紧固件性能等级标记制度
性能等级的标记制度
螺栓、螺钉和螺柱性能等级的代号,由点隔开的两部分数字组成(见表1~表3):
——点左边的一或二位数字表示公称抗拉强度(Rm,公称)的1/100,以MPa计(见表3,No.1);
——点右边的数字表示公称屈服强度(下屈服强度)(ReL,公称)或规定非比例延伸0.2%的公称应力(RP0.2,公称)或规定非比例延伸0.0048d的公称应力(RPf,公称)(见表3,No.2~No.4)与公称抗拉强度(Rm,公称)比值的10倍(见表1)。
表1 屈强比
点右边的数字 | .6 | .8 | .9 |
或 | 0.6 | 0.8 | 0.9 |
示例:紧固件的公称抗拉强度Rm,公称=800 MPa和屈强比为0.8,其性能等级标记为“8.8″。
若材料性能与8.8级相同,但其实际承载能力又低于8.8级的紧固件(降低承载能力的)产品,其性能等级应标记为“08.8”(见10.4)。
公称抗拉强度和屈强比的乘积为公称屈服强度,以MPa计。附录A给出了表示各性能等级公称抗拉强度与断后生长率关系的资料。
紧固件性能等级的标志和标签,应按10.3的规定,对降低承载能力的则应按10.4的规定。
如能符合表2及表3的规定,则本部分规定的性能等级标记制度也可用于超出标准范围(d>39mm)的规格。
材料
表2规定了紧固件各性能等级用钢的化学成分极限和最低回火温度。该化学成分应按相关的国家标准的规定。
注。某些化学元素受一些国家的法规限制或禁止使用。当涉及有关国家或地区时应当注意。
GB/T 5267.3的第4章对紧固件材料的要求,适用于热浸镀锌紧固件。
表2 材料
性能 | 材料和热处理 | 化学成分极限(熔炼分析%)a | 回火温度 | ||||
等级 | C | P | S | Bb | ℃ | ||
min | max | max | max | max | min | ||
4.6c,d | 碳钢或添加元素的碳钢 | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | 未规定 | — |
4.8d | |||||||
5.6e | 0.13 | 0.55 | 0.05 | 0.06 | |||
5.8d | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | |||
6.8d | 0.15 | 0.55 | 0.05 | 0.06 | |||
8.8f | 添加元素的碳钢(如硼或锰或铬)淬火并回火 或 | 0.15e | 0.4 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
碳钢淬火并回火 或 | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
合金钢淬火并回火g | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
9.8f | 添加元素的碳钢(如硼或锰或铬) 淬火并回火 或 | 0.15e | 0.4 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
碳钢淬火并回火 或 | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
合金钢淬火并回火g | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
10.9f | 添加元素的碳钢(如硼或锰或铬)淬火并回火 或 | 0.20e | 0.55 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
碳钢淬火并回火 或 | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
合金钢淬火并回火g | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
12.9f,h,i | 合金钢淬火并回火g | 0.3 | 0.5 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
12.9f,h,i | 添加元素的碳钢(如硼或锰或铬)淬火并回火 | 0.28 | 0.5 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 380 |
a 有争议时,实施成品分析。 | |||||||
b 硼的含量可达0.005%,非有效硼由添加钛和/或铝控制。 | |||||||
c 对4.6和5.6级冷镦紧固件,为保证达到要求的塑性和韧性,可能需要对其冷镦用线材或冷镦紧固件产品进行热处理。 | |||||||
d 这些性能等级允许采用易切钢制造,其硫、磷和铅的最火含量为:硫0.34%;磷0.11%;铅0.35%。 | |||||||
e 对含碳量低于0.25%的添加硼的碳钢,其锰的最低含量分别为:8.8级为0.6%;9.8级和10.9级为0.7%。 | |||||||
f 对这些性能等级用的材料,应有足够的淬透性,以确保紧固件螺纹截面的芯部在“淬硬”状态、回火前获得约90%的马氏体组织。 | |||||||
g 这些合金钢至少应含有下列的一种元素,其最小含量分别为:铬0.30%;镍0.03%;钼0.20%;钒0.10%。当含有二、三或四种复合的合金成分时,合金元素的含量不能少于单个合金元素含量总和的70%。 | |||||||
h 对12.9/12.9级表面不允许有金相能测出的白色磷化物聚集层。去除磷化物聚集层应在热处理前进行。 | |||||||
i 当考虑使用12.9/12.9级,应谨慎从事。紧固件制造者的能力、服役条件和扳拧方法都应仔细考虑。除表面处理外,使用环境也可能造成紧固件的应力腐蚀开裂。 |
机械和物理性能
规定性能等级的紧固件,在环境温度1)下,应符合表3~表7规定的机械和物理性能。
