Einführung in den Standard GB/T 3098.25-2020
GB/T 3098.25-2020 ist eine wichtige nationale Norm in China, die umfassende Richtlinien für die Auswahl von Verbindungselementen aus Edelstahl und Nickellegierungen auf Basis ihrer mechanischen Eigenschaften bietet. Diese Norm ist Teil der umfassenderen Normenreihe GB/T 3098, die sich mit den mechanischen Eigenschaften von Verbindungselementen befasst und sich insbesondere auf Werkstoffe wie austenitische, martensitische, ferritische und Duplex-Edelstähle sowie Nickellegierungen konzentriert. Ihr Hauptzweck ist es, Ingenieure, Konstrukteure und Hersteller bei der Auswahl geeigneter Verbindungselemente für Anwendungen zu unterstützen, die hohe Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Dauerhaftigkeit unter verschiedenen Umgebungsbedingungen erfordern, beispielsweise in der Schifffahrt, der chemischen Industrie und bei hohen Temperaturen.
Der Geltungsbereich dieser Norm umfasst detaillierte Tabellen zur chemischen Zusammensetzung, die die Massenanteile wichtiger Elemente wie Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn), Phosphor (P), Schwefel (S), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Stickstoff (N), Niob (Nb) und Titan (Ti) angeben. Diese Zusammensetzungen sind mit ISO-Codes, entsprechenden Verbindungselementgruppen und verwandten Normen verknüpft, um Kompatibilität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Beispielsweise greift die Norm auf GB/T 3098.6 für Schrauben und Bolzen aus Edelstahl, GB/T 3098.15 für Muttern und weitere Normen für spezielle Anwendungen zurück.
In der Praxis hilft dieser Leitfaden, Risiken durch Materialversagen zu minimieren, indem er Zusammensetzungen spezifiziert, die Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Streckgrenze und Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion verbessern. Er enthält außerdem Hinweise zur Vermeidung unbeabsichtigter Elementzusätze während der Fertigung, um die Abschreckbarkeit, die mechanischen Eigenschaften und die Anwendbarkeit zu erhalten. Fachleute im Maschinenbau nutzen diese Norm, um die Auswahl von Verbindungselementen zu optimieren und die Einhaltung internationaler Normen wie ISO 3506 und EN-Normen sicherzustellen.
Zu den wichtigsten Vorteilen zählen erhöhte Sicherheit in Bauteilen, Kosteneffizienz durch geeignete Werkstoffauswahl und verbesserte Leistungsfähigkeit in aggressiven Umgebungen. Austenitische Stähle werden beispielsweise aufgrund ihrer nichtmagnetischen Eigenschaften und ihrer guten Umformbarkeit bevorzugt, während Duplex-Stähle ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bieten. Diese Norm fördert bewährte Verfahren in der Werkstoffwissenschaft und betont die Bedeutung präziser Legierungszusammensetzung für die Erzielung der gewünschten mechanischen Eigenschaften. Durch die Einhaltung dieser Richtlinien können Unternehmen Ausfallzeiten und Wartungskosten aufgrund von Verschleiß an Verbindungselementen reduzieren.
Chemische Zusammensetzungen von austenitischen Edelstählen
Tabelle 1 aus GB/T 3098.25-2020 beschreibt die chemische Zusammensetzung austenitischer Edelstähle und verweist auf GB/T 3098.6, GB/T 3098.15, GB/T 3098.16 und GB/T 3098.21. Diese Zusammensetzungen sind entscheidend für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit von Verbindungselementen. Die Werte sind als Massenanteile in Prozent angegeben, wobei es sich meist um Maximalwerte handelt, sofern nicht Bereiche oder Minimalwerte angegeben sind. Austenitische Stähle zeichnen sich durch ihre hervorragende Umformbarkeit, Schweißbarkeit und Oxidationsbeständigkeit aus und eignen sich daher ideal für Verbindungselemente in korrosiven Umgebungen.
