非调质钢螺栓螺钉的机械性能

材料技术条件
材料牌号、化学成分、铁素体晶粒度和力学性能等材料技术条件,应符合附录A的规定。
适用的紧固件
细晶非调质钢线材适用的紧固件产品、规格和性能等级应符合表2的规定。

表2 适用的紧固件产品、规格和性能等级

材料牌号 螺纹公称直径 性能等级 适用的产品
MFT8 5~16 8.8F、08.8F 螺栓、螺钉、螺柱和螺杆
MFT9 5~16 9.8F、09.8F
MFT10 5~16 10.9F、010.9F 螺柱和螺杆

推荐的工艺
为保证冷加工成形的螺栓、螺钉、螺柱和螺杆的性能,应进行稳定化处理。推荐的细晶非调质钢热轧盘条加工紧固件的使用准则。

机械和物理性能
在环境温度为10℃~35℃(夏比摆锤冲击试验为-20℃)的条件下,按第9章规定的试验方法进行试验时,紧固件产品应符合表3的规定。
注: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。

3 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能

分项条号 机械和物理性能 性能等级
8.8F 9.8F 10.9F
1 抗拉强度Rm/MPa 公称a  800 900 1000
min 800 900 1040
2 规定非比例伸长0.2%的应力,RP0.2/MPa 公称a  640 720 900
min 640 720 940
3 保证应力SPb/MPa 公称 580 650 830
保证应力比SP,公称/RP0.2 min 0.91 0.9 0.88
4 机械加工试件的断后伸长率A/% min 12 10 9
5 机械加工试件的断面收缩率Z/% min 52 48 48
6 头部坚固性 不得断裂
7 维氏硬度 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 破坏扭矩MB/Nm min 见GB/T 3098.13
11 吸收能量KVc,d/J min 27
12 表面缺陷 GB/T 5779.1e
a 性能等级的标记制度仅要求规定公称值,见第5章。
b 表5和表7规定了保证载荷。
C 在-20℃试验温度下测定的数值。
d 适用于d=l6mm。
e 如用GB/T 5779.3 代替,应由供需双方协议。

表4 最小拉力载荷——粗牙螺纹

螺纹规格a 公称应力截面积 性能等级
8.8F 9.8F 10.9F
d AS,公称b/mm2 最小拉力载荷,Fm,min(AS,公称×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 在螺纹标记中不标记螺距者,应为粗牙螺距。
b AS,公称的计算见9.1.6.1。
C 用于热浸镀锌的6az螺纹紧固件,可按GB/T 5267.3附录A降低数值。

表5 保证载荷——粗牙螺纹

螺纹规格a 公称应力截面积 性能等级
8.8F 9.8F 10.9F
d AS,公称b/mm2 最小拉力载荷,Fm,min(AS,公称×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 在螺纹标记中不标记螺距者,应为粗牙螺距。
b AS,公称的计算见9.1.6.1。
c 用于热浸镀锌的6az螺纹紧固件,可按GB/T 5267.3附录A降低数值。

表6 最小拉力载荷——细牙螺纹

螺纹规格 公称应力截面积 性能等级
8.8F 9.8F 10.9F
d×P AS,公称a/mm2 最小拉力载荷,Fm,min(AS,公称×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,公称的计算见9.1.6.1。

表7 保证载荷一细牙螺纹

螺纹规格 公称应力截面积 性能等级
8.8F 9.8F 10.9F
d×P AS,公称a/mm2 保证载荷,FP(AS,公称×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,公称的计算见9.1.6.1。

试验方法的适用性
通则
有两个试验系列组合,可对表3规定的紧固件机械和物理性能进行试验。FF组用于紧固件成品试验。而MP组用于紧固件材料性能试验。FF和MP组又分为:FF1、FF2、FF3、FF4、MP1和MP2,适用于各种类型的紧固件。然而,由于规格大小和/或承载能力的影响,对所有型式或规格的紧固件,不可能都能按表3规定的全部项目进行试验。
紧固件的承载能力
全承载能力的紧固件
全承载能力的紧固件(标准化的或非标准化的)应按FF1、FF2或MP2试验系列对紧固件实物进行拉力试验:
对ds>d2 的紧固件,断裂应发生在螺纹部分;
对ds≈d2 的紧固件,断裂应发生在螺纹部分或无螺纹杆部;
b) 其最小拉力载荷Fm,min应符合表4或表6的规定。
降低承载能力的紧固件
降低承载能力的紧固件(标准或非标准的),虽然材料性能符合GB/T 3098本部分的规定,但因几何尺寸的原因,如按FF1、FF2或MP2对其成品进行拉力试验时,则达不到承载能力的要求。
当按FF3或FF4进行拉力试验时,降低承载能力的紧固件通常不断在螺纹部分。
与螺纹的最小拉力载荷相比,因几何尺寸原因降低承载能力的紧固件有两种类型:
a) 螺栓或螺钉的头部设计: 带或不带外扳拧的降低头部高度的螺栓,或带内扳拧的扁圆头、低圆柱头或某些沉头螺钉(见表10)。FF3试验系列适用于这些紧固件。
b) 杆部设计:适用于不要求,或不按GB/T 3098本部分规定的承载能力,如腰状杆螺栓。FF4试验系列适用于这些紧固件(GB/T 3098的本部分不适用于此类产品)。
制造者的选择
制造者可选择自己的工序控制和检验方法,使其生产的紧固件符合表3的规定。
供方的选择
供方可选择自己的试验方法,使其提供的紧固件符合表3的规定。
对紧固件或机械加工试件可实施的试验
通则
按试验方法,表8~表12规定了FF1~FF3、MP1和MP2的适用性。
表8~表10为紧固件成品的试验,提供了FF1~FF3试验系列。
——FF1用于测定标准头部和标准杆或细杆(全承载能力的)即ds>d2 或ds≈d2 的螺栓和螺钉成品性能,见表8;
——FF2用于测定标准杆或细杆(全承载能力的)即ds>d2 或ds≈d2 的螺柱和螺杆成品性能,见表9;
——FF3用于测定ds>d2 或ds≈d2,并且降低承载能力的螺栓和螺钉成品性能,见表10, 其降低承载能力的原因为:
a) 低的头部高度或带或不带外扳拧结构;
b) 带内扳拧结构的扁圆头或低圆柱头;
c) 带内扳拧结构的某些沉头。
表11、表12紧固件材料性能试验和/或改进工艺的试验,提供了MP1和MP2试验系列。FF1~FF3也可用于这一目的。
——MP1用于机械加工试件测定紧固件材料性能和/或改进工艺的试验,见表11;
——MP2用于紧固件成品测定全承载能力紧固件实物(ds>d2 或ds≈d2)的材料性能和/或改进工艺的试验,见表12。

