GB/T 3098.1-2010 Propriétés mécaniques des éléments de fixation : boulons, vis, goujons

Introduction à la norme GB/T 3098.1-2010

Plan de l'article

Cet article présente une vue d'ensemble complète de la norme GB/T 3098.1-2010, axée sur les propriétés mécaniques des boulons, vis et goujons en acier au carbone et en acier allié. Sa structure est la suivante :

Introduction à la norme
Système de marquage et matériaux
Propriétés mécaniques et physiques
Directives d'application et applicabilité des tests
Foire aux questions (FAQ)

Introduction à la norme

La norme GB/T 3098.1-2010 spécifie les propriétés mécaniques et physiques des boulons, vis et goujons en acier au carbone ou en acier allié, testés à des températures ambiantes comprises entre 10 °C et 35 °C. Cette norme s'applique aux éléments de fixation dont le diamètre nominal du filetage est compris entre 1,6 mm et 39 mm, garantissant ainsi des performances constantes pour les applications structurelles, automobiles et mécaniques.

Elle définit des classes de propriétés basées sur la résistance à la traction, la limite d'élasticité, l'allongement, la dureté et d'autres paramètres, favorisant ainsi le contrôle de la qualité et la sécurité. Conforme à la norme ISO 898-1:2009, elle assure la compatibilité internationale tout en répondant aux exigences spécifiques des normes de fabrication chinoises.

Champ d'application : Couvre les fixations en acier au carbone et en acier allié dans des conditions standard.
Principales mises à jour : Spécifications améliorées pour les classes à haute résistance et les méthodes de test.
Importance : Garantit que les fixations répondent aux exigences de résistance à la charge et de durabilité en ingénierie.

Système de marquage et matériaux

Le système de marquage des classes de propriétés utilise deux nombres séparés par un point, celui de gauche indiquant la résistance à la traction nominale (R_m) en MPa divisé par 100, et la partie droite représente le rapport de limite d'élasticité multiplié par 10. Par exemple, « 8,8 » désigne une résistance à la traction de 800 MPa et un rapport de limite d'élasticité de 0,8.

Pour obtenir les propriétés souhaitées, les matériaux doivent respecter les limites de composition chimique et les exigences de traitement thermique. Les aciers au carbone additionnés d'éléments tels que le bore, le manganèse ou le chrome sont courants ; des températures minimales de revenu sont spécifiées afin de garantir leur trempabilité.

Tableau 1 : Rapports de limite d'élasticité
Chiffre après la décimale	.6	.8	.9
Rapport	0.6	0.8	0.9

Pour les fixations à capacité de charge réduite avec des propriétés équivalentes à 8,8, marquer « 08,8 ».

Tableau 2 : Limites relatives aux matériaux et à la composition chimique
Classe de propriété	Matériaux et traitement thermique	Limites de composition chimique (analyse de la poche %)					Température de trempe min (°C)
		C		P max	S max	B max
		min	max
4.6	Acier au carbone ou acier au carbone avec additifs	—	0.55	0.05	0.06	Non spécifié	—
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	Acier au carbone avec additifs (par exemple B, Mn, Cr) trempé et revenu	0.15	0.4	0.025	0.025	0.003	425
	Acier au carbone trempé et revenu	0.25	0.55	0.025	0.025
	Acier allié trempé et revenu	0.2	0.55	0.025	0.025
9.8	Acier au carbone avec additifs trempé et revenu	0.15	0.4	0.025	0.025	0.003	425
	Acier au carbone trempé et revenu	0.25	0.55	0.025	0.025
	Acier allié trempé et revenu	0.2	0.55	0.025	0.025
10.9	Acier au carbone avec additifs trempé et revenu	0.20	0.55	0.025	0.025	0.003	425
	Acier au carbone trempé et revenu	0.25	0.55	0.025	0.025
	Acier allié trempé et revenu	0.2	0.55	0.025	0.025
12.9	Acier allié trempé et revenu	0.3	0.5	0.025	0.025	0.003	425
12.9	Acier au carbone avec additifs trempé et revenu	0.28	0.5	0.025	0.025	0.003	380

Remarques :

Une analyse du produit est appliquée en cas de litige.
Bore jusqu'à 0,005%, contrôlé par du titane et/ou de l'aluminium pour le bore non efficace.
Pour les classes 4.6 et 5.6, un traitement thermique peut être nécessaire pour les fixations frappées à froid afin d'assurer la ductilité.
Aciers de décolletage autorisés pour certaines classes avec max S 0,34%, P 0,11%, Pb 0,35%.
Pour les aciers au bore avec C < 0,25%, le Mn min est de 0,6% pour 8,8, 0,7% pour 9,8 et 10,9.
Les matériaux doivent garantir la présence de martensite 90% au cœur avant le revenu pour les classes supérieures.
Les aciers alliés contiennent au moins un des éléments suivants : Cr 0,30%, Ni 0,30%, Mo 0,20%, V 0,10%.
Absence de couche de phosphure blanc sur les surfaces de classe 12.9 ; à retirer avant le traitement thermique.
Utilisez la classe 12.9 avec précaution en raison du risque de fissuration par corrosion sous contrainte.

Ces spécifications guident le choix des matériaux, garantissant que les fixations atteignent la résistance requise et la résistance aux modes de défaillance tels que la fragilisation par l'hydrogène.

