最新美制紧固件标准更新动态，一文解读！

　　1、概述

　　随着工业现代化新技术、新工艺的创新发展，机械工程、桥梁建筑和民用生活用品对紧固件产品质量要求的日益提升，从2010年以后ASTM 和ASME等紧固件标准在不断地推出或更新，或替代原有标准；近十年是美制紧固件标准更新速度最快的年份段。

　　美制ASTM 和ASME在着手疏理现有的紧固件产品标准（主要是螺栓、螺钉、螺母及钢结构螺栓连接副等产品），新产品标准与基础技术标准的更新同步进行，标准质量技术要求起点高。

　　美制紧固件基础技术标准（如主要的涂层、机械性能、抽样检验标准），提出新技术参数、新规范、新试验方法和高质量要求，有的紧固件基础技术标准甚至是颠履性地重新改版或重新编制。新标准操作性更强、更规范、检验和试验程序更清晰、标准本身或标准间配套更系统、标准的技术含量更高。

　　美制紧固件标准更新速度相当快，频次是一年或几年一次，其中美国ASTM标准更新是全球最快的，一般是一年更新一次或一年中数次更新，即“a”或“b”版。 现ASTM 和ASME最近版是2017年版、2018年版。

　　2018年10月推出IFI-10版《工业紧固件IndustrialFastener Institute》标准新汇编。
　　2、美国紧固件标准体系

　　美制紧固件标准已涵盖螺栓、螺母、木螺钉、钢结构螺栓组件、垫圈、铆钉等紧固件产品标准及UNC/UNF（UNRC/UNRF/4UN、7UN、8UN、12UN）螺纹、机械性能和材料、表面处理、试验方法和质量保证的所有基础技术标准，计量单位是英制系列，在英制国家应用十分广泛、庞大。

　　由于美制紧固件标准的先进性、系统规范性及历史等原因，美国英制紧固件的使用量十分庞大，但美制紧固件的基础标准是十分复杂的，它分布、贯穿在美国各团体协会ASME、ASTM、SAE、IFI标准之中，标准间的关系和内容十分复杂需要好好疏理。同时，世界上所有使用的英制紧固件的标准，都是以美国ASME、ASTM、SAE等标准为基础。

　　美国紧固件标准中米制和英制并存，标准体系繁杂。美国英制系列紧固件标准计量为单位是英寸制，是美国的主导标准。

　　美国现行紧固件标准分别由美国各标准化协会（学）会发布，如ASME、SAE、ASTM、IFI等，这些标准视同于国家标准。美国紧固件产品型式尺寸、螺纹和质量标准是由美国工程师协会（ASME）颁发，而涉及紧固件的材料、机械性能、表面处理、表面缺陷等基础技术标准又全部分别由ASTM美国材料试验协会、SAE美国机动工程师协会和IFI美国工业紧固件协会的名义发布。

　　美制紧固件产品和基础标准与ISO、DIN标准不一样、不能互换。而且各协会间标准的内容相对独立、自成体系，内容十分丰富和完善。这是美国紧固件标准的主要特点。

　　3、美制紧固件标准更新

　　从2010年后，美国各标准化协会也在不断地推出新技术和质量要求更高的新版紧固件标准，几乎更新了所有的ASTM、SAE和ASME紧固件标准，标准间配套更完善、更齐备。

　　ASTM紧固件标准更新的频率几乎是一年一次，有的在一年中还在不断地更新“a”或“b“新版标准；

　　SAE紧固件标准更新的频率一般是五年一次；

　　ASME紧固件尺寸标准一般是五年更新一次，现基本更新完毕；

　　目前，美国颁发的“M”标准相对ISO紧固件标准没有技术优势。从2010年开始ASME B18和ASTM F16委员会已经开始对美国米制紧固件标准，大刀阔斧地砍去、撤消或替代现存相当多“M”美国米制紧固件标准，有的干脆直接引用ISO米制标准,直接推行、等效采纳ISO标准是一个发展趋势。