第8章为检验紧固件是否符合表3~表7的规定,提供了可适用的试验方法。
注1:即使紧固件的材料性能符合表2和表3的规定,但由于尺寸原因,某些型式的紧固件也会降低承载能力(见8.2、9.4和9.5)。
注2:虽然,本部分规定了高级别的性能等级,但这并不意味着所有等级均适用于所有紧固件。产品标准中规定的性能等级,可供非标准紧固件参考。
表3 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能
o. | 机械或物理性能 | 性能等级 | ||||||||||||
4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 d≤ 16 mm | 10.9 | 12.9/ | ||||||
d≤16 mma | d>16 mmb | 12.9 | ||||||||||||
1 | 抗拉强度Rm/MPa | 公称c | 400 | 500 | 600 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | |||||
min | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 800 | 830 | 900 | 1040 | 1220 | ||||
2 | 下屈服强度ReL.d/MPa | 公称c | 240 | — | 300 | — | — | — | — | — | — | — | ||
min | 240 | — | 300 | — | — | — | — | — | — | — | ||||
3 | 规定非比例延伸0.2%的应力RP0.2/MPa | 公称c | — | — | — | — | — | 640 | 640 | 720 | 900 | 1080 | ||
min | — | — | — | — | — | 640 | 660 | 720 | 940 | 1100 | ||||
4 | 紧固件实物的规定非比例延伸0.0048d的应力RPf/MPa | 公称c | — | 320 | — | 400 | 480 | — | — | — | — | — | ||
min | — | 340e | — | 420e | 480e | — | — | — | — | — | ||||
5 | 保证应力SPf/MPa | 公称 | 225 | 310 | 280 | 380 | 440 | 580 | 600 | 650 | 830 | 970 | ||
保证应力比 | SP.公称/ReL.min或SP.公称/RP0.2.min或SP.公称/RPf.min | 0.94 | 0.91 | 0.93 | 0.9 | 0.92 | 0.91 | 0.91 | 0.9 | 0.88 | 0.88 | |||
6 | 机械加工试件的断后伸长率A/% | min | 22 | — | 20 | — | — | 12 | 12 | 10 | 9 | 8 | ||
7 | 机械加工试件的断面收缩率Z/% | min | — | 52 | 48 | 48 | 44 | |||||||
8 | 紧固件实物的断后伸长率Af(见附录C) | min | — | 0.24 | — | 0.22 | 0.2 | — | — | — | — | — | ||
9 | 头部坚固性 | 不得断裂或出现裂缝 | ||||||||||||
10 | 维氏硬度/HV,F≥98N | min | 120 | 130 | 155 | 160 | 190 | 250 | 255 | 290 | 320 | 385 | ||
max | 220g | 250 | 320 | 335 | 360 | 380 | 435 | |||||||
11 | 布氏硬度/HBW,F=30D2 | min | 114 | 124 | 147 | 152 | 181 | 245 | 250 | 286 | 316 | 380 | ||
max | 209g | 238 | 316 | 331 | 355 | 375 | 429 | |||||||
12 | 洛氏硬度/HRB | min | 67 | 71 | 79 | 82 | 89 | — | ||||||
max | 95.0g | 99.5 | — | |||||||||||
洛氏硬度/HRC | min | — | 22 | 23 | 28 | 32 | 39 | |||||||
max | — | 32 | 34 | 37 | 39 | 44 | ||||||||
13 | 表面硬度/HV0.3 | max | — | h | h,i | h,j | ||||||||
l4 | 螺纹未脱碳层的高度E/mm | min | — | 1/2H1 | 2/3H1 | 3/4H1 | ||||||||
螺纹全脱碳层的深度G/mm | max | — | 0.015 | |||||||||||
15 | 再回火后硬度的降低值/HV | max | — | 20 | ||||||||||
16 | 破坏扭矩MB/Nm | min | — | 按GB/T 3098.13的规定 | ||||||||||
17 | 吸收能量KVk,l/J | min | — | 27 | — | 27 | 27 | 27 | 27 | m | ||||
18 | 表面缺陷 | GB/T 5779.1n | GB/T 5779.3 | |||||||||||
a 数值不适用于栓接结构。 | ||||||||||||||
b 对栓接结构d≥M12。 | ||||||||||||||
c 规定公称值,仅为性能等级标记制度的需要,见第5章。 | ||||||||||||||
d 在不能测定下屈服强度ReL的情况下,允许测量规定非比例延伸0.2%的应力RP0.2。 | ||||||||||||||
e 对性能等级4.8、5.8和6.8的RPf.min数值尚在调查研究中。表中数值是按保证荷载比计算给出的,而不是实测值。 | ||||||||||||||
