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[技術]

碳素鋼和合金鋼制緊固件機械性能：第二部分規定性能等級的螺母 ISO 898 (-2) - 2022

碳鋼和合金鋼制緊固件的機械性能 — 規定性能等級的螺母 (ISO 898-2)

命名系統（螺母型式、性能等級）

5.1 螺母形式（三種）

對于無法蘭面和無有效力矩特征的标準六角螺母，适用下列限制：

1型：标準螺母，最小高度為0.80D≤m_min＜ 0.89D,見表B.1；

2型：高螺母，最小高度為m_min≥0.89D,見表B.1；

0型：薄螺母，最小高度為0.45D≤m_min＜ 0.80D。

對于其他标準螺母（如：法蘭面螺母、有效力矩型螺母、非六角螺母等），型式應在產品标準中與機械性能一起說明。

表B.1 标準六角螺母的最小高度（無法蘭面且無有效力矩特征）

尺寸單位：mm
螺紋 D	對邊寬度 S_公稱	六角螺母的最小高度
		标準螺母（1型） 0.80D≤m_min＜ 0.89D		高螺母（2型） m_min≥0.89D
		m_min	m_min/D	m_min	m_min/D
5	8	4.4	0.88	4.8	0.96
6	10	4.9	0.82	5.4	0.9
7	11	6.14	0.88	6.84	0.98
8	13	6.44	0.81	7.14	0.9
10	16	8.04	0.8	8.94	0.89
12	18	10.37	0.86	11.57	0.96
14	21	12.1	0.86	13.4	0.96
16	24	14.1	0.88	15.7	0.98
18	27	15.1	0.84	16.9	0.94
20	30	16.9	0.85	19	0.95
22	34	18.1	0.82	20.5	0.93
24	36	20.2	0.84	22.6	0.94
27	41	22.5	0.83	25.4	0.94
30	46	24.3	0.81	27.3	0.91
33	50	27.4	0.83	30.9	0.94
36	55	29.4	0.82	33.1	0.92
39	60	31.8	0.82	35.9	0.92

對于圖紙所示螺母，應根據最小設計螺紋高度m_th,設計，以及機械性能說明其形式。在圖1與表1中規定了m_th,設計。m_th,設計是螺母倒角（如果有）或螺母表面，與代表公稱螺紋直徑D的理論圓柱體的交點之間的距離。

表1 圖紙所示螺母的設計螺紋高度

标準螺母（1型）

高螺母（2型）

薄螺母（0型）

0.73D≤m_{th,設計,min}＜0.83D

m_{th,設計,min}≥0.83D

0.40D≤m_{th,設計,min}＜0.73D

注1：通過考慮螺母的最關鍵尺寸，即最小高度m_min、倒角的最大直徑d_a,max、倒角的最小倒角角度（标準螺母和高螺母為90°，薄螺母為110°）和兩個倒角（每個支承面上一個），計算m_{th,設計,min}的限值。

注2：直徑為12mm至39mm的标準六角螺母的最小比率是本表規定數值的基礎。

5.2 性能等級

标準螺母（1型）和高螺母（2型）的性能等級由一個數字組成。該數字與可與之匹配的螺栓、螺釘和螺柱的相應最高性能等級左側的數字相對應，即單位為兆帕的匹配螺栓公稱抗拉強度的1/100。（示例：性能等級10級的螺母為可與最高10.9級的螺栓匹配的标準螺母或高螺母。）

