Introducción a la norma GB/T 3098.15-2014
La norma GB/T 3098.15-2014 especifica las propiedades mecánicas de las tuercas de acero inoxidable utilizadas en elementos de fijación. Esta norma garantiza la fiabilidad en diversas aplicaciones industriales al definir los requisitos de marcado, composición química, rendimiento mecánico y ensayos. Se aplica a tuercas fabricadas con aceros inoxidables austeníticos, martensíticos y ferríticos, abarcando grados de rendimiento adecuados para diferentes capacidades de carga y condiciones ambientales. El cumplimiento de esta norma garantiza que las tuercas cumplan con criterios rigurosos de resistencia, resistencia a la corrosión y durabilidad, lo que la convierte en un elemento esencial para los ingenieros en el diseño y la fabricación mecánica.
Marcado, identificación y acabado superficial
El sistema de marcado para tuercas de acero inoxidable incluye el grupo de acero y el grado de rendimiento, separados por un guion. La primera parte indica el grupo de acero (A para austenítico, C para martensítico, F para ferrítico), seguida de un número que indica el rango de composición química. La segunda parte representa el grado de rendimiento, expresado como 1/10 del límite elástico en MPa para tuercas con altura m ≥ 0,8D, o con un cero inicial para tuercas más delgadas (0,5D ≤ m < 0,8D).
- Ejemplo: A2-70 – Acero austenítico, trabajado en frío, límite elástico mínimo 700 MPa (para tuercas m ≥ 0,8D).
- Ejemplo: C4-70 – Acero martensítico, templado y revenido, límite elástico mínimo de 700 MPa.
- Ejemplo: A2-035 – Acero austenítico, trabajado en frío, límite elástico mínimo de 350 MPa (para tuercas más delgadas).
Los aceros austeníticos de bajo contenido de carbono (C ≤ 0,03%) pueden incluir una “L” (p. ej., A4L-80). Las superficies pasivadas según GB/T 5267.4 incluyen una “P” (p. ej., A4-80P). Las tuercas con un diámetro nominal D ≥ 5 mm deben estar claramente marcadas en una de las caras de apoyo o en un lateral. La identificación del fabricante es obligatoria siempre que sea posible. El embalaje debe incluir las marcas del fabricante, el grupo de acero, el grado de rendimiento y el número de lote según GB/T 90.3. Salvo que se especifique lo contrario, las tuercas se limpian y pulen; se recomienda la pasivación para una mayor resistencia a la corrosión.
Composición química
La composición química de los aceros inoxidables para tuercas se detalla en la Tabla 1, conforme a la norma GB/T 3098.6-2014. Los fabricantes seleccionan las composiciones dentro de cada grupo, salvo acuerdo contrario. Para riesgos de corrosión intergranular, se recomienda realizar la prueba según la norma GB/T 4334; se aconseja el uso de aceros estabilizados A3/A5 o aceros A2/A4 con bajo contenido de carbono (C ≤ 0,03%).
| Categoría | Grupo | Composición química (fracción de masa)/% | Notas | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| do | Si | Minnesota | PAG | S | norte | Cr | Mes | Ni | Cu | Otros | |||
| Austenítico | A1 | 0.12 | 1 | 6.5 | 0.2 | 0.15~0.35 | — | 16~19 | 0.7 | 5~10 | 1.75~2.25 | — | 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 | — | 16~18.5 | 2~3 | 10~15 | 4 | — | soldado americano | |
| A5 | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | — | 16~18.5 | 2~3 | 10.5~14 | 1 | — | Hola | |
| Martensítico | C1 | 0.09~0.15 | 1 | 1 | 0.05 | 0.03 | — | 11.5~14 | — | 1 | — | — | i |
| C3 | 0.17~0.25 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | — | 16~18 | — | 1.5~2.5 | — | — | — | |
| C4 | 0.08~0.15 | 1 | 1.5 | 0.06 | 0.15~0.35 | — | 12~14 | 0.6 | 1 | — | — | bi | |
| Ferrítico | F1 | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | — | 15~18 | — j | 1 | — | — | k,l |
Notas: a Valores máximos a menos que se especifique. b El azufre puede ser reemplazado por selenio. c Si Ni 8%, no hay límite mínimo de Cu. e Mo opcional por el fabricante. f Si Cr < 17%, mín. Ni = 12%. g Para máx. C=0,03%, máx. N=0,22%. h Ti ≥5×C% a 0,8%, o Nb/Ta ≥10×C% a 1,0%. i Para diámetros mayores, C más alto hasta 0,12% para austenítico. j Mo opcional. k Ti ≥5×C% a 0,8%. l Nb/Ta ≥10×C% a 1,0%.
Esta composición garantiza una resistencia óptima a la corrosión y una gran resistencia mecánica, e incluye apéndices con ejemplos de las normas ISO para aplicaciones especializadas.
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas deben cumplir con las Tablas 2 y 3 para su aceptación, incluyendo la dureza (para aceros templados/revenidos C1, C3, C4) y las pruebas de carga de prueba. No todos los grados son aplicables a todas las tuercas; consulte las normas del producto.
