Introducción a la norma GB/T 3098.16
Esta norma especifica las propiedades mecánicas de los tornillos prisioneros de acero inoxidable y elementos de fijación similares que no requieren tracción, centrándose en los grados austeníticos. Garantiza la fiabilidad en entornos corrosivos, como aplicaciones marinas o químicas, al definir composiciones químicas y criterios de rendimiento. El cumplimiento de la norma GB/T 3098.16-2014 garantiza que los elementos de fijación soporten las tensiones operativas sin fallar.
Los ingenieros deberían tener esto en cuenta para seleccionar materiales que equilibren la resistencia a la corrosión y la resistencia mecánica, previniendo problemas como la corrosión intergranular mediante la elección de aleaciones adecuadas.
Composición química
La composición química de los grupos de acero inoxidable austenítico utilizados en tornillos de fijación se detalla en la Tabla 2, de conformidad con la norma GB/T 3098.6-2014. Los fabricantes seleccionan dentro de los rangos especificados, salvo acuerdo contrario. Para aplicaciones propensas a la corrosión intergranular, se recomienda realizar pruebas según la norma GB/T 4334 y optar por los grupos A3/A5 estabilizados o A2/A4 con bajo contenido de carbono (≤0,03%).
- Las composiciones maximizan la resistencia a la corrosión al tiempo que mantienen la conformabilidad.
- Ajustes como la sustitución del azufre por selenio mejoran la maquinabilidad en el grupo A1.
- La estabilización con titanio o niobio evita la precipitación de carburos.
| Tipo | Grupo | Composición química (fracción másica) / %a | Nota | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| do | Si | Minnesota | PAG | S | Cr | Mes | Ni | Cu | |||
| 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 | g, yo | |
| A5 | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16～18.5 | 2～3 | 10.5～14 | 1 | Hola | |
a Valores máximos salvo que se indique lo contrario.
b El azufre puede sustituirse por selenio.
c Si el contenido de níquel es inferior a 8%, el contenido mínimo de manganeso deberá ser de 5%.
d Si el contenido de níquel supera el 8%, no se especifica un contenido mínimo de cobre.
e El fabricante podrá añadir molibdeno a su discreción; especifique los límites si fuera necesario.
f Si el contenido de cromo es inferior a 17%, el contenido mínimo de níquel deberá ser de 12%.
gramo En el caso del acero inoxidable con un contenido máximo de carbono de 0,03%, el nitrógeno puede alcanzar los 0,22%.
h Para la estabilización, titanio ≥ (5×C%) a 0,8%, o niobio/tantalio ≥ (10×C%) a 1,0%.
i Para diámetros mayores, el contenido de carbono puede aumentar hasta 0,12% para lograr las propiedades deseadas.
Propiedades mecánicas
Requisitos generales
Los tornillos de fijación deben cumplir los valores indicados en las Tablas 3 y 4 para su aceptación. Estas propiedades garantizan la durabilidad ante las exigencias de torsión y dureza en las aplicaciones de ensamblaje.
- Verifique el rendimiento de forma consistente mediante pruebas específicas.
- Aplicable a las clases de dureza 12H y 21H.
Par de apriete garantizado para tornillos de cabeza hueca
Los tornillos de fijación con cabeza hueca cumplen con el par mínimo indicado en la Tabla 3, y se han probado a longitudes específicas para simular su uso en condiciones reales.
| Diámetro nominal de la rosca d | Longitud mínima de la pruebaa / mm | Clase de dureza | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Punto plano | Punta cónica | Punto de perro | Punto de la taza | 12 horas | 21H | |
| 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 La longitud mínima corresponde al menos a la profundidad de una toma completa según los estándares del producto.
Requisitos de dureza
Los tornillos de fijación deben alcanzar los niveles de dureza que se indican en la Tabla 4, lo cual es fundamental para la resistencia al desgaste y la capacidad de carga.
| Dureza | Clase de dureza | |
|---|---|---|
| 12 horas | 21H | |
| Dureza Vickers HV | 125～209 | ≥210 |
| Dureza Brinell HB | 123～213 | ≥214 |
| Dureza Rockwell HRB | 70～95 | ≥96 |
Pruebas de dureza
Realice las pruebas según las normas GB/T 231.1 (HB), GB/T 230.1 (HRB) o GB/T 4340.1 (HV). En caso de discrepancia, utilice la escala Vickers como referencia. Siga los procedimientos de la norma GB/T 3098.3 para garantizar la exactitud.
- Asegúrese de que la preparación de la superficie no altere los resultados.