薄螺母（0型）的性能等級由兩位數字組成，按以下方式規定：

a)第一位數字“零”表示降低了薄螺母的承載能力，以警告這些螺母不能設計用于防止過載情況下的螺紋脫扣失效模式；

b)第二位數字大約相當于單位為兆帕（MPa）的公稱保證應力S_P的1/100。（示例：性能等級05級的螺母是公稱保證應力為500MPa的薄螺母。

材料、熱處理、化學成分和鋼的顯微組織

7.1 概述

當螺母準備在-50℃至+150℃範圍外的應用使用時，需要考慮幾個因素，例如鋼成分、低溫或高溫下的工作時間、溫度對緊固件機械性能和夾緊零件的影響。

注：EN 10269、ASTM A320/A320M和ASTM A194/A194M中給出了在低溫和高溫下使用的鋼材的選擇和應用信息。

鋼的化學成分範圍、熱處理條件（包括僅淬火和回火螺母的最低回火溫度）、以及規定性能等級組合件的顯微組織、高度（型式）和螺紋直徑，都應符合用于粗牙螺紋螺母的表3，和用于細牙螺紋螺母的表4的規定。

7.2 熱處理

以下熱處理條件的螺母，應按照表3和表4中規定的要求制造：

— 不淬火和回火（NQT）；

— 淬火和回火（QT）。

制造商可自行決定在一種或另一種條件（NQT或QT）下制造以下螺母，在這兩種情況下，這些螺母應滿足相關熱處理條件的所有适用要求：

a）粗牙螺紋且符合表3要求的螺母：

— D≤M16的性能等級8級的标準螺母（1型）；

— 性能等級8級的高螺母（2型）。

b）細牙螺紋且符合表4要求的螺母：

— D≤M16的性能等級6級的标準螺母（1型）；

— D≤M16的性能等級8級的高螺母（2型）。

7.3 化學成分

應根據相關國際标準評定化學成分。如有争議，產品分析應符合表3或表4中規定的範圍。

對于要熱浸鍍鋅的螺母，應适用ISO 10684中規定的附加要求。

表3 粗牙螺紋螺母鋼的化學成分範圍

熱處理	性能等級	螺母高度	螺紋 D	熔煉分析 ①②					回火溫度℃ min
				C		Mn	P	S
				min	max	min	max	max
不淬火和回火（NQT） ③	04 ④	0型	M5≤D≤M39	0.06	0.58	0.25	0.06	0.15	/
	5 ④	1型	M5≤D≤M39
	6 ④	1型	M5≤D≤M39
	8	1型	M5≤D≤M16 ⑤
		2型	M5≤D≤M39 ⑤
淬火和回火（QT） ⑥	05	0型	M5≤D≤M39	0.15	0.58	0.45	0.048	0.058	380
	8	1型	M5≤D≤M39
		2型	M5≤D≤M39
	10	1型	M5≤D≤M39
		2型	M5≤D≤M39
	12	1型	M5≤D≤M16	0.18					410
		2型	M5≤D≤M39	0.15					380
① 如有争議，應以產品分析為準。 ② 如果滿足本标準要求的機械和物理性能，可添加合金元素。 ③ 根據7.4.1條，NQT螺母鋼的組織不應包含淬火顯微組織。 ④ 這些螺母可用含硫、磷和鉛的易切削鋼制造，含量如下：S≤0.35%；P≤0.11%；Pb≤0.35%。 ⑤ 制造商可自行決定對這些螺母進行淬火和回火，在這種情況下，應适用QT螺母的所有要求。 ⑥ 根據7.4.2條，QT螺母的顯微組織應顯示約90%的馬氏體。

表4 細牙螺紋螺母鋼的化學成分範圍

熱處理	性能等級	螺母高度	螺紋 D	熔煉分析 ①②					回火溫度℃ min
				C		Mn	P	S
				min	max	min	max	max
不淬火和回火（NQT） ③	04 ④	0型	M8≤D≤M39	0.06	0.58	0.25	0.06	0.15	/
	6 ④	1型	M8≤D≤M16 ⑤
	8	2型	M8≤D≤M16 ⑤
淬火和回火（QT） ⑥	05	0型	M8≤D≤M39	0.15	0.58	0.45	0.048	0.058	380
	6	1型	M8≤D≤M39
	8	1型	M8≤D≤M16
		1型	M16＜D≤M39	0.18					410
		2型	M8≤D≤M39	0.15					380
	10	1型	M8≤D≤M16
		2型	M8≤D≤M39
	12	2型	M8≤D≤M39	0.18					410
① 如有争議，應以產品分析為準。 ② 如果滿足本标準要求的機械和物理性能，可添加合金元素。 ③ 根據7.4.1條，NQT螺母鋼的組織不應包含淬火顯微組織。 ④ 這些螺母可用含硫、磷和鉛的易切削鋼制造，含量如下：S≤0.35%；P≤0.11%；Pb≤0.35%。 ⑤ 制造商可自行決定對這些螺母進行淬火和回火，在這種情況下，應适用QT螺母的所有要求。 ⑥ 根據7.4.2條，QT螺母的顯微組織應顯示約90%的馬氏體。

