高强度螺栓的机械性能通过切削试样和产品试验进行检查。
标准值如表1.2 和 表1.3所示:
术语注解
耐力指的是在产生 0.2%残余应变时的应力,此应力可用来表征那些没有明显屈服点的材料的强度。
• 伸长率:材料断裂前的延伸能力;
• 断面收缩率:材料断裂前后截面积的收缩比例。
逻辑关联说明
试验方法如下:首先进行切削试样,然后进行产品试验,通过这双重验证来确保螺栓性能符合标准。
性能参数方面:耐力能够对螺栓的机械性能进行定义;抗拉强度也能够对螺栓的机械性能进行定义;伸长率同样能够对螺栓的机械性能进行定义;断面收缩率同样能够对螺栓的机械性能进行定义。它们共同起到了定义螺栓机械性能的作用。
硬度的范围在 27 到 38 HRC 之间,这样就能保证螺栓在服役过程中的耐磨性以及抗变形的能力。
在表 1.2 里,“耐力”这一术语被用于描述切削试样的机械性能。之所以这样做钢结构高强度螺栓连接的设计,是因为高强度螺栓的试样在应力 - 应变关系方面,就像图 1.2 所展示的那样,通常不像 SN400 材料那样能明显地显示出屈服点。
图1.2 高强度螺栓切削试样的应力-应变关系
JIS标准对材料的规定
JIS 标准没有对高强度螺栓的具体材料种类作出规定,只是规定了产品的机械性能。
然而,实际使用的材料需满足以下要求:
高强度螺栓材料的演变
现行常用钢材的化学成分范围
表 1.4 展示了当前高强度螺栓常用钢材的化学成分范围,然而在实际应用里或许会有例外情况。
这里并不是包括全部。
术语注解
逻辑关联说明
热处理工艺
高强度螺栓材料通常经过淬火与回火处理:
耐火性能与回火温度的关系
耐火涂层在火灾时对钢材表面温度的规定为350℃。
如果回火温度比这个值低,螺栓有可能会因为软化而使强度降低。所以,回火温度必须要保持在 400℃之上。
焊接注意事项
高强度螺栓部件经过了热处理。如果对螺母进行焊接,或者在螺栓连接部位附近进行焊接,那么就可能会使螺栓性能退化,也可能会让螺栓的张力减少,所以需要特别加以注意。
相关研究
有关于高强度螺栓被加热到最高温度,然后保持大约 1 小时之后再进行冷却的研究资料,不过这些资料并不完整。
术语注解
逻辑关联说明
图1.3 加热-冷却后的抗拉强度
图1.4 加热-冷却后的残留紧固力
螺母的机械性能要求
为确保在紧固螺栓时螺纹不会滑脱,螺母的硬度需要满足一定要求钢结构高强度螺栓连接的设计,并且保证载荷也需满足表 1.5 所规定的内容。
螺母机械性能等级硬度范围 (HRC)保证载荷
F10
20~35
与表1.3中螺栓的最小拉伸载荷相同
垫圈的机械性能要求
垫圈需满足以下条件以确保紧固力稳定传递:
垫圈机械性能等级硬度范围 (HRC)
F35
35~45
术语注解
逻辑关联说明