Die Tabelle listet ISO-Codes zusammen mit den Elementzusammensetzungen auf, darunter C, Si, Mn, P, S, Cr, Mo, Ni, Cu, N, Nb und Ti, und ordnet sie entsprechenden Verbindungselementgruppen wie A1, A2, A2L, A3, A4, A4L, A5 und A8 zu. Beispielsweise weist ISO 4305-303-00-I (Gruppe A1) einen C-Gehalt von bis zu 0,12 %, einen Cr-Gehalt von 17,0–19,0 % und einen S-Gehalt von ≥ 0,15 % für eine verbesserte Bearbeitbarkeit auf. Diese Spezifikationen gewährleisten eine gleichbleibende Leistungsfähigkeit, beispielsweise den Erhalt der austenitischen Struktur für nichtmagnetische Eigenschaften.
Hinweise betonen, dass nicht spezifizierte Elemente – außer zur Raffination – nicht ohne Zustimmung des Käufers hinzugefügt werden dürfen und dass Vorkehrungen gegen Verunreinigungen, die die Eigenschaften beeinträchtigen, getroffen werden müssen. Die Gruppen entsprechen weitgehend, aber nicht identisch anderen GB/T-Normen. Diese Daten helfen bei der Auswahl von Werkstoffen für spezifische Belastungen und Temperaturen und beugen Problemen wie Spannungsrisskorrosion vor.
| ISO-Code | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | N | Nb | Ti | Gruppe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4305-303-00-I | 0.12 | 1 | 2 | 0.06 | ≥0,15 | 17.0~19.0 | – | 8.0~10.0 | 1 | 0.1 | – | – | A1 |
| 4301-304-00-I | 0.07 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.5~19.5 | – | 8.0~10.5 | – | 0.1 | – | – | A2 |
| 4307-304-03-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.5~19.5 | – | 8.0~10.5 | – | 0.1 | – | – | A2L |
| 4311-304-53-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.5~19.5 | – | 8.0~11.0 | – | 0.12~0.22 | – | – | A2L |
| 4567-304-98-X | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 8.0~10.5 | 1.0~3.0 | – | – | – | A2 |
| 4567-304-30-I | 0.04 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 8.0~10.5 | 3.0~4.0 | 0.1 | – | – | A3 |
| 4541-321-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 9.0~12.0 | – | – | – | 5×C~0,70 | A3 |
| 4550-347-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 9.0~12.0 | – | – | 10×C~1,00 | – | A3 |
| 4401-316-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.0~18.0 | 2.00~3.00 | 10.0~13.0 | – | 0.1 | – | – | A4 |
| 4404-316-03-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.5~18.5 | 2.00~3.00 | 10.0~13.0 | – | 0.1 | – | – | A4L |
| 4406-316-53-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.5~18.5 | 2.00~3.00 | 10.0~12.5 | – | 0.12~0.22 | – | – | A4L |
| 4578-316-76-E | 0.04 | 1 | 2 | 0.045 | 0.015 | 16.5~17.5 | 2.00~2.50 | 10.0~11.0 | 3.0~3.5 | 0.1 | – | – | A4 |
| 4571-316-35-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.5~18.5 | 2.00~2.50 | 10.5~13.5 | – | – | – | 5×C~0,70 | A5 |
| 4529-089-26-I | 0.02 | 0.75 | 2 | 0.035 | 0.015 | 19.0~21.0 | 6.0~7.0 | 24.0~26.0 | 0.5~1.5 | 0.15~0.25 | – | – | A8 |
| 4547-312-54-I | 0.02 | 0.7 | 1 | 0.035 | 0.015 | 19.5~20.5 | 6.0~7.0 | 17.5~18.5 | 0.50~1.00 | 0.18~0.25 | – | – | A8 |
| 4478-083-67-U | 0.03 | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 20.0~22.0 | 6.0~7.0 | 23.5~25.5 | 0.75 | 0.18~0.25 | – | – | A8 |
Chemische Zusammensetzungen von martensitischen, ferritischen und Duplexstählen
Tabelle 2 beschreibt die chemischen Zusammensetzungen von martensitischen, ferritischen und Duplex-Edelstählen, die für Verbindungselemente mit hohen Festigkeitsanforderungen und mittlerer Korrosionsbeständigkeit unerlässlich sind. Martensitische Stähle lassen sich durch Wärmebehandlung härtbar machen, ferritische Stähle bieten gute Duktilität, und Duplex-Stähle kombinieren austenitische und ferritische Phasen für überlegene Festigkeit und Lochfraßbeständigkeit.