7.4 鋼的顯微組織

7.4.1 不淬火和回火螺母

不淬火和回火（NQT）螺母應按鍛造或機加工狀态供貨。鋼的組織不應包含淬火顯微組織。

7.4.2 淬火和回火螺母

對于要淬火和回火（QT）螺母的材料，應具有足夠的淬透性，确保整個螺母具有由約90%馬氏體組成的均勻顯微組織。

制造商應确保超過奧氏體轉變溫度，和在淬火期間在整個螺母中，允許實現馬氏體充分轉變的足夠時間，确保一緻的機械性能。

機械和物理性能

8.2 保證載荷

表5 粗牙螺紋螺母的保證載荷

螺紋 D	螺距 P	保證載荷，F_p（N）
		性能
		04 ①	05 ①	5	6	8	10	12
M5	0.8	5400	7100	8250	9500	12140	14800	16300
M6	1	7640	10000	11700	13500	17200	20900	23100
M7	1	11000	14500	16800	19400	24700	30100	33200
M8 ②	1.25	13900	18300	21600	24900	31800	38100	42500
M10 ②	1.5	22000	29000	34200	39400	50500	60300	67300
M12	1.75	32000	42200	51400	59000	74200	88500	100300
M14	2	43700	57500	70200	80500	101200	120800	136900
M16	2	59700	78500	95800	109900	138200	164900	186800
M18	2.5	73000	96000	121000	138200	176600	203500	230400
M20	2.5	93100	122500	154400	176400	225400	259700	294000
M22	2.5	115100	151500	190900	218200	278800	321200	363600
M24	3	134100	176500	222400	254200	324800	374200	423600
M27	3	174400	229500	289200	348800	452100	486500	550800
M30	3.5	213200	280500	353400	426400	552600	594700	673200
M33	3.5	263700	347000	437200	527400	683600	735600	832800
M36	4	310500	408500	514700	620900	804700	866000	980400
M39	4	370900	488000	614900	741800	961400	1035000	1171000
① 當使用薄螺母時，應用應考慮脫扣載荷，該載荷低于具有全承載能力的螺母的保證載荷。 ② 螺紋公差等級6H的熱浸鍍鋅螺母應符合本表的要求。對于符合ISO 965-5螺紋公差等級6AX和6AZ的熱浸鍍鋅螺母，應适用ISO 10684中規定的M8和M10的較低保證載荷。

表6 細牙螺紋螺母的保證載荷

螺紋 D×P	保證載荷，F_p（N）
	性能等級
	04 ①	05 ①	6	8	10	12
M8×1	14900	19600	30200	37400	43100	47000
M10×1.25	23300	30600	47100	58400	67300	73400
M10×1	24500	32200	49700	61600	71000	77400
M12×1.5	33500	44000	68700	84100	97800	105700
M12×1.25	35000	46000	71800	88000	102200	110500
M14×1.5	47500	62500	97500	119400	138800	150000
M16×1.5	63500	83500	130300	159500	185400	200400
M18×2	77500	102000	177500	210100	220300	248100
M18×1.5	81700	107500	187000	221500	232200	262800
M20×2	98000	129000	224500	265700	278600	313500
M20×1.5	103400	136000	236600	280200	293800	329900
M22×2	120800	159000	276700	327500	343400	386500
M22×1.5	126500	166500	289700	343000	359600	404700
M24×2	145900	192000	334100	395500	414700	467100
M27×2	188500	248000	431500	510900	535700	609800
M30×2	236000	310500	540300	639600	670700	764100
M33×2	289200	380500	662100	783800	821900	935800
M36×2	328700	432500	804400	942800	934200	1063900
M39×2	391400	515000	957900	1123000	1112000	1265000
① 當使用薄螺母時，應用應考慮脫扣載荷，該載荷低于具有全承載能力的螺母的保證載荷。

