La norme GB/T 3098.2-2015 spécifie les propriétés mécaniques des écrous à gros filetage en acier au carbone et en acier allié, destinés à des applications d'ingénierie générale. Cette norme est étroitement alignée sur les normes internationales telles que l'ISO 898-2, garantissant ainsi la compatibilité des systèmes de fixation. Elle couvre les classes de performance de 4 à 12 et met l'accent sur la charge d'épreuve, la composition chimique, la dureté et la compatibilité avec les boulons, vis ou goujons. Les principaux aspects sont détaillés ci-dessous, avec des données extraites de la norme pour une référence précise.
Valeurs de charge d'épreuve pour les écrous à filetage grossier
La charge d'épreuve représente la charge maximale qu'un écrou peut supporter sans déformation permanente, soit la résistance à la traction minimale qu'il doit respecter. Elle s'exprime en newtons (N). Le tableau ci-dessous présente les valeurs de charge d'épreuve pour différentes tailles de filetage et classes de performance.
| Fil | Pas | Niveau 04 (N) | Niveau 05 (N) | 5e année (N) | 6e année (N) | 8e année (N) | 10e année (N) | 12e année (N) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M5 | 0.8 | 5400 | 7100 | 8250 | 9500 | 12140 | 14800 | 16300 |
| M6 | 1 | 7640 | 10000 | 11700 | 13500 | 17200 | 20900 | 23100 |
| M7 | 1 | 11000 | 14500 | 16800 | 19400 | 24700 | 30100 | 33200 |
| M8 | 1.25 | 13900 | 18300 | 21600 | 24900 | 31800 | 38100 | 42500 |
| M10 | 1.5 | 22000 | 29000 | 34200 | 39400 | 50500 | 60300 | 67300 |
| M12 | 1.75 | 32000 | 42200 | 51400 | 59000 | 74200 | 88500 | 100300 |
| M14 | 2 | 43700 | 57500 | 70200 | 80500 | 101200 | 120800 | 136900 |
| M16 | 2 | 59700 | 78500 | 95800 | 109900 | 138200 | 164900 | 186800 |
| M18 | 2.5 | 73000 | 96000 | 121000 | 138200 | 176600 | 203500 | 230400 |
| M20 | 2.5 | 93100 | 122500 | 154400 | 176400 | 225400 | 259700 | 294000 |
| M22 | 2.5 | 115100 | 151500 | 190900 | 218200 | 278800 | 321200 | 363600 |
| M24 | 3 | 134100 | 176500 | 222400 | 254200 | 324800 | 374200 | 423600 |
| M27 | 3 | 174400 | 229500 | 289200 | 330500 | 422300 | 486500 | 550800 |
| M30 | 3.5 | 213200 | 280500 | 353400 | 403900 | 516100 | 594700 | 673200 |
| M33 | 3.5 | 263700 | 347000 | 437200 | 499700 | 638500 | 735600 | 832800 |
| M36 | 4 | 310500 | 408500 | 514700 | 588200 | 751600 | 866000 | 980400 |
| M39 | 4 | 370900 | 488000 | 614900 | 702700 | 897900 | 1035000 | 1171000 |
Ces valeurs sont essentielles pour le choix des écrous dans les applications où la capacité de charge est primordiale, comme dans les assemblages structuraux ou les machines.
Exigences en matière de composition chimique
La norme spécifie les limites chimiques des écrous en acier au carbone afin de garantir un traitement thermique et des performances optimales. Les valeurs maximales de carbone (C), de phosphore (P) et de soufre (S), ainsi que la teneur minimale en manganèse (Mn), sont indiquées ci-dessous. Les traitements thermiques comprennent la trempe et le revenu, optionnels pour les aciers de qualité inférieure et obligatoires pour les aciers de qualité supérieure.
| Niveau de performance | Matériel | Traitement thermique | C (%) max | Mn (%) min | P (%) max | S (%) max | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 5 | acier au carbone | Trempé et revenu | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 5 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 6 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Écrou haut (Style 2) | Facultatif | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Écrou standard (Style 1) D ≤ M16 | Facultatif | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Écrou standard (Style 1) D > M16 | Trempé et revenu | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 10 | acier au carbone | Trempé et revenu | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | acier au carbone | Trempé et revenu | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
Remarque : Pour les nuances nécessitant une trempe et un revenu, les matériaux doivent présenter une trempabilité suffisante pour atteindre une martensite de type 90% environ dans la zone filetée avant revenu. L’analyse de la composition chimique doit être conforme aux normes en vigueur.
