其承載能力可達到螺栓或螺釘?shù)淖钚∏Α?/DIV>
隨著ISO建議的發(fā)布，這套性能等級制度已在世界范圍內(nèi)廣泛推廣，實踐證明是成功的。
1973年ISO/TC2的SCI分委員會，在搜集實踐經(jīng)驗的基礎上著手修訂ISO建議，并計劃轉(zhuǎn)為ISO標準。1974年發(fā)布了螺栓和螺釘性能等級的草案ISO/DIS 898—1。其中，有些修改與補充，但性能等級制度的原則未予改變。這一草案又進行了一次修改，第二次修訂草案于1977年提出并被ISO絕大多數(shù)成員團體所接受。對螺栓和螺釘性能等級草案全面修訂后，在ISO/TC 2的SCI分委員會內(nèi)，形成有關專家所滿意的最終決議，現(xiàn)在ISO也同意這一決議，將來，更大范圍涉及到技術要求的實質(zhì)是修訂ISO建議ISO/R898—2，并將其轉(zhuǎn)為螺母性能等級的ISO標準。
經(jīng)驗表明，用公稱高度為0.8D的螺母規(guī)定連接件性能等級的概念，簡單明了，但在實踐中確實產(chǎn)生一些困難。首先，采用最經(jīng)濟的材料和工藝，往往很難或不可能達到規(guī)定的螺母性能，例如，細牙螺警和某些規(guī)格的粗牙螺紋。即使符合性能要求，也未必能保證在擰緊過程中組合件不發(fā)生螺紋脫扣。以前認為螺母的保證載荷等于螺栓的最小極限強度即可滿足設計要求。然而，屈服點擰緊法和螺母與螺栓螺紋相互作用的新觀點的出現(xiàn)，都要求重新設計螺母，以保證更好地防止內(nèi)、外螺紋脫扣。
例如，螺紋規(guī)格等于、小于M16的8.8級螺栓，其抗拉強度為800～965 N/mm2 (后者由最大硬度確定)，屈強比為80%，屈服強度則為640～772 N/ mm2。如采用屈服點擰緊法，顯然擰緊應力將接近保證應力。此外，最新研究表明，用淬硬芯棒比用相應性能等級的螺栓測試螺母所得到的脫扣強度要高。例如，用45 HRC的芯棒對8級螺母進行試驗，比用尺寸與芯棒相似的8.8級螺栓進行試驗的結果約高出10%。所以，用淬硬芯棒測定的保證載荷恰好為800 N/ mm2的螺母，當用實際尺寸處于最小極限的8.8級螺栓與其相配時，可以預期該螺母僅能承受應力約為720 N/ mm2的載荷。如果擰緊應力超過這個數(shù)值，就可能發(fā)生螺紋脫扣。特別是有人認為，在施加扭拉載荷的情況下，螺栓的抗拉強度還會降低約15%，組合件的脫扣強度也將降低幾乎相同的數(shù)量。所以，從螺栓的機械性能來看，當采用屈服點擰緊法安裝時，就可能頻繁發(fā)生螺紋脫扣。除屈服點擰緊法外，對某些ISO標準的修改是考慮減少發(fā)生螺紋脫扣的趨勢。提高螺栓和螺釘?shù)臋C械性能，如表A1(摘自ISO 898—1)所示，以便充分利用4.8、5.8、8.8(大于M16)、10.9和12.9級常用材料的強度。
此外，為了充分利用材料，這次還考慮減小某些規(guī)格六角產(chǎn)品的對邊寬度。為考慮上述變更和其他
因素的影響，ISO／TC2的SCI分委員會的一些成員團體(加拿大、德國、新西蘭、瑞典、英國、美國)對螺栓-螺母組合件進行了研究和大量試驗。試驗包括所有的產(chǎn)品規(guī)格、強度水平和材料。一般來說，試驗是在典型的緊固件生產(chǎn)工藝、利用標準材料的條件下進行的。試驗零件都進行了精確的尺寸測量和材料強度檢驗，然后對數(shù)據(jù)進行了適當?shù)慕y(tǒng)計分析。各研究者的研究結果，由加拿大整理匯總，并發(fā)現(xiàn)了很好的內(nèi)在聯(lián)系。由此推導出一系列公式，可用于預測符合ISO 68螺紋基本牙型的組合件的強度。這些研究結果在SCI分委員會內(nèi)和許多國家委員會進行了充分討論。
最初，委員會忽視了改變現(xiàn)行技術要求的阻力，但試驗結果清楚地表明，單靠改進緊固方法和提高
機械性能等級，還不能防止組合件的脫扣。問題是螺栓和螺母兩者中的一個螺紋脫扣。正如研究結果所
示，可以斷定解決這一問題最可行的方法是：增加O.8D螺母的高度尺寸。本附錄的目的不是提供指導試驗的詳細說明和改進螺母設計的方法。如有必要，讀者可查閱1997年SAE學會報第770420號論文，