- Pruebe la uniformidad en varios puntos de los lotes de producción.
Apéndices
Apéndice B: Composiciones de acero inoxidable austenítico (de ISO 683-13:1986)
Este apéndice informativo proporciona composiciones detalladas para aceros austeníticos, lo que facilita la selección de materiales para entornos específicos.
| Tipo de aceroa | Composición químicab (fracción de masa) / % | Designación de grupod | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| do | Si máximo | Mn máximo | P máx. | S | norte | Cr | Mes | Nótese bien | Nic | Se min | Ti | Cu | ||
| 10 | 0,030 máximo | 1 | 2 | 0.045 | 0,030 máximo | — | 17.0～19.0 | — | — | 9.0～12.0 | — | — | — | A2e |
| 19aN | 0,030 máximo | 1 | 2 | 0.045 | 0,030 máximo | 0,12～0,22 | 16,5～18,5 | 2.5～3.0 | — | 11,5～14,5 | — | — | — | A4e |
Notas del apéndice: Los números de tipo son provisionales; no se permiten adiciones de elementos no listados sin acuerdo; evitar la contaminación por chatarra.
Apéndice C: Aceros inoxidables austeníticos para conformado en frío y extrusión (de ISO 4954:1993)
Este apéndice enumera composiciones optimizadas para procesos de conformado en frío, que garantizan la trabajabilidad sin comprometer la resistencia.
| Designación del tipo de aceroa | Composición químicab (fracción de masa) / % | Designación de grupoc | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| No. | Nombre | ISO 4954:1979 | do | Si máximo | Mn máximo | P máx. | S máx. | Cr | Mes | Ni | Otros | |
| 78 | X 2 CrNi 18 10 E | D20 | ≤0,030 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0～19.0 | — | 9.0～12.0 | — | A2d |
| 88 | X 3 CrNiCu 18 9 3 E | D32 | ≤0,04 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0～19.0 | — | 8.5～10.5 | Cu: 3,00～4,00 | A2 |
Notas: Las designaciones incluyen números secuenciales y nombres ISO; no se incluyen adiciones de elementos no listados; se evita la contaminación para obtener propiedades óptimas.
Apéndice E: Permeabilidad magnética relativa de los aceros inoxidables austeníticos
Para aplicaciones sensibles al magnetismo, consulte a metalúrgicos. Los aceros austeníticos no son magnéticos en estado recocido en solución, pero pueden volverse magnéticos después del trabajo en frío. Permeabilidad relativa μr Mide la magnetización; los valores cercanos a 1 indican baja permeabilidad.
- Ejemplo: A2: μr ≈1,8
- A4: μr ≈1,015
- A4L: μr ≈1,005
- F1: μr ≈5
Su uso en dispositivos electrónicos o médicos donde es esencial un bajo magnetismo.
Preguntas frecuentes
¿Qué grupo de acero inoxidable se recomienda para la resistencia a la corrosión intergranular?
Prefiera los grupos A3 o A5 estabilizados, o los A2/A4 con bajo contenido de carbono (≤0,031 TP3T). Realice pruebas según la norma GB/T 4334 para confirmar su idoneidad en entornos agresivos.
¿Cómo afecta el trabajo en frío a las propiedades magnéticas de los tornillos de fijación?
La deformación en frío puede inducir magnetismo en los aceros austeníticos. Seleccione grados de baja permeabilidad, como el A4L, para aplicaciones que requieran elementos de fijación no magnéticos.
¿Qué ocurre si los resultados de la prueba de dureza quedan fuera de los rangos de la Tabla 4?
Rechace el lote, ya que podría indicar un tratamiento térmico inadecuado. Vuelva a realizar la prueba utilizando el método Vickers como criterio de referencia e investigue los procesos de fabricación.
¿Se pueden ajustar las composiciones químicas más allá de lo que indica la Tabla 2?
Únicamente mediante acuerdo entre el comprador y el fabricante. Las modificaciones no autorizadas pueden comprometer la resistencia a la corrosión o la integridad mecánica.
¿Por qué especificar longitudes mínimas de prueba para las pruebas de torsión?
Para garantizar un acoplamiento completo del enchufe, simulando el uso real y evitando fallos prematuros debidos a un agarre inadecuado durante la instalación.
¿Cómo elegir entre las clases de dureza 12H y 21H?
12H para aplicaciones generales resistentes a la corrosión; 21H para necesidades de mayor resistencia, como conjuntos propensos a vibraciones, equilibrando la tenacidad y la dureza.
