紧固件分类、特点介绍

螺栓可用不同材料制成，最常见的材料是碳钢、合金钢和不锈钢。

对于高温应用，一般采用以铁、镍和铬为基本材料的合金，例如因科镍合金和镍基高温合金。采用碳钢和合金钢制成的螺栓的温度下限为–50°C，上限则取决于镀层的温度上限。为实现更高的作业温度，可采用镀镍或镀铬处理，镀镍和镀态滑亩铬的温度上限分别为590°C和420—650°C。但这两种处理均成本较高，并未广泛用于紧固件。

不锈钢螺栓有多种合金材料，通常无须保护层，工作温度范围比碳钢或合金钢更广。根据合金类型，不锈钢的温度极限范围为–120 至320°C。

超出紧固件的作业温度范围可产生严重后果：

1碳钢和合金钢在低于–50°C的温度下会帆森变脆。

2超出镀层作业温度可导致紧固件因氢脆及丧失腐蚀保护而失效。

3随着温度升高，紧固件强度会下降。

4紧固件与连接处之间的热膨胀系数不同会导致夹紧力变让嫌化。

5蠕变和应力松弛。

1、螺栓：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件。用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，雹早有可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。一端必需旋入带有内螺纹孔的零件中。

2、螺柱：没有头部的仅有两端均外带螺纹的一类紧固件。连接时。另一端穿过带有通孔的零件中，然后旋上螺母，即使这两个零件紧固连接成一件整体。这种连接形式称为螺柱连接，也是属于可拆卸连接。主要用于被连接零件之一厚度较大、要求结构紧凑，或因拆卸频繁，不宜采用螺栓连接的场所。按用途可以分为三类：机器螺钉、紧定螺钉和特殊用途螺钉。机器螺钉主要用于一个紧定螺纹孔的零件。

3、螺钉：也是由头部和螺杆两部分构成的一类紧固件。与一个带有通孔的零件之间的紧固连接，不需要螺母配合（这种连接形式称为螺钉连接，也属于可拆卸没肆雀连接；也可以与螺母配合，用于两个带有通孔的零件之间枯早的紧固连接。紧定螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。特殊用途螺钉例如有吊环螺钉等供吊装零件用。形状一般呈显为扁六角柱形。

4、螺母：带有内螺纹孔。也有呈扁方柱形或扁圆柱形，配合螺栓、螺柱或机器螺钉，用于紧固连接两个零件，使之成为一件整体。但螺杆上的螺纹为专用的自攻螺钉用螺纹。用于紧固连接两个薄的金属构件。

5、自攻螺钉：与机器螺钉相似。使之成为一件整体，构件上需要事先制出小孔，由于这种螺钉具有较高的硬度，可以直接旋入构件的孔中，使构件中形成响应的内螺纹。这种连接形式也是属于可拆卸连接。但螺杆上的螺纹为专用的木螺钉用螺纹。

6、木螺钉：也是与机器螺钉相似。冷镦机生产的木螺钉，可以直接旋入木质构件（或零件）中，用于把一个带通孔的金属（或非金属）零件与一个木质构件紧固连接在一起。这种连接也是属于可以装配连接。起着增大被连接零件接触外表面积。

7、垫圈：形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件外表之间。降低单位面积压力和维护被连接零件外表不被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还能起着阻止螺母回松的作用。起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。

紧固件虽然种类繁多，但多以冷镦机和攻牙机配合进行生产，首先使用冷镦机对工件毛坯进行塑形，然后使用攻牙机制作螺纹。

1、螺纹紧固件连接松动原因

螺纹紧固件连接的实质是通过轴向力使被连接件保持在一起,当螺栓拧紧后,轴向力衰减称为螺纹连接松动。其松动原因主要有以下几点。

11设计上的缺陷

(1)螺栓选用不当在螺栓拧紧过程中,连接部件之间的夹紧力随着预紧力的增大而快速的增大,当达到屈服点时汪姿开始发生塑性变形,这时夹紧力随着螺栓预紧力的加大而增加很小甚至不变,当再增加预紧力时其夹紧力逐渐变小直至断裂。故设计人员需要对拧紧力矩进行准确的分析和计算,并充分考虑零部件的重量、承受载荷、安全标准等因素,选择合适的螺栓连接。