8.3 硬度

當按照規定進行試驗時，具有規定性能等級的螺母應滿足硬度要求，如下所示：

— 對于NQT螺母，給出的最低硬度僅供參考，但應适用表7或表9中的最高硬度要求；

— 對于QT螺母，應适用表8或表10中的最低硬度和最高硬度要求。根據10.2.7條在芯部和螺紋測定硬度的差值不應大于30HV。

表7 粗牙螺紋不淬火和回火（NQT）螺母的硬度

性能等級	型式	螺紋D	維氏硬度 HV		換算的布氏硬度 ① HB或HBW		換算的洛氏硬度 ①
			min	max	min	max	min	max
04	0型	M5≤D≤M39	188	334	179	318	88.8HRB	33.9HRC
5	1型	M5≤D≤M16	130		124		71.2HRB
		M16＜D≤M39	146		139		77.9HRB
6	1型	M5≤D≤M16	150		143		78.7HRB
		M16＜D≤M39	170		162		85HRB
8	1型	M5≤D≤M16 ②	200		190		91.5HRB
	2型	M5≤D≤M39 ②
① 布氏硬度和洛氏硬度根據ISO 18265（非合金鋼和低合金鋼條件）由HV值換算。 ② 制造商可自行決定對這些螺母進行淬火和回火：在這種情況下，應适用表8。

表8 粗牙螺紋淬火和回火（QT）螺母的硬度

性能等級	型式	螺紋 D	維氏硬度 HV		換算的布氏硬度 ① HB或HBW		換算的洛氏硬度 ①
性能等級	型式	螺紋 D	min	max	min	max	min	max
05	0型	M5≤D≤M39	272	353	268	349	26.5HRC	36.9HRC
8	1型	M5≤D≤M16	200	334	195 ②	330	92.7HRB ②	34.8HRC
	1型	M16＜D≤M39	233		228		98.9HRB
	2型	M5≤D≤M39	200		195 ②		92.7HRB ②
10	1型	M5≤D≤M39	272	353	268	349	26.5HRC	36.9HRC
10	2型	M5≤D≤M3	233	353	228	349	98.9HRB	36.9HRC
12	1型	M5≤D≤M16	308	368	304	363	31.6HRC	38.5HRC
12	2型	M5≤D≤M39	272	353	268	349	26.5HRC	36.9HRC
① 布氏硬度和洛氏硬度根據ISO 18265（淬火和回火條件）由HV值換算。 ② 外推值（對于小于210HV的值，ISO 18265中沒有換算）。

表9 細牙螺紋不淬火和回火（NQT）螺母的硬度

性能等級	型式	螺紋 D	維氏硬度 HV		換算的布氏硬度 ① HB或HBW		換算的洛氏硬度 ①
性能等級	型式	螺紋 D	min	max	min	max	min	max
04	0型	M8≤D≤M39	188	334	179	318	88.8HRB	33.9HRC
6	1型	M8≤D≤M16 ②	200		190		91.5HRB
8	2型	M8≤D≤M16 ②	233		212		95.4HRB
① 布氏硬度和洛氏硬度根據ISO 18265（非合金鋼和低合金鋼條件）由HV值換算。 ② 制造商可自行決定對這些螺母進行淬火和回火：在這種情況下，應适用表10。

