指南 / 性能等级与材料
SAE J429 Grade 5 与 Grade 8：采购方的英制螺栓规格
2026年10月24日
SAE Grade 5 和 Grade 8 是大多数采购方见到的两个英制螺栓等级。它们有相同的螺纹形式和相同的头部形状，放在料箱里看起来可以一模一样。不同的是钢材、强度和风险。如果您为机器或车辆采购定制的英制螺栓，图纸上的等级决定了材料、热处理和试验，所以您需要知道这些数字的含义。
本指南使用 SAE J429 的数值，说明标记和硬度，给出公制对应关系，并说明什么时候按图纸定制的零件才合理。
两个等级简介
Grade 5。 中碳钢，经淬火加回火。涵盖 1/4 英寸到 1 英寸的常用规格，为一个强度水平；1 英寸以上到 1.5 英寸，则是略低的强度水平。
Grade 8。 中碳合金钢，经淬火加回火，回火温度范围更高，但仍能获得高得多的强度。从 1/4 到 1.5 英寸整个范围，只有一组数值。
J429 还涵盖低强度零件用的 Grade 1 和 Grade 2，以及 Grade 8.2，一种马氏体组织的低碳硼钢，强度与 Grade 8 相当。钢结构连接用的结构螺栓遵循 ASTM A325 和 A490，而不是 J429。
J429 的强度数值
| 性能 | Grade 5，1/4 至 1 in | Grade 5，1 in 以上至 1.5 in | Grade 8，1/4 至 1.5 in |
|---|---|---|---|
| 最小抗拉强度 | 120 ksi (827 MPa) | 105 ksi (724 MPa) | 150 ksi (1,034 MPa) |
| 最小屈服强度 | 92 ksi (634 MPa) | 81 ksi (558 MPa) | 130 ksi (896 MPa) |
| 保证载荷应力 | 85 ksi (586 MPa) | 74 ksi (510 MPa) | 120 ksi (827 MPa) |
| 芯部硬度，洛氏 C | 25 至 34 | 19 至 30 | 33 至 39 |
在把任何数值抄进图纸之前，请先对照 SAE J429 现行版本核实。
以 1/2-13 UNC 螺栓为例，其抗拉应力面积约 0.142 平方英寸。在保证载荷下，Grade 5 螺栓承载约 12,100 lbf，Grade 8 约 17,000 lbf。常用的工作夹紧力约为保证载荷的 75%，大致是 9,000 和 12,800 lbf。这就是为什么从 5 换到 8 可以用更小的螺栓或获得更高的夹紧力。
标记
头部标记是规范的一部分，定制螺栓必须带有。
- Grade 5： 三条放射状线。
- Grade 8： 六条放射状线。
- Grade 2 或无标记： 没有线。
- 制造商标记： 带等级标记的螺栓必须有，以便追溯螺栓。
这些标记由冷镦冲头在头部成形。如果您需要带标记的螺栓，请让工厂把冲头特征包含在模具里。头部细节如何影响模具组，请参阅冷镦模具成本。
公制对应
采购方常常需要把英制零件对应到公制零件，或者反过来。
| 英制等级 | 近似的 ISO 898-1 等级 | 典型抗拉强度 |
|---|---|---|
| Grade 5 | 8.8 | 约 830 MPa |
| Grade 8 | 10.9 | 约 1,040 MPa |
这种对应是近似的。公制 8.8 的抗拉强度因规格而异，为 800 至 830 MPa，10.9 为 1,040 MPa。硬度范围略有不同，规格也从不完全一致。从一个体系换到另一个体系的图纸，需要工程师核对。紧固件性能等级与牌号更详细地介绍了公制这一边。
延性、硬度与可能出错之处
强度更高，意味着取舍。
- 延性更低。 Grade 8 在断裂前伸长更少。如果连接依靠螺栓屈服来吸收冲击，Grade 5 可能更合适。
- 氢脆。 Grade 8 的硬度处在电镀可能引起延迟开裂的范围内。请阅读10.9 和 12.9 螺栓的氢脆，因为在这方面 Grade 8 的表现与 10.9 级相同，并与工厂商定涂层。
- 缺口敏感性。 尖锐的头下圆角或切削螺纹，对硬螺栓的伤害比对软螺栓更大。滚压螺纹和合适的圆角，在 Grade 8 上回报明显。
- 热处理质量。 Grade 8 螺栓上的脱碳表层会降低疲劳寿命。紧固件热处理介绍了相关控制。
什么时候适合定制英制螺栓
目录经销商备有标准规格和长度的 Grade 5 和 8 六角螺栓。出现以下情况时，定制订单是更好的选择：
- 长度不在目录里，例如 2-3/8 英寸，或英制螺纹配公制长度。
- 头部特殊：带安全丝孔的头部、法兰、台阶、更大的支承面。
- 螺纹是部分螺纹，或长度不寻常。
- 等级与目录里没有的涂层或防松功能组合。
- 年用量使直接采购更便宜。