Propriétés mécaniques et physiques

Les éléments de fixation doivent présenter des propriétés mécaniques spécifiées à température ambiante, notamment la résistance à la traction, la limite d'élasticité, l'allongement, la dureté et l'énergie d'impact. Les méthodes d'essai permettant de vérifier leur conformité sont décrites.

Tableau 3 : Propriétés mécaniques et physiques des boulons, vis et goujons
Non.	Propriétés mécaniques ou physiques		Classe de propriété
			4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	8.8		9,8 (d≤16 mm)	10.9	12.9
			4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	d≤16 mm	d>16 mm	9,8 (d≤16 mm)	10.9	12.9
1	Résistance à la traction R_m (MPa)	nom	400	400	500	500	600	800	800	900	1000	1200
1	Résistance à la traction R_m (MPa)	min	400	420	500	520	600	800	830	900	1040	1220
2	limite d'élasticité inférieure R_eL (MPa)	nom	240	—	300	—	—	—	—	—	—	—
2	limite d'élasticité inférieure R_eL (MPa)	min	240	—	300	—	—	—	—	—	—	—
3	Contrainte à 0,2% allongement non proportionnel R_p0.2 (MPa)	nom	—	—	—	—	—	640	640	720	900	1080
3		min	—	—	—	—	—	640	660	720	940	1100
4	Contrainte à un allongement non proportionnel de 0,0048d pour une fixation de taille réelle R_pf (MPa)	nom	—	320	—	400	480	—	—	—	—	—
4		min	—	340	—	420	480	—	—	—	—	—
5	Preuve de contrainte S_p (MPa)	nom	225	310	280	380	440	580	600	650	830	970
5	rapport de contrainte de preuve	0.94	0.91	0.93	0.9	0.92	0.91	0.91	0.9	0.88	0.88
6	Allongement après rupture pour les éprouvettes usinées A (%)	min	22	—	20	—	—	12	12	10	9	8
7	Réduction de section après rupture pour les éprouvettes usinées Z (%)	min	—					52	52	48	48	44
18	discontinuités de surface		GB/T 5779.1									GB/T 5779.3

Remarques :

Valeurs non valables pour le boulonnage structurel.
Pour le boulonnage structurel d ≥ M12.
Valeurs nominales à des fins de désignation uniquement.
R_p0.2 peut être mesuré si R_eL Impossible à déterminer.
R_pf Les valeurs minimales pour 4,8, 5,8 et 6,8 sont en cours d'étude.
Charges d'épreuve dans les tableaux 5 et 7.
La dureté finale peut être inférieure pour certaines classes.
Des limites de dureté superficielle s'appliquent ; pas plus de 30 HV au-dessus du noyau pour certains.
Test d'impact à -20 °C pour d ≥ 16 mm.
La norme GB/T 5779.3 peut être remplacée par accord.

Ces propriétés garantissent le bon fonctionnement des fixations sous les charges spécifiées, leur qualité étant vérifiée par des essais tels que la traction et la dureté. Pour les applications à haute résistance, il convient de tenir compte de l'influence des dimensions sur la capacité de charge.

Directives d'application et applicabilité des tests

La norme décrit des méthodes d'essai pour la vérification, applicables aux fixations de taille réelle ou aux éprouvettes usinées. Il convient de tenir compte des facteurs environnementaux, du couple de serrage et des traitements de surface afin d'éviter des défaillances telles que la décarburation ou la fragilisation.

Utilisez les classes appropriées pour les exigences de charge ; par exemple, 10.9 pour les environnements à fortes contraintes.
Appliquer les essais de traction, de charge d'épreuve, de dureté et de résistance aux chocs en fonction de la taille et de la classe.
Pour les fixations galvanisées à chaud, reportez-vous à la norme GB/T 5267.3.
Assurer le marquage pour la traçabilité et la conformité.
Attention avec la classe 12.9 en conditions corrosives.

Ces directives facilitent la sélection et le test des fixations, améliorant ainsi la fiabilité des assemblages mécaniques.

Foire aux questions (FAQ)

Que signifie la mention de classe de propriété telle que « 8.8 » ?

Elle indique une résistance à la traction nominale de 800 MPa et un rapport de limite d'élasticité de 0,8, garantissant une identification standardisée des performances pour la sélection dans les conceptions techniques.

Comment la composition des matériaux influence-t-elle les performances des fixations ?

Les compositions avec des éléments ajoutés comme le bore améliorent la trempabilité, permettant des classes de résistance plus élevées tout en limitant P et S pour éviter la fragilité, conformément aux limites du tableau 2.

Quand faut-il réaliser les tests d'impact ?

Pour d ≥ 16 mm et les classes nécessitant min 27 J à -20 °C, pour évaluer la ténacité dans les applications à basse température et éviter la rupture fragile.

Quelles sont les conséquences de la décarburation sur les filetages ?

Cela réduit la résistance ; la norme spécifie une profondeur de décarburation complète maximale de 0,015 mm et une hauteur minimale non décarburée pour maintenir la capacité de charge.

En quoi cette norme est-elle conforme à la norme ISO 898-1 ?

Elle est une version modifiée de la norme ISO 898-1:2009, avec des classes de propriétés similaires mais adaptée au contexte chinois, garantissant ainsi l'interopérabilité mondiale des spécifications des fixations.

Quels tests sont applicables aux fixations de taille réelle ?

Les essais de traction, de charge d'épreuve et de traction sur coin vérifient les performances réelles, en particulier pour les dimensions où les spécimens usinés peuvent ne pas représenter le comportement réel.