ISO-Codes sind Elementen und Gruppen wie C1, C3, C4, F1, D2, D4, D6 und D8 zugeordnet. Für martensitische Werkstoffe definiert ISO 4006-410-00-I (C1) einen Kohlenstoffgehalt von 0,08–0,15 % und einen Chromgehalt von 11,5–13,5 %. Beispiele für Duplex-Verbundwerkstoffe sind ISO 4462-318-03-I (D6) mit einem Chromgehalt von 21,0–23,0 % und einem Molybdängehalt von 2,5–3,5 %. Die Anmerkungen enthalten Angaben zu den Wolfram-Anforderungen für bestimmte Codes sowie PREN-Berechnungen zur Duplex-Erkennung.
| ISO-Code | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | N | Nb | Ti | Gruppe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Martensitische Edelstähle | |||||||||||||
| 4006-410-00-I | 0.08~0.15 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 11.5~13.5 | – | 0.75 | – | – | – | – | C1 |
| 4021-420-00-I | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | C1 |
| 4028-420-00-I | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | C1 |
| 4057-431-00-X | 0.12~0.22 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 15.0~17.0 | – | 1.50~2.50 | – | – | – | – | C3 |
| 4005-416-00-I | 0.08~0.15 | 1 | 1.5 | 0.04 | ≥0,15 | 12.0~14.0 | 0.6 | – | – | – | – | – | C4 |
| Ferritische Edelstähle | |||||||||||||
| 4016-430-00-I | 0.08 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | 16.0~18.0 | – | – | – | – | – | – | Formel 1 |
| Duplex-Edelstähle | |||||||||||||
| 4482-320-01-X | 0.03 | 1 | 4.0~6.0 | 0.035 | 0.03 | 19.5~21.5 | 0.10~0.60 | 1.50~3.50 | 1 | 0.05~0.20 | – | – | D2 |
| 4362-323-04-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.035 | 0.015 | 22.0~24.5 | 0.10~0.60 | 3.5~5.5 | 0.10~0.60 | 0.05~0.20 | – | – | D2 |
| 4062-322-02-U | 0.03 | 1 | 2 | 0.04 | 0.01 | 21.5~24.0 | 0.45 | 1.00~2.90 | – | 0.16~0.28 | – | – | D4 |
| 4162-321-01-E | 0.04 | 1 | 4.0~6.0 | 0.04 | 0.015 | 21.0~22.0 | 0.10~0.80 | 1.35~1.90 | 0.10~0.80 | 0.20~0.25 | – | – | D4 |
| 4662-824-41-X | 0.03 | 0.7 | 2.50~4.0 | 0.035 | 0.005 | 23.0~25.0 | 1.00~2.00 | 3.0~4.5 | 0.10~0.80 | 0.20~0.30 | – | – | D4 |
| 4462-318-03-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.035 | 0.015 | 21.0~23.0 | 2.5~3.5 | 4.5~6.5 | – | 0.10~0.22 | – | – | D6 |
| 4481-312-60-J | 0.03 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 24.0~26.0 | 2.5~3.5 | 5.5~7.5 | – | 0.08~0.30 | – | – | D6 |
| 4410-327-50-E | 0.03 | 1 | 2 | 0.035 | 0.015 | 24.0~26.0 | 3.0~4.5 | 6.0~8.0 | – | 0.24~0.35 | – | – | D8 |
| 4501-327-60-I | 0.03 | 1 | 1 | 0.03 | 0.01 | 24.0~26.0 | 3.0~4.0 | 6.0~8.0 | 0.5~1.0 | 0.20~0.30 | – | – | D8 |
| 4507-325-20-I | 0.03 | 0.7 | 2 | 0.035 | 0.015 | 24.0~26.0 | 3.0~4.0 | 6.0~8.0 | 1.0~2.5 | 0.20~0.30 | – | – | D8 |
Chemische Zusammensetzungen von Hochtemperatur-Edelstählen und Nickellegierungen
Tabelle 3 umfasst Zusammensetzungen für Hochtemperaturanwendungen, darunter martensitische Stähle und austenitische, ausscheidungshärtende Stähle mit Nickellegierungen. Diese Werkstoffe sind für hohe Temperaturen ausgelegt und bieten Kriechfestigkeit und Oxidationsschutz.
