺纹(其它符号如Tr代表梯形螺纹)，公称大径为10、细牙螺距P=1.0mm，LH代表左旋，中径公差带为6h 外螺纹，S表示短的旋合长度。说明：粗牙不需标明螺距，中等旋合长度以及右旋不需标明。 例2：螺纹规格d=M12、公称长度L=80mm、性能等级10.9级、表面氧化、产品等级为A级的六角头螺栓：完整标记为：GB/T5783-2000-M12X80-10.9-A-O 三、螺栓性能等级和产品等级 等级不同价格有差异，使用工况不同等级需求不同。所以在选用时需注意区分。 1、螺栓的产品等级分为a、b、c三级。其中a级最精确，c级精度最差。a级用于承载较大，要求精度高或受 冲击、振动载荷的场合。 2、螺栓的性能等级有3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。在螺栓头部往往会有标示，如我司常见有DN 4.6 YB4.8 NBZD10.9字样。其中开头字母为生产厂家代号。例如：性能等级10.9级高强度螺栓其含义是：其材料经过热处理后，能达到：○1螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级；○2螺栓材质的屈强比值为0.9；螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级。在重要场合使用螺栓，设计时应对螺栓的屈服强度σ和剪切强度τ进行校核计算。 四、螺栓配合孔的加工 螺栓配合的孔的质量好坏，直接影响了紧固的效果。因此设计和加工时应严格按照相关标准。 1、通孔：当螺栓连接两零件时，通过两个通孔。通孔直径D h的大小按照装配精度参照：GB5277来加工。 2、攻丝前底孔:精度要求不高可采用钻床直接钻孔，由于钻头大小是有规定系类的，孔大小就需参考相关标 准。同时由于零件材料不同，底孔大小也有差异。普通螺纹钻底孔用钻头直径尺寸可参考计算公式：d =D-P；（式中：P—螺距d—攻螺纹前钻头直径D—螺纹大径）同时要注意钻孔余留深度选择。 五、螺纹规格和长度L计算说明 螺纹规格d有优选规格和非优选规格之分。一般情况下不使用第二系类的非优选螺纹，如M14螺栓就是非优选。为了螺栓的互换性，并不是所有大小的螺栓都有。螺栓长度也是有范围的，同时螺杆又有全螺纹和非全螺纹之分（国标代号也不同）。在计算螺栓长度时宜露出螺母0.3d长度。 六、螺母分类及用途 螺母是将机械设备紧密连接起来的零件，通过内侧的螺纹，同等规格螺母和螺栓才能连接在一起. 根据材料可分为:碳钢、不锈钢、有色金属（如铜）等几大类型，六角螺母按照公称厚度分为1型、2型和薄型三种。I型的六角螺母应用最广，1型螺母又分A，B，C三级，其中A级和B级螺母适用于表面粗糙度较小，对精度要求高的机器、设备和结构上。而C级螺母则用于表面比较粗糙、对精度要求不高的机器、设备或结构上；2型六角螺母的厚度比较厚，多用在经常需要装拆的场合。