(2)未考虑防松设计或防松方法不佳螺栓连接在使用过程中由于振动、高低荷载变化及冲击等原因而发生连接松动甚至螺栓脱落的现象。因此产品设计时必须实施有效的防松措施,避免因恶劣的工况出现螺栓或者螺母的松动脱落。

12预紧力不足

螺栓拧紧的预紧力直接决定两个连接零件之间的夹紧力,预紧力不足必然会导致连接螺栓出现松动并导致连接零部件的松动。螺栓预紧力要接近或者达到螺栓材料中的屈服强度。但是实际装配过程中,由于操作者臂力有限或所选工具型号不匹配,造成输出拧紧力矩不足,而造成螺栓不能达到要求的预紧力。

设计及工艺没有对拧紧螺栓的扭矩提出具体要求,装配工位无相应的扭矩扳手,操作工拧紧时常常凭感觉及经验判断是否拧紧,造成部分大振动部位亮陵游的螺栓预紧力不足而出现松动现象。

13支承面变形松动

当螺母或螺栓的支承面受到很大压力时,螺母或螺栓的支承面及被连接零件的接触面会发生压陷变形,导致螺纹紧固件预紧力减小甚至丧失,从而出现连接松动现象。

14装敬销配工艺不当

对于分布有规律的多个螺栓拧紧,装配工艺未制定合理的拧紧工艺文件,操作工则完全凭个人经验进行拧紧作业,导致部分螺栓因拧紧顺序不对,出现受力不均衡而使螺栓松紧不一致出现松动。如在装配过程中常见的四方形分布的安装螺栓,一般采取对角交叉拧紧的方法,尽可能保证螺栓受力均衡,否则会使螺栓出现松动,甚至因受力不均使连接零部件出现变形。

15加工质量缺陷

零部件连接时螺纹孔或螺栓孔尺寸精度尤为重要,螺纹规格大小直接影响螺栓所获得的预紧力的大小。螺栓安装孔尺寸偏小则装配困难,尺寸偏大则零件表面与螺栓或螺母支承面接触处会产生压陷变形,而导致螺栓或螺母出现松动。

2、螺纹紧固件连接防松常用结构

按工作原理分主要有三种类型,第一种是摩擦防松第二种是机械防松第三种是永久防松]。

紧固件通过扭矩法安装，直观、简便、易于操作通过摩擦系数来确定安装扭矩，数值精确，安装的可靠性比较强

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一、扭矩系数、摩擦系数之间的关系及计算公式：

1 螺栓副的扭矩系数：

扭矩法易于理解，在弹性范围内，扭矩值与预紧力一般呈线性关系，扭矩值随着预紧力的增加而加大；因此扭矩法，可以在测量扭矩系数后，具体的数值可以根据螺栓的规格，查找GB/T30981相

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应的标准，可以得出具体的扭矩数值，操作简便。具体参见下面的公式:

T=K•F•D

T—-—扭矩（N。M）

K———扭矩系数

F-——预紧力（也称轴力KN）

D---螺纹的公称直径（mm）

扭矩系数是紧凳知固件连接副安装时，必须要了解掌握的一个重要技术参数，目前安装扭矩、扭矩系数已经受到广大使用者的广泛理解、接受,并且在安装时普遍受关注。扭矩及扭矩系数是既有联系又有区别的两个参数。

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当扭矩数值选定后，扭矩系数越小，产生的紧固力越大；扭矩系数越大,产生的紧固力越小。当扭矩系数小到一定的程度，在一定的扭矩的作用下紧固力超过了螺栓的强度极限,高强度螺栓就会产生伸长甚至断头的现象；反之，扭矩系数过大,产生的紧固力就会过小，整个螺栓连接副就达不到锁紧的功能,连接副就有可能产生松动情况。