Zu den Gruppen gehören CH0, CH1, CH2, V oder VH, VW, SD, SB und 718. Bei der Nickellegierung 2,4668 (718) liegt der C-Gehalt zwischen 0,02 und 0,08 %, der Ni-Gehalt ist hoch (50,00–55,00 %) und der Mo-Gehalt ist hoch (2,80–3,30 %). Anmerkungen enthalten detaillierte Angaben zu weiteren Elementen wie V, Al, B, Co, Fe und Nb für spezifische Codes.
| ISO-Code | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | N | Nb | Ti | Gruppe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Martensitische Edelstähle | |||||||||||||
| 4021-420-00-I | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | CH0 |
| 4028-420-00-I | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | CH1 |
| 4057-431-00-X | 0.12~0.22 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 15.0~17.0 | – | 1.50~2.5 | – | – | – | – | CH2 |
| 4923-422-77-E | 0.18~0.24 | 0.5 | 0.40~0.90 | 0.025 | 0.015 | 11.0~12.5 | 0.8~1.2 | 0.30~0.80 | – | – | – | – | V oder VH |
| 1.4913 | 0.17~0.23 | 0.5 | 0.40~0.90 | 0.025 | 0.015 | 10.0~11.5 | 0.50~0.80 | 0.20~0.60 | – | 0.05~0.10 | 0.25~0.55 | – | VW |
| Austenitische Ausscheidungshärtung von Edelstählen und Nickellegierungen | |||||||||||||
| 4980-662-86-X | 0.08 | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 13.5~16.0 | 1.0~1.5 | 24.0~27.0 | – | – | – | 1.90~2.35 | SD |
| 2.4952 | 0.04~0.10 | 1 | 1 | 0.02 | 0.015 | 18.0~21.0 | – | ≥65 | 0.2 | – | – | 1.80~2.70 | SB |
| 2.4668 | 0.02~0.08 | 0.035 | 0.035 | 0.015 | 0.015 | 17.0~21.0 | 2.80~3.30 | 50.00~55.00 | 0.3 | – | – | 0.60~1.20 | 718 |
Gängige Werkstoffsorten für Kaltumformungsbefestigungselemente – Austenitisch
Tabelle A.1 listet gängige austenitische Stahlsorten für Kaltumformungsbefestigungen auf und verweist auf Kategorien, Gruppen, ISO-Codes, europäische Bezeichnungen, ASTM-Codes, US-amerikanische Bezeichnungen, GB/T-Positionen, GB/T-20878-Codes und zugehörige Normen. Dies erleichtert die Materialauswahl für die Serienfertigung von Schrauben und Bolzen.
| Kategorie | Gruppe | ISO-Code | Europäischer Kodex | Europäische Güteklasse | ASTM-Code | US-Name | GB/T-Position | GB/T 20878 Code | Verwandte Standards |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sulfidiertes Austenit | A1 | 4305-303-00-I | 1.4305 | X8CrNiS18-9 | S30300 | 303 | Kapitel 5, Tabelle 1 | S30317 | ASTM A959, EN 10088-3 |
| A1 | 4570-303-31-I | 1.457 | X6CrNiCuS18-9-2 | S30331 | 303Cu | GB/T 3098.6 GB/T 3098.15 | – | EN 10088-3 | |
| Allzweck-Austenit | A2L | 4307-304-03-I | 1.4307 | X2CrNi18-9 | S30403 | 304L | Kapitel 5, Tabelle 1 | S30403 | ASTM A959, EN 10088-3, EN 10263-5, EN 10269 |