　　由北美地区的螺栓、螺母、螺丝、铆钉及工业紧固件制造商和贸易商联合组织，于1941年成立美国工业紧固件协会（IFI），与美国内各协会合作，主要收集 ASTM、ASME和SAE紧固件产品和基础标准，出版(IFI)紧固件英制和米制二套标准汇编手册，IFI紧固件标准汇编手册是美制紧固件生产和技术质量检验的依据，手册涵盖螺栓、螺母、螺钉、木螺钉、钢结构用螺栓连接副、垫圈、铆钉等紧固件产品标准及螺纹、机械性能和材料、表面处理、试验方法和质量保证紧固件等基础标准。

　　它有效地指导了美制紧固件生产、技术和质量检验，美国人捧之为“紧固件圣经”或“紧固件百科全书”；IFI于2014年7月推出了第九版《IFI-9版英制紧固件标准汇编》，不到四年于2018年10月又推出IFI-10版《工业紧固件Industrial Fastener Institute》标准新汇编，该汇编书包含92个最新的由ASTM，ASME，SAE和IFI发布的最新紧固件标准规范。

　　3.1. 美制紧固件表面处理标准更新

　　ASTM F16.03（紧固件涂层分技术委员）将紧固件电镀、非电解锌片涂层（达克罗）和热浸镀锌等表面处理标准也加快了修订进度，2014年和2016 年相继推出了新的涂层标准，有的技术条款是参照ISO标准的规范技术条款或统一，或修改，或更新。

　　① 美制紧固件电镀标准更新

　　2016年美国更新了ASTMF1941/F1941M -2016《英制和米制机械紧固件——电镀层规范Standard Specification for Electrodeposited Coatings on MechanicalFasteners, Inch and Metric1》标准。申明本标准发布后，即替代ASTM B633-2013《铁和钢 电解沉积镀锌》标准在紧固件电镀表面处理中的应用。

　　该规范涵盖了美制“UNC/UNF”统一英制螺纹和米制“M”螺纹的机械紧固件电镀涂层，建立的涂层系统与ISO国际标准同步。紧固件涂层螺纹应符合ASME B1.1英制螺纹和ISO 965-1、ISO 965-2和ISO 965-3公制螺纹标准，涂层厚度值是基于外螺纹公差和偏差值，涂后螺纹不应超过螺纹基本中径，而影响螺纹的互换性。

　　该标准规定了电镀涂层的五种基本涂层系统。

　　在锌，锌合金和镉镀层的钝化提高了防腐性，钝化含六价铬Cr+6或三价铬Cr+3，钝化涂层还可以附加更好的附着力和/或附加的各种需要的不同外观色泽规范要求。

　　附加密封剂/面涂层（带或不带润滑剂）可以增加耐腐蚀性并实现其它特定功能（如扭矩/夹紧力性能，耐化学品，机械性，外观色泽，热稳定性，增加的导电性，耐紫外辐射抗性）。

　　对于表面硬化和硬度大于39HRC高强度紧固件，按水溶液沉积金属电镀的工艺过程，有因氢脆而导致失效的风险，尽管这个风险可以通过选择合适的材料、适当的表面处理工艺方法以及后期烘烤等来进行控制，但氢脆的风险是不能完全排除。

　　② 美制紧固件达克罗标准更新

　　2011年美国已将英制（F1136）和米制（F1136M）的二个达克罗标准合为一个，即ASTM F1136/F1136M-2011《紧固件 锌铝防腐涂层StandardSpecification for Zinc/Aluminum Corrosion Protective Coatings for Fasteners》标准，该规范涵盖了紧固件水性锌铝防腐涂层基本技术要求和测试方法， 以及可选的密封剂和面漆，底涂层经协商明确后可以含有（C）六价铬Cr+6或含有（NC）无六价铬Cr+3。