因此,要使紧固力在一个标准的范围内，产品的扭矩系数就要限定在一个规定的范围内。

目前国家紧固件标准GB/T 1231-2000对钢结构用高强度螺栓连接副的标准作

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了规定，扭矩系数K=011-015,标准偏差≤0。010使用单位一般比较重视扭矩系数，认为扭矩系数确定后,马上可以确定安装扭矩，进而可以实施紧固件连接副的安装；但是对标准偏差则容易忽视。如果标准偏差＞0010，在安装时，就会产生个别螺栓的预紧力偏离比的现象：标准偏差值偏大或者偏小，都会造成个别紧固件连接副过拧或者拧不紧的现象，对安装可靠性存在隐患。

如果扭矩系数偏大，标准偏差在＜0010的范围内，连接副离散度非常小，每一副紧固件的受力比较均匀扭矩系数偏大，会在安装时增加一些扭矩数值,但是不会产生过拧或者松动的现象，安装的

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可靠性、安全性增加。因此，从某种角度来讲,标准偏差比扭矩系数更加重要。

2。 螺栓副的摩擦系数:

在螺栓安装时,摩擦总系含吵数，包含螺纹扭转摩擦与端面摩擦现象，可以通过摩擦系数试验机来进行各项摩擦系数的测定，因此，可以将安装扭矩分为三个部分：螺母与垫圈平面之间的支承面摩擦（也称为端面摩擦)，占安装扭矩的50%左右；螺栓螺纹与螺母螺纹间的摩擦，称为螺纹摩擦,占安装扭矩的40%左右；真正转化为紧固轴力的称为预紧力，只占安装扭矩的10％左右；由此可见，在紧固件连接副安装时,大部分的安装扭矩

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都在前两个摩擦中损耗。（GB/T168233《紧固件 扭矩-—夹紧力试验》)。

上海的几家高强度紧固件公司做了大量的摩擦系数相关实验，与理论叙述的概念枣老消一致,大部分的安装扭矩都在前两个摩擦中损耗，但是实际数值略有不同；三部分的扭矩数值的分配为：螺纹间的摩擦损耗安装扭矩30%～40%；支承面之间摩擦损耗安装扭矩40%~50％；真正转化为夹紧力的扭矩一般在10％～20%左右；而且粗牙螺纹与细牙螺纹也存在一定差别。下面的图表一是一家外资检测公司经过一系列摩擦系数的实验得到的实验数据，可以反映了螺纹摩擦扭矩

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、支承面摩擦扭矩与夹紧力间的相互关系

从上面的图表中可以看出：

（1）摩擦系数对夹紧力影响很大，摩擦系数越小，对夹紧力数值的贡献越大；反之，摩擦系数越大，对夹紧力数值的贡献越小。

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（2)在正常提供合格的摩擦系数要求范围内,预紧力占总扭矩的10%是理论阐述分析的数值，不是实际的安装扭矩的预紧力分配的数值如果高强度紧固件表面状况改善，摩擦系数系数会下降，夹紧力的数值也会相应地提高，能够有效地增加预紧力扭矩的数值，安装连接的紧固度也可以增加。

（3）在一般正常的情况下，端面摩擦大于螺纹摩擦

3。摩擦系数的计算公式：

（1）总摩擦系数与支承面摩擦系数、螺纹摩擦系数有数学公式关系,可以进行具体的计算：

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摩擦系数的计算公式：

螺纹摩擦系数：

支承面摩擦系数：

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总摩擦系数仅用于比较各种不同摩擦条件下的螺栓连接副摩擦系数的状况,总摩擦系数的简化公式是由假定螺纹摩擦系数与支承面摩擦系数相同为前提条件所确定的。

