高强度螺栓机械性能全面解析:耐力、抗拉强度、伸长率与断面收缩率详解

   日期:2025-03-28     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:224    
核心提示:高强度螺栓的机械性能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。JIS标准未规定高强度螺栓的具体材料种类,仅规定了产品的机械性能。高强度螺栓材料的演变由于高强度螺栓部件经过热处理,若对螺母进行焊接或在螺栓连接部位附近焊接,可能导致螺栓性能退化或张力减少,需特别注意。

1.1.2 高强度螺栓机械性能

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

 
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