螺栓材料选用及说明
在机械行业中，螺栓是使用最广泛的标准件，在国民经济建设中发挥着重大作用，正确选用螺栓材料可以降低机械设备的失效几率，减少安全事故的发生，有很大实用价值。
一、螺栓材料化学成分和机械性能要求
根据标准 GB/T 3098.1-2010《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》，螺栓材料化学成份要求见表1，螺栓机械性能要求见表2。
表1 螺栓材料化学成份
化学成分%
C P S B 回火温度
℃ 性能等级 材料及热处理
min max man max max
min
4.6 / 0.550.050.064.8 / 0.550.050.06
5.6 0.130.550.050.065.8 / 0.550.050.06
6.8
碳钢或添加元素的碳钢 0.150.550.050.06未规定 /
添加元素的碳钢淬火并回火
0.150.40 0.0250.025碳钢淬火并回火 0.250.550.0250.0258.8
合金钢淬火并回火
0.2 0.550.0250.0250.003
425
添加元素的碳钢淬火并回火
0.150.40 0.0250.025碳钢淬火并回火 0.250.550.0250.0259.8
合金钢淬火并回火
0.2 0.550.0250.0250.003
425
添加元素的碳钢淬火并回火
0.2 0.55 0.0250.025碳钢淬火并回火 0.250.550.0250.02510.9
合金钢淬火并回火 0.2 0.550.0250.0250.003
425
合金钢淬火并回火
0.3 0.50.0250.025425
12.9
添加元素的碳钢淬火并回火
0.28
0.5
0.025
0.025
0.003
380
表2 螺栓材料机械性能
抗拉强度 屈服强度 硬度HBW 断后伸长率% 断面收缩率%
性能等级 公称 min 公称 min min max min min 4.6 400 420 240 240 114 209 22 / 4.8 400 420 320 340 124 209 / / 5.6 500 520 300 300 147 209 20 / 5.8 500 520 400 420 152 209 / / 6.8
600 600 480 480 181 238 / / D≤16mm 800 640 640 245 316 12 52 8.8
D＞16mm 800 830 640 660 250 331 12 52 9.8 D≤16mm
900 900 720 720 286 355 10 48 10.9 1000 1040 900 940 316 375 9 48 12.9 1200
1220
1080
1100
380
429
8
44
二、19种螺栓材料选用
化学成分见表3，机械性能见表4。
表3 推荐19种螺栓材料化学成分
化学成分%
C P S B 序号 材料牌号 min max man max max
对应螺栓机械性能
等级
对应材料类别
1 Q235 / 0.220.0450.045
2 15 0.12 0.180.0350.035 4.6/4.8
3 Q345 / 0.20.0350.035
4 2
5 0.22 0.290.0350.035 5.6/5.8
5 35 0.32 0.390.0350.035
6 20Cr 0.18 0.240.0350.035/
7 28B 0.25 0.320.0350.0350.0005-0.0035 6.8
碳钢或添加元素的碳钢
8 45B 0.37 0.440.0350.0350.0005-0.0035
添加元素的碳钢
9 45 0.32 0.390.250.25碳钢
10 20CrMo 0.18 0.240.250.2511 35MnB 0.42 0.490.250.258.8
12 40Cr 0.38 0.450.250.258.8/9.8
13 15MnVB 0.13 0.180.250.2514 30CrMo 0.26 0.340.250.259.8
15 20MnTiB 0.19 0.240.250.2516 20MnVB 0.19 0.240.250.2517 42CrMo 0.38 0.450.250.2510.9
18 20Cr2Ni4 0.17 0.230.250.2519
40CrNiMo
0.37
0.44
0.25
0.25
/
12.9
合金钢
表4 推荐19种螺栓材料机械性能
序号 材料牌号热处理规范 抗拉强度Mpa屈服强度Mpa硬度HBW 断后伸长率%断面收缩率%对应螺栓机械性能等级 Q235 热轧 370 230 116 26 50
4.6
1
15 热轧 375 225 117 27 55
Q235 冷拔 450 345 141 / /
4.8
2
15 冷拔 450 345 141 / /
Q345 热轧 470 345 147 21 50
5.6
3
25 热轧 450 275 141 23 50
Q345 冷拔 560 435 175 / /
5.8
4
25 冷拔 540 430 169 / /
35 冷拔 630 500 197 / /
5
6.8
20Cr 冷拔 620 480 194 / /
28B 淬火+600℃回火 630 480 197 14 50
45 淬火+500℃回火 820 640 256 12 40
35MnB 淬火+600℃回火 800 650 250 12 45
6
8.8
20CrMo 淬火+500℃回火 885 685 277 12 50
45B 淬火+550℃回火 835 685 261 12 45
40Cr 淬火+600℃回火 885 685 277 12 45
40Cr 淬火+500℃回火 980 785 306 9 40
9.8
7
15MnVB 淬火+350℃回火 900 720 281 10 45
30CrMo 淬火+540℃回火 930 780 291 12 50
20MnTiB 淬火+200℃回火 1130 930 353 10 45
10.9
8
20MnVB 淬火+380℃回火 1040 940 325 9 45
42CrMo 淬火+560℃回火 1080 930 338 12 45
42CrMo 淬火+450℃回火 1290 1100 403 10 40
12.9
9
20Cr2Ni4淬火+200℃回火 1250 1120 391 9 45
40CrNiMo淬火+400℃回火 1350 1180 422 8 40
三、几点说明
1、Q235和15钢在热轧交货状态下，强度达不到4.6级要求，经过冷镦成型后，强度会有所提高，达到4.6级是没有问题的。
2、Q235和15钢制造4.8级螺栓，应采购冷拉盘条材料；若使用热轧盘条，在冷镦前，要增加冷拔工序，使材料强度提升。
Q345和25钢用于制造5.8级螺栓也是一样。
3、相同的材料淬火后回火温度不同，强度、韧性也随之改变；一般情况下，随着回火温度提高，强度下降，塑性上升，故表中40Cr钢既可以制造8.8级螺栓，也可以制造9.8级螺栓，42CrMo钢亦然。
4、8.8级以上螺栓应采用高级优质钢材料制造，不然硫磷含量达不到标准要求。
5、20Cr2Ni4、15MnVB、20MnTiB、20MnVB作为低碳马氏体钢，用于制造螺栓，回火温度尚达不到新标准的要求。
6、螺栓材料对表面质量要求高，不能有发纹、结疤、夹杂、折迭，进货检验要特别重视，尤其是发纹。