Introduction à la norme GB/T 3098.25-2020
La norme GB/T 3098.25-2020 est une norme nationale chinoise essentielle qui fournit des directives complètes pour la sélection des fixations en acier inoxydable et en alliage de nickel, en fonction de leurs caractéristiques de performance mécanique. Cette norme fait partie de la série GB/T 3098, qui traite des propriétés mécaniques des fixations, et plus particulièrement des aciers inoxydables austénitiques, martensitiques, ferritiques et duplex, ainsi que des alliages de nickel. Son objectif principal est d'aider les ingénieurs, les concepteurs et les fabricants à choisir les fixations appropriées pour les applications exigeant une résistance élevée à la corrosion, une grande robustesse et une durabilité optimale dans divers environnements, notamment marins, chimiques et à haute température.
Le champ d'application de cette norme comprend des tableaux détaillés de composition chimique indiquant les fractions massiques d'éléments clés tels que le carbone (C), le silicium (Si), le manganèse (Mn), le phosphore (P), le soufre (S), le chrome (Cr), le molybdène (Mo), le nickel (Ni), le cuivre (Cu), l'azote (N), le niobium (Nb) et le titane (Ti). Ces compositions sont mises en correspondance avec les codes ISO, les groupes de fixations correspondants et les normes connexes afin de garantir la compatibilité et la fiabilité. Par exemple, elle s'appuie sur la norme GB/T 3098.6 pour les boulons, vis et goujons en acier inoxydable, sur la norme GB/T 3098.15 pour les écrous, et sur d'autres normes pour des applications spécifiques.
Concrètement, ce guide contribue à atténuer les risques liés à la défaillance des matériaux en spécifiant des compositions qui améliorent des propriétés telles que la résistance à la traction, la limite d'élasticité et la résistance à la corrosion intergranulaire. Il fournit également des recommandations pour éviter l'ajout d'éléments indésirables lors de la fabrication, afin de préserver la trempe, les propriétés mécaniques et l'applicabilité. Les ingénieurs en mécanique s'appuient sur cette norme pour optimiser le choix des fixations et garantir la conformité aux normes internationales équivalentes, telles que les normes ISO 3506 et EN.
Les principaux avantages comprennent une sécurité accrue des assemblages structuraux, une rentabilité optimisée grâce à des choix de matériaux appropriés et des performances améliorées en environnements agressifs. Par exemple, les aciers austénitiques sont privilégiés pour leurs propriétés amagnétiques et leur formabilité, tandis que les aciers duplex offrent un bon compromis entre résistance et résistance à la corrosion. Cette norme encourage les meilleures pratiques en science des matériaux, en soulignant l'importance d'un alliage précis pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées. En respectant ces recommandations, les industries peuvent réduire les temps d'arrêt et les coûts de maintenance liés à la dégradation des fixations.
Compositions chimiques des aciers inoxydables austénitiques
Le tableau 1 de la norme GB/T 3098.25-2020 détaille la composition chimique des aciers inoxydables austénitiques, en référence aux normes GB/T 3098.6, GB/T 3098.15, GB/T 3098.16 et GB/T 3098.21. Cette composition est essentielle pour déterminer les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des éléments de fixation. Les valeurs sont exprimées en pourcentage massique, la plupart correspondant à des limites maximales, sauf indication contraire (plages ou valeurs minimales). Les aciers austénitiques sont reconnus pour leur excellente formabilité, leur soudabilité et leur résistance à l'oxydation, ce qui les rend idéaux pour les éléments de fixation destinés aux environnements corrosifs.
Le tableau répertorie les codes ISO ainsi que les compositions élémentaires, notamment C, Si, Mn, P, S, Cr, Mo, Ni, Cu, N, Nb et Ti, et leur attribue les groupes de fixation correspondants, tels que A1, A2, A2L, A3, A4, A4L, A5 et A8. Par exemple, la norme ISO 4305-303-00-I (groupe A1) exige une teneur en C jusqu'à 0,12 %, en Cr de 17,0 à 19,0 % et en S ≥ 0,15 % pour une meilleure usinabilité. Ces spécifications garantissent la constance des performances, notamment le maintien d'une structure austénitique pour des propriétés non magnétiques.
Il est important de noter que l'ajout d'éléments non spécifiés est interdit sans l'accord de l'acheteur, sauf pour le raffinage, et que des précautions doivent être prises contre les contaminants susceptibles d'altérer les propriétés. Ces groupes de normes sont très proches, mais non identiques, aux autres normes GB/T. Ces données facilitent la sélection des matériaux pour des charges et des températures spécifiques, et permettent de prévenir des problèmes tels que la fissuration par corrosion sous contrainte.