国家标准GB/T16823。3 -1997《螺纹紧固件拧紧试验方法》，国际标准ISO16047—2 0 0 5《紧固扭矩— 轴向预紧力试验》有些区别；G B/ T16 8 2 3 3国家标准与日本标准JIS1083-1990《螺纹紧固件通则》等效，ISO16047—2005叙述更加深入详细，标准里面的字母代表各不相同；

（2)扭矩系数与支承面摩擦系数、螺纹

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摩擦系数的关系不能用确切的数学公式来表示，但是他们之间的关系可以采用表格的形式来反映，表明了一定的对应关系(见下面表二）:

在表中阴影区域是我们在安装中经常碰到和研究的区域。这个区域范围一般的紧固件产品表面润滑后是可以达到的在一般状况下，制造厂家与使用单位对安装扭矩及几个系数的测量均可以达到这个区域范围，其他区域是在各种表面状况、在安装过程中，润滑不到位所呈现的几个系数相互间的关系

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扭矩系数偏大，在安装时施加扭矩要大幅度地增加。扭矩过大，超过屈服点，会造成超拧，拉长，甚至断裂的情况当安装扭矩确定后，如果扭矩系数偏大，分配到紧固轴力数值会偏小。钢结构安装时规定的扭矩系数为0。11～015，目前一般制造厂在润滑状态下均能控制在这个区域，关键是如何控制好离散度，使标准偏差在0。01以下，偏差数值越小，说明紧固件的一致性越好，对安装可靠性、安全性也越有保障。

（3）安装扭矩与支承面摩擦系数、螺纹摩擦系数的计算：

通过摩擦试验机,可以测量出的摩擦系数

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的数值，这样能够了解紧固件在部件安装时每个摩擦系数的状况及各系数之间的关系同时通过下列公式，计算出摩擦系数对安装扭矩的影响，扩大了安装扭矩的计算途径,打破了许多公司认为只有通过扭矩系数K才能计算安装扭矩的观念，详见表三：

在克服螺纹摩擦、连接副拧紧的过程中,除了要克服螺纹之间的摩擦阻力外,还要

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克服螺纹升角(β）带来的上升阻力。螺纹升角粗牙与细牙产生的阻力是不同的,粗牙的升角β=2度50分，细牙的升角β=2度10分，粗牙螺纹的上升阻力相对比细牙螺纹要大，因此螺纹之间的摩擦系数，又称为螺纹副摩擦系数,它包括螺纹之间的摩擦力和克服螺纹升角阻力二个方面的因素，见表三

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二、表面状况对扭矩系数、摩擦系数的影响：

1、产品表面状况对扭矩系数、摩擦系数的影响：

表面状况对扭矩系数K的数值影响很大,它直接关系到安装扭矩及紧固轴力数值高强度紧固件连接副不同的表面状况，对扭矩系数、摩擦系数产生很大的影响。在一般情况下,产品表面粗糙、加工痕迹明显对高强度紧固件连接副扭矩系数、摩擦系数数值会增加，进行润滑后,扭矩系数、摩擦系数可大幅度地下降，这对紧固件安装的可靠性、扭矩系数与摩擦系数一致性影响很大

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润滑后扭矩系数、摩擦系数下降幅度一般在20%～50%左右，有些比较好的润滑方式,扭矩系数K可以下降80％甚至100%以上，我们对高强度紧固件连接副各种表面状态进行了一系列的试验，得出各种表面状况对扭矩系数K的影响状况，具体见表四。

2、润滑对扭矩系数的影响：

润滑剂能有效地降低摩擦系数、扭矩系

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数，其积极作用显而易见，但是不同类型的润滑剂产生的作用区别很大：

（1）不同润滑剂对扭矩系数的影响：

我们公司M30的螺栓连接副,经过Delta—Mks表面处理，盐雾试验达到720小时,表面处理后，我们测得扭矩系数在020～024范围内。

但是,用润滑剂后,扭矩系数直线下降；而且不同类型的润滑剂，扭矩系数下降的幅度不同。我们采用两种不同的润滑剂进行螺纹表面润滑：一种是Molykote 1000的油脂性润滑剂另外一种润滑剂是上海达克罗公司25％的白色油性润滑剂,分别用了五套连接副做试验,情况见表五。

