Introducción a la norma GB/T 3098.3-2016
Este artículo ofrece una descripción detallada de la norma GB/T 3098.3-2016, que especifica las propiedades mecánicas de los tornillos prisioneros como parte de la serie de elementos de fijación. Abarca aspectos esenciales como la composición química y los requisitos de rendimiento mecánico, garantizando el cumplimiento para su fabricación y aplicación en ingeniería mecánica. Comprender estas especificaciones es fundamental para seleccionar los materiales y tratamientos térmicos adecuados que permitan lograr la resistencia y durabilidad deseadas en los sistemas de fijación.
Tabla de contenido
- Composición química
- Propiedades mecánicas
- Preguntas frecuentes (FAQ)
Composición química
La composición química de los materiales utilizados para tornillos prisioneros según la norma GB/T 3098.3-2016 es fundamental para garantizar las propiedades mecánicas requeridas tras el tratamiento térmico. Esta sección describe los límites permisibles de carbono, fósforo, azufre y otros elementos en diferentes grados de dureza. La selección adecuada del material, basada en estas composiciones, ayuda a prevenir problemas como la fragilidad o la templabilidad insuficiente. Por ejemplo, un mayor contenido de carbono en grados de mayor dureza favorece los procesos de temple y revenido para lograr una resistencia superior.
| Grado de dureza | Dureza Vickers HV mín. | Material | Tratamiento térmico¹ | C%, máx.² | C%, min² | P%, máx.² | S%, máx.² | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 14H | 140 | Acero carbonoc | / | 0.5 | / | 0.11 | 0.15 | |
| 22H | 220 | Acero carbonod | Templado y revenido | 0.5 | 0.19 | 0.05 | 0.05 | |
| 33H | 330 | Acero carbonod | Templado y revenido | 0.5 | 0.19 | 0.05 | 0.05 | |
| – | 45H | 450 | Acero carbonoDelaware | Templado y revenido | 0.5 | 0.45 | 0.05 | 0.05 |
| – | 450 | Acero al carbono con elementos añadidosd (boro, manganeso o cromo, etc.) | Templado y revenido | 0.5 | 0.28 | 0.05 | 0.05 | |
| – | 450 | Acero aleadod,f | Templado y revenido | 0.5 | 0.3 | 0.05 | 0.05 | |
- No se permite el endurecimiento superficial.
- En caso de disputa, se realizará un análisis del producto.
- Se puede utilizar acero de fácil mecanizado, con un contenido máximo de plomo de 0,35%, fósforo de 0,11% y azufre de 0,34%.
- Se puede utilizar acero con un contenido máximo de plomo de 0,35%.
- Aplicable únicamente para d ≤ M16.
- Estos aceros aleados deberán contener al menos uno de los siguientes elementos con contenidos mínimos: cromo 0,30%, níquel 0,30%, molibdeno 0,20%, vanadio 0,10%. Cuando estén presentes dos, tres o cuatro elementos de aleación, el contenido total no deberá ser inferior a 70% de la suma de los contenidos mínimos individuales.
Estas directrices garantizan que los tornillos de fijación mantengan su integridad bajo carga. Los ingenieros deben verificar la composición mediante ensayos certificados para cumplir con los estándares de la industria, especialmente en aplicaciones de alta exigencia como el montaje de maquinaria.
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas definidas en GB/T 3098.3-2016 incluyen valores de dureza medidos mediante los métodos Vickers, Brinell y Rockwell, así como límites de descarburación y dureza superficial. Estas propiedades son esenciales para evaluar la idoneidad de los tornillos prisioneros en diversos entornos, garantizando su resistencia a la deformación y la rotura. Por ejemplo, los grados de dureza más altos, como el 45H, son ideales para condiciones exigentes, pero requieren un control preciso de la descarburación para preservar la resistencia de la rosca.
| Grado de dureza | Dureza Vickers HV10 máx. | Dureza Brinell HBW F=30D² min | Dureza Brinell HBW F=30D² máx. | Dureza Rockwell HRB mín. | Dureza Rockwell HRB máxima | Dureza Rockwell HRC mín. | Dureza Rockwell HRC máxima | Altura de la capa no descarburizada de la rosca E/mm mín. | Altura máxima de la capa de descarburación completa de la rosca G/mm | Dureza superficial HV0.3 máx. | Sin carburación HV0.3 máximo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 14H | 290 | 133 | 276 | 75 | 105 | – | – | – | – | – | – |
| 22H | 300 | 209 | 285 | 95 | a | a | 30 | 1/2 H1 | 0.015 | 320 | c |
| 33H | 440 | 314 | 418 | – | – | 33 | 44 | 2/3 H1 | 0.015 | 450 | c |
| 45H | 560 | 428 | 532 | – | – | 45 | 53 | 3/4 H1 | b | 580 | c |
- Para el grado 22H, al realizar la prueba de dureza Rockwell, utilice los valores mínimos de HRB y los valores máximos de HRC.
- Para 45H, no se permite una capa de descarburación completa.
- Al medir la dureza de la superficie y del núcleo con HV0.3, la dureza de la superficie no debe exceder la dureza del núcleo en más de 30 unidades HV.
El cumplimiento de estas propiedades mecánicas es fundamental para el control de calidad. Las pruebas periódicas mediante métodos estandarizados pueden guiar a los fabricantes en la optimización de los procesos de producción, como los ciclos de tratamiento térmico, para satisfacer las expectativas de rendimiento en aplicaciones reales.
Preguntas frecuentes (FAQ)
- ¿Cuál es la finalidad de la norma GB/T 3098.3-2016?
- Esta norma especifica las propiedades mecánicas de los tornillos prisioneros, garantizando que cumplan con los requisitos de dureza, composición del material e integridad superficial en aplicaciones de fijación. Sirve de guía a los fabricantes para la producción de componentes fiables para sistemas mecánicos.
- ¿Cómo seleccionar el grado de dureza adecuado para los tornillos de fijación?
- Elija según las necesidades de la aplicación: 14H para usos de baja tensión, 22H o 33H para cargas moderadas y 45H para aplicaciones que requieren alta resistencia. Considere factores como la capacidad de carga y las condiciones ambientales para seleccionar la calidad adecuada de sus propiedades mecánicas.
- ¿Cuáles son los principales elementos de aleación permitidos en el acero aleado de grado 45H?
- Los aceros aleados deben contener al menos uno de los siguientes elementos: cromo (mín. 0,30%), níquel (mín. 0,30%), molibdeno (mín. 0,20%) o vanadio (mín. 0,10%). En el caso de múltiples elementos, el contenido total debe ser de al menos 70%, que corresponde a la suma de los mínimos individuales.
- ¿Cuáles son los límites de descarburación y por qué son importantes?
- Los límites incluyen alturas mínimas de capas no descarburizadas (por ejemplo, 3/4 H1 para 45H) y descarburación completa máxima (0,015 mm para 22H y 33H). Esto evita el debilitamiento de las roscas, asegurando la retención del par y la resistencia a la fatiga durante el servicio.
- ¿Cuál es la diferencia entre el acero al carbono y el acero aleado en esta norma?
- El acero al carbono depende de su contenido de carbono para su templabilidad, mientras que el acero aleado incorpora elementos como Cr y Ni para mejorar sus propiedades. Las aleaciones 45H ofrecen mayor tenacidad y resistencia a la corrosión para entornos exigentes.
- ¿Cómo deben resolverse las disputas sobre la composición química?
- En caso de controversia, realice un análisis del producto según las directrices de la norma para verificar el cumplimiento de los límites especificados para elementos como C, P y S.
