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≤mmin< 0.89D,見表B.1;
2型:高螺母,最小高度為mmin≥0.89D,見表B.1;
0型:薄螺母,最小高度為0.45D≤mmin< 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≤mmin< 0.89D | 高螺母(2型) mmin≥0.89D | ||||
mmin | mmin/D | mmin | mmin/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mth,設計,以及機械性能說明其形式。在圖1與表1中規定了mth,設計。mth,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≤mth,設計,min<0.83D | mth,設計,min≥0.83D | 0.40D≤mth,設計,min<0.73D |
注1:通過考慮螺母的最關鍵尺寸,即最小高度mmin、倒角的最大直徑da,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mth,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SP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。
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。
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,Fp(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,Fp(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 | |||
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 |
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 |
2型 | M5≤D≤M3 | 233 | 228 | 98.9HRB | ||||
12 | 1型 | M5≤D≤M16 | 308 | 368 | 304 | 363 | 31.6HRC | 38.5HRC |
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 | |||
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 | |||
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 |
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 |
M16<D≤M39 | 295 | 353 | 291 | 349 | 29.8HRC | 36.9HRC | ||
2型 | M8≤D≤M16 | 223 | 334 | 218 | 330 | 97.2HRB | 34.8HRC | |
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 |
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 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 Rm,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 | 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 Rm,公稱(ISO 898-1) | / | / | 600 | 800 | 1000 | 1200 |
M8至M10 | 380 | 500 | 795 | 970 | 1100 | 1200 |
M12至M16 | 790 | 1110 | 1210 | |||
M18至M24 | 870 | 1030 | 1080 | 1215 | ||
M27至M33 | 1045 | 1230 | ||||
M36至M39 | 930 | 1090 |
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