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Molykote 1000是二硫化钼油脂型的润滑剂，润滑效果好，能有效降低扭矩系数，而25%白色润滑剂是油型润滑剂，虽然也能降低扭矩系数，但效果不及二硫化钼油脂型的润滑剂。由此可见，润滑剂型号的不同对扭矩系数的影响很大。

(2）相同润滑种类，不同工艺对扭矩系数的影响：

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以表面磷化为例，同样的表面磷化处理，不同参数对扭矩系数影响大,表面磷化处理能在产品表面产生细小致密的微孔，由于微孔直径细小均匀,有吸附及存储液体的作用，能有效防止粘连、咬合的作用；而且，由于磷化表面层均匀性、一致性良好，它对扭矩系数的均匀性也同样起到良好的作用，因此是汽车行业常用的表面处理方式。

但同样的磷化处理，除了牌号不同外，不同的工艺方法对扭矩系数也会带来一定的影响。磷化表面层对汽车紧固件扭矩系数的影响，经过反复的试验与论证,可以得到以下结论：

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1)在未经任何封闭的条件下，磷化温度高，其摩擦系数低。

2）磷化工艺及磷化种类对封闭后的摩擦系数影响不大，影响摩擦系

数的关键因素是封闭剂。

3)磷化封闭后，烘干温度高，其摩擦系数略有提高，尤其是螺纹部分

的摩擦系数提高较多封闭处理时，应该充分考虑紧固件摩擦系数的要求范围，摩擦系数甚至可以通过封闭剂种类及黏度来较为准确地调控摩擦系数。

（3）同一种润滑剂，不同涂装部位对安装扭矩的影响:

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如今润滑越来越被人们重视。不仅润滑剂的种类不同、润滑工艺的不

同会给安装扭矩产生不同的影响,就是同一种润滑剂,由于涂装部位不同,扭矩系数也会带来很大的变化。润滑方位越是全面,扭矩系数会越小

我们公司对M36大六角螺栓，用同样Mol ykote1000的润滑剂，由于涂装部位不同,产生的K系数值也不同：

一组是在螺栓与螺母上涂润滑剂，8套螺栓连接副的扭矩系数平均值0126，标准偏差0。0058，具体见表六。

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另一组,除了在螺栓与螺母螺纹上涂了润滑剂,还在垫圈的平面上也涂了润滑剂，由于润滑状况良好，扭矩系数明显下降。经过测试,扭矩系数平均值在0111，标准偏差在00083,具体见表七。在表七中出现一套螺栓连接副的扭矩系数为0129的情况,经我们测试后，在试样的检查中发现螺栓的螺纹轻度碰伤,如果这

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一数值正常，那么扭矩系数在0。12以下。

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无法计算，没有标准值。扭矩和夹紧力的关系，需要知道悄嫌宽螺纹副和螺纹、工件表面的摩擦系数和接触面积等。

以尺寸最小、卸载力达到飞轮重力(1kN)的80%为目标,磁路估算与有限元精算相结合,设计了一种磁路漏磁微小的内外双永磁静环与合金钢导磁转环组合的新型轴向卸载磁轴承 。

螺纹紧固件的预紧力则多是采用力矩或转角的手段来达到的。

扩展资料：

电机与高速离心式鼓风机直连，省去齿轮箱--这种想法基本上是错误的，不大可能实现。对于传统电机，不通过齿轮箱增速，也很难达到那么高者培的风机转速。

在螺纹紧固件的使用中应用的较广泛的是螺栓－螺母连接副的形式，应用的较多的是有预紧力的连接方式，预紧力的连接可以启亮提高螺栓连接的可靠性、防松能力及螺栓的疲劳强度，并且能增强螺纹连接体的紧密性和刚度。

