超高強度緊固件可以在相同夾緊力下，通過減少自身尺寸來降低重量和增加安裝空間，因此可以對被連接部件進行功能和體積優(yōu)化，從而使裝備達到整體減重和性能優(yōu)化的目的。

據了解，一架現(xiàn)代飛機所用的緊固件總重量可占飛機總重的5%-6%，而一架中型飛機上的各類緊固件可達到200-300萬個。僅在飛機減重方面，超高強度緊固件就有巨大的市場需求。

11月28日，由上海大學材料學院董瀚教授領銜的高性能鋼鐵材料團隊、河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司、七豐精工科技股份有限公司、舟山市7412工廠、江蘇冶金技術研究院、上海大學（浙江）高端裝備基礎件材料研究院、上大新材料（泰州）研究院等七家單位經過一年多的聯(lián)合攻關，研制出世界首款19.8級超高強度緊固件，成為世界最高強度等級的緊固件。公開資料顯示，國外目前優(yōu)勢企業(yè)的緊固件最高強度級達到了17.8級。我國973項目依據國際發(fā)展狀況，曾經研制了13.9—15.9級的緊固件材料與緊固件。

該項目通過“材料生產—緊固件制造—服役評價”全產業(yè)鏈協(xié)作，基于鋼鐵材料高性能化理論，利用龍鳳山鑄業(yè)生產的高純鐵原料成功研發(fā)出超高強度緊固件用B17.8及B19.8鋼，形成了16.8級和19.8級緊固件制造技術，緊固件實物如圖1所示。

16.8和19.8級緊固件實物（規(guī)格為MJ8×1×50）

通過材料和熱處理工藝優(yōu)化，16.8級和19.8級螺栓室溫抗拉強度分別滿足1600~1770MPa和1900~2070MPa。剪切測試（依據GJB 3376-1998）結果表明，16.8級和19.8級螺栓剪切力分別達到97KN和115KN；室溫拉伸疲勞強度測試（依據GJB 3376-1998及GJB715.30A-2002，載荷比=0.1）結果表明，研制的緊固件滿足疲勞壽命要求（平均疲勞壽命不低于65000次，單個疲勞壽命不低于45000次）；耐延遲斷裂性能試驗（根據GJB 715.12-1990，大氣環(huán)境下恒定拉應力保持96小時）結果表明，螺栓在測試時間內未發(fā)生斷裂破壞，卸載后螺栓表面及螺紋處未發(fā)現(xiàn)裂紋；新研制的超高強度螺栓綜合性能滿足使役要求。

高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預緊螺栓，英文簡稱：HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術人員對高強度螺栓基本定義的理解，產生了誤區(qū)。

按照GB50017，計算單個普通螺栓（B類）8.8級和高強度螺栓8.8級抗拉及抗剪強度。

通過計算我們可以看到，相同等級的情況下，普通螺栓的抗拉強度和抗剪強度的設計值都要高于高強度螺栓。

那么高強度螺栓，“強”在哪里？

為回答這一個問題，必須從兩種螺栓的設計工作狀態(tài)入手，研究其彈塑性變形的規(guī)律，并理解到設計破壞時的極限狀態(tài)。

普通螺栓和高強度螺栓工作狀態(tài)下應力應變曲線

設計破壞時的極限狀態(tài)

普通螺栓：螺桿本身發(fā)生超過設計允許的塑性變形，螺桿被剪壞。

普通螺栓連接，開始承受剪力前連接板間就會發(fā)生相對滑移，繼而螺栓桿和連接板接觸，發(fā)生彈塑性形變，承受剪力。

高強度螺栓：有效摩擦面間的靜摩擦力被攻克，兩塊鋼板發(fā)生相對位移，設計考量上即為破壞。

高強度螺栓連接，摩擦力首先承受剪力，當荷載增大到摩擦力不足以抵抗剪力，靜摩擦力被攻克，連接板發(fā)生相對滑移（極限狀態(tài)）。但此時雖然破壞，但螺栓桿與連接板發(fā)生接觸，依然可以利用其本身的彈塑性形變，承受剪力。

誤區(qū)二：

高強度螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為“高強”？

由單個螺栓的計算可知，高強度螺栓抗拉和抗剪的設計強度均低于普通螺栓。其高強實質是：正常工作時，節(jié)點不允許發(fā)生任何相對滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點剛度大。

可見：在給定設計節(jié)點荷載的情況下，用高強度螺栓設計的節(jié)點并不一定能節(jié)省螺栓使用數量，但是其變形小，剛度大，安全儲備高。適合用主梁，等要求節(jié)點剛度較大的位置，符合“強節(jié)點，弱桿件”的基本抗震設計原理。

高強度螺栓之強，并非在于其本身的承載能力設計值，而是表現(xiàn)于其設計節(jié)點的剛度大，安全性能高，抗破壞的能力強。

三、高強度螺栓與普通螺栓的對比

普通螺栓和高強度螺栓由于其設計的受力原理不同，其在施工檢驗方法上有極大的區(qū)別。

同等級普通螺栓各項機械性能要求均比高強度螺栓略高，但高強度螺栓較普通螺栓多一項沖擊功的驗收要求。

普通螺栓和高強度螺栓的標示是對同等級螺栓現(xiàn)場識別的基本方法。由于英美標準中對于高強度螺栓扭矩值計算的取值并不相同，所以識別兩種標準的螺栓也有必要。

高強度螺栓：（M24，L60，8.8級）

普通螺栓：（M24，L60，8.8級）

可見普通螺栓大約為高強度螺栓價格的70%，結合其驗收要求的對比，可以得出，其溢價部分就應該是為了保證材料的沖擊功（韌性）性能。