E.M.Alexander，《螺紋組合件的分析與設計》(Analysis and Design of Threaded Assemblies)。
對4～6級的螺母，根據(jù)Alexander的理論，不按ISO 898—1給出的螺栓的最大硬度250 HV(表
A1)，因為最大硬度只在螺栓末端或頭部出現(xiàn)。所以，應按螺栓螺紋旋合部分實際的最大硬度(表A2)進
行計算。
類似分級給出的硬度值，早在ISO／R 898—1：1968中已有規(guī)定。
上述著作說明，有很多因素影響螺紋脫扣強度。包括：精度、螺距、螺母小徑的喇叭口、螺母內(nèi)倒角的大小、螺母與螺栓螺紋的強度搭配、旋合長度、螺母及類似的(如六角法蘭面)對邊寬度、摩擦系數(shù)、夾緊中的螺紋扣數(shù)等。在此基礎上對各種規(guī)格的緊固件進行分析表明：以往用一個固定的螺母公稱高度(如0.8D)是不適當?shù)�，而寧可對每個標準的組合件設計給出一個適當?shù)拿摽蹚姸取０创朔治鼋o出的螺母高度，見表A3。
可以看出，螺母有兩種型式，2型約比1型高10%。1型高度主要適用于性能等級4、5、6、8、10和12(最大到M16)級，而2型尺寸則主要適用于性能等級8、9和12。2型螺母主要為9.8級螺栓和螺釘提供了一個經(jīng)濟的冷成型螺母，也為12.9級螺栓和螺釘提供了具有良好韌性的熱處理螺母。兩種型式的螺母預期的適用范圍見表5。由表5可見，增加螺母型式并不意味著成倍增加螺母品種。
1型和2型螺母的重疊，僅有兩種情況。對于1型：小于、等于M16的8級螺母，允許不淬火和回火
(冷成型、低碳)；大于M16的8級螺母必須淬火并回火。此時，就有可能使用不淬火和回火的、較厚的
2型螺母代替1型螺母，這是綜合分析的經(jīng)濟問題。對于12級：規(guī)格大于M16的使用1型螺母不合適。
由于要求保證載荷，而需要提高螺母硬度，結果削弱了韌性。從實用觀點出發(fā)，是需要韌性的。因此，在這種情況下，需要使用較厚的、淬火并回火的2型螺母。如有必要與可能，限制使用規(guī)格大于M16的螺母，則對12級螺母不發(fā)生1型與2型重疊。
螺母的尺寸根據(jù)組合件的強度指標確定以后，再用限定螺紋尺寸的淬硬芯棒測定這些螺母的保證
載荷。結果，同一性能等級的螺母，其保證應力不是一個常數(shù)，隨規(guī)格而變化。表5給出的是修訂后的保證應力和硬度值。性能等級為04和05(以前的06)級降低承載能力的六角薄螺母，也在表5中給出。對這些螺母的設計，沒有考慮脫扣強度，而是簡單地按固定的O.6D規(guī)定高度。
表5按機械用緊固件常用的6H標準公差給出保證應力。當用于較大公差或間隙時，這些應力應按
表1給出的系數(shù)進行修正。
表5及表1僅適用于粗牙螺紋，對細牙螺紋的螺母，見ISO 898—6(GB／T 3098.4)。
表1給出的載荷，是按本標準規(guī)定的最小硬度為45 HRC和螺紋公差5 h 6 g(大徑為6 g下限的
1／4處)的試驗芯棒給出的。
ISO 898—1和ISO 898—2(GB／T 3098.1和GB／T 3098.2)機械性能標準，ISO 4014～4018
(GB／T 5780～5784)六角頭螺栓標準和ISO 4032～4036(GB／T 6170、GB／T 6175、GB／T 41、
GB／T 6172和GB／T 6174)六角螺母標準已經(jīng)發(fā)布。這些標準反映了機械性能的修訂、螺母高度尺寸以
及對邊寬度的修改(M10、M12、M14和M22的對邊寬度分別由17、19、22和32 mm，改為16、18、21和34 mm)，這些正是ISO/TC 2所建議的。
IS0 898的本部分對有滿負載能力的螺母的性能等級說明如下：
當指定了性能等級的螺栓或螺釘，用符合表2規(guī)定的相應性能等級的螺母與其配套時，該組合件預
期達到的承載能力為：當螺栓或螺釘?shù)念A緊力等于螺栓的保證載荷或屈服載荷時，螺紋不會脫扣。此外，
考慮到安裝時超擰不可避免，因此對規(guī)格小于等于M39和性能等級小于等于12級，以及螺紋公差為
