6 材料
6.1 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。
6.2 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 |
6.3 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,见附录b。
7 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。
第8章规定了各种型式尺寸紧固件可适用的试验方法。
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(见8.2和9.3)。
表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 | 0.90 | 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~表7规定了最小拉力载荷和保证载荷。
表4 最小拉力载荷——粗牙螺纹
螺纹规格a d | 公称应力截面积 as,公称b/mm2 | 性能等级 | ||
8.8f | 9.8f | 10.9f | ||
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 d | 公称应力截面积 as,公称b/mm2 | 性能等级 | ||
8.8f | 9.8f | 10.9f | ||
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 d×p | 公称应力截面积 as,公称a/mm2 | 性能等级 | ||
8.8f | 9.8f | 10.9f | ||
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 d×p | 公称应力截面积 as,公称a/mm2 | 性能等级 | ||
8.8f | 9.8f | 10.9f | ||
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。 |
8 试验方法的适用性
8.1 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。
8.2 紧固件的承载能力
8.2.1 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:
a) 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。
8.2.2 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)。
8.3 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。
有争议时,应采用第9章规定的试验方法。
8.4 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。
有争议时,应采用第9章规定的试验方法。
8.5 需方的选择
需方可按第9章的试验方法,从8.6中选择适当的试验系列控制接收的紧固件质量。
8.6 对紧固件或机械加工试件可实施的试验
8.6.1 通则
按第9章的试验方法,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。
8.6.2 可适用的试验方法
表8~表12给出了适用于紧固件试件的试验方法,方格中内容的含义:
可实施,可按第9章实施试验
但有争议时,必须按第9章实施。
可实施,但仅在有明确规定时
能按第9章实施试验:
——对指定的某一性能,作为可替换的试验(如,当拉力试验可实施时,而采用扭矩试验),或
——在产品标准或需方在订货时,如有要求,作为特殊试验(如冲击试验)。
不可实施
该试验不能实施:
——因紧固件的形状和/或尺寸影响(如,长度太短而不能试验、无头的);
——因其仅适用于特殊类型的紧固件(如,高温螺纹紧固件)。
8.6.3 交付试验结果
当需方要求交付试验结果的专门订单时,他们应按第9章的规定,并从表8~表12中选取试验方法。需方如有特殊试验要求,应在订货时由双方协议。
表8 ff1试验系列 全承载能力的螺栓和螺钉成品
性能 (见表3) | 试验方法 | 性能等级 | ||||
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 d≤10mm | 1.5d≤l<3d | 9.6 | ||
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 1.6mm≤d≤10mm b≥1d 2p | 9.8 | b | ||
12 | 表面缺陷 | 表面缺陷检查 | 9.10 | |||
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 (见表3) | 试验方法 | 性能等级 | |||
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 | 9.10 |
|
|
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 (见表3) | 试验方法 | 性能等级 | |||
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 | 9.10 |
|
|
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 (见表3) | 试验方法 | 性能等级 | ||
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 | 9.10 | |
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 (见表3) | 试验方法 | 性能等级 | ||
8.8f、9.8f、10.9f | ||||
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 | 9.10 |
|
a 螺杆为:lt≥3.2d。 b l≥2.5d和b≥2d。 |
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