| Code ISO | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | N | Nb | Ti | Groupe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4305-303-00-I | 0.12 | 1 | 2 | 0.06 | ≥0,15 | 17.0~19.0 | – | 8.0~10.0 | 1 | 0.1 | – | – | A1 |
| 4301-304-00-I | 0.07 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.5~19.5 | – | 8.0~10.5 | – | 0.1 | – | – | A2 |
| 4307-304-03-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.5~19.5 | – | 8.0~10.5 | – | 0.1 | – | – | A2L |
| 4311-304-53-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.5~19.5 | – | 8.0~11.0 | – | 0.12~0.22 | – | – | A2L |
| 4567-304-98-X | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 8.0~10.5 | 1.0~3.0 | – | – | – | A2 |
| 4567-304-30-I | 0.04 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 8.0~10.5 | 3.0~4.0 | 0.1 | – | – | A3 |
| 4541-321-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 9.0~12.0 | – | – | – | 5×C~0,70 | A3 |
| 4550-347-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 9.0~12.0 | – | – | 10×C~1,00 | – | A3 |
| 4401-316-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.0~18.0 | 2.00~3.00 | 10.0~13.0 | – | 0.1 | – | – | A4 |
| 4404-316-03-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.5~18.5 | 2.00~3.00 | 10.0~13.0 | – | 0.1 | – | – | A4L |
| 4406-316-53-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.5~18.5 | 2.00~3.00 | 10.0~12.5 | – | 0.12~0.22 | – | – | A4L |
| 4578-316-76-E | 0.04 | 1 | 2 | 0.045 | 0.015 | 16.5~17.5 | 2.00~2.50 | 10.0~11.0 | 3.0~3.5 | 0.1 | – | – | A4 |
| 4571-316-35-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 16.5~18.5 | 2.00~2.50 | 10.5~13.5 | – | – | – | 5×C~0,70 | A5 |
| 4529-089-26-I | 0.02 | 0.75 | 2 | 0.035 | 0.015 | 19.0~21.0 | 6.0~7.0 | 24.0~26.0 | 0.5~1.5 | 0.15~0.25 | – | – | A8 |
| 4547-312-54-I | 0.02 | 0.7 | 1 | 0.035 | 0.015 | 19.5~20.5 | 6.0~7.0 | 17.5~18.5 | 0.50~1.00 | 0.18~0.25 | – | – | A8 |
| 4478-083-67-U | 0.03 | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 20.0~22.0 | 6.0~7.0 | 23.5~25.5 | 0.75 | 0.18~0.25 | – | – | A8 |
Compositions chimiques des aciers martensitiques, ferritiques et duplex
Le tableau 2 présente la composition chimique des aciers inoxydables martensitiques, ferritiques et duplex, essentiels pour les fixations exigeant une résistance élevée et une résistance modérée à la corrosion. Les aciers martensitiques offrent une trempabilité par traitement thermique, les aciers ferritiques une bonne ductilité et les aciers duplex combinent des phases austénitiques et ferritiques pour une résistance et une résistance à la corrosion par piqûres supérieures.
Les codes ISO sont associés à des éléments et groupes tels que C1, C3, C4, F1, D2, D4, D6 et D8. Pour les aciers martensitiques, la norme ISO 4006-410-00-I (C1) définit des teneurs en carbone (C) de 0,08 à 0,15 % et en chrome (Cr) de 11,5 à 13,5 %. Parmi les exemples d'aciers duplex, on peut citer la norme ISO 4462-318-03-I (D6) avec des teneurs en chrome (Cr) de 21,0 à 23,0 % et en molybdène (Mo) de 2,5 à 3,5 %. Les notes mentionnent les exigences en tungstène pour certains codes et les calculs PREN pour la reconnaissance des aciers duplex.
| Code ISO | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | N | Nb | Ti | Groupe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aciers inoxydables martensitiques | |||||||||||||
| 4006-410-00-I | 0.08~0.15 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 11.5~13.5 | – | 0.75 | – | – | – | – | C1 |
| 4021-420-00-I | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | C1 |
| 4028-420-00-I | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | C1 |
| 4057-431-00-X | 0.12~0.22 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 15.0~17.0 | – | 1.50~2.50 | – | – | – | – | C3 |
| 4005-416-00-I | 0.08~0.15 | 1 | 1.5 | 0.04 | ≥0,15 | 12.0~14.0 | 0.6 | – | – | – | – | – | C4 |
| Aciers inoxydables ferritiques | |||||||||||||
| 4016-430-00-I | 0.08 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | 16.0~18.0 | – | – | – | – | – | – | F1 |
| Aciers inoxydables duplex | |||||||||||||
| 4482-320-01-X | 0.03 | 1 | 4.0~6.0 | 0.035 | 0.03 | 19.5~21.5 | 0.10~0.60 | 1.50~3.50 | 1 | 0.05~0.20 | – | – | D2 |