高强度钢螺栓标准规

高强度钢螺栓标准规范、阶级10.9和10.9.3,为钢结构的接头(公制)1 1．范围 1.1此规格包含两种类型和球罐合金钢,公制重型六角结构用螺栓有抗拉强度与1040到 156 – 157MPa。 1.2经研究委员会决定这些螺栓适用于构件连接相媲美的投保要求的规格为构造节理使 用ASTM(美国材料试验协会)一个325和490螺栓,对结构损伤的连接。2 1.4本规格书适用于度量重型六角螺栓和交替结构设计为设立的研究委员会在其出版、规 范使用ASTM(美国材料试验协会)一个325构造节理和490螺栓。 1.5作为英寸磅螺栓，应符合A490 规格。 1.6SI单位的价值观中规定应被视为标准。没有其他的度量单位都包含在这个标准。1.7下列安全危险警告附属只的试验方法检测出来的部分,第13章,这种规格的: 这个标准 的主旨不是处理所有的安全的担忧,如果有的话,伴随它的使用。使用者有责任在这个标准建立适当的安全卫生标准并决定规章适用的限制,请在使用前。 1本规范是其管辖下的ASTM委员会及负有直接责任的小组委员会在紧固件F16.02钢螺栓、螺母、铆钉、垫片。 现行版批准为2009年5月1日，发布时间为2009年5月。最初认可于1982年。在2008年最后一个以前的版本一样A490M-08批准。 2可以从美国研究所对钢结构(2003),一个E。一个芝加哥的威客博士IL60601-2001，套用700，网址为https://www.wendangku.net/doc/5a2201274.html,.... 2. 参考文件 2.1 ASTM标准3 A325规格、钢结构螺栓、热处理、120/105 kSI最低的抗拉强度 A490规范结构用螺栓、合金钢、热处理、150ksi最低的抗拉强度 A490M规格高强度钢螺栓等级为10.9和10.9.3的钢结构(公制) A563 M规格碳和合金钢螺母(公制) A751钢材产品术语及其化学分析方法 D 3951商业包装的使用 E 384 材料的微缩进硬度试验方法 E709 磁粉探伤的指导 E1444介绍了磁粉探伤的使用 F436M对淬硬钢规格垫片（公制） F568M碳和合金钢紧固件外部螺纹度量规格（公制） F606M紧固件的力学性能在外表和内部螺纹试验测定方法 F 788/F 788M表面的间断的英寸和公制系列规格的螺栓、螺钉、螺栓 F959M可压缩垫片类型适应症的规范,使用直接张力结构紧固件 F1136M铝锌防腐蚀涂层的紧固件 F1470 指定抽样的紧固件的力学性能及性能的检验 F1789 F16机械紧固件术语 G101引导估算低合金钢的大气腐蚀性能

高强螺栓脆性断裂研究及实例分析

高强螺栓脆性断裂研究及实例分析 摘要:本文简要回顾了高强螺栓的发展历程，介绍了当前高强螺栓研究的现状及动态，总结了钢材脆性断裂理论、脆性断裂的影响因素及高强螺栓的断裂分析。 关键词：高强螺栓；脆性断裂； Research on Brittle Fracture of High Strength Bolt and Analysis by Example Abstract:The article briefly reviewed the development course of high strength bolt, introduced the current status and trends of high strength bolt, and summarized the theory of brittle fracture and influenced factors and the fracture Analysis of strength bolt. Keywords: high strength bolt；brittle fracture; 0 引言 我国从1957年起开始研究高强度螺栓及其连接，并首先运用于桥梁。这为我国钢结构采用高强螺栓连接奠定了基础。在以后修建成昆铁路时推广了此项新技术，使高强螺栓连接技术得到了提高和发展。在材料使用方面，我国高强度螺栓制作从开始时使用45号钢和40硼钢材料逐步转变到使用具有更好力学性能和工艺性能的20MnTiB钢。高强度螺栓的应用范围也逐渐广泛，从原来的桥梁结构扩展到各种钢结构、机械结构设备，甚至宇宙飞船、海洋钻井平台的使用。大量各种连接形式的静力试验和疲劳试验，为高强度螺栓连接合理设计提供了可靠的参数。 1高强螺栓的研究现状 1.1国外现状：美国伊利偌斯大学的Rajasekhaaran S．Hair等对单螺栓连接和T字型双螺栓连接进行了试验和理论分析，得出了高强度螺栓的撬力作用会大大降低T字型双螺栓连接的极限承载力和疲劳强度的结论。荷兰的Stark J WB和Bijlaard FSK对由高强度螺栓构成的钢框架节点的弯矩一曲率关系进行了研究。意大利学者Giro Faena等对T字型螺栓连接进行了试验分析。并总结了影响高强度螺栓预拉力的主要因素。另外，美国的Yang Jun和DewoIf John．T则对高强度螺栓预拉力的松弛现象进行了探索。

钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程

中华人民共和国行业标准 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 JGJ 82—91 第一章总则 第1．0．1条为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。 第1．0．2条本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。 第1．0．3条高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》(GBJl7)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范))(GBJl8)及《钢结构工程施工及验收规范))(GBJ205)的有关规定。 设计在特殊环境(如高温或腐蚀作用)中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。 第1．0．4条本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》(GBl228)、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸))(GBl229)、《钢结梅用高强度垫圈型式与尺寸》(GBl230)、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GBl231)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸))(GB3632)和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件))(GB3633)的规定。 第1，0．5条在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。当设计中选用两种或两种以上直径的高强度螺栓时，还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。 第1．0．6条在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中，应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。 第二章连接设计 第一节一般规定

钢结构的八大基础知识

钢结构的八大基础知识！ 一、钢结构的特点 1 钢结构自重较轻 2 钢结构工作的可靠性较高 3 钢材的抗振（震）性、抗冲击性好 4 钢结构制造的工业化程度较高 5 钢结构可以准确快速地装配 6 容易做成密封结构 7 钢结构易腐蚀 8 钢结构耐火性差 二、常用钢结构用钢的牌号与性能

1 炭素结构钢：Q195、Q215、Q235等 2 低合金高强度结构钢 3 优质碳素结构钢与合金结构钢 4 专门用途钢 三、钢结构的材料选用原则 钢结构的材料选用原则是保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑的。

《钢结构设计规范》GB50017-2003提出的四种钢材型号是“宜”使用的型号，是在条件许可时的首先选择，并不禁止其它型号的使用，只要使用的钢材满足规范的要求即可。 四、主要钢结构技术内容 高层钢结构技术 根据建筑高度和设计要求分别采用框架、框架支撑、筒体和巨型框架结构，其构件可采用钢、劲性钢筋混凝土或钢管混凝土。钢构件质轻延性好，可采用焊接型钢或轧制型钢，适用于超高建层建筑；劲性钢筋混凝土构件刚

度大，防火性能好，适用于中高层建筑或底部结构；钢管混凝土施工简便，仅用于柱结构。 空间钢结构技术 空间钢结构自重轻、刚度大、造型美观，施工速度快。以钢管为杆件的球节点平板网架、多层变截面网架与网壳等是我国空间钢结构用量最大的结构型式。具有空间刚度大，用钢量低的优点，在设计、施工和检验规程，并可提供完备的CAD。除网架结构外，空间结构尚有大跨悬索结构、索膜结构等。 轻钢结构技术 伴随着轻型彩色钢板制成墙体和屋面围护结构组成的新结构形式。由5mm 以上钢板焊接或轧制的大断面薄壁H型钢墙梁和屋面檩条，圆钢制成柔性支持系统和高强螺栓连接构成的轻钢结构体系，柱距可从6m到9m，跨度可达30m或更大，高度可达十几米，并可设轻型吊四。用钢量20～30kg/ m2。现已有标准化的设计程序和专业化生产企业，产品质量好，安装速度快，重量轻，投资少，施工不受季节限制，适用于各种轻型工业厂房。 钢混凝土组合结构技术 以型钢或钢管理与混凝土构件组成的梁、柱承重结构为钢混组合结构，近年来应用范围日益扩大。组合结构兼有钢与混凝土两者的优点，整体强度大、刚性好、抗震性能良好，当采用外包混凝土构造时，更具有良好的耐火和耐腐蚀性能。组合结构构件一般可降低用钢量15～20％。组合楼盖与

高强度螺栓断裂研究分析

高强度螺栓断裂分析

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高强度螺栓断裂分析 作者：上海交通大学曾振鹏 摘要:采用断口分析、金相检验和硬度 测定等方法，对高强度螺栓断裂原因进行了分析。断口分析结果表明，断口平坦，呈放射状花样，微观形态主要为准解理花样，表明螺栓的断裂是脆性断裂;同时发现，在断口附近还存在横向内裂纹，内裂纹的断口形态与断裂断口一样。金相分析表明，材料棒中存在严重的中心碳偏析，而中心碳偏析是引起断裂的主要原因。 关键词:高强度螺栓;准解理;横向内裂纹;中心碳偏析 某厂生产的一批规格为M30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。螺栓材料为35CrMoA，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39HRC。 1检验 1.1材料的化学成分 用VD25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。从表1可以看出，材料的化学成分符合标准要求。 1.2硬度测定 硬度测定结果列于表2。由表可见，螺栓材料硬度虽符合技术要求，但已接近上限。 1.3材料的显微组织 (1)在抛光态下，可见材料中含有较严重的夹杂物，其形态、分布见图1。对照标准[2]，夹杂物级别为3～4级。

