GB/T 3098.1 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱技术规范与选用指南

GB/T 5783六角头螺栓尺寸参数示意图

螺栓性能等级对比图

标准概述

GB/T 3098.1 是紧固件行业最基础、最重要的性能标准之一，等同采用国际标准 ISO 898-1。该标准规定了由碳钢或合金钢制造的螺栓、螺钉和螺柱的机械性能要求，涵盖性能等级、硬度、抗拉强度、屈服强度、保证载荷等核心指标。在紧固件选型和质量控制中，GB/T 3098.1 是设计工程师、采购人员和质检人员必须掌握的基础标准。

该标准适用于公称直径为1.6mm～39mm的螺栓、螺钉和螺柱，不适用于不锈钢紧固件（不锈钢适用GB/T 3098.6）和有色金属紧固件。

性能等级体系

GB/T 3098.1 采用”性能等级”标记法，由”.”分隔的两组数字组成。例如”8.8级”：前一个数字”8″表示公称抗拉强度的1/100（单位MPa），即8×100=800MPa；后一个数字”8″表示屈强比×10，即屈服强度/抗拉强度=0.8，屈服强度=800×0.8=640MPa。

常用性能等级对照表

性能等级	公称抗拉强度 Rm (MPa)	公称屈服强度 Rp0.2 (MPa)	维氏硬度 HV	洛氏硬度 HRC	典型应用
3.6	330	190	95~250	—	低载荷、非关键连接
4.6	400	240	120~250	—	一般结构连接、机械设备
4.8	420	340	130~250	—	一般连接、轻载结构
5.6	500	300	155~250	—	中等载荷结构连接
5.8	520	420	160~250	—	中等载荷、需要一定强度的场合
6.8	600	480	190~250	—	中高载荷结构连接
8.8	800	640	250~320	22~32	最常用，钢结构、桥梁、机械设备
9.8	900	720	290~360	28~37	高强度要求、汽车底盘
10.9	1040	940	320~380	32~39	高强度结构、钢结构节点
12.9	1220	1100	385~435	39~44	超高强度、发动机、精密设备

材料与热处理要求

性能等级	材料要求	热处理	碳含量要求
3.6、4.6、4.8	低碳钢（Q235等）	不要求	≤0.20%（3.6级）/ ≤0.55%（4.6/4.8级）
5.6、5.8、6.8	中碳钢或低碳合金钢	不要求热处理	≤0.55%
8.8	中碳钢（35#、45#）或低碳合金钢（20MnTiB、ML35CrMo）	淬火+回火	≤0.25%（合金钢）/ ≤0.55%（碳钢）
9.8	中碳钢或合金钢	淬火+回火	≤0.25%（合金钢）/ ≤0.55%（碳钢）
10.9	合金钢（20MnTiB、35CrMo、42CrMo）	淬火+回火	≤0.25%（合金钢）/ ≤0.55%（碳钢）
12.9	合金钢（35CrMo、42CrMo）	淬火+回火	≤0.30%

保证载荷试验

保证载荷是GB/T 3098.1中最重要的检验项目之一。它是指在规定的载荷下，螺栓不产生永久伸长。保证载荷试验用于验证螺栓在使用载荷下的弹性变形能力。

保证载荷 = 保证应力 × 应力截面积

其中应力截面积 As 的计算公式：As = π/4 × (d2+d3)/2)²

简化公式：As ≈ 0.7854 × (d – 0.9382×P)²

其中 d 为公称直径，P 为螺距。

各性能等级保证应力值

性能等级	保证应力 Sp (MPa)	断后伸长率 δ (%)	断面收缩率 ψ (%)
3.6	190	≥25	—
4.6	225	≥22	—
4.8	310	≥14	—
5.6	280	≥20	—
5.8	380	≥10	—
6.8	440	≥8	—
8.8	580	≥12	≥52
9.8	650	≥10	≥48
10.9	830	≥9	≥48
12.9	970	≥8	≥44

选用指南

1. 按使用工况选择性能等级

4.6/4.8级：适用于非关键连接、轻载荷、一次性使用场合。如：设备罩壳固定、管夹连接
8.8级：最常用的性能等级，适用于一般机械设备、钢结构连接、桥梁工程。配合相应等级的螺母（如GB/T 6170的8级或10级螺母）使用
10.9级：适用于高强度连接，如钢结构节点（配合GB/T 1228大六角头螺栓）、汽车底盘连接、风力发电设备
12.9级：超高强度场合，如发动机缸盖螺栓、液压系统高压连接。注意12.9级螺栓对氢脆敏感，电镀后必须做去氢处理

2. 性能等级匹配原则

螺栓与螺母的性能等级应匹配：8.8级螺栓配8级或10级螺母；10.9级螺栓配10级螺母
垫圈的硬度应低于被连接件和螺栓/螺母，避免压伤被连接表面
在可能发生电偶腐蚀的场合（如碳钢螺栓+不锈钢板），应使用绝缘垫圈或涂层隔离

3. 标记要求

按GB/T 3098.1要求，所有≥5.6级的螺栓、螺钉和螺柱头部必须有性能等级标记：

头部标记内容：制造者识别标志 + 性能等级（如”●8.8″表示8.8级）
标记位置：头部顶面或侧面
3.6/4.6/4.8级：可不标记

常见问题解答

Q1：8.8级和10.9级螺栓怎么选？

A：8.8级是性价比最高的等级，适用于大多数场合。10.9级适用于：①需要更小规格的螺栓承受相同载荷（空间受限）；②钢结构高强螺栓连接（GB/T 1228系列均为10.9级）；③承受冲击、振动的高载荷连接。但10.9级螺栓对氢脆更敏感，表面处理需特别注意。

Q2：性能等级越高越好吗？

A：不是。高等级螺栓的塑性（伸长率）较低，脆性断裂风险更高。在承受冲击或振动的场合，有时反而需要选用较低等级以保证足够的塑性储备。例如，某些核电设备规定使用8.8级而非10.9级，就是基于断裂韧性的考虑。

Q3：如何验证供应商提供的螺栓是否达到标称性能等级？

A：主要检验项目包括：①硬度试验（维氏或洛氏硬度应在规定范围）；②保证载荷试验（施加保证载荷后不产生永久伸长）；③楔负载试验（验证头部与杆部连接强度）；④化学成分分析（验证材料成分）。建议定期送检，尤其是大批量采购时。

GB/T 3098.1 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱技术规范与选用指南