螺母的性能特点

性能等级

1.GB系列螺母类产品性能等级

目前，我国所使用的GB系列螺母类产品相关的力学性能标准共计8份（其中GB/T3098.10-1993是与螺栓、螺钉和螺柱共用的1份标准，在前面小节表3-2中也有列出），该系列标准均是根据ISO/TC2等有关标准制定的，具体见表3-5。

（1）钢制螺母性能等级

由碳钢和合金钢制造的螺母，其主要性能指标是保证应力，即当螺母承受该应力时，螺纹不会产生任何影响自由转动的塑性变形。钢制螺母的性能等级根据不同的公称厚度有着不同的划分，具体如下：

（1）称厚度≥0.8D的螺母

对一于公称厚度不小于0.8D或有效螺纹长度不小于0.6D（D为螺纹公称直径）的螺母，也就是通常所说的标准厚度螺母，其性能等级是指可与该螺母相配的性能等级最高的螺栓等级例如，与5级螺母相配的螺栓性能等级有5.8级、

5.6级、4.8级和4.6级，其中5.8级便是与该螺母相配性能等级最高的螺栓等级，而螺母的性能等级标记便是用相配的性能等级最高的螺栓性能等级标记的第一部分数字进行标记，即5级。可见，普通螺纹的“螺栓—螺母”的配用原则是螺母的抗拉能力要不小于螺栓的抗拉能力，一旦螺纹连接副破坏时，螺栓应先破坏这主要是考虑到螺栓的断裂是突然发生的，比较容易发现；而脱扣是逐渐发生的，很难发现，增加了因紧固件失效而造成事故的危险性。

粗牙螺母性能等级共分为7个等级：4级、5级、6级、8级、9级、10级和12级；细牙螺母性能等级共分为5个等级：5级、6级、8级、10级和12级。螺母的性能等级主要反映了螺母的脱扣强度，据计算，同一性能等级、不同规格螺母的保证应力是不同的。如螺母的性能等级为6级，其最小保证应力为600MPa，螺纹规格从M4到M39，其保证应力的范围则从600MPa到720MPa不等。

（2）0.5D≤公称厚度<0.8D的螺母。

对于0.5D≤公称厚度<0.8D或0.4D≤有效螺纹长度<0.6D（D为螺纹公称直径）的螺母，也就是通常所说的薄螺母，其性能等级由一个固定的保证应力表示。该螺母的性能等级分为04级和O5级两个级别，不同规格04级螺母的公称保证应力均为400MPa，不同规格OS级螺母的公称保证应力均为500MPa。薄螺母的有效承载能力不仅取决于螺母本身的硬度和有效螺纹长度，还与相配螺栓的抗拉强度有关。

螺母性能等级的标记代号采用两位数字表示，第2位数字表示用淬硬试验芯棒测出的公称保证应力的1/100；第1位数字“0”表示这种“螺栓—螺母”组合件的实际承载能力比淬硬芯棒测出的承载能力要低。即不具有满负载能力，其实际保证应力要小于其公称保证应力：例如，性能等级为04级的螺母，其公称保证应力为4x100=400（MPa），实际保证应力仅为380MPa。

（2）不锈钢制螺母性能等级

不锈钢螺母的材料分类及分组与不锈钢螺栓完全相同，也分为3大类（奥氏体、马氏体和铁素体），9个组别（A1、.A2、A3、A4、AS、C1、C3、C4、F1）。不锈钢螺母的主要性能指标与钢制螺母相似，也为保证应力，性能等级标记中的第

二部分就表示保证应力。不锈钢螺母根据公称厚度也分为标准厚度螺母和薄螺母，在相同材料组别和相同制造工艺下，薄螺母的保证应力只有标准厚度螺母的1/2。例如，AI-70和A1-035都表示用冷变形加工制造的第一组奥氏体不锈钢螺母，前者是标准厚度螺母，保证应力为700MPa，后者是薄螺母，保证应力为350MPa。