f 表5和表7规定了保证载荷值。 | ||||||||||||||
g 在紧固件的末端测定硬度时,应分别为:250HV、238HB或HRBmax99.5。 | ||||||||||||||
h 当采用HV0.3测定表面硬度及芯部硬度时,紧固件的表面硬度不应比芯部强度高出30HV单位。 | ||||||||||||||
i 表面硬度不应超出390 HV。 | ||||||||||||||
j 表面硬度不应超出435 HV。 | ||||||||||||||
k 试验温度在-20℃下测定,见9.14。 | ||||||||||||||
l 适用于d≥16 mm。 | ||||||||||||||
m KV数值尚在调查研究中。 | ||||||||||||||
n 由供需双方协议,可用GB/T 5779.3代替GB/T 5779.1。 |
表4 最小拉力载荷(粗牙螺纹)
纹规格(d) | 螺纹公称 | 性能等级 | ||||||||
应力截面积As.公称a/mm2 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9/12.9 | |
最小拉力载荷Fm.min(As.公称×Rm.min)/N | ||||||||||
M3 | 5.03 | 2010 | 2110 | 2510 | 2620 | 3020 | 4020 | 4530 | 5230 | 6140 |
M3.5 | 6.78 | 2710 | 2850 | 3390 | 3530 | 4070 | 5420 | 6100 | 7050 | 8270 |
M4 | 8.78 | 3510 | 3690 | 4390 | 4570 | 5270 | 7020 | 7900 | 9130 | 10700 |
M5 | 14.2 | 5680 | 5960 | 7100 | 7380 | 8520 | 11350 | 12800 | 14800 | 17300 |
M6 | 20.1 | 8040 | 8440 | 10000 | 10400 | 12100 | 16100 | 18100 | 20900 | 24500 |
M7 | 28.9 | 11600 | 12100 | 14400 | 15000 | 17300 | 23100 | 26100 | 30100 | 35300 |
M8 | 36.6 | 14600b | 15400 | 18300b | 19000 | 22000 | 29200b | 32900 | 38100b | 44600 |
M10 | 58 | 23200b | 24400 | 29000b | 30200 | 34800 | 46400b | 52200 | 60300b | 70800 |
M12 | 84.3 | 33700 | 35400 | 42200 | 43800 | 50600 | 67400c | 75900 | 87700 | 103000 |
M14 | 115 | 46000 | 48300 | 57500 | 59800 | 69000 | 92000c | 104000 | 120000 | 140000 |
M16 | 157 | 62800 | 65900 | 78500 | 81600 | 94000 | 125000c | 141000 | 163000 | 192000 |
M18 | 192 | 76800 | 80600 | 96000 | 99800 | 115000 | 159000 | — | 200000 | 234000 |
M20 | 245 | 98000 | 103000 | 122000 | 127000 | 147000 | 203000 | — | 255000 | 299000 |
M22 | 303 | 121000 | 127000 | 152000 | 158000 | 182000 | 252000 | — | 315000 | 370000 |
M24 | 353 | 141000 | 148000 | 176000 | 184000 | 212000 | 293000 | — | 367000 | 431000 |
M27 | 459 | 184000 | 193000 | 230000 | 239000 | 275000 | 381000 | — | 477000 | 560000 |
M30 | 561 | 224000 | 236000 | 280000 | 292000 | 337000 | 466000 | — | 583000 | 684000 |
M33 | 694 | 278000 | 292000 | 347000 | 361000 | 416000 | 576000 | — | 722000 | 847000 |
M36 | 817 | 327000 | 343000 | 408000 | 425000 | 490000 | 678000 | — | 850000 | 997000 |
M39 | 976 | 390000 | 410000 | 488000 | 508000 | 586000 | 810000 | — | 1020000 | 1200000 |
a As,公称的计算见9.1.6.1。 | ||||||||||
b 6az螺纹(GB/T 22029)的热浸镀锌紧固件,应按GB/T 5267.3中附录A的规定。 | ||||||||||
c 对栓接结构为:70000N(M12)、95500N(M14)和130000 N(M16)。 |
表5 保证载荷(粗牙螺纹)
螺纹 | 螺纹公称 | 性能等级 | |||||||||
规格(d) | 应力截面积 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9/12.9 | |
As,公称a/mm2 | 保证载荷Fp(As,公称×Sp,公称)/N | ||||||||||