　　水性锌铝防腐涂层工艺是清洗、涂覆和烘烤的过程，烘焙温度330°，不会影响到产品最终机械性能。涂层厚度分为六个等级，以及测试时应相应地符合外观，粘合性，耐腐蚀，螺纹配合，和去氢处理要求。涂覆过程没有诱导紧固件内部氢脆产生的可能性，因清洁过程中没有或用酸或磷酸盐预处理，而采用碱性清洁或蒸汽脱脂或抛丸除锈。

　　③ 美制紧固件热浸镀锌标准更新

　　2005年美国ASTM F16.03紧固件涂层分技术委员会参照ASTM A153《铁钢制品金属 热浸涂锌》标准，首次制定适用于紧固件的热浸镀锌ASTMF2329标准。于2015年又再次修订、重新颁发为英制和米制合二为一的ASTM F2329/F2329M-2015《适用于碳钢、合金钢螺栓、螺钉、螺母、垫片和螺纹紧固件的热镀锌要求Standard Specification for Zinc Coating,Hot-Dip, Requirements for Application to Carbon and Alloy Steel Bolts, Screws,Washers, Nuts, and Special Threaded Fasteners》。

　　该规范涵盖了应用于碳钢和合金钢螺栓，螺钉，垫圈，螺母，以及由热浸镀过程中针对螺纹紧固件热浸锌镀层的特殊技术要求，用于涂层中的锌应符合规范要求，涂层厚度和外观、防氢脆试验和附着力测试等要求。

　　3.2 美制紧固件螺纹标准

　　IFI-9版标准的“螺纹”章节汇编了四个螺纹标准。这些标准对美制商品紧固件的螺纹参数、技术条款和检验规则，尤其是对涂层螺纹前后的检验提出一些更加明确的规定，对表面有损伤的螺纹检验允许施加一定的扭矩，原来是不明确的，也是不允许，现在螺纹检验有了突破性的规则和调整。

　　3.3 美制紧固件机械性能标准更新

　　美制紧固件机械性能等级为满足不同的埸合和环境使用需求，规定了上百个不同的内、外紧固件强度等级，可供工程技术设计上有较大的选择范围，设计合理性、科学性和先进性已在国际范围内得到广泛的认可和认同。

　　美制紧固件机械性能标准分散在ASTM和SAE的十几个标准之中，各协会颁发紧固件机械性能的标准序号和内容相对独立、自成体系，又相互包容。

　　每个标准都根据使用的特点和不同要求，而制定不同的性能等级的技术规范，其不同的强度等级都有其对应等级标志，性能指标包括抗拉强度、保证载荷、硬度、塑性、表面硬度、金相组织，其测试方法在每个标准中都有具体规定，综合性的测试方法和规则在F606/F606M和A370二个标准之中，耐高温和耐低温紧固件在A962标准中又有更具体规则。

　　美国紧固件机械性能基础标准和型式尺寸标准一样，也分英制系列和米制系列两大部分标准。从2012年始美国米制机械性能标准已基本靠边拢ISO 标准。如F16分紧固件技术委员于2012年1月正式宣布取消ASTM F568M《米制螺栓机械性能》标准，直接引用ISO 898-1标准。在ASTM网站上申明：ISO米制外螺纹紧固件机械性能标准已有十分科学完善的ISO 898/1标准，我们没有必要另搞一套，而导致避免执行米制机械性能标准时出现的可能的混乱。

　　近几年ASTM机械性能标准更新是相当地频繁，推出新版标准速度相当地快，如ASTM 和SAE最新紧固件标准2017、2018年版。

　　① 美制外螺纹紧固件机械性能标准更新

　　美制外螺纹紧固件机械性能技术指标包括抗拉强度、保证载荷、硬度、塑性等指标。一般按强度等级划分为低强度、中等强度、高强度和特殊强度---如适用于耐腐蚀、耐高温、耐低温环境等。