图1夹杂物形态及分布状况100× 图2螺栓的显微组织280× (2)显微组织见图2。组织为回火马氏体+粒状贝氏体，并有少量铁素体。从图2可明显看出，组织中存在严重偏析，出现回火马氏体和粒状贝氏体带，致使显微组织不均匀，而且在回火马氏体带中存在MnS夹杂。对样品螺纹根部附近的组织进行了观察，未发现脱碳现象。 1.4断口分析 (1)图3a为断口的宏观形貌，断口较平坦，表面呈灰色，有明显的撕裂脊，呈放射状花样，放射线从中心向四周发射。表明裂纹先在中心形成，然后向外扩展。当裂纹扩展至整个横截面时，螺栓断裂。 图3断口的宏观形貌 (2)断口的微观形态基本上以准解理花样为主，还有一些二次裂纹，如图4所示。

jgj8291 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程

钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82-91 目录 第一章总则 第二章连接设计 第一节一般规定 第二节摩擦型连接的计算 第三节承压型连接的计算 第四节接头设计 第五节连接构造要求 第三章施工及验收 第一节高强度螺栓连接副的储运和保管 第二节高强度螺栓连接构件的制作 第三节高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验 第四节高强度螺栓连接副的安装 第五节高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收 第六节油漆 附录一非法定计量单位与法定 附录二本规程用词说明 附加说明 主编单位：湖北省建筑工程总公司 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：1992年11月1日 关于发布行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的通知 建标〔1992〕231号 各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部、委： 根据原国家建工总局（82）建工科字第14号文的要求，由湖北省建筑工程总公司主编的《钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ82-91，自一九九二年十一月一日起施行。 本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理，其具体解释等工作由湖北省建筑工程总公司负责。 本标准由建设部标准定额研究所组织出版。 中华人民共和国建设部 一九九二年四月十六日 主要符号 作用和作用效应 F——集中荷载； M——弯矩； N——轴心力； P——高强度螺栓的预拉力； V——剪力。 计算指标

——每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值； f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； ——高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值； σ——正应力。 几何参数 A——毛截面面积； An——净截面面积； I——毛截面惯性矩； S——毛截面面积矩； α——间距； D——直径； D0——孔径； L——长度； Lz——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。 计算系数及其它 n——高强度螺栓的数目； n1——所计算截面上高强度螺栓的数目； nf——高强度螺栓传力摩擦面数目； μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数； Ψ——集中荷载的增大系数。 第一章总则 第1.0.1条为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。 第1.0.2条本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。 第1.0.3条高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》（GBJ17）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18）及《钢结构工程施工及验收规范》（GBJ205）的有关规定。 设计在特殊环境（如高温或腐蚀作用）中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。 第1.0.4条本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》（GB1228）、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸》（GB1229）、《钢结构用高强度垫圈型式与尺寸》（GB1230）、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（GB1231）或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸》（GB3632）和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》（GB3633）的规定。 第1.0.5条在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。当设计中选用两种或两种以上直径的高强度螺栓时，还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。 第1.0.6条在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中，应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。 第二章连接设计 第一节一般规定