Tabla 2: Propiedades mecánicas – Grupos de aceros austeníticos
| Categoría | Grupo | Grado de rendimiento | Límite elástico SP/MPa mín. | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Tuercas m≥0,8D | Tuercas 0,5D≤m<0,8D | Tuercas m≥0,8D | Tuercas 0,5D≤m<0,8D | ||
| Austenítico | A1, A2, A3, A4, A5 | 50 | 025 | 500 | 250 |
| 70 | 035 | 700 | 350 | ||
| 80 | 040 | 800 | 400 | ||
Tabla 3: Propiedades mecánicas – Grupos de aceros martensíticos y ferríticos
| Categoría | Grupo | Grado de rendimiento | Límite elástico SP/MPa mín. | Dureza | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tuercas m≥0,8D | Tuercas 0,5D≤m<0,8D | Tuercas m≥0,8D | Tuercas 0,5D≤m<0,8D | media pensión | CDH | Alto voltaje | ||
| Martensítico | C1 | 50 | 025 | 500 | 250 | 147~209 | — | 155~220 |
| 70 | — | 700 | — | 209~314 | 20~34 | 220~330 | ||
| 110 a | 055 a | 1100 | 550 | — | 36~45 | 350~440 | ||
| C3 | 80 | 040 | 800 | 400 | 228~323 | 21~35 | 240~340 | |
| C4 | 50 | — | 500 | — | 147~209 | — | 155~220 | |
| 70 | 035 | 700 | 350 | 209~314 | 20~34 | 220~330 | ||
| Ferrítico | F1 b | 45 | 020 | 450 | 200 | 128~209 | — | 135~220 |
| 60 | 030 | 600 | 300 | 171~271 | — | 180~285 | ||
a Templado y revenido, revenido mínimo 275 °C, D ≤ 24 mm. b Ablandado.
Estas propiedades sirven de guía para la selección de aplicaciones que requieren niveles de resistencia específicos, teniendo en cuenta el tratamiento térmico y las dimensiones de las tuercas.
Métodos de prueba
Los ensayos de dureza para aceros martensíticos y ferríticos se realizan según las normas GB/T 231.1 (HB), GB/T 230.1 (HRC) o GB/T 4340.1 (HV), con Vickers como referencia. Los procedimientos se ajustan a la norma GB/T 3098.2; los valores deben estar dentro de los rangos de la Tabla 3. Los ensayos de carga de prueba según la norma GB/T 3098.2 garantizan la capacidad de carga sin fallas.
- Realizar pruebas de dureza en superficies preparadas.
- Aplique la carga de prueba gradualmente y manténgala así para verificar su integridad.
- Utilice equipos calibrados para mayor precisión.
Estos métodos proporcionan una verificación fiable del rendimiento de las tuercas en ensamblajes reales.
Apéndices: Detalles técnicos adicionales
Los apéndices ofrecen información detallada:
- Apéndice B: Composición del acero inoxidable según la norma ISO 683-13, con ejemplos de tipos ferríticos, martensíticos y austeníticos.
- Apéndice D: Materiales que reducen el agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por cloruros, por ejemplo, X2CrNiMoN17-13-5 con composiciones específicas para entornos de alto riesgo como piscinas.
- Apéndice E: Relaciones de límite elástico a alta temperatura (por ejemplo, A2/A4 a 400 °C: 70%) y aplicabilidad a baja temperatura (A2/A3 hasta -200 °C).
- Apéndice G: Permeabilidad magnética relativa (por ejemplo, A2 ≈1,8, no magnética en estado recocido en solución, pero puede volverse magnética después del trabajo en frío).
Consulte estas recomendaciones para aplicaciones especializadas, asegurándose de que la selección de materiales minimice riesgos como la corrosión o las interferencias magnéticas.
Preguntas frecuentes
- ¿Cuál es la diferencia entre las tuercas de acero inoxidable A2 y A4?
- El acero A2 es un acero austenítico de uso general con buena resistencia a la corrosión, mientras que el A4 incluye molibdeno para una mayor resistencia en ambientes con cloruros, según las composiciones de la Tabla 1.
- ¿Cómo selecciono el grado de rendimiento adecuado para una tuerca?
- Elija en función de los requisitos de tensión de prueba y la altura de la tuerca; por ejemplo, grado 70 para 700 MPa en tuercas m ≥ 0,8D, considerando las cargas de aplicación y las Tablas 2/3.
- ¿Qué pruebas se requieren para la aceptación de tuercas de acero inoxidable?
- Dureza para los grupos martensíticos/ferríticos y carga de prueba para todos, según los métodos de la sección 3, garantizando el cumplimiento de las propiedades mecánicas especificadas.
- ¿Se pueden utilizar estas tuercas en aplicaciones de alta temperatura?
- Sí, pero consulte el Apéndice E para conocer la reducción de la resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas; por ejemplo, A2 conserva la resistencia 70% a 400 °C bajo cargas no cíclicas.
- ¿Cómo mitigar la corrosión intergranular en tuercas austeníticas?
- Utilice variantes con bajo contenido de carbono (por ejemplo, A4L) o A3/A5 estabilizado, probado según la norma GB/T 4334, tal como se recomienda en la sección de composición química.
- ¿Qué marcado debe llevar el embalaje?
- Incluya el identificador del fabricante, el grupo de acero/grado de rendimiento según la Figura 1 y el número de lote según GB/T 90.3 para garantizar la trazabilidad.