Exigences de dureté
La dureté est mesurée selon les échelles Vickers (HV), Brinell (HB) et Rockwell C (HRC), les valeurs variant en fonction de la taille et de la classe de l'écrou. Ces mesures garantissent la résistance de l'écrou à la déformation sous charge.
| Taille du fil | Niveau 04 | Niveau 05 | 5e année | 6e année | 8e année | 10e année | 12e année | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Échelle | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HV | 188 | 302 | 272 | 353 | 130 | 302 | 150 | 302 | 200 | 302 | 272 | 353 | 295 | 353 |
| M16 < D ≤ M39 | HV | 188 | 302 | 272 | 353 | 146 | 302 | 170 | 302 | 233 | 353 | 272 | 353 | 272 | 353 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 124 | 287 | 143 | 287 | 190 | 287 | 259 | 336 | 280 | 336 |
| M16 < D ≤ M39 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 139 | 287 | 162 | 287 | 221 | 336 | 259 | 336 | 259 | 336 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HRC | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 30 | 26 | 36 | 29 | 36 |
| M16 < D ≤ M39 | HRC | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 |
Notes : Pour les écrous hauts (style 2) de classe 8, la dureté minimale est de 180 HV (171 HB). Pour les écrous hauts de classe 8, la dureté maximale est de 302 HV (287 HB, 30 HRC). Pour les écrous hauts de classe 12, la dureté minimale est de 272 HV (259 HB, 26 HRC).
Compatibilité avec les boulons, vis ou goujons
Pour garantir l'étanchéité de l'assemblage, les écrous doivent correspondre aux classes de boulons. Le tableau ci-dessous présente les différents types d'écrous, leurs diamètres nominaux et les classes de boulons compatibles.
| Style noix | Niveau 04 | Niveau 05 | 5e année | 6e année | 8e année | 10e année | 12e année |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Standard (Style 1) | – | – | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 | M5 ≤ D ≤ M16 |
| Grand (Style 2) | – | – | – | – | M16 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 |
| Mince (Style 0) | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | – | – | – | – | – |
| Qualité de boulon compatible (Max) | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
Cette compatibilité garantit que l'écrou ne cède pas avant le boulon sous tension, assurant ainsi la sécurité du montage.
Considérations relatives au couple
La norme GB/T 3098.2-2015 ne spécifie pas le couple de rupture des écrous, car les valeurs de couple sont influencées par le frottement, la lubrification et les conditions d'assemblage. Il est donc recommandé de se concentrer sur la charge d'épreuve et la précharge pour la conception. En pratique, le couple appliqué aux écrous se convertit partiellement en force de serrage, souvent avec un rendement d'environ 20%, en fonction de facteurs tels que l'état de surface. À titre de référence, consultez les valeurs de couple de serrage correspondantes des boulons dans des normes telles que GB/T 3098.1, mais vérifiez toujours par des essais pour les applications spécifiques.
Foire aux questions (FAQ)
- 1. Quelle est la charge d'épreuve dans la norme GB/T 3098.2-2015 ?
- La charge d'épreuve est la force de traction axiale que l'écrou doit supporter sans déformation permanente, servant de mesure de sa capacité de charge.
- 2. Comment le traitement thermique affecte-t-il les performances des noix ?
- La trempe et le revenu sont nécessaires pour les nuances supérieures (par exemple, 8 pour D > M16, 10, 12) afin d'atteindre la dureté et la résistance nécessaires, en assurant au moins une structure de martensite 90% avant le revenu.
- 3. Peut-on utiliser des écrous de classe 8 avec des boulons de classe 10.9 ?
- Oui, les écrous de classe 8 sont compatibles avec les boulons jusqu'à la classe 8,8, mais pour la classe 10,9, utilisez des écrous de classe 10 pour correspondre à la résistance et éviter la rupture de l'écrou.
- 4. Pourquoi les limites de phosphore et de soufre sont-elles plus strictes pour les qualités supérieures ?
- Une teneur plus faible en P et S (par exemple, 0,048% max pour P dans le Grade 10) réduit les risques de fragilisation, améliorant la robustesse et la fiabilité dans les applications à fortes contraintes.
- 5. Comment doit-on tester la dureté des noix ?
- La dureté est généralement mesurée sur la surface d'appui ou la section transversale de l'écrou à l'aide des méthodes HV, HB ou HRC, les valeurs variant selon la taille (par exemple, un minimum plus élevé pour les diamètres plus petits dans certaines nuances).
- 6. Que se passe-t-il si un écrou dépasse la dureté maximale ?
- Une dureté excessive peut entraîner une fragilité ; les écrous doivent rester dans des plages spécifiées (par exemple, max 353 HV pour la classe 10) pour équilibrer résistance et ductilité.