（3）有色金属螺母性能等级

有色金属螺母的材料分类和性能等级与有色金属螺栓完全相同，同一性能等级、同一规格的螺母的保证载荷也是一样的，其性能等级基本上也是按抗拉强度大小和相应的材料牌号进行分级的铜合金共分为7个等级，即CU1、CU2、CU3、CU4、CUS、CU6、CU7；铝合金共分为6个等级，即AL1、AL.2、AL3、AI、4、AL更多内容请访问久久建筑网
5、AL6。例如，CU2表示铜合金第2级性能等级，对应的材料牌号为H63，保证应力为370MPa。

航空航天系列螺母类产品性能等级

航空航天系列螺母类产品的性能等级与螺栓类产品一样，也是采用强度等级进行划分的，螺母的强度等级等于施加给它载荷而不会引起永久变形的螺栓强度等级。螺母的强度等级不仅取决于螺母材料的抗拉强度，还与螺母的结构尺寸息息相关（螺母厚度或有效螺纹长度），可以称其为“结构强度”，因此，螺母的强度等级应与螺母所采用材料的强度等级区分开来。当螺母的破坏形式为螺纹时，螺母的强度等级等于螺母材料的热处理强度等级；当螺母的破坏形式为结构破坏时，螺母的强度等级则以“结构强度”等级。进行定级，而不能再以螺母材料的热处理强度等级进行定级。当螺母的强度等级是以“结构强度”进行定级时，一般都会小于其材料的热处理强度等级。例如，对于强度等级为900MPa级的薄螺母或开槽螺母，其材料热处理强度等级为1100MPa，但由于其结构所限，在螺母的螺纹破坏之前其结构就已经破坏，实际并没有达到1100MPa级别而是900MPa级别。

螺母的强度等级是与螺栓强度等级相匹配的，也分为10个等级，即450MPa、600MPa、900MPa，1000MPa、1100MPa、1210MPa、1250MPa、1275MPa、1550MPa和1800MPa，其中450MPa和600MPa用于铜合金和铝合金等有色金属。轴向承载能力

在普通螺纹螺母标准或规范中，衡量螺母承载能力的指标为保证载荷；而在MJ螺纹螺母标准或规范中，衡量螺母承载能力的指标为轴向载荷。虽然两者名称不同，但代表的意义是相同的，都表示在标准载荷作用下，螺母不应产生任何破坏。

螺母破坏载荷的确定与螺栓一样，也是通过理论计算并经过充分的试验验证而确定的，所有标准或规范中规定的破坏载荷，只要螺纹参数、强度等级相同，其值基本上是统一的（不同标准体系之间会由于计算过程中的小数取舍不同而略有差异），计算公式见式（3-5）。

Fmin=Asσb（3-5）

式中Fmin——保证载荷或轴向载荷，在产品标准或规范中会明确给出，N；

As——螺母螺纹的抗拉应力截面积，计算公式同螺栓螺纹，mm2；

σb——螺栓的抗拉强度，产品标准的热处理指标会明确给出，MPa。

普通螺纹螺母的保证载荷要与普通螺纹螺栓的保证载荷区分开来，两者有本质的不同。普通螺纹螺栓的保证载荷是指载荷不大于屈服载荷时，螺栓在该载荷作用下，不产生明显的永久伸长，此时尚未达到破坏、因此，螺母的保证载荷对应的是螺栓的破坏拉力，是表示螺母承载能力的唯一指标。

对于早期部分MJ螺纹螺母标准或规范中，除了轴向载荷（一般指100%轴向载荷）外，还会给出80%轴向载荷的要求，表示螺母在80%轴向载荷作用下，不应有任何永久变形，类似于普通螺纹螺栓的保证载荷由于高强度螺母没有明显的屈服点，在新的螺母标准或规范中都取消了这项要求。

