只有获得合适的预紧力，螺栓才能可靠地连接零件。预紧力太小，连接会松动或在交变载荷下断裂；太大，螺栓会被拉伸过度。拧紧力矩就是达到预紧力的手段——而它受润滑的影响比大多数人想象的更大。
性能等级说明了什么
钢制螺栓头部标有两个用点隔开的数字，例如 8.8。从中可以直接读出强度：
- 第一个数字乘以 100，得到抗拉强度 Rm，单位 N/mm²。8.8 级为 800 N/mm²。
- 第一个数字乘以第二个数字再乘以 10，得到屈服强度 Re，单位 N/mm²。8.8 级为 8 · 8 · 10 = 640 N/mm²。
| 性能等级 | 抗拉强度 Rm | 屈服强度 Re | 配用螺母 |
|---|---|---|---|
| 8.8 | 800 N/mm² | 640 N/mm² | 至少 8 级 |
| 10.9 | 1000 N/mm² | 900 N/mm² | 至少 10 级 |
| 12.9 | 1200 N/mm² | 1080 N/mm² | 至少 12 级 |
等级标记给出的是公称值。对于 10.9 和 12.9 级，标准规定的最小规定塑性延伸强度略高（940 和 1100 N/mm²）。下面的拧紧力矩就是按这些值计算的。
拧紧力矩参考值
本表适用于粗牙普通螺纹六角头螺栓，摩擦系数 µ = 0.12（例如经磷化或发黑处理并略微涂油），拧紧时屈服强度利用率为 90 %。括号内为由此产生的预紧力。
| 螺纹 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
|---|---|---|---|
| M6 | 10.1 N·m (10.2 kN) | 14.9 N·m (15.0 kN) | 17.4 N·m (17.5 kN) |
| M8 | 24.6 N·m (18.6 kN) | 36.1 N·m (27.4 kN) | 42.2 N·m (32.0 kN) |
| M10 | 48.5 N·m (29.6 kN) | 71.2 N·m (43.5 kN) | 83.3 N·m (50.9 kN) |
| M12 | 83.6 N·m (43.1 kN) | 123 N·m (63.3 kN) | 144 N·m (74.1 kN) |
| M16 | 206 N·m (81.0 kN) | 302 N·m (119 kN) | 354 N·m (139 kN) |
以上为参考值。图样、装配说明或制造商的规定优先。
为什么润滑影响这么大
拧紧力矩的大部分被摩擦消耗。螺栓润滑越好，在相同力矩下得到的预紧力越大。因此，表中数值必须与螺栓的状态相符。
示例
一个 8.8 级 M10 螺栓分别要拧紧到其屈服强度的 90 %。各需要多大力矩？
| 螺栓状态 | 摩擦系数 µ | 拧紧力矩 |
|---|---|---|
| 略微涂油 | 0,12 | 48.5 N·m |
| 较干 | 0,14 | 53.9 N·m |
用干燥状态的数值去拧紧涂过油的螺栓，产生的预紧力会明显高于预期，可能把螺栓拉伸过度。反之，用涂油状态的数值拧紧干燥螺栓，会拧得太松。
装配时能有多准确？
即使数值正确，预紧力也会因拧紧方法而分散。用扭力扳手时，最大预紧力约为最小预紧力的 1.6 到 2.5 倍；用冲击扳手时为 2.5 到 4 倍。因此重要的连接必须使用扭力扳手。
常见错误
- 螺母强度不足：10.9 级螺栓要配 10 级螺母。用 8 级螺母时，螺栓还没完全受载，螺母螺纹就会滑牙。
- 忽视摩擦系数：表值是干燥状态的，螺栓却涂了油——螺栓会被拉伸过度。
- 把表值套用到其他头部形式：法兰螺栓、沉头螺钉或较大的通孔会改变头部下方的摩擦，从而改变拧紧力矩。
- 屈服强度读错：8.8 级是 640 N/mm²，不是 64。
- 8.8 级及以上用弹簧垫圈防松：对高强度螺栓它起不到防松作用，关键在于预紧力。
常见问题
10.9 级螺栓可以直接按 8.8 级的数值拧紧吗？
这样是安全的，但浪费了强度。连接只得到 8.8 级的预紧力。是否足够，由设计决定。
这些数值也适用于不锈钢螺栓吗？
不适用。A2-70 等不锈钢螺栓强度不同，而且容易咬死。它们有各自的数值。