疲劳断裂失效分析

1 5.1疲劳断裂失效的基本形式和特征 5.2疲劳断口形貌及其特征 5.3疲劳断裂失效类型与鉴别 5.4疲劳断裂失效的原因与预防 第5章疲劳断裂失效分析 2?按应力循环次数 当Nf＞105时为低应力高周疲劳（通常所指） 当Nf＜10 4时为高应力低周疲劳?按服役的温度及介质条件 机械疲劳、高温疲劳、低温疲劳 冷热疲劳、腐蚀疲劳?基本形式 切断疲劳：面心立方在单向压缩、拉伸及扭转条件下多以切断形式破坏 正断疲劳：大多数的金属构件的疲劳失效都是以此形式进行的，特别是体心立方金属 3 ?疲劳断裂的突发性?疲劳断裂应力很低 ?疲劳断裂是一个损伤积累的过程?疲劳断裂对材料缺陷的敏感性?疲劳断裂对腐蚀介质的敏感性 4 典型的疲劳断口一般有三个区,即疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时破断区。疲劳断口的宏观特征与静载破坏的脆性断口相似，无明显的宏观塑性变形。 5 ?疲劳核心是疲劳破坏的起点，它总是位于零件强度最低或应力最高的地方。 ?零件承受弯曲、扭转疲劳负荷时，最大应力区是在零件的表面。 ?零件表面的加工刀痕、凹槽、尖角、台肩等处由于应力集中往往成为疲劳源。 ?如果零件内部存在缺陷，如脆性夹杂物、白点、空洞、化学成分的偏析等，则可能在零件内部产生疲劳源。 1、疲劳核心(或称疲劳源) 6 ù疲劳源的数目可以不止一个，在名义应力较高或是应力集中较为严重时，在高应力区域就可能产生几个疲劳源。 ù疲劳源的位置用肉眼或低倍放大镜就能判断，一般在疲劳区中磨得最光亮的地方。 ù在断口表面同时存在几个疲劳源的情况下，可按疲劳线的密度来确定疲劳源产生的次序，疲劳线的密度越大，表示起源的时间越早。

7 疲劳断口上最重要的特征区域 该区域上常有疲劳断裂独特的宏观标志，如贝纹状、蛤壳状、海滩波纹等。 贝纹线以疲劳源为中心，向四周推进呈弧形线条，垂直于 裂纹扩展方向。 对于光滑试样，疲劳弧线的圆心一般指向疲劳源区。扩展到一定程度时，也可能出现疲劳弧线的转向现象 当试样表面有尖锐缺口时，疲劳弧线的圆心指向疲劳源区的相反方向。 在低周疲劳断口上一般也不常能观察到贝壳状条纹线。 8 $疲劳裂纹达到临界尺寸后发生的快速破断,它的特征与 静拉伸断口中快速破坏的放射区及剪切唇相同,但有时仅出现剪切唇而无放射区。$对于非常脆的材料,此区为结晶状断口，即使是塑性良好的合金钢或铝合金，疲劳断件断口附近通常也观察不到宏观的塑性变形。 9 10 6与静载拉伸断裂时不同，拉压疲劳断裂的疲劳核心多源于表面而不是内部。缺口试样由于缺口根部有应力集中故靠近表面裂纹扩展快，结果形成波浪形的疲劳弧线。高应力导致疲劳稳定扩展区较小，而最终断裂区所占比例较大。 6旋转弯曲的疲劳源区一般出现在表面，但无固定地点，疲劳源可 以为多个。疲劳源区和最后断裂区相对位置一般总是相对于轴的旋转方向而逆转一个角度。而高应力集中时，最终撕裂面移向中心，呈现棘轮花样。交变扭转载荷也出现这种花样 6双向弯曲的疲劳源区可能在零件的两侧表面，最后断裂区在截面内部。在高名义应力下，光滑的和有缺口的零件瞬断区的面积都大于扩展区，且位于中心部位，形状似腰鼓形。随着载荷和应力程度的提高，瞬断区的形状逐渐变形成为椭圆形。在低名义应力下，两个疲劳核心并非同时产生，扩展速度也不一样，所以断口上的疲劳断裂区一般不完全对称，瞬断区偏离中心位置。 11 D第一阶段为切向扩展阶段。在交变应力作用下，使滑移形成的裂纹源扩展形成可观察的裂纹，裂纹尖端将沿着与拉伸轴呈45°角方向的滑移面扩展。该阶段中裂纹扩展范围较 小，一般在2~5个晶粒之内。 D第二阶段为正向扩展阶段。裂纹从原来与拉伸轴呈45 °的滑移面，发展到与拉伸轴呈90 °，该阶段的断口具有引人注目的独特形态－疲劳辉纹。 D第三阶段是由于裂纹扩展到一定长度后，使构件的有效截面减少而造成的一次性快速断裂，断口特征常为韧窝型撕裂。 12疲劳辉纹的一般特点 （1）疲劳裂纹是一系列基本上相平行的条纹，略带弯曲呈波浪形，并与裂纹局部扩展方向相垂直，其凸弧面指向裂纹扩展方向。 （2）在疲劳裂纹稳定扩展阶段，所形成的每一条辉纹相当于一次载荷循环。辉纹确定了裂纹前沿线在前进时的位置。（3）疲劳辉纹的间距随应力场强度因子而变化，应力越大，间距越宽；反之应力越小，则间距越窄。 （4）疲劳断口的微观范围内，通常由许多大小不同、高低不一的小断块组成，每一小断块上的疲劳辉纹连续且平行，而相邻小断块上的疲劳辉纹不一定连续和平行。（5）断口的两匹配面上的辉纹基本对应。

