Einführung in den GB/T 3098.16-Standard
Diese Norm legt die mechanischen Eigenschaften von Gewindestiften aus Edelstahl und ähnlichen, nicht zugbeanspruchten Verbindungselementen fest, wobei der Schwerpunkt auf austenitischen Edelstahlsorten liegt. Sie gewährleistet Zuverlässigkeit in korrosiven Umgebungen, wie beispielsweise in der Schifffahrt oder der chemischen Industrie, durch die Definition von chemischen Zusammensetzungen und Leistungskriterien. Die Einhaltung von GB/T 3098.16-2014 garantiert, dass die Verbindungselemente den Betriebsbelastungen standhalten, ohne zu versagen.
Ingenieure sollten dies bei der Auswahl von Werkstoffen berücksichtigen, die ein Gleichgewicht zwischen Korrosionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit aufweisen, und Probleme wie interkristalline Korrosion durch geeignete Legierungswahl vermeiden.
Chemische Zusammensetzung
Die chemische Zusammensetzung der für Gewindestifte verwendeten austenitischen Edelstahlgruppen ist in Tabelle 2 gemäß GB/T 3098.6-2014 aufgeführt. Hersteller wählen die Zusammensetzung innerhalb vorgegebener Bereiche, sofern nichts anderes vereinbart ist. Bei Anwendungen mit interkristalliner Korrosionsgefahr ist eine Prüfung gemäß GB/T 4334 durchzuführen. Stabilisierte Stähle der Gruppen A3/A5 oder kohlenstoffarme Stähle (≤ 0,031 TP3T) der Gruppen A2/A4 sind vorzuziehen.
- Die Zusammensetzungen maximieren die Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitiger Erhaltung der Formbarkeit.
- Anpassungen wie der Ersatz von Schwefel durch Selen verbessern die Bearbeitbarkeit in der A1-Gruppe.
- Die Stabilisierung mit Titan oder Niob verhindert die Ausfällung von Karbiden.
| Typ | Gruppe | Chemische Zusammensetzung (Massenanteil) / %A | Notiz | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | |||
| Austenitisch | A1 | 0.12 | 1 | 6.5 | 0.2 | 0,15 bis 0,35 | 16–19 | 0.7 | 5 bis 10 | 1,75 bis 2,25 | b, c, d |
| A2 | 0.1 | 1 | 2 | 0.05 | 0.03 | 15–20 | —e | 8–19 | 4 | f, g | |
| A3 | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17–19 | —e | 9–12 | 1 | h | |
| A4 | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16 bis 18,5 | 2～3 | 10–15 | 4 | g, i | |
| A5 | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16 bis 18,5 | 2～3 | 10,5–14 | 1 | Hi | |
A Maximalwerte, sofern nicht anders angegeben.
B Schwefel kann durch Selen ersetzt werden.
c Liegt der Nickelgehalt unter 8%, muss der Mindestmangangehalt 5% betragen.
D Wenn der Nickelgehalt 8% übersteigt, ist kein Mindestkupfergehalt vorgeschrieben.
e Der Molybdängehalt kann nach Ermessen des Herstellers hinzugefügt werden; gegebenenfalls sollten Grenzwerte angegeben werden.
f Liegt der Chromgehalt unter 17%, muss der Mindestnickelgehalt 12% betragen.
G Bei Edelstahl mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,03% kann der Stickstoffgehalt 0,22% erreichen.
h Zur Stabilisierung: Titan ≥ (5×C%) bis 0,8% oder Niob/Tantal ≥ (10×C%) bis 1,0%.
ich Bei größeren Durchmessern kann der Kohlenstoffanteil auf 0,12% erhöht werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
Mechanische Eigenschaften
Allgemeine Anforderungen
Für die Zulassung müssen Stellschrauben die Werte in Tabelle 3 und 4 erfüllen. Diese Eigenschaften gewährleisten die Haltbarkeit unter den Drehmoment- und Härteanforderungen bei Montageanwendungen.