硬度或强度

硬度或强度一般不是直接规定螺母使用要求的，而是为了保证最终轴向载荷或保证载荷所需，通常是控制热处理的指标。为了得到高性能等级的螺母，一是通过进行热处理来提高螺母的硬度或强度，进而达到提高螺母的轴向承载能力的目的；二是可以通过改变螺母的结构尺寸来提高其轴向承载能力，如增加螺母的高度或壁厚等，这可以避免过高的提高螺母的硬度或强度而带来的脆性风险。

硬度和强度都可以作为控制热处理性能的指标，并且两者之间存在一定的换算关系（如GB/T1172《黑色金属硬度及强度换算值》）强度是通过另外制备同炉抗拉试棒测得，硬度是通过螺母自身或另外制备硬度块测得。由于抗拉试棒

的制备过程较硬度块要繁琐得多，从实际生产效率考虑，标准中规定硬度比规定抗拉强度操作更简便，因此，除非特殊要求，一般希望在设计标准时，热处理给出的是硬度指标。

锁紧性能

锁紧性能是自锁螺母和锁紧螺母特有的性能指标，是要求螺母的锁紧结构具有防止螺纹连接松动的能力，并在限定的条件下能够保持这种能力。在实际使用中，螺母的锁紧性能是通过标准或规范中规定的技术指标综合评定：室温锁紧试验、高温锁紧试验、永久变形试验。

（1）室温锁紧试验主要是考察在室温环境下自锁螺母的锁紧性能，如果仅从锁紧的角度出发，有效力矩越大，防松效果越好；但从螺母装配的角度来看，有效力矩越大，安装会越困难，并且会破坏螺纹连接副的螺纹表面，反而会影响锁紧功能的稳定性和锁紧结构的重复使用性；因此，在标准中都会给出最大锁紧力矩值和最小锁紧力矩值，来控制合理的范围。

自锁螺母的使用次数有的是一次性使用，有的是多次重复使用，为了检验螺母的锁紧性能，在产品标准或规范中会给出相应的锁紧力矩范围，一般为1次循环、5次循环和15次循环，对于一些特殊用途的还会要求上百次循环或上千次循环，如快卸锁组件开槽螺母要求1500次循环试验。

（2）高温锁紧试验并不是在高温环境下进行锁紧试验，而是与室温锁紧试验一样在室温环境下对自锁螺母进行拧入拧出，读取最大拧入力矩和最小拧出力矩，不同的是在拧入后要将整个试验装置（包括试验螺栓、试验衬套和自锁螺母）一起放入加热炉内，加热至最高工作温度后并按规定时间保温，然后出炉自然冷却至室温，最后也是在室温环境下完成拧出，完成整个高温锁紧试验。

（3）永久变形试验是验证自锁螺母对螺栓公差的适应性，用具有最大极限尺寸的螺纹芯棒和最小极限尺寸的螺纹芯棒先后拧入同一螺母，并分别测量其有效力矩，应符合相应标准或规范要求。该项试验需要专用的试验螺栓，而且对试验螺栓的螺纹精度要求非常高，制造成本非常高，因此，一般用途的自锁螺母不进行该项试验。

振动试验

振动试验也是自锁螺母的验收指标，一般是采用紧固件加速振动试验方法进行试验，用来考察自锁螺母在实际使用时振动条件下的防松性能，在整个试验过程中，螺母不允许出现结构破坏、裂纹、断裂、锁紧元件松动、螺纹破坏或锁紧性能消失，但允许螺母相对螺栓转动不超过360°。振动试验一般适用于直径规格为5~12的螺母，钛合金自锁螺母一般不做振动试验，振动试验参数如下：

·波形：正弦。

·频率：30I-Iz}，

·全振幅：（11.4310.4）mm

有些螺母需要按照下列方法制备后进行试验：

·对于游动自锁螺母，要从罩或支架中取出螺母体进行试验。