M3 | 5.03 | 1130 | 1560 | 1410 | 1910 | 2210 | 2920 | 3270 | 4180 | 4880 | |
M3.5 | 6.78 | 1530 | 2100 | 1900 | 2580 | 2980 | 3940 | 4410 | 5630 | 6580 | |
M4 | 8.78 | 1980 | 2720 | 2460 | 3340 | 3860 | 5100 | 5710 | 7290 | 8520 | |
M5 | 14.2 | 3200 | 4400 | 3980 | 5400 | 6250 | 8230 | 9230 | 11800 | 13800 | |
M6 | 20.1 | 4520 | 6230 | 5630 | 7640 | 8840 | 11600 | 13100 | 16700 | 19500 | |
M7 | 28.9 | 6500 | 8960 | 8090 | 11000 | 12700 | 16800 | 18800 | 24000 | 28000 | |
M8 | 36.6 | 8240b | 11400 | 10200b | 13900 | 16100 | 21200b | 23800 | 30400b | 35500 | |
M10 | 58 | 13000b | 18000 | 16200b | 22000 | 25500 | 33700b | 37700 | 48100b | 56300 | |
M12 | 84.3 | 19000 | 26100 | 23600 | 32000 | 37100 | 48900c | 54800 | 70000 | 81800 | |
M14 | 115 | 25900 | 35600 | 32200 | 43700 | 50600 | 66700c | 74800 | 95500 | 112000 | |
M16 | 157 | 35300 | 48700 | 44000 | 59700 | 69100 | 91000c | 102000 | 130000 | 152000 | |
M18 | 192 | 43200 | 59500 | 53800 | 73000 | 84500 | 115000 | — | 159000 | 186000 | |
M20 | 245 | 55100 | 76000 | 68600 | 93100 | 108000 | 147000 | — | 203000 | 238000 | |
M22 | 303 | 68200 | 93900 | 84800 | 115000 | 133000 | 182000 | — | 252000 | 294000 | |
M24 | 353 | 79400 | 109000 | 98800 | 134000 | 155000 | 212000 | — | 293000 | 342000 | |
M27 | 459 | 103000 | 142000 | 128000 | 174000 | 202000 | 275000 | — | 381000 | 445000 | |
M30 | 561 | 126000 | 174000 | 157000 | 213000 | 247000 | 337000 | — | 466000 | 544000 | |
M33 | 694 | 156000 | 215000 | 194000 | 264000 | 305000 | 416000 | — | 576000 | 673000 | |
M36 | 817 | 184000 | 253000 | 229000 | 310000 | 359000 | 490000 | — | 678000 | 792000 | |
M39 | 976 | 220000 | 303000 | 273000 | 371000 | 429000 | 586000 | — | 810000 | 947000 | |
a As,公称 的计算见9.1.6.1。 | |||||||||||
b 6az螺纹(GB/T 22029)的热浸镀锌紧固件,应按GB/T 5267.3中附录A的规定。 | |||||||||||
c 对栓接结构为:50700 N(M12)、68800 N(M14)和94500 N(M16)。 |
表6 最小拉力载荷(细牙螺纹)
螺纹规格(d×P) | 螺纹公称 | 性能等级 | ||||||||
应力截面积As,公称a/mm2 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9/12.9 | |
最小拉力载荷Fm,min(As,公称×Rm,min)/N | ||||||||||
M8×1 | 39.2 | 15700 | 16500 | 19600 | 20400 | 23500 | 31360 | 35300 | 40800 | 47800 |
M10×1.25 | 61.2 | 24500 | 25700 | 30600 | 31800 | 36700 | 49000 | 55100 | 63600 | 74700 |
M10×1 | 64.5 | 25800 | 27100 | 32300 | 33500 | 38700 | 51600 | 58100 | 67100 | 78700 |
M12×1.5 | 88.1 | 35200 | 37000 | 44100 | 45800 | 52900 | 70500 | 79300 | 91600 | 107000 |
M12×1.25 | 92.1 | 36800 | 38700 | 46100 | 47900 | 55300 | 73700 | 82900 | 95800 | 112000 |
M14×1.5 | 125 | 50000 | 52500 | 62500 | 65000 | 75000 | 100000 | 112000 | 130000 | 152000 |