在螺纹紧固件的连接使用中，没有预紧力或预紧力不够时，起不到真正的连接作用，一般称之为欠拧；但过高的预紧力或者不可避免的超拧也会导致螺纹连接的失败。

众所周知，螺纹连接的可靠性是由预紧力来设计和判断的，但是，除在实验室可以测量外，在装配现场一般是不易直观的测量。

参考资料来源：百度百科——轴向力

例如双叠自锁垫圈din25201标准的这款防松垫圈，具有楔手卜入制锁功能，即一种利用张力代替摩擦力的独特方法。两片垫圈大锯齿的坡度大于螺栓螺纹的角度。另外毕没穗，在垫圈的另一面有放射状锯齿。垫圈是大齿面相对，成对安装的。

当拧紧螺栓或螺母时，放射状锯齿紧紧咬住接触面，使垫圈固定住，只允许大齿面间的相对移动。螺栓或螺母的任何松动趋势都被大锯齿的这种楔入效果所阻止。两片垫圈之间的抬升距离大于因螺纹滑动引起的螺栓或螺母抬升的距离。

通过振动测试察蚂垫圈能够有效锁紧处于任何振动或动力负载中的紧固件。现今大部分常用的锁紧装置在受到振动时，其性能十分有限。而对双叠自锁垫圈进行的振动测试则显示出了良好的效果，虽然在振动开始时由于正常的接触面下陷使夹紧力有所降低。当用扳手拆卸螺母时，夹紧力明显上升，这完全可以证明双叠自锁垫圈的优越锁紧功能。

根据GB/T1682332010《紧固件扭矩-夹紧力试验》，螺栓扭矩检测项目主要就是针对紧固扭矩、螺纹扭矩、支撑面摩擦扭矩、夹紧力、转角等的测量。而其代表紧固性能的指衡笑帆标则是摩擦系数、总摩擦系数、螺纹摩擦系数、支承面摩擦系数、屈服夹紧力、屈服紧固扭矩、转角和极限夹紧力等这些指标。

电动扳手拧紧螺栓的最大优点是比手工拧得紧，方便省力，容易控制力矩。电动扳手是指拧紧和旋松螺栓及螺母的电动工具，是一种拧紧高强度螺栓的工具。用于钢结构桥梁、厂房建筑、化工、发电设备安装大六角头高强度螺栓施工的初拧、终拧和扭剪型高强度螺栓的初拧，以及对螺唯猜念栓紧固件的扭矩或轴向力有严格要求的场合。

定转矩电动扳手

是一种能自动控制转矩的电动扳手。它适用于需要用高强度螺栓连接的桥梁结构、大型钢塔、钢结构厂房、冶金设备的构架、大型起重机架、矿井钢架等工程中及大型柴油机、发电设备、化工设备中，要求恒定的夹紧力连接的螺栓也可用定转矩扳手来紧固。

特兆蠢别在现代桥梁建设中，定转矩电动扳手是实现以“栓焊梁”代替“铆焊梁”的有效工具。这对简化工地安装工序、降低建桥成本、减指困轻劳动强度，从而加速桥梁建设具有较大的意义。

88级、109级、129级、螺栓都是由高强钢材制作。

88级螺栓常用35#钢或45#钢；109级常用40Cr、35CrMo、42CrMo；129级螺栓用35CrMo、42CrMo。高强度螺栓的材料35#钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。高强度螺栓可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。

高强度螺栓相关介绍：

高强度螺栓是用高强度钢制造的，需要施以较大预紧力的，它是用特制的扳手上紧螺帽，使螺栓胡腔产生巨大而又受控制的预拉力，通过螺帽和垫板，对被连接件也产生了同样大小的预压力。在预压力作用下，沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力。

高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力，来阻碧高止其相互滑移的，为使接触面有足够的摩擦力，就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数。构件间的夹紧力是靠对螺裤慧衫栓施加预拉力，螺栓必须采用高强度钢制造。