　　低强度紧固件规定最小抗拉强度为413 N／mm2；采用低碳钢生产，不热处理。

　　中强度紧固件规定最小抗拉强度为826 N／mm2；采用中碳钢生产，要热处理。

　　高强度紧固件规定最小抗拉强度为1033 N／mm2，甚至更高。采用低、中合金钢生产，要热处理。

　　特殊要求耐腐蚀、耐高温、耐低温紧固件抗拉强度为826 N／mm2~²1033 N／mm2。

　　美制碳钢紧固件有100多种不同的强度等级，每一个强度等级都有它对应的机械性能指标、适用范围和自己的标志。每一个等级都为一种实际的需要服务，但是大多数等级都是有特殊的用途，只有少数性能等级才是工程上最常用的。

　　② 选择外螺纹紧固件机械性能标准的几个准则

　　美标外螺纹碳钢紧固件有一百多种不同的强度等级，每一个强度等级都有它对应的机械性能指标、适用范围和自已的标志。每一个等级都为一种实际的需要服务，但是大多数等级都是有特殊的用途，只有少数性能等级才是工程上最常用的。选择原则如下：

　　A、准则一，以强度性能要求为主

　　单一考虑外螺纹紧固件的强度性能要求，应用于低强度场合的紧固件可选择：SAE J429标准中的1、2级或ASTM A307标准；应用于高强度场合的紧固件可选择：SAE J429、ASTM A449、A354标准。

　　B、准则二，应用于耐高温场合的紧固件

　　对使用在温度+300℃～+600℃的场合的耐高温紧固件材料，要选用美国钢铁协会标准AISI 4100、8600和8700的铬钼钢和不锈钢材料，已包含在ASTM A193／193M和ASTM A194／194M标准之中。

　　奥氏体不锈钢如303、304、305、316和327是不可热处理的，但是这些不锈钢可以通过冷作硬化和应变强化来提高。通过固溶处理的紧固件抗拉强度为516MPa；冷作硬化后紧固件抗拉强度可提高到620 MPa ～861MPa。

　　铁素体不锈钢—如430、430F,对热处理没有反应，紧固件抗拉强度只有516 MPa 。

　　马氏体不锈钢—如410、416和431, 可进行热处理，紧固件抗拉强度可达到1033MPa。

　　C、准则三，应用于耐低温场合的紧固件

　　对使用在低温度-30℃以下场合的紧固件，为防止发生冷脆现象，要选用美国钢铁协会标准AISI 4140和4037牌号材料。如温度更低，则选用AISI 4340和8740材料，可承受不大于-38℃;奥氏体不锈钢在-100℃时也工作得很好。这些耐低温的紧固件已在ASTM A320/A320M标准中作了具体规定。

　　D、准则四，应用于钢结构桥梁建筑场合的紧固件

　　应用于工程钢结构桥梁、建筑的高强度紧固件，可选用ASTM A325/A325M、A490/A490M、F1852和F2280标准。

　　E、准则五，应用于内六角螺钉

　　对使用在工程机械装配用的内六角螺钉或沉头、紧定内六角螺钉，可选用ASTM A574标准，该标准强度相当于米制12.9级。

　　F、准则六，考虑特殊用途或不锈钢、有色金属紧固件

　　应用于输电塔、地脚螺栓专用紧固件，选用ASTM　A394、F1554标准。

　　不锈钢紧固件，可选用ASTM F593、F594。

　　有色金属紧固件，可选用ASTM F467、F468。

　　③ 美制内螺纹紧固件强度、材料与热处理

　　ASTM A563标准的碳钢螺母强度等级涵盖范围最广，描述了8种不同螺母型式的强度等级；SAE J995标准涵盖范围仅有3个等级；ASTM A194/194M用于高温和承压环境条件下的合金钢和奥氏体不锈钢螺母有近40多种强度等级，其中碳钢2级和2H级在商业及工业用途是最广泛的。