M16×1.5 | 167 | 66800 | 70100 | 83500 | 86800 | 100000 | 134000 | 150000 | 174000 | 204000 |
M18×1.5 | 216 | 86400 | 90700 | 108000 | 112000 | 130000 | 179000 | — | 225000 | 264000 |
M20×1.5 | 272 | 109000 | 114000 | 136000 | 141000 | 163000 | 226000 | — | 283000 | 332000 |
M22×1.5 | 333 | 133000 | 140000 | 166000 | 173000 | 200000 | 276000 | — | 346000 | 406000 |
M24×2 | 384 | 154000 | 161000 | 192000 | 200000 | 230000 | 319000 | — | 399000 | 469000 |
M27×2 | 496 | 198000 | 208000 | 248000 | 258000 | 298000 | 412000 | — | 516000 | 605000 |
M30×2 | 621 | 248000 | 261000 | 310000 | 323000 | 373000 | 515000 | — | 646000 | 758000 |
M33×2 | 761 | 304000 | 320000 | 380000 | 396000 | 457000 | 632000 | — | 791000 | 928000 |
M36×3 | 865 | 346000 | 363000 | 432000 | 450000 | 519000 | 718000 | — | 900000 | 1055000 |
M39×3 | 1030 | 412000 | 433000 | 515000 | 536000 | 618000 | 855000 | — | 1070000 | 1260000 |
a As,公称的计算见9.1.6.1。 |
表7 保证载荷(细牙螺纹)
螺纹规格(d×P) | 螺纹公称 | 性能等级 | ||||||||
应力截面积As,公称a/mm2 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9/12.9 | |
最小拉力载荷Fm,min(As,公称×Rm,min)/N | ||||||||||
M8×1 | 39.2 | 8820 | 12210 | 11000 | 14900 | 17200 | 22700 | 25500 | 32500 | 38000 |
M10×1.25 | 51.2 | 13800 | 19000 | 17100 | 23300 | 26900 | 35500 | 39800 | 50800 | 59400 |
M10x1 | 64.5 | 14500 | 20000 | 18100 | 24500 | 28400 | 37400 | 41900 | 53500 | 62700 |
M12×1.5 | 88.1 | 19800 | 27300 | 24700 | 33500 | 38800 | 51100 | 57300 | 73100 | 85500 |
M12×1.25 | 92.1 | 20700 | 28600 | 25800 | 35000 | 40500 | 53400 | 59900 | 76400 | 89300 |
M14×1.5 | 125 | 28100 | 38800 | 35000 | 47500 | 55000 | 72500 | 81200 | 104000 | 121000 |
M16×1.5 | 167 | 37600 | 51800 | 46800 | 63500 | 73500 | 96900 | 109000 | 139000 | 162000 |
M18×1.5 | 216 | 48600 | 67000 | 60500 | 82100 | 95000 | 130000 | — | 179000 | 210000 |
M20×1.5 | 272 | 61200 | 84300 | 76200 | 103000 | 120000 | 163000 | — | 226000 | 264000 |
M22×1.5 | 333 | 74900 | 103000 | 93200 | 126000 | 1146000 | 200000 | — | 276000 | 323000 |
M24×2 | 384 | 86400 | 119000 | 108000 | 146000 | 169000 | 230000 | — | 319000 | 372000 |
M27×2 | 496 | 112000 | 154000 | 139000 | 188000 | 218000 | 298000 | — | 412000 | 481000 |
M30×2 | 621 | 140000 | 192000 | 174000 | 236000 | 273000 | 373000 | — | 515000 | 602000 |
M33×2 | 761 | 171000 | 236000 | 213000 | 289000 | 335000 | 457000 | — | 632000 | 738000 |
M36×3 | 865 | 195000 | 268000 | 242000 | 329000 | 381000 | 519000 | — | 718000 | 839000 |
M39×3 | 1030 | 232000 | 319000 | 288000 | 391000 | 453000 | 618000 | — | 855000 | 999000 |
a As,公称 的计算见9.1.6.1。 |