螺栓是机械制造中不可或缺的重要零件，它在承受不同的载荷条件时，其强度和材料性能要求也各不相同。因此，为了方便统一管理和使用，全球范围内对螺栓的强度等级进行了标准化。螺栓等级的定义不仅表明了材料的强度，还反映了它在各种工况下的性能和应用范围。
螺栓等级的历史由来
螺栓等级的出现源自工业革命后的机械化制造需求。随着工业制造的复杂度增加，螺栓承受的载荷、疲劳强度和材料性能要求也越来越严格，因此有必要对螺栓进行标准化。为了统一生产和使用标准，国际标准化组织（ISO）以及各国的相关机构逐步制定了螺栓强度等级的标准。
在20世纪初期，欧洲国家首先开始对螺栓等级进行标准化，并在第二次世界大战后推广至全球。随着工业全球化的推进，ISO和其他国家标准（如中国的GB标准、美国的SAE标准等）相继推出，螺栓等级成为全球机械行业中通用的质量管理和强度控制方法。
常见螺栓的等级及其意义
螺栓的等级通常反映螺栓的抗拉强度和屈服强度，等级数字代表着不同的机械性能。根据不同标准体系，常见的螺栓等级有公制标准（ISO标准）和英制标准（SAE标准）。以下是几种常见螺栓等级及其含义：
1. 公制螺栓等级（ISO标准）
ISO标准中的螺栓强度等级通常用两位数表示，比如8.8、10.9等。第一个数字表示螺栓的抗拉强度（单位：MPa），第二个数字表示屈服强度占抗拉强度的百分比。
4.8级螺栓
抗拉强度：400 MPa，屈服强度：320 MPa。
应用场景： 一般应用场合，非关键性连接件。
8.8级螺栓
抗拉强度：800 MPa，屈服强度：640 MPa。
应用场景： 常用于机械设备、车辆等受力较大的连接处。
10.9级螺栓
抗拉强度：1000 MPa，屈服强度：900 MPa。
应用场景： 高强度应用，适用于重型机械、桥梁结构等。
12.9级螺栓
抗拉强度：1200 MPa，屈服强度：1080 MPa。
应用场景： 极高强度要求，如精密设备、航空航天工业等。
2. 英制螺栓等级（SAE标准）
英制螺栓（SAE标准）的强度等级常用英寸和强度级别的组合来表示，通常以三个字母（Grade 2、Grade 5、Grade 8）代表不同等级。其强度等级也对应着抗拉强度。
Grade 2螺栓
抗拉强度：420 MPa。
应用场景： 用于轻载荷应用，如家用设备和家具装配。
Grade 5螺栓
抗拉强度：830 MPa。
应用场景： 一般机械工业、汽车制造。
Grade 8螺栓
抗拉强度：1040 MPa。
应用场景： 用于高应力、高强度的工业应用，如重型机械和工程设备。
螺栓等级数字的具体含义
螺栓的强度等级数字含义直接影响了其抗拉和屈服强度。以下是通过两个例子来解释：
1. 8.8级螺栓的含义
抗拉强度 = 8 × 100 = 800 MPa。
螺栓在断裂前能够承受的最大拉力为800 MPa。
屈服强度 = 8 × 100 × 0.8 = 640 MPa。
螺栓开始产生塑性变形时的应力为640 MPa。
2. 10.9级螺栓的含义
抗拉强度 = 10 × 100 = 1000 MPa。
螺栓能够承受的最大拉力为1000 MPa。
屈服强度 = 10 × 100 × 0.9 = 900 MPa。
螺栓在屈服时的应力为900 MPa。
如何选择合适的螺栓等级？
选择螺栓等级取决于实际应用的工况、载荷情况、环境因素等。一般来说，螺栓等级越高，其强度也越大，但成本也相对较高，因此在实际选择时需综合考虑以下因素：
承载要求：根据设备的设计载荷，选择合适的抗拉和屈服强度。
工作环境：高温、潮湿、化学腐蚀等恶劣环境下，需选择具有高耐腐蚀性和耐热性的螺栓。
经济性：高等级螺栓虽然强度大，但成本较高，在非必要的场合下可以选择较低等级的螺栓以降低成本。
不同国家的螺栓标准对比
不同国家和地区对螺栓的强度等级有不同的标准。除了ISO（国际标准化组织）和SAE（美国标准化工程师协会）的标准外，常见的还有中国国家标准（GB）和德国DIN标准。以下是一些常见的国际对比：
ISO 8.8级 = GB 8.8级 = SAE Grade 5
ISO 10.9级 = GB 10.9级 = SAE Grade 8
对于全球化制造业而言，了解不同标准的对比非常重要，特别是在跨国项目中需要遵循多个标准体系的情况下。
螺栓等级不仅是确保机械设备安全可靠运行的重要参数，更是体现工程设计科学性和规范化的标志。不同的螺栓等级适用于不同的工况，工程师在选择螺栓时需要综合考虑实际工作条件、材料性能以及成本因素。未来随着材料科学和制造工艺的进步，螺栓等级的标准也可能会进一步优化，为现代制造业提供更加可靠的紧固解决方案。
来源：轨道齿轮箱维修
（版权归原作者或机构所有）
