Introducción a la norma GB/T 3098.1-2010
Esquema del artículo
Este artículo ofrece una visión general completa de la norma GB/T 3098.1-2010, centrándose en las propiedades mecánicas de pernos, tornillos y espárragos fabricados con aceros al carbono y aleados. La estructura es la siguiente:
- Introducción a la Norma
- Sistema de marcado y materiales
- Propiedades mecánicas y físicas
- Pautas de solicitud y aplicabilidad de la prueba
- Preguntas frecuentes (FAQ)
Introducción a la Norma
La norma GB/T 3098.1-2010 especifica las propiedades mecánicas y físicas de pernos, tornillos y espárragos fabricados en acero al carbono o acero aleado, ensayados a temperaturas ambiente entre 10 °C y 35 °C. Esta norma se aplica a elementos de fijación con diámetros de rosca nominales de 1,6 mm a 39 mm, lo que garantiza un rendimiento uniforme en aplicaciones estructurales, automotrices y de maquinaria.
Define clases de propiedades basadas en la resistencia a la tracción, el límite elástico, la elongación, la dureza y otras métricas, lo que promueve el control de calidad y la seguridad. En consonancia con la norma ISO 898-1:2009, facilita la compatibilidad internacional al tiempo que cumple con los requisitos específicos de las normas de fabricación chinas.
- Ámbito de aplicación: Cubre elementos de fijación de acero al carbono y aleado en condiciones estándar.
- Actualizaciones clave: Especificaciones mejoradas para clases de alta resistencia y métodos de ensayo.
- Importancia: Garantiza que los elementos de fijación cumplan con los requisitos de carga y durabilidad en ingeniería.
Sistema de marcado y materiales
El sistema de marcado de clase de propiedad utiliza dos números separados por un punto, donde el de la izquierda indica la resistencia a la tracción nominal (Rmetro) en MPa dividido por 100, y la derecha representa la relación de fluencia multiplicada por 10. Por ejemplo, “8.8” denota una resistencia a la tracción de 800 MPa y una relación de fluencia de 0.8.
Los materiales deben cumplir con los límites de composición química y los requisitos de tratamiento térmico para lograr las propiedades deseadas. Son comunes los aceros al carbono con elementos añadidos como boro, manganeso o cromo, con temperaturas mínimas de revenido especificadas para garantizar su templabilidad.
| Dígito después del decimal | .6 | .8 | .9 |
|---|---|---|---|
| Relación | 0.6 | 0.8 | 0.9 |
Para elementos de fijación con capacidad de carga reducida y propiedades equivalentes a 8.8, márquelos como “08.8”.
| Clase de propiedad | Material y tratamiento térmico | Límites de composición química (análisis de cuchara %) | Temperatura de templado mín. (°C) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| do | P máx. | S máx. | B máx. | ||||
| mín. | máximo | ||||||
| 4.6 | Acero al carbono o acero al carbono con aditivos | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | No especificado | — |
| 4.8 | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | |||
| 5.6 | 0.13 | 0.55 | 0.05 | 0.06 | |||
| 5.8 | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | |||
| 6.8 | 0.15 | 0.55 | 0.05 | 0.06 | |||
| 8.8 | Acero al carbono con aditivos (por ejemplo, B, Mn, Cr) templado y revenido. | 0.15 | 0.4 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| Acero al carbono templado y revenido | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| Acero aleado templado y revenido | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| 9.8 | Acero al carbono con aditivos, templado y revenido. | 0.15 | 0.4 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| Acero al carbono templado y revenido | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| Acero aleado templado y revenido | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| 10.9 | Acero al carbono con aditivos, templado y revenido. | 0.20 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| Acero al carbono templado y revenido | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| Acero aleado templado y revenido | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| 12.9 | Acero aleado templado y revenido | 0.3 | 0.5 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| 12.9 | Acero al carbono con aditivos, templado y revenido. | 0.28 | 0.5 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 380 |
Notas:
- El análisis del producto se aplica en caso de disputa.
- Boro hasta 0,005%, controlado por titanio y/o aluminio para el boro no efectivo.
- Para las clases 4.6 y 5.6, puede ser necesario un tratamiento térmico para los elementos de fijación conformados en frío a fin de garantizar la ductilidad.
- Aceros de fácil mecanizado permitidos para ciertas clases con un máximo de S 0,34%, P 0,11%, Pb 0,35%.
- Para aceros al boro con C < 0,25%, el Mn mínimo es 0,6% para 8,8, 0,7% para 9,8 y 10,9.
- Para clases superiores, los materiales deben garantizar la presencia de martensita 90% en el núcleo antes del revenido.
- Los aceros aleados contienen al menos uno de los siguientes elementos: Cr 0,30%, Ni 0,30%, Mo 0,20%, V 0,10%.
- No se observa capa de fosfuro blanco en superficies de clase 12.9; eliminar antes del tratamiento térmico.
- Utilice la clase 12.9 con precaución debido al riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Estas especificaciones sirven de guía para la selección de materiales, garantizando que los elementos de fijación alcancen la resistencia requerida y la resistencia a modos de fallo como la fragilización por hidrógeno.