对于这些情况，图纸应当写明标准、等级和螺纹等级。报价是如何构成的，请参阅定制紧固件如何采购。
典型的制造路线
约 3/4 英寸以内的 Grade 5 螺栓，用中碳线材冷镦，然后淬火回火并滚压螺纹。Grade 8 走同样的路线，使用合金线材，较大规格则热锻。机加工的 Grade 8 可用于小批量，通常用合金棒料。线材牌号影响热处理，所以值得看看冷镦线材牌号。
常见规格的扭矩与预紧力
等级只是故事的一半，因为螺栓承载的是拧紧时施加的载荷。下表列出两个常见规格在 75% 保证载荷下的大致夹紧力，使用的是螺纹的抗拉应力面积。
| 规格 | 应力面积 (in²) | Grade 5 夹紧力，75% 保证载荷 | Grade 8 夹紧力，75% 保证载荷 |
|---|---|---|---|
| 3/8-16 UNC | 0.0775 | 约 4,900 lbf | 约 7,000 lbf |
| 1/2-13 UNC | 0.1419 | 约 9,000 lbf | 约 12,800 lbf |
| 5/8-11 UNC | 0.2260 | 约 14,400 lbf | 约 20,300 lbf |
这些是粗略的数字，实际夹紧力取决于摩擦、润滑剂和拧紧方法。扭矩扳手得到的夹紧力离散度为正负 25% 或更多，所以关键连接会采用扭矩加转角或张力法。请在图纸上写明扭矩的同时写明方法，并说明螺纹是干燥、涂油还是带涂层。
定制英制螺栓订单示例
1/2-13 x 2-3/8 六角螺栓，Grade 5，镀锌，每年 80,000 件。 长度不是目录规格，所以制造商用中碳线材冷镦头部，热处理并滚压螺纹。镀锌螺栓要烘烤，因为 Grade 5 的硬度接近氢风险范围的边缘。
3/4-10 带孔头螺栓，Grade 8，本色，每年 2,000 件。 头部有供安全丝穿过的横孔。工厂在热处理之后加工孔，并检查位置。带孔头部是离开目录的典型原因。
5/16-18 x 1-1/8 带锯齿法兰的法兰螺钉，Grade 5，每年 600,000 件。 法兰在冷镦模中成形。采购方批准样品，并要求带涂层的扭矩张力试验。
等级替代与混合车队
许多采购方同时使用英制和公制产品。当一个体系的图纸遇到另一个体系的供应链时，就会出错。几条规则有帮助。即使数值接近，也不要未经工程师核对，就用 10.9 代替 Grade 8，或用 8.8 代替 Grade 5。不要混用螺纹体系，因为 M12 和 1/2-13 看起来相似，却不能配合。不要在设计人员按特定预紧力和疲劳寿命计算的连接中，互换不同等级的螺栓。
如果连接是按 Grade 8 计算的，而供应中断，替代品应是来自有试验报告的货源的另一批 Grade 8，而不是没有重新设计就改用更大规格的 Grade 5。请把等级标记和证书随批次保存，以便以后核查现场任何一颗螺栓的等级。询价清单列出了每个订单都应包含的项目。
常见订购错误
- 只写“grade 8 螺栓”，不写标准或螺纹系列。
- 给 Grade 8 螺栓电镀，却不提去氢。
- 以为车间里没有标记的螺栓就是 Grade 5。
- 在一个紧固件套件里混用等级。
- 未经工程师核对，就用相近规格的公制 10.9 替换 Grade 8 螺栓。
一份完整的标注，例如 SAE J429 Grade 8，1/2-13 UNC-2A，并附上涂层和标记，就能涵盖这些问题。
询价清单
- 等级和标准：SAE J429 Grade 5 或 Grade 8，如有需要则注明 ASTM 的等效标准。
- 直径、螺纹系列（UNC 或 UNF）、等级（通常是 2A）和长度。
- 头部类型和尺寸，以及标记要求。
- 涂层，并对 Grade 8 注明氢脆去氢处理。
- 证书：材料、热处理和试验结果。
- 年用量和单次交货量。
一份完整的清单，才能让您得到可比较的报价。开始时，请发送询价，我们会把它匹配给最多三家按图纸制造英制螺栓的制造商。
常见问题
如何从头部分辨 Grade 5 和 Grade 8？
SAE J429 用三条放射状线标记 Grade 5，用六条放射状线标记 Grade 8。没有标记的零件通常是 Grade 2 或无等级螺栓。定制螺栓应当带有等级标记和制造商标记，图纸应当写明标记要求。
Grade 8 总是比 Grade 5 更好吗？
它更强，但不总是更好。Grade 8 硬度更高，延性更低，电镀后氢脆风险也更高。对许多连接来说，Grade 5 能以更低的成本和更小的风险提供足够的夹紧力。与任何螺栓一样，选满足载荷的最低等级。
哪个公制等级对应 Grade 5 和 Grade 8？
Grade 5 接近 ISO 性能等级 8.8，Grade 8 接近 10.9 级。这种对应是近似的，因为强度数值略有不同，规格范围和硬度区间也不完全一致。未经核对设计，不要在图纸上互换。