　　美制螺母是按等强度原理设计，螺母的厚度相对ISO 标准螺母要厚些，承载轴向强度螺纹啮合的圈数就多。由于其设计的合理性和科学性其承受强度的能力相对要高些。

　　保证载荷是螺母机械性能的一项主要指标，要求螺母在承受一定轴向载荷时不应发生设计螺纹脱扣或螺母壁开裂。美制螺母的机械性能等级的划分可分为四类。

　　④ 高强度钢结构螺栓标准更新

　　2015年11月ASTMF16.02（钢螺栓、螺母、铆钉和垫圈分技术委员）决定撤消现行六个钢结构螺栓系列标准（A325/ A325M/ A490/A490M 和F1852/F2280），用已颁发ASTM F3125/F3125M：2015a《热处理、最小抗拉强度120 ksi（830Mpa）和150 ksi（1040Mpa）、英制和米制钢及合金钢高强度结构用螺栓技术条件》标准来替代，整合为综合性一个钢结构螺栓系列标准。

　　⑤ 美制紧固件测试方法标准更新

　　美制紧固件机械性能测试方法，在ASTM和SAE的不同标准里都有具体的规定和要求，其综合性的试验方法可参照ASTM F606/606M和A370二个标准，其中耐高温和耐低温紧固件的试验方法及规则和要求应参照ASTM A962标准，执行起来相对复杂些。美制机械性能测试方法标准相互关联, 标准套标准，有它的特殊内函。

　　紧固件机性能任何一项技术指标,都有相应、适当的测试方法和实施检查程序，测试方法的不同的或不规范的测试,可能会导致判断结果的差异;美制紧固件的测试方法与ISO 898的系列标准个别略有差异，如伸长率的机加工标样，美制是4D标样（米制5D标样）。

　　3.4. ASME归口紧固件产品标准更新

　　美制ASME紧固件产品标准涵盖螺栓、螺母、木螺钉、钢结构螺栓组件、垫圈、铆钉等紧固件标准。

　　3.4.1 美制紧固件产品标准特点

　　美制紧固件产品标准是按不同产品型式进行分类，将外螺纹和内螺纹等紧固件，或不同结构型式、头型或槽型的紧固件分别列入在同一个标准编号之中。

　　如：螺栓、螺钉、螺柱类似外螺纹紧固件都捆帮在ASME B18.2.1同一个标准之中；

　　如：方螺母、六角螺母、重型螺母和厚螺母等内螺纹紧固件都捆帮在ASME B18.2.2同一个标准之中。

　　如：各种头型和槽型的机螺钉都捆帮在ASME B18.6.3同一个标准之中；

　　不分全螺纹或半螺纹紧固件产品，汇编同一个标准；

　　不分精制和粗制紧固件产品，汇编同一个标准；

　　不分粗牙或细牙紧固件产品，汇编同一个标准；

　　不同的产品型式及产品等级在标准中是按标准文本章节和表格序列号分序，要区分，必须要关注产品的英文名称和版本年号。这在国际紧固件产品标准中编辑方法是唯一的。

　　3.4.2美制外螺纹紧固件

　　3.4.2.1 美制螺栓、螺钉和螺柱

　　螺栓在紧固件中是应用最广泛、生产量最大、也是最主要的产品。包括方头螺栓、普通六角头螺栓、精制六角头螺栓、普通大六角头螺栓、精制大六角头螺栓、各种半圆头及沉头螺栓、方头和六角头木螺钉以及螺柱、螺杆等。ASME B18.2.1:2012标准提供了9种螺栓产品型式。

　　需要指出的是，美国紧固件标准中的“重型六角”，在我国标准或德国标准，以及国际标准中一般称为“大六角”。另外，美国标准划分，习惯将“精制螺栓”称为“Hex Cap Screws”，将“粗制六角螺栓”称为“Hex Bolts”。粗制螺栓和精制螺钉的划分也以带垫面和不带垫圈来区分的，一般不带垫圈面的为六角螺栓，型式尺寸公差也大些，称粗制为六角螺栓；而带垫圈面则为六角螺钉，公差也相应小些，称精制六角螺钉。