Propiedades mecánicas y físicas
Los elementos de fijación deben cumplir con las propiedades mecánicas especificadas a temperatura ambiente, incluyendo la resistencia a la tracción, el límite elástico, la elongación, la dureza y la energía de impacto. Se describen los métodos de ensayo para verificar el cumplimiento.
| No. | Propiedad mecánica o física | Clase de propiedad | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9,8 (d≤16 mm) | 10.9 | 12.9 | |||||
| d≤16 mm | d>16 mm | ||||||||||||
| 1 | Resistencia a la tracción Rmetro (MPa) | nom | 400 | 400 | 500 | 500 | 600 | 800 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | |
| mín. | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 800 | 830 | 900 | 1040 | 1220 | |||
| 2 | Menor límite elástico ReL (MPa) | nom | 240 | — | 300 | — | — | — | — | — | — | — | |
| mín. | 240 | — | 300 | — | — | — | — | — | — | — | |||
| 3 | Tensión a 0,2% elongación no proporcional Rp0.2 (MPa) | nom | — | — | — | — | — | 640 | 640 | 720 | 900 | 1080 | |
| mín. | — | — | — | — | — | 640 | 660 | 720 | 940 | 1100 | |||
| 4 | Tensión a 0,0048d de elongación no proporcional para el sujetador de tamaño completo Rpf (MPa) | nom | — | 320 | — | 400 | 480 | — | — | — | — | — | |
| mín. | — | 340 | — | 420 | 480 | — | — | — | — | — | |||
| 5 | Resistencia a la prueba Spag (MPa) | nom | 225 | 310 | 280 | 380 | 440 | 580 | 600 | 650 | 830 | 970 | |
| índice de resistencia a la tracción | 0.94 | 0.91 | 0.93 | 0.9 | 0.92 | 0.91 | 0.91 | 0.9 | 0.88 | 0.88 | |||
| 6 | Alargamiento tras fractura para piezas de ensayo mecanizadas A (%) | mín. | 22 | — | 20 | — | — | 12 | 12 | 10 | 9 | 8 | |
| 7 | Reducción del área después de la fractura para piezas de prueba mecanizadas Z (%) | mín. | — | 52 | 52 | 48 | 48 | 44 | |||||
| 18 | discontinuidades superficiales | GB/T 5779.1 | GB/T 5779.3 | ||||||||||
Notas:
- Valores no aplicables a pernos estructurales.
- Para pernos estructurales d ≥ M12.
- Valores nominales únicamente a efectos de designación.
- Rp0.2 puede medirse si ReL No se puede determinar.
- Rpf Los valores mínimos para 4,8, 5,8 y 6,8 están bajo investigación.
- Cargas de prueba en las Tablas 5 y 7.
- La dureza final puede ser menor para ciertas clases.
- Se aplican límites de dureza superficial; en algunos casos, no más de 30 HV por encima del núcleo.
- Ensayo de impacto a -20 °C para d ≥ 16 mm.
- GB/T 5779.3 podrá sustituirse por acuerdo.
Estas propiedades garantizan que los elementos de fijación funcionen correctamente bajo las cargas especificadas, y pruebas como las de tracción y dureza verifican su calidad. Para aplicaciones de alta resistencia, tenga en cuenta el efecto del tamaño en la capacidad de carga.
Pautas de solicitud y aplicabilidad de la prueba
La norma proporciona métodos de ensayo para la verificación, aplicables a elementos de fijación de tamaño real o a muestras mecanizadas. Tenga en cuenta los factores ambientales, el par de apriete y los tratamientos superficiales para evitar fallos como la descarburación o la fragilización.
- Utilice las clases apropiadas según los requisitos de carga; por ejemplo, 10.9 para entornos de alta exigencia.
- Aplicar pruebas de tracción, carga de prueba, dureza e impacto según el tamaño y la clase.
- Para elementos de fijación galvanizados por inmersión en caliente, consulte la norma GB/T 5267.3.
- Garantizar el marcado para la trazabilidad y el cumplimiento de la normativa.
- Precaución con la clase 12.9 en condiciones corrosivas.
Estas directrices ayudan a seleccionar y probar los elementos de fijación, mejorando la fiabilidad de los conjuntos mecánicos.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Qué significa la marca de clase de propiedad como "8.8"?
Indica una resistencia a la tracción nominal de 800 MPa y un índice de límite elástico de 0,8, lo que garantiza una identificación estandarizada del rendimiento para su selección en diseños de ingeniería.
¿Cómo influye la composición de los materiales en el rendimiento de los elementos de fijación?
Las composiciones con elementos añadidos como el boro mejoran la templabilidad, lo que permite clases de resistencia más altas al tiempo que limitan P y S para evitar la fragilidad, según los límites de la Tabla 2.
¿Cuándo deben realizarse las pruebas de impacto?
Para d ≥ 16 mm y clases que requieren un mínimo de 27 J a -20 °C, para evaluar la tenacidad en aplicaciones de baja temperatura y evitar fallas frágiles.
¿Qué implicaciones tiene la descarburación en las roscas?
Reduce la resistencia; la norma especifica una profundidad máxima de descarburación completa de 0,015 mm y una altura mínima sin descarburar para mantener la capacidad de carga.
¿Cómo se alinea esta norma con la ISO 898-1?
Se trata de una modificación de la norma ISO 898-1:2009, con clases de propiedades similares pero adaptadas al contexto chino, lo que garantiza la interoperabilidad global en las especificaciones de los elementos de fijación.
¿Qué pruebas son aplicables a los sujetadores de tamaño real?
Los ensayos de tracción, de carga de prueba y de tracción en cuña verifican el rendimiento en condiciones reales, especialmente para tamaños en los que las muestras mecanizadas pueden no representar el comportamiento real.