- Die konsistente Leistung wird anhand festgelegter Tests überprüft.
- Anwendbar auf die Härteklassen 12H und 21H.
Garantiertes Drehmoment für Gewindestifte
Die Gewindestifte entsprechen dem in Tabelle 3 angegebenen Mindestdrehmoment und wurden bei festgelegten Längen getestet, um den Einsatz in der Praxis zu simulieren.
| Nenngewindedurchmesser d | MindesttestlängeA / mm | Härteklasse | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Flacher Punkt | Kegelspitze | Dog Point | Cup Point | 12 Uhr | 21 Uhr | |
| 1.6 | 2.5 | 3 | 3 | 2.5 | 0.03 | 0.05 |
| 2 | 4 | 4 | 4 | 3 | 0.06 | 0.1 |
| 2.5 | 4 | 4 | 5 | 4 | 0.18 | 0.3 |
| 3 | 4 | 5 | 6 | 5 | 0.25 | 0.42 |
| 4 | 5 | 6 | 8 | 6 | 0.8 | 1.4 |
| 5 | 6 | 8 | 8 | 6 | 1.7 | 2.8 |
| 6 | 8 | 8 | 10 | 8 | 3 | 5 |
| 8 | 10 | 10 | 12 | 10 | 7 | 12 |
| 10 | 12 | 12 | 16 | 12 | 14 | 24 |
| 12 | 16 | 16 | 20 | 16 | 25 | 42 |
| 16 | 20 | 20 | 25 | 20 | 63 | 105 |
| 20 | 25 | 25 | 30 | 25 | 126 | 210 |
| 24 | 30 | 30 | 35 | 30 | 200 | 332 |
A Die Mindestlänge entspricht mindestens einer vollen Stecktiefe gemäß den Produktnormen.
Härteanforderungen
Die Stellschrauben müssen die in Tabelle 4 angegebenen Härtewerte erreichen, da diese für die Verschleißfestigkeit und die Tragfähigkeit entscheidend sind.
| Härte | Härteklasse | |
|---|---|---|
| 12 Uhr | 21 Uhr | |
| Vickers-Härte HV | 125–209 | ≥210 |
| Brinellhärte HB | 123～213 | ≥214 |
| Rockwell-Härte HRB | 70–95 | ≥96 |
Härteprüfung
Prüfungen sind gemäß GB/T 231.1 (HB), GB/T 230.1 (HRB) oder GB/T 4340.1 (HV) durchzuführen. Bei Streitigkeiten ist der Vickers-Standard als Grundlage zu verwenden. Für die Genauigkeit sind die Verfahren gemäß GB/T 3098.3 zu befolgen.
- Eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung kann die Ergebnisse verfälschen.
- Prüfen Sie an mehreren Stellen die Gleichmäßigkeit innerhalb der Produktionschargen.
Anhänge
Anhang B: Zusammensetzungen austenitischer Edelstähle (nach ISO 683-13:1986)
Dieser informative Anhang enthält detaillierte Zusammensetzungen für austenitische Stähle und hilft so bei der Materialauswahl für spezifische Einsatzumgebungen.
| StahltypA | Chemische ZusammensetzungB (Massenanteil) / % | GruppenbezeichnungD | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si max | Mn max | P max | S | N | Cr | Mo | Nb | Nic | Se min | Ti | Cu | ||
| 10 | 0,030 max | 1 | 2 | 0.045 | 0,030 max | — | 17,0 bis 19,0 | — | — | 9,0 bis 12,0 | — | — | — | A2e |
| 19aN | 0,030 max | 1 | 2 | 0.045 | 0,030 max | 0,12 bis 0,22 | 16,5 bis 18,5 | 2,5 bis 3,0 | — | 11,5 bis 14,5 | — | — | — | A4e |
Anmerkungen aus dem Anhang: Die Typennummern sind vorläufig; nicht aufgeführte Elemente dürfen nur mit Zustimmung hinzugefügt werden; Verunreinigungen durch Schrott sind zu vermeiden.
