螺栓的设计用途是穿过未攻丝孔，并通过旋转螺母完成紧固。螺钉的设计用途则是旋入已攻丝孔，或自行切削形成螺纹，并通过旋转螺钉头部完成紧固。这就是 ASME B18.2.1 对这两个术语所作的划分，该标准是美国关于此类术语的参考规范。
仅凭外观并不能判定是螺栓还是螺钉。六角头紧固件既可能是螺栓，也可能是螺钉，关键取决于其安装方式。下面将从实际应用出发，说明螺栓与螺钉的区别、二者在强度上的对比，以及在实际连接中应如何选用。
螺栓与螺钉一览
螺栓 | 螺钉 | |
|---|---|---|
设计用途 | 穿过零件上的孔装配 | 旋入已攻丝孔，或自行成型螺纹 |
紧固方式 | 旋转螺母 | 旋转头部 |
配合件 | 螺母 | 已攻丝孔或基材本体 |
所需操作空间 | 连接件两侧均需可达 | 仅需头部一侧可达 |
示例 | 六角螺栓、马车螺栓 | 六角头螺钉、机器螺钉、自攻螺钉 |
螺栓与螺钉有何区别？
ASME B18.2.1 的区分依据是设计用途，而不是外观。其定义并不依据形状、尺寸或螺纹长度，因此同一种零件可能因装配方式不同而归入不同类别。内六角圆柱头螺钉拧入攻丝孔时，属于螺钉；若同一零件穿过通孔并配合螺母使用，则执行的是螺栓的功能。
不同行业和国家的用法也不尽相同。例如，在英国术语中，cap screw 指的是螺纹一直延伸到头部的螺栓。
三项实用区别
1. 进入空间：单侧还是双侧
拧紧螺栓时，需要固定螺栓头部并旋紧螺母，因此必须能够接触两侧。螺钉则只需从头部一侧施加扭矩即可。这也是盲孔和封闭壳体通常优先采用螺钉的原因。
2. 螺纹与剪切
螺栓在头部下方通常设有光杆段，也就是未加工螺纹的杆身。当载荷以侧向作用时，这一点尤为重要。以 M10 × 1.5 紧固件为例，螺纹段的拉应力截面积为 58 mm²（按 π/4 × (d − 0.9382P)² 计算）。光杆段的截面积为 78.5 mm²。与光杆段相比，螺纹段的横截面积约减少 26%。
对于侧向载荷，设计人员通常会尽量使光杆段位于剪切面内。圆柱头螺钉可能是部分螺纹或全螺纹结构，因此在将其用于剪切受力场合之前，必须核查螺纹长度。
3. 重复装配
在螺钉连接中，铝件上的攻丝孔往往是薄弱环节，因为铝的剪切强度远低于钢。反复装配还会进一步加剧磨损。螺栓连接则由螺母承担这部分磨损，且更换螺母的成本较低。如果某一螺钉连接需要频繁拆装，建议采用螺纹护套，或改用螺栓加螺母的方案。
螺栓一定比螺钉更强吗？
不是。强度取决于材料、热处理和直径，因此螺栓与螺钉并不存在谁更强的简单比较。等级标识才决定最终性能，而名称本身并不能说明强度。
Grade 8 六角圆柱头螺钉仍然属于螺钉。其最小抗拉强度为 150 ksi，在尺寸不超过 ¾ in 的范围内，约为 Grade 2 螺栓 74 ksi 的两倍。
等级 / 级别 | 最小抗拉强度 | 头部标识 |
|---|---|---|
SAE Grade 2 | 74 ksi (¼–¾ in.) | 无 |
SAE 5级 | 120 ksi（¼–1 in.） | 3条径向线 |
SAE 8级 | 150 ksi（¼–1½ in.） | 6条径向线 |
ISO 8.8级 | 800 MPa（适用于16 mm及以下） | “8.8” |
ISO 10.9级 | 1,040 MPa | “10.9” |
ISO 12.9级 | 1,220 MPa | “12.9” |
A2-70不锈钢 | 700 MPa（约101.5 ksi） | “A2-70” |