螺栓的相关知识

螺栓的相关知识 螺栓是一种利用罗纹的旋进来压紧工件的连接部件，他在钢结构行业中应用非常广泛，现列举一下与螺栓相关的基本知识，希望能帮到大家。 一、关于螺栓的一些基本概念 1.螺栓的直径：螺栓的公称直径d指螺杆在螺纹处的最大直径。一般用大写字母 M表示。他直接表示了螺栓的规格。此外，螺栓的有效直径，用de 表示，是指螺杆在螺纹处的最小直径，也就是螺纹根部的直径，他主要用于计算螺栓抗拉力的大小。还有螺孔的直径d0，不同用途的螺栓需要有不同直径孔来进行配合使用。例如高强螺栓的孔径要比公称直径大1.5~2mm，柱底板的孔径要比地脚螺栓大6~10mm，等等。有时候要开长孔，长孔的长边方向也是要讲究，这些需要特别注意。 2.螺栓的长度：螺栓的长度是指螺杆的杆身长度，不包括螺杆头在内。一般来讲， 螺杆长度按下面公式计算： 螺杆长度= 板叠总厚度+ 垫片厚度+ 螺母厚度+ 5mm富余。 计算螺栓长度的时候一定要考虑各方面的要求，太长或太短都不行。 3.螺栓的强度：螺栓的强度指成品螺杆的强度等级。螺母和垫片的强度等级一般 跟随螺杆而配套。通常我们用一个带小数点的数字来表示螺栓的强度，其中小数点左边的数字表示其抗拉强度的1/100，而小数点右边的数字则表示其屈强比（屈服强度/抗拉强度），例如10.9级螺栓，螺杆的抗拉强度就是10*100=1000 N/mm2，屈服强度就是1000*0.9=900N/mm2。我们通常使用的螺栓强度等级有: 4.8, 5.6, 8.8, 10.9, 12.9等若干种，选择多大的螺栓是需要进行力学计算来确定的。 4.螺栓的表面处理：为增加螺栓的抗腐蚀能力和表面美观，有时候需要对螺栓的

螺栓断裂分析报告

高强度螺栓断裂分析 曾振鹏 (上海交通大学高温材料及高温测试教育部重点实验室，上海200030) 摘要:采用断口分析、金相检验和硬度测定等方法，对高强度螺栓断裂原因进行了分析。断口分析结果表明，断口平坦，呈放射状花样，微观形态主要为准解理花样，表明螺栓的断裂是脆性断裂;同时发现，在断口附近还存在横向内裂纹，内裂纹的断口形态与断裂断口一样。金相分析表明，材料棒中存在严重的中心碳偏析，而中心碳偏析是引起断裂的主要原因。 关键词:高强度螺栓;准解理;横向内裂纹;中心碳偏析 某厂生产的一批规格为M30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。螺栓材料为35CrMoA，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39HRC。 1 检验 1.1 材料的化学成分 用VD25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。从表1 可以看出，材料的化学成分符合标准要求。 1.2 硬度测定 硬度测定结果列于表2。由表可见，螺栓材料硬度虽符合技术要求，但已接近上限。 1.3 材料的显微组织 (1)在抛光态下，可见材料中含有较严重的夹杂物，其形态、分布见图1。对照标准[2]，夹杂物级别为3～4级。