6H的螺母的幾何尺寸和機械性能設計為具有較高的脫扣強度(甚至在最不利的最小實體條件下，也要
比螺栓斷裂強度至少高出10%)。這樣，當超擰時，可以警告使用者，安裝方法不當。
某些使用標準者，當然不能參與詳細的研究工作，希望本注釋能幫助理解有關難題。
表A1 螺栓和螺釘?shù)男阅艿燃?/DIV>
|
性能等級 |
3.6 |
4.6 |
4.8 |
5.6 |
5.8 |
6.8 |
8.8 |
9.8 |
10.9 |
12.9 |
|
≤M16 |
>M16 |
|
抗拉強度σb
N/mm2 |
公稱 |
300 |
400 |
400 |
500 |
500 |
600 |
800 |
800 |
900 |
1 000 |
1 200 |
|
min |
330 |
400 |
420 |
500 |
520 |
600 |
800 |
830 |
900 |
1 040 |
1 220 |
|
維氏硬度 max |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
320 HV |
335 HV |
360 HV |
380 HV |
435 HV |
表A2 螺栓螺紋旋合部分實際的最大硬度
|
性 能 等 級 |
最 大 硬 度 |
|
3.6
4.6；4.8
5.6；5.8
6.8 |
158 HV
180 HV
220 HV
250 HV |
表A3 六角螺母的高度
|
螺紋規(guī)格
D |
對邊寬度
s
mm |
螺母高度m，mm |
|
1型 |
2型 |
|
min |
max |
m/D |
min |
max |
m/D |
|
M5 |
8 |
4.4 |
4.7 |
O.94 |
4.8 |
5.1 |
1.02 |
|
M6 |
10 |
4.9 |
5.2 |
O.87 |
5.4 |
5.7 |
O.95 |
|
M7 |
11 |
6.14 |
6.50 |
O.93 |
6.84 |
7.20 |
1.03 |
|
M8 |
13 |
6.44 |
6.80 |
O.85 |
7.14 |
7.50 |
O.94 |
|
M10 |
16 |
8.04 |
8.40 |
O.84 |
8.94 |
9.30 |
O.93 |
|
M12 |
18 |
10.37 |
10.80 |
O.90 |
11.57 |
12.OO |
1.OO |
|
M14 |
21 |
12.1 |
12.8 |
O.91 |
13.4 |
14.1 |
1.01 |
|
M16 |
24 |
14.1 |
14.8 |
O.92 |
15.7 |
16.4 |
1.02 |
|
M18 |
27 |
15.1 |
15.8 |
O.88 |
16.9 |
17.6 |
O.98 |
|
M20 |
30 |
16.9 |
18.O |
O.90 |
19.O |
20.3 |
1.02 |
|
M22 |
34 |
18.1 |
19.4 |
O.88 |
20.5 |
21.8 |
O.93 |
表A3(完)
|
螺紋規(guī)格
D |
對邊寬度
s
mm |
螺母高度m，mm |
|
1型 |
2型 |
|
min |
max |
m/D |
min |
max |
m/D |
|
M24 |
36 |
20.2 |
21.5 |
O．90 |
22.6 |
23.9 |
1．OO |
|
M27 |
41 |
22.5 |
23.8 |
O．88 |
25.4 |
26.7 |
O．99 |
|
M30 |
46 |
24.3 |
25.6 |
O．85 |
27.3 |
28.6 |
0.95 |
|
M33 |
50 |
27.4 |
28.7 |
O．87 |
30.9 |
32.5 |
O．98 |
|
M36 |
55 |
29.4 |
31．O |
O．86 |
33.1 |
34.7 |
O．96 |
|
M39 |
60 |
31.8 |
33.4 |
0.86 |
35.9 |
37.5 |
O．96 |