表8 FF1试验系列 全承载能力的螺栓和螺钉成品

性能 试验方法 性能等级
8.8F、9.8F、10.9F
(见表3) d<5mm或 d≥5mm或
l<2.5d或 l≥2.5d或
b<2d b≥2d
1 最小抗拉强度Rm,min 楔负载拉力试验 9.1 NF a
拉力试验(Rm) 9.2 NF a
3 保证应力SP,公称 保证载荷试验 9.4 NF
6 头部坚固性 头部坚固性试验 1.5d≤l<3d 9.6
d≤10mm l≥3d
7或8或9 硬度 硬度试验 9.7
10 破坏扭矩MB,min 扭矩试验 9.8  b
1.6mm≤d≤10mm
b≥1d+2P
12 表面缺陷 表面缺陷检查 9.1
a 对d≥5mm、l≥2d和b<2d的紧固件,还应满足9.1.5 或9.2.5的要求。
b 可以代替拉力试验,有争议时应使用拉力试验。

表9 FF2试验系列 全承载能力的螺柱和螺杆成品

性能 试验方法 性能等级
8.8F、9.8F、10.9F
(见表3) d<5mm或 d≥5mm或
l<3d或 l≥3d或
b<2d b≥2d
1 最小抗拉强度Rm,min 拉力试验(Rm) 9.2 NF a
3 保证应力SP,min 保证载荷试验 9.4 NF
7或8或9 硬度 硬度试验 9.7
12 表面缺陷 表面缺陷检查 9.1
a 如螺柱断裂在拧入金属端的螺纹长度bm内,可以最小硬度代替Rm,min,或者按9.5用机械加工试件测定抗拉强度Rm。

表10 FF3试验系列 降低承载能力的螺栓和螺钉成品

性能 试验方法 性能等级
8.8F、9.8F、10.9F
(见表3) d<5mm或 d≥5mm或
l<2.5d或 l≥2.5d或
b<2d b≥2d
1 最小拉力载荷 因头部设计原因,拉力试验不断在未旋合螺纹的长度内 9.2 NF a
7或8或9 硬度 硬度试验 9.7
12 表面缺陷 表面缺陷检查 9.1
a 最小拉力载荷,见相关产品标准。

表11 MP1试验系列 用机械加工试件测定材料性能

性能 试验方法 性能等级
8.8F、9.8F、10.9F
(见表3) 5≤d≤16mm和
d0≥3mm和b≥d和l≥d+26mm
a,b,c
1 最小抗拉强度Rm,min 机械加工试件的拉力试验 9.2
2 规定非比例伸长0.2%的最小应力RP0.2,min
4 机械加工试件的最小断后伸长率Amin
5 机械加工试件的最小断面收缩率Zmin
7或8或9 硬度 硬度试验 9.7
11 最小吸收能量KVmin 冲击试验d=16mm和ld或lt≥55mm 9.9
12 表面缺陷e 表面缺陷检查 9.1
a 如测定螺柱和螺杆,最小总长度应在公式中增加1d。
b 对螺栓和螺钉,测定Zmin则l≥d+20mm。
c 对螺柱和螺杆,浏定Zmin则l≥2d+20mm。
d 头的实心部分可包括在内。
e 在机械加工之前实施。

表12 MP2试验系列 用全承载能力的螺栓、螺钉、螺柱和螺杆实物测定材料性能

性能 试验方法 性能等级
8.8F、9.8F、10.9F
(见表3) d≥5mm和b≥2.2d和l≥2.7da
1 最小抗拉强度Rm,min 紧固件实物拉力试验(Rm) 9.2 b
3 保证应力载荷SP 紧固件实物保证载荷试验 9.4 b
7或8或9 硬度 硬度试验 9.7
12 表面缺陷 表面缺陷检查 9.1
a 螺杆为:lt≥3.2d。
b l≥2.5d和b≥2d。

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