表10 細牙螺紋淬火和回火（QT）螺母的硬度

性能等級	型式	螺紋 D	維氏硬度 HV		換算的布氏硬度 ① HB或HBW		換算的洛氏硬度 ①
性能等級	型式	螺紋 D	min	max	min	max	min	max
05	0型	M8≤D≤M39	272	353	268	349	26.5HRC	36.9HRC
6	1型	M8≤D≤M16	200	334	195 ②	330	92.7HRB ②	34.8HRC
6	1型	M16＜D≤M39	233	334	228	330	98.9HRB	34.8HRC
8	1型	M8≤D≤M16	262	334	258	330	24.9HRC	34.8HRC
	1型	M16＜D≤M39	295	353	291	349	29.8HRC	36.9HRC
	2型	M8≤D≤M16	223	334	218	330	97.2HRB	34.8HRC
	2型	M16＜D≤M39	244	334	239	330	21.9HRC	34.8HRC
10	1型	M8≤D≤M16	320	380	316	375	33.1HRC	39.6HRC
10	2型	M8≤D≤M39	272	353	268	349	26.5HRC	36.9HRC
12	2型	M8≤D≤M39	308	368	304	363	31.6HRC	38.5HRC
① 布氏硬度和洛氏硬度根據ISO 18265（淬火和回火條件）由HV值換算。 ② 外推值（對于小于210HV 的值，ISO 18265中沒有換算）。

8.4 表面缺陷

表面缺陷應符合ISO 6157-2的要求。

保證應力 Sp

保證應力 S P 與保證載荷值 F P 和螺栓公稱應力截面積 A s 相關，如下公式所示：

表C.1和C.2給出的保證應力僅供參考。

表C.1和C.2的Sp值是ISO/TR 16224中提供的計算結果。這些計算分組是本标準硬度值和保證載荷值修訂的基礎。在本次修訂中，僅當1992年和2022年的保證應力相差超過5%時，才根據重新計算的值更新ISO 898-2:1992中的保證載荷值。因此，本标準的标準保證載荷值與表C.1和C.2中給出的Sp的相應計算值之間存在不一緻性。

應滿足本标準表5和表6中規定的保證載荷值。

表C.1 保證應力 Sp粗牙螺紋

螺紋 D	保證應力 Sp（MPa）
	性能等級
	04	05	5	6	8	10	12
匹配螺栓的公稱抗拉強度 R_m,公稱（ISO 898-1）	/	/	500	600	800	1000	1200
M5至M7	380	500	585	680	860	1040	1150
M8至M10			605	705	885	1040	1180
M12至M16			610	710	895	1050	1195
M18至M24			640	740	965	1070	1205
M27至M39			660	760	985	1095	1220

表C.2 保證應力Sp細牙螺紋

螺紋 D	保證應力 Sp（MPa）
	性能等級
	04	05	6	8	10	12
匹配螺栓的公稱抗拉強度 R_m,公稱（ISO 898-1）	/	/	600	800	1000	1200
M8至M10	380	500	795	970	1100	1200
M12至M16			790	970	1110	1210
M18至M24			870	1030	1080	1215
M27至M33			870	1045		1230
M36至M39			930	1090		1230

表5或表6中未規定的保證載荷值應使用As的精确數據（見下文）進行計算，并應僅在最後修約計算值，不大于100000 N，修約至靠上的10N，大于100000N，修約至靠上的100N。

根據ISO 898-1，公稱應力截面積As按下列公式計算：

其中：d₂為符合ISO 724的外螺紋基本中徑

d₃為外螺紋小直徑

其中：d₁為符合ISO 724的外螺紋基本小徑

H 為符合ISO 68-1的螺紋基本三角形的高度

注：技術數據僅供參考，以官方原件為準！

碳素鋼和合金鋼制緊固件機械性能：第二部分 規定性能等級的螺母 ISO 898 (-2) - 2022

命名系統（螺母型式、性能等級）

材料、熱處理、化學成分和鋼的顯微組織

機械和物理性能

保證應力 Sp

碳素鋼和合金鋼制緊固件機械性能：第二部分規定性能等級的螺母 ISO 898 (-2) - 2022