Anhang C: Austenitische Edelstähle für Kaltumformung und Strangpressen (nach ISO 4954:1993)
Dieser Anhang listet Zusammensetzungen auf, die für Kaltumformverfahren optimiert sind und eine gute Verarbeitbarkeit ohne Einbußen bei der Festigkeit gewährleisten.
| StahlsortenbezeichnungA | Chemische ZusammensetzungB (Massenanteil) / % | Gruppenbezeichnungc | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NEIN. | Name | ISO 4954:1979 | C | Si max | Mn max | P max | S Max | Cr | Mo | Ni | Andere | |
| 78 | X 2 CrNi 18 10 E | D20 | ≤0,030 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17,0 bis 19,0 | — | 9,0 bis 12,0 | — | A2D |
| 88 | X 3 CrNiCu 18 9 3 E | D32 | ≤0,04 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17,0 bis 19,0 | — | 8,5 bis 10,5 | Cu:3,00～4,00 | A2 |
Anmerkungen: Die Bezeichnungen enthalten fortlaufende Nummern und ISO-Namen; keine nicht aufgeführten Elementzusätze; Verunreinigungen vermeiden, um optimale Eigenschaften zu gewährleisten.
Anhang E: Relative magnetische Permeabilität von austenitischen Edelstählen
Bei magnetempfindlichen Anwendungen sollten Sie Metallurgen konsultieren. Austenitische Stähle sind im lösungsgeglühten Zustand nicht magnetisch, können aber durch Kaltverformung magnetisch werden. Relative Permeabilität μr misst die Magnetisierung; Werte nahe 1 deuten auf eine geringe Permeabilität hin.
- Beispiel: A2: μr ≈1,8
- A4: μr ≈1,015
- A4L: μr ≈1,005
- F1: μr ≈5
Einsatz in Elektronik- oder Medizingeräten, bei denen ein geringer Magnetismus unerlässlich ist.
Häufig gestellte Fragen
Welche Edelstahlgruppe wird für die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion empfohlen?
Bevorzugt werden stabilisierte A3- oder A5-Gruppen oder kohlenstoffarme A2/A4-Gruppen mit ≤0,031 TP3T-Kohlenstoff. Die Eignung für aggressive Umgebungen ist gemäß GB/T 4334 zu prüfen.
Wie beeinflusst die Kaltverformung die magnetischen Eigenschaften von Stellschrauben?
Kaltverformung kann in austenitischen Stählen Magnetismus hervorrufen. Wählen Sie für Anwendungen, die nichtmagnetische Verbindungselemente erfordern, Stähle mit niedriger Permeabilität wie A4L.
Was passiert, wenn die Ergebnisse der Härteprüfung außerhalb der in Tabelle 4 angegebenen Bereiche liegen?
Die Charge ist zurückzuweisen, da sie möglicherweise auf eine unsachgemäße Wärmebehandlung hinweist. Eine erneute Prüfung mittels Vickers-Härteprüfung ist durchzuführen, und die Herstellungsprozesse sind zu untersuchen.
Können die chemischen Zusammensetzungen über Tabelle 2 hinaus angepasst werden?
Nur nach Vereinbarung zwischen Käufer und Hersteller. Nicht autorisierte Änderungen können die Korrosionsbeständigkeit oder die mechanische Integrität beeinträchtigen.
Warum müssen Mindestprüflängen für Drehmomentprüfungen festgelegt werden?
Um einen vollständigen Eingriff der Buchse zu gewährleisten, die tatsächliche Nutzung zu simulieren und vorzeitiges Versagen aufgrund unzureichenden Halts während der Installation zu verhindern.
Wie wählt man zwischen den Härteklassen 12H und 21H?
12H für allgemeine Anwendungen mit Korrosionsbeständigkeit; 21H für höhere Festigkeitsanforderungen, wie z. B. vibrationsanfällige Baugruppen, wobei ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Zähigkeit und Härte angestrebt wird.
