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緊固件機械性能 細晶非調質鋼螺栓、螺釘和螺柱

  • 材料


    6 材料

    6.1 材料技術條件

    材料牌号、化學成分、鐵素體晶粒度和力學性能等材料技術條件,應符合附錄A的規定。

    6.2 适用的緊固件

    細晶非調質鋼線材适用的緊固件產品、規格和性能等級應符合表2的規定。

    表2 适用的緊固件產品、規格和性能等級

    材料牌号

    螺紋公稱直徑

    性能等級

    适用的產品

    MFT8

    5~16

    8.8F、08.8F

    螺栓、螺釘、螺柱和螺杆

    MFT9

    5~16

    9.8F、09.8F

    MFT10

    5~16

    10.9F、010.9F

    螺柱和螺杆

    6.3 推薦的工藝

    為保證冷加工成形的螺栓、螺釘、螺柱和螺杆的性能,應進行穩定化處理。推薦的細晶非調質鋼熱軋盤條加工緊固件的使用準則,見附錄B。

  • 機械和物理性能、試驗方法的适用性


    7 機械和物理性能

    在環境溫度為10℃~35℃(夏比擺錘沖擊試驗為-20℃)的條件下,按第9章規定的試驗方法進行試驗時,緊固件產品應符合表3的規定。

    第8章規定了各種型式尺寸緊固件可适用的試驗方法。

    注:即使緊固件的材料性能符合表2和表3的規定,但由于尺寸原因,某些型式的緊固件也會降低承載能力(見8.2和9.3)。

    表3 螺栓、螺釘和螺柱的機械和物理性能

    分項條号

    機械和物理性能

    性能等級

    8.8F

    9.8F

    10.9F

    1

    抗拉強度Rm/MPa

    公稱a 

    800

    900

    1000

    min

    800

    900

    1040

    2

    規定非比例伸長0.2%的應力,RP0.2/MPa

    公稱a 

    640

    720

    900

    min

    640

    720

    940

    3

    保證應力SPb/MPa

    公稱

    580

    650

    830

    保證應力比SP,公稱/RP0.2 min

    0.91

    0.90

    0.88

    4

    機械加工試件的斷後伸長率A/%

    min

    12

    10

    9

    5

    機械加工試件的斷面收縮率Z/%

    min

    52

    48

    48

    6

    頭部堅固性

    不得斷裂

    7

    維氏硬度 HV F≥98N

    min

    250

    290

    320

    max

    320

    360

    380

    8

    布氏硬度 HBW F=30D2

    min

    238

    276

    304

    max

    304

    342

    361

    9

    洛氏硬度 HRC

    min

    22

    28

    32

    max

    32

    37

    39

    10

    破壞扭矩MB/Nm

    min

    見GB/T 3098.13

    11

    吸收能量KVc,d/J

    min

    27

    12

    表面缺陷

    GB/T 5779.1e

    a 性能等級的标記制度僅要求規定公稱值,見第5章。

    b 表5和表7規定了保證載荷。

    C 在-20℃試驗溫度下測定的數值。

    d 适用于d=l6mm。

    e 如用GB/T 5779.3 代替,應由供需雙方協議。

     

    表4~表7規定了最小拉力載荷和保證載荷。

    表4 最小拉力載荷——粗牙螺紋

    螺紋規格a

    d

    公稱應力截面積

    AS,公稱b/mm2

    性能等級

    8.8F

    9.8F

    10.9F

    最小拉力載荷,Fm,min(AS,公稱×Rm,min)/N

    M5

    14.2

    11350

    12800

    14800

    M6

    20.1

    16100

    18100

    20900

    M7

    28.9

    23100

    26000

    30100

    M8

    36.6

    29200c

    32900

    38100c

    M10

    58

    46400c

    52200

    60300c

    M12

    84.3

    67400

    75900

    87700

    M14

    115

    92000

    104000

    120000

    M16

    157

    125000

    141000

    163000

    a 在螺紋标記中不标記螺距者,應為粗牙螺距。

    b AS,公稱的計算見9.1.6.1。

    C 用于熱浸鍍鋅的6az螺紋緊固件,可按GB/T 5267.3附錄A降低數值。

     

