最近，经常有小伙伴微信咨询：螺栓拧断时，拧紧扭矩有多大？通过这个拧断时候的拧紧扭矩范围，来判断现场拧紧的螺栓出现断裂可能的原因方向，从中可以快速找出拧断的可能原因。
对于最全规格螺栓拧紧扭矩和预紧力，螺丝君前面已经推出两篇文章，分别为《小规格螺栓，没有具体的扭矩参考，怎么办？》、《最全螺栓规格 l 拧紧到塑性区域的扭矩和预紧力大小》，再加上该篇文章，拧紧到断裂时候的拧紧扭矩和预紧力范围。
因此，大家无论是设计拧紧扭矩，扭矩转角法扭矩监控，还是，分析螺栓的拧断失效，通过这三篇文章基本就能够做一个大致的设计和分析。希望能够为各位老铁拧紧工作起到一定的参考作用。
为此，螺丝君顺应老铁的要求，我们编制计算出了常见的螺栓规格拧紧到断裂时候，螺栓可能的最大拧紧扭矩范围和预紧力范围，供大家失效分析时候参考。
由于普通规格的螺栓在VDI 2230标准的附录中是有相应的表格来给出拧紧扭矩值，对于小规格，大规格螺栓拧紧扭矩实际上是没有太多的参考资料。本文就给出常见规格的螺栓拧紧到断裂时候的最大拧紧扭矩（也就是拧紧到螺栓最大能够承受的拧紧扭矩和预紧力的范围）时候。
通过这个拧断时的拧紧扭矩和预紧力范围，就可以作为分析螺栓拧断时的一个参考。如果实际拧紧中设定的扭矩法拧紧扭矩高于该最小拧紧扭矩，在最小摩擦系数设定相同的情况下，就有可能出现拧断螺栓的可能性。
例如，GB/T 5782 M10-10.9螺栓最小拧紧扭矩为77Nm，如果实际拧紧扭矩设定超过该值（假设设定目标扭矩为80Nm），在实际螺栓摩擦系数最小为0.10时候，或者摩擦系数比0.10更小的情况下，或者螺栓加工的抗拉强度比最低要求1040MPa接近或更小，螺栓拧紧时候在没有达到设定目标扭矩80Nm时，螺栓在没有拧紧到80Nm的拧紧扭矩情况下就会持续转动，拧紧，由于螺栓的实际最大扭矩只有最小77Nm，这样螺栓就会出现拧断的可能性。
同时，我们也要考虑到，螺栓螺纹都要进行一定的表面处理来提高防腐性，所以，表面处理就会占据螺栓的一部分截面积，这样实际螺栓的截面积比公称截面积要小而新增的表面处理厚度是可以认为基本没有抢到的，这也会说明按照公称截面积计算出的扭矩在拧紧时候按照该计算结果拧紧就存在比较大的风险了。
这也就是VDI 2230标准中，对于扭矩法拧紧，最大的预紧力仅仅考虑90%屈服的原因，采用一定的安全系数，防止出现拧断。
从上图中螺栓拧紧到失效情况下的整条拧紧曲线，螺栓拧紧曲线有一个最高点，该最高点可以认为就是咱们这次计算的拧断扭矩，螺栓设定的目标扭矩如果超过该值就会出现拧断的可能性。因此，这个范围可以作为一个分析螺栓拧断的参考。
如上图，正常设计拧紧扭矩应低于螺栓的最小屈服扭矩。如果实际拧紧扭矩设定比较大，超过了本文计算的最小拧紧扭矩值，拧紧时候就非常有拧断的可能性。
本文就是针对全系列规格的螺栓，按照性能等级8.8级和10.9级两种性能等级进行分析，给出了相应的按照螺栓断裂时候的预紧力作为最小、最大装配预紧力，最小、最大拧紧扭矩范围。在计算时候，最大抗拉强度按照最小抗拉强度加上150MPa进行计算，也就是说，螺栓中最大的抗拉强度要求为标准ISO 898-1（GB/T 3098.1标准）中最小抗拉强度加150MPa。
例如，8.8级螺栓最小抗拉强度为800MPa，则最大抗拉强度为950MPa。对于8.8级螺栓，大于M16的规格，最小抗拉强度为830MPa，最大抗拉强度按照980MPa。而10.9级螺栓最小抗拉强度为1040MPa，则最大抗拉强度为1190MPa。
具体计算方法如下：
▶ 最小预紧力是按照抗拉最小、摩擦系数最大进行计算；
▶ 最大预紧力是按照抗拉最大、摩擦系数最小进行计算；
▶ 最小拧紧扭矩是按照抗拉最小、摩擦系数最小进行计算；
▶ 最大拧紧扭矩是按照抗拉最大、摩擦系数最大进行计算。
如果标准中采用其他的性能等级，可以参照本标准按照屈服强度进行替换即可。
拧紧扭矩计算结果单位为Nm，预紧力计算结果为N。
1 GB/T 5782-8.8