最小值随尺寸而变化。2级在直径大于¾ in.时降至60 ksi，5级在直径大于1 in.时降至105 ksi。8.8级则相反，直径超过16 mm时提高到830 MPa。2级的74 ksi适用于长度不超过6 in.的螺栓。
将其与应力截面积相乘，差异便一目了然。M10 × 1.5 紧固件的应力截面积为 58 mm²。其最小抗拉载荷在 8.8 级下约为 46 kN，在 10.9 级下约为 60 kN，在 12.9 级下约为 71 kN。与同规格 A2-70 不锈钢相比，12.9 级的抗拉强度约高 74%。
界限模糊的紧固件
有些常见紧固件仅凭名称就容易归类错误。
紧固件 | 归类为 | 备注 |
|---|---|---|
螺钉 | 外形类似六角螺栓，适用于螺纹孔 | |
机械螺钉 | 螺钉 | 直径较小；用于螺纹孔或配合螺母使用 |
螺栓 | 圆头和方颈可防止转动；配螺母使用 | |
木螺钉 | 螺钉 | 用扳手旋入木材中；通常也称为“lag bolt” |
典型误区：该用螺栓却用了螺钉
假设某一设计要求在 4 mm 钢支架上攻丝后装入一支 M10 螺钉。从图纸上看，这似乎没有问题：头部可从单侧装配，且螺钉为 8.8 级。
问题出在螺纹啮合长度。经验上，钢件中的螺纹啮合长度通常要求约为一个公称直径，即 M10 需要约 10 mm。4 mm 板厚只能提供 4 mm 啮合长度；按 1.5 mm 螺距计算，不到三扣螺纹。此时失效的薄弱环节不是这支 46 kN 的螺钉，而是支架内的螺纹。
解决方法在于修改连接形式，而不是提高紧固件等级。可将 M10 螺栓穿过间隙孔，并用螺母锁紧，由螺母提供自身的有效螺纹深度。对于任何薄壁或较软的基材，也应遵循同样的原则。
螺钉与螺栓：如何选择
两侧均可接近，且该连接需要反复拆装： 螺栓和 螺母。
仅能从一侧操作，或为盲孔： 采用螺钉拧入攻丝孔；前提是基体厚度足以保证螺纹啮合强度。
侧向（剪切）载荷： 选用螺栓，并使光杆部分处于剪切平面。
木材： 可采用木螺钉直接拧入木材，或使用马车螺栓穿过木件，并配合 垫圈 和螺母。
潮湿环境或户外使用： 应选用不锈钢或表面涂层钢，并核对强度等级。A2-70（700 MPa）低于 8.8 级（800 MPa）。对于 10.9 级和 12.9 级，电镀可能引发氢脆；锌片涂层可避免这一问题。
当图纸标注不明确时，应先确认该连接的预紧方式。比起零件名称，这一问题更能快速判断应选螺栓还是螺钉。
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常见问题
可以将六角螺栓用于攻丝孔吗？
可以，但前提是螺纹规格和螺距一致，且有效啮合长度足以避免内螺纹滑牙。实际参与连接的只有螺纹段，因此应核对半螺纹螺栓的螺纹长度。如果图纸指定的是内六角圆柱头螺钉，在替代前还需确认其强度等级。
螺栓与双头螺柱有何区别？
双头螺柱无头，两端带螺纹，或全长带螺纹。一端旋入攻丝孔，另一端配螺母使用。参见 螺纹杆和双头螺柱。
螺栓与紧定螺钉有何区别？
螺栓用于夹紧两个零件。紧定螺钉无头，通过螺钉端部顶压轴表面，将轴环、齿轮或皮带轮锁紧在轴上。参见 紧定螺钉。
可以用 8.8 级螺栓替代 5 级螺栓吗？
两者强度接近（120 ksi 约为 827 MPa，对应 800 MPa），但螺纹体系不同。英制螺纹与公制螺纹不能互换，因此应连同配套件一并更换：螺栓、螺母或攻丝孔。
来源： ASME B18.2.1；SAE J429；ISO 898-1；ISO 3506-1；ISO 10683。
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