    表5 保證載荷——粗牙螺紋

    螺紋規格a

    d

    公稱應力截面積

    AS,公稱b/mm2

    性能等級

    8.8F

    9.8F

    10.9F

    最小拉力載荷,Fm,min(AS,公稱×Rm,min)/N

    M5

    14.2

    8230

    9230

    11800

    M6

    20.1

    11600

    13100

    16700

    M7

    28.9

    16800

    18800

    24000

    M8

    36.6

    21200c

    23800

    30400c

    M10

    58

    33700c

    37700

    48100c

    M12

    84.3

    48900

    54800

    70000

    M14

    115

    66700

    74800

    95500

    M16

    157

    91000

    102000

    130000

    a 在螺紋标記中不标記螺距者,應為粗牙螺距。

    b AS,公稱的計算見9.1.6.1。

    c 用于熱浸鍍鋅的6az螺紋緊固件,可按GB/T 5267.3附錄A降低數值。

     

    表6 最小拉力載荷——細牙螺紋

    螺紋規格

    d×P

    公稱應力截面積

    AS,公稱a/mm2

    性能等級

    8.8F

    9.8F

    10.9F

    最小拉力載荷,Fm,min(AS,公稱×Rm,min)/N

    M8×1

    39.2

    31360

    35300

    40800

    M10×1

    64.5

    51600

    58100

    67100

    M10×1.25

    61.2

    49000

    55100

    63600

    M12×1.25

    92.1

    73700

    82900

    95800

    M12×1.5

    88.1

    70500

    79300

    91600

    M14×1.5

    125

    100000

    112000

    130000

    M16×1.5

    167

    134000

    150000

    174000

    a AS,公稱的計算見9.1.6.1。

     

    表7 保證載荷一細牙螺紋

    螺紋規格

    d×P

    公稱應力截面積

    AS,公稱a/mm2

    性能等級

    8.8F

    9.8F

    10.9F

    保證載荷,FP(AS,公稱×SP)/N

    M8×1

    39.2

    22700

    25500

    32500

    M10×1

    64.5

    37400

    41900

    53500

    M10×1.25

    61.2

    35500

    39800

    50800

    M12×1.25

    92.1

    53400

    59900

    76400

    M12×1.5

    88.1

    51100

    57300

    73100

    M14×1.5

    125

    72500

    81200

    104000

    M16×1.5

    167

    96900

    109000

    139000

    a AS,公稱的計算見9.1.6.1。

     

    8 試驗方法的适用性

    8.1 通則

        有兩個試驗系列組合,可對表3規定的緊固件機械和物理性能進行試驗。FF組用于緊固件成品試驗。而MP組用于緊固件材料性能試驗。FF和MP組又分為:FF1、FF2、FF3、FF4、MP1和MP2,适用于各種類型的緊固件。然而,由于規格大小和/或承載能力的影響,對所有型式或規格的緊固件,不可能都能按表3規定的全部項目進行試驗。

    8.2 緊固件的承載能力

    8.2.1 全承載能力的緊固件

    全承載能力的緊固件(标準化的或非标準化的)應按FF1、FF2或MP2試驗系列對緊固件實物進行拉力試驗:

    a) 對ds>d2 的緊固件,斷裂應發生在螺紋部分;

       對ds≈d的緊固件,斷裂應發生在螺紋部分或無螺紋杆部;

    b) 其最小拉力載荷Fm,min應符合表4或表6的規定。

    8.2.2 降低承載能力的緊固件

         降低承載能力的緊固件(标準或非标準的),雖然材料性能符合GB/T 3098本部分的規定,但因幾何尺寸的原因,如按FF1、FF2或MP2對其成品進行拉力試驗時,則達不到承載能力的要求。

    當按FF3或FF4進行拉力試驗時,降低承載能力的緊固件通常不斷在螺紋部分。

    與螺紋的最小拉力載荷相比,因幾何尺寸原因降低承載能力的緊固件有兩種類型:

    a) 螺栓或螺釘的頭部設計: 帶或不帶外扳擰的降低頭部高度的螺栓,或帶内扳擰的扁圓頭、低圓柱頭或某些沉頭螺釘(見表10)。FF3試驗系列适用于這些緊固件。

    b) 杆部設計:适用于不要求,或不按GB/T 3098本部分規定的承載能力,如腰狀杆螺栓。FF4試驗系列适用于這些緊固件(GB/T 3098的本部分不适用于此類產品)。

