Introduction à la norme GB/T 3098.15-2014
La norme GB/T 3098.15-2014 spécifie les propriétés mécaniques des écrous en acier inoxydable utilisés dans les fixations. Elle garantit la fiabilité dans diverses applications industrielles en définissant les exigences relatives au marquage, à la composition chimique, aux performances mécaniques et aux essais. Elle s'applique aux écrous fabriqués à partir d'aciers inoxydables austénitiques, martensitiques et ferritiques, et couvre les nuances de performance adaptées à différentes capacités de charge et conditions environnementales. La conformité à cette norme garantit que les écrous répondent à des critères rigoureux de résistance, de résistance à la corrosion et de durabilité, ce qui la rend essentielle pour les ingénieurs en conception et fabrication mécanique.
Marquage, identification et finition de surface
Le système de marquage des écrous en acier inoxydable comprend le groupe d'acier et la classe de performance, séparés par un tiret. La première partie indique le groupe d'acier (A pour austénitique, C pour martensitique, F pour ferritique), suivie d'un nombre précisant la plage de composition chimique. La seconde partie représente la classe de performance, exprimée en 1/10 de la limite d'élasticité en MPa pour les écrous de hauteur m ≥ 0,8D, ou avec un zéro initial pour les écrous plus fins (0,5D ≤ m < 0,8D).
- Exemple : A2-70 – Acier austénitique, écroui à froid, limite d'élasticité minimale 700 MPa (pour les écrous m ≥ 0,8D).
- Exemple : C4-70 – Acier martensitique, trempé et revenu, limite d'élasticité minimale 700 MPa.
- Exemple : A2-035 – Acier austénitique, écroui à froid, limite d'élasticité minimale 350 MPa (pour les écrous plus minces).
Les aciers austénitiques à faible teneur en carbone (C ≤ 0,03%) peuvent être désignés par la lettre « L » (par exemple, A4L-80). Les surfaces passivées selon la norme GB/T 5267.4 sont désignées par la lettre « P » (par exemple, A4-80P). Les écrous de diamètre nominal D ≥ 5 mm doivent être clairement marqués sur une face d'appui. L'identification du fabricant est obligatoire lorsque cela est possible. L'emballage doit comporter les marques du fabricant, le groupe d'acier, la nuance de performance et le numéro de lot conformément à la norme GB/T 90.3. Sauf indication contraire, les écrous sont nettoyés et polis ; la passivation est recommandée pour une meilleure résistance à la corrosion.
Composition chimique
La composition chimique des aciers inoxydables pour écrous est détaillée dans le tableau 1, conformément à la norme GB/T 3098.6-2014. Les fabricants choisissent les compositions au sein des groupes, sauf accord contraire. Pour les risques de corrosion intergranulaire, effectuer un essai selon la norme GB/T 4334 ; il est recommandé d’utiliser des aciers stabilisés A3/A5 ou des aciers à faible teneur en carbone (C ≤ 0,03%) A2/A4.
| Catégorie | Groupe | Composition chimique (fraction massique)/% | Notes | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | N | Cr | Mo | Ni | Cu | Autres | |||
| austénitique | 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,i | |
| A5 | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | — | 16~18.5 | 2~3 | 10.5~14 | 1 | — | Salut | |
| Martensitique | C1 | 0.09~0.15 | 1 | 1 | 0.05 | 0.03 | — | 11.5~14 | — | 1 | — | — | je |
| 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 | |
| ferritique | F1 | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | — | 15~18 | — j | 1 | — | — | k,l |
Remarques : a Valeurs maximales sauf indication contraire. b Le soufre peut être remplacé par du sélénium. c Si Ni 8%, pas de limite minimale de Cu. e Mo optionnel selon le fabricant. f Si Cr < 17%, Ni min = 12%. g Pour C max = 0,03%, N max = 0,22%. h Ti ≥ 5 × C% à 0,8%, ou Nb/Ta ≥ 10 × C% à 1,0%. i Pour les diamètres plus importants, C plus élevé jusqu’à 0,12% pour l’austénitique. j Mo optionnel. k Ti ≥ 5 × C% à 0,8%. l Nb/Ta ≥10×C% à 1,0%.
Cette composition garantit une résistance optimale à la corrosion et une résistance mécanique optimale, avec des annexes fournissant des exemples tirés des normes ISO pour des applications spécialisées.
Propriétés mécaniques
Les propriétés mécaniques doivent être conformes aux tableaux 2 et 3 pour être acceptées, notamment la dureté (pour les aciers trempés/revenus C1, C3 et C4) et les résultats des essais de charge d'épreuve. Toutes les nuances ne s'appliquent pas à tous les écrous ; veuillez vous référer aux normes du produit.
