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一、強(qiáng)度等級與材料

1. ASTM A307（碳鋼及合金鋼螺栓）

• 適用范圍：一般用途的低強(qiáng)度緊固件（如建筑、非關(guān)鍵機(jī)械連接）。
• 性能等級：
  • Grade A：抗拉強(qiáng)度≥60 ksi（約 414 MPa），屈服強(qiáng)度未明確規(guī)定，適用于普通碳鋼。
  • Grade B：抗拉強(qiáng)度≥105 ksi（約 724 MPa），適用于合金鋼（如經(jīng)熱處理的 40XX 系列鋼）。
• 典型材料：AISI 1018、1045 碳鋼（Grade A）；4130、4140 合金鋼（Grade B）。

2. SAE J429（螺栓、螺釘和螺柱的機(jī)械性能）

• 性能等級標(biāo)記：通過頭部標(biāo)記符號區(qū)分強(qiáng)度，常見等級如下：

  等級標(biāo)記	抗拉強(qiáng)度（min）	屈服強(qiáng)度（min）	材料與處理
  2	60 ksi（414 MPa）	36 ksi（248 MPa）	低碳鋼，未熱處理
  5	120 ksi（827 MPa）	92 ksi（634 MPa）	中碳鋼，淬火 + 回火處理
  8	150 ksi（1034 MPa）	120 ksi（827 MPa）	合金鋼，淬火 + 回火處理

• 標(biāo)記示例：等級 5 的螺栓頭部通常有 3 條徑向凸線，等級 8 有 6 條凸線。

3. ASTM A490（高強(qiáng)度螺栓，適用于結(jié)構(gòu)連接）

• 性能等級：抗拉強(qiáng)度≥150 ksi（1034 MPa），屈服強(qiáng)度≥130 ksi（896 MPa），材料為合金鋼（如 4340 鋼），需經(jīng)熱處理。
• 應(yīng)用場景：橋梁、建筑鋼結(jié)構(gòu)等需要高強(qiáng)度連接的場景。

二、硬度要求

• 洛氏硬度（Rockwell Hardness）：適用于淬火鋼等較硬材料，常用標(biāo)尺為 HRC（C 標(biāo)尺）。
• 布氏硬度（Brinell Hardness）：適用于退火或正火狀態(tài)的鋼材，標(biāo)尺為 HB。

• SAE 等級 5：HRC 22-34（中碳鋼淬火 + 回火）。
• SAE 等級 8：HRC 33-45（合金鋼淬火 + 回火）。
• ASTM A307 Grade B：HRC ≥26（需熱處理）。

三、表面處理與耐腐蝕性能

1. 鍍鋅（Zinc Plating）：
   • 類型：電鍍鋅（Zn）、熱浸鍍鋅（HDG）。
   • 鍍層厚度：電鍍鋅通常為 0.5-1.5 mil（12.7-38 μm），熱浸鍍鋅可達(dá) 3-5 mil（76-127 μm）。
   • 耐腐蝕等級：根據(jù) ASTM B117 鹽霧測試，電鍍鋅可提供 50-100 小時無白銹，熱浸鍍鋅可達(dá) 1000 小時以上。
2. 鍍鎘（Cadmium Plating，ASTM B633）：
   • 耐腐蝕性優(yōu)于鍍鋅，但因環(huán)保限制使用逐漸減少，常見于航空航天領(lǐng)域。
3. 達(dá)克羅（Dacromet）或無鉻涂層：
   • 無鉻環(huán)保工藝，耐腐蝕性能優(yōu)異（鹽霧測試≥500 小時），適用于高濕度或鹽霧環(huán)境。
4. 發(fā)黑（Black Oxide，ASTM D1711）：
   • 成本低，但防腐能力較弱，通常需配合防銹油使用。

四、其他機(jī)械性能

1. 保證載荷（Proof Load）：
   • 緊固件在不產(chǎn)生永久變形的情況下能承受的最大軸向載荷，測試依據(jù) ASTM F606。
   • 例如，SAE 等級 5 螺栓的保證載荷為螺紋應(yīng)力截面積 ×92 ksi（634 MPa）。
2. 應(yīng)力截面積（Stress Area）：
   • 用于計算拉伸載荷，公式為：As=4π(2d2+d3)2
     其中 d2 為中徑，d3=d1?H/6（d1 為小徑，$H$ 為原始三角形高度）。
3. 扭矩 - 預(yù)緊力關(guān)系：
   • 安裝時需通過扭矩控制預(yù)緊力，參考 ASTM F136、F959 等標(biāo)準(zhǔn)，涉及螺紋摩擦系數(shù)、潤滑條件等參數(shù)。

五、標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證

• ASTM：材料與性能的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)（如 A307、A490）。
• SAE：汽車及機(jī)械用緊固件標(biāo)準(zhǔn)（如 J429、J345）。
• ASME/ANSI：螺紋尺寸標(biāo)準(zhǔn)（如 B1.1 美制統(tǒng)一螺紋）。
• ISO 898-1：部分性能要求與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌（如強(qiáng)度等級標(biāo)記方法）。

• 航空航天領(lǐng)域需符合 AMS（航空材料規(guī)范），如 AMS 2404（鍍層）、AMS 6414（螺栓材料）。
• 汽車行業(yè)需通過 IATF 16949 認(rèn)證，確保生產(chǎn)過程的一致性。

六、應(yīng)用場景與選型建議

• 低強(qiáng)度場景（如家具、非承重結(jié)構(gòu)）：選擇 SAE 等級 2 或 ASTM A307 Grade A，成本低且易加工。
• 中等強(qiáng)度場景（如汽車底盤、通用機(jī)械）：SAE 等級 5（中碳鋼）或鍍鋅處理的 Grade 5 螺栓，兼顧強(qiáng)度與防腐。
• 高強(qiáng)度場景（如橋梁、壓力容器）：SAE 等級 8 或 ASTM A490，需確認(rèn)熱處理狀態(tài)和表面處理（如熱浸鍍鋅）。
• 耐腐蝕場景（海洋、化工環(huán)境）：選用不銹鋼緊固件（如 ASTM A193 Grade B8）或達(dá)克羅涂層碳鋼。