    8.3 制造者的選擇

    制造者可選擇自己的工序控制和檢驗方法,使其生產的緊固件符合表3的規定。

    有争議時,應采用第9章規定的試驗方法。

    8.4 供方的選擇

    供方可選擇自己的試驗方法,使其提供的緊固件符合表3的規定。

    有争議時,應采用第9章規定的試驗方法。

    8.5 需方的選擇

    需方可按第9章的試驗方法,從8.6中選擇适當的試驗系列控制接收的緊固件質量。

    8.6 對緊固件或機械加工試件可實施的試驗

    8.6.1 通則

    按第9章的試驗方法,表8~表12規定了FF1~FF3、MP1和MP2的适用性。

    表8~表10為緊固件成品的試驗,提供了FF1~FF3試驗系列。

    ——FF1用于測定标準頭部和标準杆或細杆(全承載能力的)即ds>d2 或ds≈d2 的螺栓和螺釘成品性能,見表8;

    ——FF2用于測定标準杆或細杆(全承載能力的)即ds>d2 或ds≈d2 的螺柱和螺杆成品性能,見表9;

    ——FF3用于測定ds>d2 或ds≈d2并且降低承載能力的螺栓和螺釘成品性能,見表10, 其降低承載能力的原因為:

            a) 低的頭部高度或帶或不帶外扳擰結構;

            b) 帶内扳擰結構的扁圓頭或低圓柱頭;

            c) 帶内扳擰結構的某些沉頭。

    表11、表12緊固件材料性能試驗和/或改進工藝的試驗,提供了MP1和MP2試驗系列。FF1~FF3也可用于這一目的。

    ——MP1用于機械加工試件測定緊固件材料性能和/或改進工藝的試驗,見表11;

    ——MP2用于緊固件成品測定全承載能力緊固件實物(ds>d2 或ds≈d2)的材料性能和/或改進工藝的試驗,見表12。

    8.6.2 可适用的試驗方法

    表8~表12給出了适用于緊固件試件的試驗方法,方格中内容的含義:

     

    可實施,可按第9章實施試驗

    但有争議時,必須按第9章實施。

    可實施,但僅在有明确規定時

    能按第9章實施試驗:

    ——對指定的某一性能,作為可替換的試驗(如,當拉力試驗可實施時,而采用扭矩試驗),或

    ——在產品标準或需方在訂貨時,如有要求,作為特殊試驗(如沖擊試驗)。

     

    不可實施

    該試驗不能實施:

    ——因緊固件的形狀和/或尺寸影響(如,長度太短而不能試驗、無頭的);

    ——因其僅适用于特殊類型的緊固件(如,高溫螺紋緊固件)。

    8.6.3 交付試驗結果

    當需方要求交付試驗結果的專門訂單時,他們應按第9章的規定,并從表8~表12中選取試驗方法。需方如有特殊試驗要求,應在訂貨時由雙方協議。

    表8 FF1試驗系列 全承載能力的螺栓和螺釘成品

    性能

    (見表3)

    試驗方法

    性能等級

    8.8F、9.8F、10.9F

    d<5mm或

    l<2.5d或

    b<2d

    d≥5mm或

    l≥2.5d或

    b≥2d

    1

    最小抗拉強度Rm,min

    楔負載拉力試驗

    9.1

    NF

    a

    拉力試驗(Rm)

    9.2

    NF

    a

    3

    保證應力SP,公稱

    保證載荷試驗

    9.4

    NF

     

    6

    頭部堅固性

    頭部堅固性試驗

    d≤10mm

    1.5d≤l<3d

    9.6

     

     

    l≥3d

     

     

    7或8或9

    硬度

    硬度試驗

    9.7

     

     

    10

    破壞扭矩MB,min

    扭矩試驗

    1.6mm≤d≤10mm

    b≥1d+2P

    9.8

     

     b

    12

    表面缺陷

    表面缺陷檢查

    9.10

     

     

    a 對d≥5mm、l≥2d和b<2d的緊固件,還應滿足9.1.5 或9.2.5的要求。

    b 可以代替拉力試驗,有争議時應使用拉力試驗。

     

    表9 FF2試驗系列 全承載能力的螺柱和螺杆成品

    性能

    (見表3)

    試驗方法

    性能等級

    8.8F、9.8F、10.9F

    d<5mm或

    l<3d或

    b<2d

    d≥5mm或

    l≥3d或

    b≥2d

    1

    最小抗拉強度Rm,min

    拉力試驗(Rm

    9.2

    NF

    a

    3

    保證應力SP,min

    保證載荷試驗

    9.4

    NF

     

    7或8或9

    硬度

    硬度試驗

    9.7

     

     

    12

    表面缺陷

    表面缺陷檢查

    9.10

     