| 4362-323-04-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.035 | 0.015 | 22.0~24.5 | 0.10~0.60 | 3.5~5.5 | 0.10~0.60 | 0.05~0.20 | – | – | D2 |
| 4062-322-02-U | 0.03 | 1 | 2 | 0.04 | 0.01 | 21.5~24.0 | 0.45 | 1.00~2.90 | – | 0.16~0.28 | – | – | D4 |
| 4162-321-01-E | 0.04 | 1 | 4.0~6.0 | 0.04 | 0.015 | 21.0~22.0 | 0.10~0.80 | 1.35~1.90 | 0.10~0.80 | 0.20~0.25 | – | – | D4 |
| 4662-824-41-X | 0.03 | 0.7 | 2.50~4.0 | 0.035 | 0.005 | 23.0~25.0 | 1.00~2.00 | 3.0~4.5 | 0.10~0.80 | 0.20~0.30 | – | – | D4 |
| 4462-318-03-I | 0.03 | 1 | 2 | 0.035 | 0.015 | 21.0~23.0 | 2.5~3.5 | 4.5~6.5 | – | 0.10~0.22 | – | – | D6 |
| 4481-312-60-J | 0.03 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 24.0~26.0 | 2.5~3.5 | 5.5~7.5 | – | 0.08~0.30 | – | – | D6 |
| 4410-327-50-E | 0.03 | 1 | 2 | 0.035 | 0.015 | 24.0~26.0 | 3.0~4.5 | 6.0~8.0 | – | 0.24~0.35 | – | – | D8 |
| 4501-327-60-I | 0.03 | 1 | 1 | 0.03 | 0.01 | 24.0~26.0 | 3.0~4.0 | 6.0~8.0 | 0.5~1.0 | 0.20~0.30 | – | – | D8 |
| 4507-325-20-I | 0.03 | 0.7 | 2 | 0.035 | 0.015 | 24.0~26.0 | 3.0~4.0 | 6.0~8.0 | 1.0~2.5 | 0.20~0.30 | – | – | D8 |
Composition chimique des aciers inoxydables et des alliages de nickel à haute température
Le tableau 3 présente les compositions destinées aux applications à haute température, notamment les aciers martensitiques et les aciers austénitiques à durcissement structural avec alliages de nickel. Ces matériaux sont conçus pour les hautes températures et offrent une résistance au fluage et une protection contre l'oxydation.
Les groupes comprennent CH0, CH1, CH2, V ou VH, VW, SD, SB et 718. Pour l'alliage de nickel 2.4668 (718), la teneur en carbone est de 0,02 à 0,08, avec des teneurs élevées en nickel (50,00 à 55,00) et en molybdène (2,80 à 3,30). Des notes précisent la présence d'éléments supplémentaires tels que le vanadium, l'aluminium, le bore, le cobalt, le fer et le niobium pour certains codes.
| Code ISO | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | N | Nb | Ti | Groupe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aciers inoxydables martensitiques | |||||||||||||
| 4021-420-00-I | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | CH0 |
| 4028-420-00-I | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | CH1 |
| 4057-431-00-X | 0.12~0.22 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 15.0~17.0 | – | 1.50~2.5 | – | – | – | – | CH2 |
| 4923-422-77-E | 0.18~0.24 | 0.5 | 0.40~0.90 | 0.025 | 0.015 | 11.0~12.5 | 0.8~1.2 | 0.30~0.80 | – | – | – | – | V ou VH |
| 1.4913 | 0.17~0.23 | 0.5 | 0.40~0.90 | 0.025 | 0.015 | 10.0~11.5 | 0.50~0.80 | 0.20~0.60 | – | 0.05~0.10 | 0.25~0.55 | – | VW |
| Aciers inoxydables et alliages de nickel à durcissement structural austénitique | |||||||||||||
| 4980-662-86-X | 0.08 | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 13.5~16.0 | 1.0~1.5 | 24.0~27.0 | – | – | – | 1.90~2.35 | SD |
| 2.4952 | 0.04~0.10 | 1 | 1 | 0.02 | 0.015 | 18.0~21.0 | – | ≥65 | 0.2 | – | – | 1.80~2.70 | SB |
| 2.4668 | 0.02~0.08 | 0.035 | 0.035 | 0.015 | 0.015 | 17.0~21.0 | 2.80~3.30 | 50.00~55.00 | 0.3 | – | – | 0.60~1.20 | 718 |
Nuances courantes pour les fixations à frappe à froid – Austénitique
Le tableau A.1 répertorie les nuances austénitiques courantes pour les fixations à frappe à froid, avec des correspondances entre catégories, groupes, codes ISO, désignations européennes, codes ASTM, appellations américaines, positions GB/T, codes GB/T 20878 et normes associées. Ces informations facilitent la sélection des matériaux pour la production en grande série de vis et de boulons.
| Catégorie | Groupe | Code ISO | Code européen | Niveau européen | Code ASTM | Nom américain | Position GB/T | Code GB/T 20878 | Normes connexes |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Austénitique sulfuré | A1 | 4305-303-00-I | 1.4305 | X8CrNiS18-9 | S30300 | 303 | Chapitre 5, Tableau 1 | S30317 | ASTM A959, EN 10088-3 |
| A1 | 4570-303-31-I | 1.457 | X6CrNiCuS18-9-2 | S30331 | 303Cu | GB/T 3098,6 GB/T 3098,15 | – | EN 10088-3 | |
| Austénitique à usage général | A2L | 4307-304-03-I | 1.4307 | X2CrNi18-9 | S30403 | 304L | Chapitre 5, Tableau 1 | S30403 | ASTM A959, EN 10088-3, EN 10263-5, EN 10269 |