图1 夹杂物形态及分布状况 100×图2 螺栓的显微组织280× 4%硝酸酒精溶液侵蚀 (2)显微组织见图2。组织为回火马氏体+粒状贝氏体，并有少量铁素体。从图2可明显看出，组织中存在严重偏析，出现回火马氏体和粒状贝氏体带，致使显微组织不均匀，而且在回火马氏体带中存在MnS夹杂。对样品螺纹根部附近的组织进行了观察，未发现脱碳现象。 1.4 断口分析 (1)图3a为断口的宏观形貌，断口较平坦，表面呈灰色，有明显的撕裂脊，呈放射状花样，放射线从中心向四周发射。表明裂纹先在中心形成，然后向外扩展。当裂纹扩展至整个横截面时，螺栓断裂。

高强度螺栓级别分类

高强度螺栓级别分类 长度=连接板层总厚+紧固长度加长值+螺母公称厚度+垫圈个数*垫圈厚度+3*螺纹螺距 高强螺栓就是高强度的螺栓,属于一种标准件. 高强螺栓主要应用在钢结构工程上,用来连接钢结构钢板的连接点. 高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓,大六角高强螺栓属于普通螺丝的高强度级,而扭剪型高强螺栓则是大六角高强螺栓的改进型,为了更好施工. 高强螺栓的施工必须先初紧后终紧,初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手;而终紧高强螺栓有严格的要求,终紧扭剪型高强螺栓必须用扭剪型电动扳手,终紧扭矩型高强螺栓必须用扭矩型电动扳手. 大六角强螺栓由一个螺栓，一个螺母，两个垫圈组成。 扭剪型高强螺栓由一个螺栓，一个螺母，一个垫圈组成 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。 高强度螺栓连接具有安装简便、迅速、能装能拆和承压高、受力性能好、安全可靠等优点。它的特点是：（1）改善结构受力情况。采用摩擦型高强度螺栓连接所受的力靠钢板表面的磨擦力传递，传递力的面积大、应力集中现象得到改善，提高了构件的疲劳强度。 （2）螺栓用量少。高强度螺栓承载能力大、一个直径d＝22 mm的40硼钢高强度螺栓的承载能力为：而一个23 mm直径的普通铆钉的抗剪强度为： 可见高强度螺栓的承载能力比铆钉高约18％、在受力相同的情况下，高强度螺栓的数量相对比铆钉数量少。因此节点拼接板的几何尺寸就小，可以节省钢材。 （3）加快施工进度。高强度螺栓施工简便，对于一个不熟悉高强度螺栓施工的工人，只要经过简单的培训，就可以上岗操作。 （4）在钢结构运输过程中不易松动，且在使用中减少维护工作量。如果发生松动即可个别更换，不影响其周围螺栓的连接。 （5）施工劳动条件好，而且栓孔可在工厂一次成型，省去二次扩孔的工序。 分类： （1）摩擦型高强度螺栓：适用于钢框架结构梁、柱连接，实腹梁连接，工业厂房的重型吊车梁连接，制动系统和承受动荷载的重要结构的连接。 （2）承压型高强度螺栓：可用于允许产生少量滑动的静载结构或间接承受动荷载的构件中的抗剪连接。（3）抗拉型高强度螺栓：螺栓受拉时，疲劳强度较低，在动载作用下，其承载能力不易超过0.6P(P为螺栓的允许轴力)，因此，仅适用于静载作用下使用，如受压杆件的法蓝对接、T型接头等。 1、高强度螺栓连接副的概念理解 不少工程人员错误认为扭剪型高强度螺栓是摩擦型的，而大六角高强度螺栓是承压型的。高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强螺栓。每一个连接副包括一个螺栓，一个螺母，两个垫圈，均是同一批生产，并且是在同一热处理工艺加工过的产品。根据安装特点分为大六角头螺栓和扭剪型螺栓。根据高强度螺栓的性能等级分为8.8级和10.9级，其中扭剪型只在10.9级中使用。在标示方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度，小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级表示螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9级表示螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。结构设计中高强螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27为第二选择系列，正常情况下选用M16/M20 /M24/M30为主。 高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。对于大六角头高强度螺栓连接副