　　一般来讲，需要与螺母配合使用的应称为螺栓，不需要与螺母配合，而直接拧入被连接件机体的称为螺钉。比如：内六角螺钉、机器螺钉、紧定螺钉、木螺钉等等都属于螺钉范畴。而六角头螺栓、地脚螺栓、轨道螺栓、马车螺栓等需要与螺母配合使用的，都属于螺栓范畴。

　　3.4.2.2 美制机螺钉

　　美制机螺钉产品标准ASMEB18.6.3-2013《机器螺钉、自攻螺钉和金属强攻螺钉（英寸系列）》，是美国原机螺钉标准（ASMEB18.6.3）和自攻螺钉标准（ASME B18.6.4）二个合并而成的新标准。

　　美国机螺钉产品标准，标准规定了各种类型的开槽和十字槽机螺钉的通用要求和尺寸资料。标准还包括以下一些附录：沉头螺钉头部高度测量；六角头螺钉对角测量；十字槽插入深度测量和十字槽同轴度测量；六角头螺钉和方头螺钉的扳手开口尺寸；№.0000、№.000和№.00三个小直径规格螺纹尺寸；某些型式的螺钉和某些头部形状的螺钉，划归为不再推荐或限制使用产品的文件；以及机器螺钉头部和开槽尺寸计算公式的说明等。

　　3.4.3. 美制螺母标准

　　螺母标准主要以四种型式螺母为基础，即：方螺母、六角螺母、六角厚螺母和大六角螺母。并以此衍生出：薄螺母、槽螺母、单面倒角六角螺母、双面倒角六角螺母等几种不同型式的螺母。

　　螺母的厚度越厚意味着螺纹啮合的圈数多，螺纹能承载的强度就高，螺母的对边大意味着支承面积就大，螺母的支承强度也大。所以厚螺母和重型螺母一般适用于强度要求较高的埸合。其中薄螺母、槽螺母等由于产品结构的原因，其强度比普通螺母降低约有20%～40% 左右。厚度比较厚的螺母，由于螺纹啮合长度的增加，内外螺纹相互间产生的脱扣阻力也增加了。

　　ASME B18.2.2-2015《方头和六角头螺母(英制系列)》提供了14种产品的尺寸，与ISO、DIN标准不一样并没有单独按螺母型式将标准号区分开来，而是捆帮在一个标准里，所以要注意产品名称和标准中的表格编号或页码；

　　3.5. 美国米制紧固件标准更新

　　虽然，美国是采用英寸制单位的国家，为其商业利益和推行国际标准的世界潮流的趋势，美国也在积极推行米制ISO标准。从80年代初期开始，美国ASME、ASTM首先推出了米制标准及配套的基础标准。米制标准在原相应标准编号后面加“M”以示区别。2003年美国IFI紧固件协会将所有的ASME、ASTM、IFI标准中的米制紧固件标准汇集于IFI米制紧固件标准汇编第三版，这些米制标准的技术要求和内容与ISO的机械性能标准基本一致。

　　美国颁发的“M”标准相对ISO紧固件标准没有技术优势。 根据这个意见，ASME B18和ASTM F16委员会已经开始对自20世纪70年代以来颁布的美国米制紧固件标准，较大幅度地缩编、撤消或替代，有的干脆直接引用ISO米制标准。 如，ASTM F568M于2012年被撤回，采用ISO 898-1； ASTM F738M的撤销，采用ISO 3506-1。

　　2016年颁发取消或合并62个ASME的“M”紧固件标准,决定直接引用ISO紧固件标准或部份过渡执行。

　　来源：金蜘蛛紧固件网，作者：金蜘蛛紧固件网顾问专家 任赤兵，原文刊登于第56期《紧固件》季刊，转载请注明来源。