     

    a 如螺柱斷裂在擰入金屬端的螺紋長度bm内,可以最小硬度代替Rm,min,或者按9.5用機械加工試件測定抗拉強度Rm


    表10 FF3試驗系列 降低承載能力的螺栓和螺釘成品

    性能

    (見表3)

    試驗方法

    性能等級

    8.8F、9.8F、10.9F

    d<5mm或

    l<2.5d或

    b<2d

    d≥5mm或

    l≥2.5d或

    b≥2d

    1

    最小拉力載荷

    因頭部設計原因,拉力試驗不斷在未旋合螺紋的長度内

    9.2

    NF

    a

    7或8或9

    硬度

    硬度試驗

    9.7

     

     

    12

    表面缺陷

    表面缺陷檢查

    9.10

     

     

    a 最小拉力載荷,見相關產品标準。

     

    表11 MP1試驗系列 用機械加工試件測定材料性能

    性能

    (見表3)

    試驗方法

    性能等級

    8.8F、9.8F、10.9F

    5≤d≤16mm和

    d0≥3mm和b≥d和l≥d+26mm

    a,b,c

    1

    最小抗拉強度Rm,min

    機械加工試件的拉力試驗

    9.2

     

    2

    規定非比例伸長0.2%的最小應力RP0.2,min

     

    4

    機械加工試件的最小斷後伸長率Amin

     

    5

    機械加工試件的最小斷面收縮率Zmin

     

    7或8或9

    硬度

    硬度試驗

    9.7

     

    11

    最小吸收能量KVmin

    沖擊試驗d=16mm和ld或lt≥55mm

    9.9

     

    12

    表面缺陷e

    表面缺陷檢查

    9.10

     

    a 如測定螺柱和螺杆,最小總長度應在公式中增加1d。

    b 對螺栓和螺釘,測定Zmin則l≥d+20mm。

    c 對螺柱和螺杆,浏定Zmin則l≥2d+20mm。

    d 頭的實心部分可包括在内。

    e 在機械加工之前實施。

     

    表12 MP2試驗系列 用全承載能力的螺栓、螺釘、螺柱和螺杆實物測定材料性能

    性能

    (見表3)

    試驗方法

    性能等級

    8.8F、9.8F、10.9F

    d≥5mm和b≥2.2d和l≥2.7da

    1

    最小抗拉強度Rm,min

    緊固件實物拉力試驗(Rm

    9.2

    b

    3

    保證應力載荷SP

    緊固件實物保證載荷試驗

    9.4

    b

    7或8或9

    硬度

    硬度試驗

    9.7

     

    12

    表面缺陷

    表面缺陷檢查

    9.10

     

    a 螺杆為:lt≥3.2d。

    b l≥2.5d和b≥2d。

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高溫用不鏽鋼和鎳合金螺栓、螺釘和螺母 - 材料和加工
高溫用不鏽鋼和鎳合金螺栓、螺釘和螺母 - 代号和标記
緊固件機械性能 M42~M72 螺栓、螺釘和螺柱 - 保證載荷 - 細牙螺紋 (GB/T 3098.23-2020)
緊固件機械性能 M42~M72 螺栓、螺釘和螺柱 - 最小拉力載荷 - 細牙螺紋 (GB/T 3098.23-2020)
緊固件機械性能 M42~M72 螺栓、螺釘和螺柱 - 保證載荷 - 粗牙螺紋 (GB/T 3098.23-2020)
緊固件機械性能 M42~M72 螺栓、螺釘和螺柱 - 最小拉力載荷 - 粗牙螺紋 (GB/T 3098.23-2020)
緊固件機械性能 M42~M72 螺栓、螺釘和螺柱 - 機械和物理性能 (GB/T 3098.23-2020)
緊固件機械性能 M42~M72 螺栓、螺釘和螺柱 - (材料)化學成分 (GB/T 3098.23-2020)
不鏽鋼螺栓 螺釘和螺柱的機械性能 (GB/T 3098.6-2014)
不鏽鋼組别和化學成分(不鏽鋼螺栓 螺釘和螺柱 )(GB/T 3098.6-2014)
一般連接螺栓擰緊力矩
緊固件各性能等級用鋼的化學成分極限和最低回火溫度
螺栓、螺釘和螺柱的機械和物理性能
SAE J429 外螺紋緊固件的力學性能
ISO 898-1:2013 附表
ISO 898-1:2013 試驗方法的适用性
ISO 898-1:2013 試驗方法
注:數據僅供參考!
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