Tableau 2 : Propriétés mécaniques – Groupes d’aciers austénitiques
| Catégorie | Groupe | Niveau de performance | Contrainte de preuve SP/MPa min | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Noix m≥0,8D | Noix 0,5D≤m<0,8D | Noix m≥0,8D | Noix 0,5D≤m<0,8D | ||
| austénitique | A1, A2, A3, A4, A5 | 50 | 025 | 500 | 250 |
| 70 | 035 | 700 | 350 | ||
| 80 | 040 | 800 | 400 | ||
Tableau 3 : Propriétés mécaniques – Groupes des aciers martensitiques et ferritiques
| Catégorie | Groupe | Niveau de performance | Contrainte de preuve SP/MPa min | Dureté | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Noix m≥0,8D | Noix 0,5D≤m<0,8D | Noix m≥0,8D | Noix 0,5D≤m<0,8D | HB | HRC | HV | ||
| Martensitique | 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 | ||
| ferritique | F1 b | 45 | 020 | 450 | 200 | 128~209 | — | 135~220 |
| 60 | 030 | 600 | 300 | 171~271 | — | 180~285 | ||
a Trempé et revenu, revenu min 275°C, D≤24 mm. b Adouci.
Ces propriétés orientent la sélection pour les applications nécessitant des niveaux de résistance spécifiques, en tenant compte du traitement thermique et des dimensions de l'écrou.
Méthodes d'essai
Les essais de dureté des aciers martensitiques et ferritiques sont réalisés conformément aux normes GB/T 231.1 (HB), GB/T 230.1 (HRC) ou GB/T 4340.1 (HV), la dureté Vickers servant de référence. Les procédures sont conformes à la norme GB/T 3098.2 ; les valeurs obtenues doivent se situer dans les plages indiquées dans le tableau 3. Les essais de charge d'épreuve, réalisés selon la norme GB/T 3098.2, garantissent la capacité portante sans rupture.
- Effectuer un test de dureté sur les surfaces préparées.
- Appliquer la charge d'épreuve progressivement et la maintenir pour vérifier l'intégrité.
- Utilisez un équipement calibré pour plus de précision.
Ces méthodes permettent une vérification fiable des performances des écrous dans des assemblages réels.
Annexes : Détails techniques supplémentaires
Les annexes offrent des informations détaillées :
- Annexe B : Composition de l'acier inoxydable selon la norme ISO 683-13, avec des exemples pour les types ferritiques, martensitiques et austénitiques.
- Annexe D : Matériaux réduisant la fissuration par corrosion sous contrainte induite par les chlorures, par exemple X2CrNiMoN17-13-5 avec des compositions spécifiques pour les environnements à haut risque comme les piscines.
- Annexe E : Rapports de limite d'élasticité à haute température (par exemple, A2/A4 à 400 °C : 70%) et applicabilité à basse température (A2/A3 à -200 °C).
- Annexe G : Perméabilité magnétique relative (par exemple, A2 ≈ 1,8, non magnétique à l'état recuit en solution mais peut devenir magnétique après écrouissage).
Consultez ces documents pour les applications spécialisées, en veillant à ce que le choix des matériaux atténue les risques tels que la corrosion ou les interférences magnétiques.
FAQ
- Quelle est la différence entre les écrous en acier inoxydable A2 et A4 ?
- L'acier A2 est un acier austénitique à usage général avec une bonne résistance à la corrosion, tandis que l'acier A4 contient du molybdène pour une résistance accrue dans les environnements chlorés, selon les compositions du tableau 1.
- Comment choisir le niveau de performance approprié pour un écrou ?
- Choisir en fonction des exigences de contrainte de preuve et de la hauteur de l'écrou ; par exemple, grade 70 pour 700 MPa dans les écrous m ≥ 0,8D, en tenant compte des charges d'application et des tableaux 2/3.
- Quels sont les tests requis pour l'acceptation des écrous en acier inoxydable ?
- Dureté pour les groupes martensitiques/ferritiques et charge d'épreuve pour tous, selon les méthodes de la section 3, garantissant la conformité aux propriétés mécaniques spécifiées.
- Ces écrous peuvent-ils être utilisés dans des applications à haute température ?
- Oui, mais consultez l'annexe E pour la limite d'élasticité réduite à des températures élevées ; par exemple, A2 conserve 70% à 400 °C sous des charges non cycliques.
- Comment atténuer la corrosion intergranulaire dans les écrous austénitiques ?
- Utilisez des variantes à faible teneur en carbone (par exemple, A4L) ou des A3/A5 stabilisés, testés selon la norme GB/T 4334, comme recommandé dans la section sur la composition chimique.
- Quel marquage est requis sur l'emballage ?
- Inclure l'identifiant du fabricant, le groupe d'acier/la qualité de performance selon la figure 1 et le numéro de lot selon GB/T 90.3 pour la traçabilité.
