Wprowadzenie do normy GB/T 3098.1-2010
Zarys artykułu
Niniejszy artykuł zawiera kompleksowy przegląd normy GB/T 3098.1-2010, ze szczególnym uwzględnieniem właściwości mechanicznych śrub, wkrętów i szpilek wykonanych ze stali węglowych i stopowych. Struktura normy przedstawia się następująco:
- Wprowadzenie do standardu
- System znakowania i materiały
- Właściwości mechaniczne i fizyczne
- Wytyczne dotyczące aplikacji i stosowalność testów
- Często zadawane pytania (FAQ)
Wprowadzenie do standardu
Norma GB/T 3098.1-2010 określa właściwości mechaniczne i fizyczne śrub, wkrętów i kołków wykonanych ze stali węglowej lub stopowej, badanych w temperaturach otoczenia od 10°C do 35°C. Norma ta ma zastosowanie do elementów złącznych o nominalnej średnicy gwintu od 1,6 mm do 39 mm, zapewniając spójność parametrów użytkowych w zastosowaniach konstrukcyjnych, motoryzacyjnych i maszynowych.
Definiuje klasy właściwości na podstawie wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, wydłużenia, twardości i innych parametrów, co sprzyja kontroli jakości i bezpieczeństwu. Zgodna z normą ISO 898-1:2009, norma zapewnia zgodność międzynarodową, jednocześnie spełniając specyficzne wymagania chińskich norm produkcyjnych.
- Zakres: Obejmuje elementy złączne ze stali węglowej i stopowej w standardowych warunkach.
- Najważniejsze zmiany: Udoskonalone specyfikacje dla klas wysokiej wytrzymałości i metod testowania.
- Znaczenie: Zapewnia, że elementy złączne spełniają wymagania dotyczące nośności i trwałości wymagane w inżynierii.
System znakowania i materiały
System oznaczania klas własności wykorzystuje dwie liczby rozdzielone kropką, gdzie lewa strona wskazuje nominalną wytrzymałość na rozciąganie (RM) w MPa podzielone przez 100, a prawa strona przedstawia współczynnik plastyczności pomnożony przez 10. Na przykład „8,8” oznacza wytrzymałość na rozciąganie 800 MPa i współczynnik plastyczności 0,8.
Materiały muszą spełniać wymagania dotyczące składu chemicznego i obróbki cieplnej, aby uzyskać pożądane właściwości. Powszechne są stale węglowe z dodatkiem pierwiastków takich jak bor, mangan lub chrom, z minimalną temperaturą odpuszczania określoną w celu zapewnienia hartowności.
| Cyfra po przecinku | .6 | .8 | .9 |
|---|---|---|---|
| Stosunek | 0.6 | 0.8 | 0.9 |
W przypadku elementów złącznych o zmniejszonej nośności, których właściwości odpowiadają klasie 8,8, należy oznaczyć je jako „08.8”.
| Klasa nieruchomości | Materiał i obróbka cieplna | Limity składu chemicznego (analiza kadzi %) | Temperatura odpuszczania min (°C) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | P max | S max | B max | ||||
| min | maks | ||||||
| 4.6 | Stal węglowa lub stal węglowa z dodatkami | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | Nie określono | — |
| 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 | Stal węglowa z dodatkami (np. B, Mn, Cr) hartowana i odpuszczana | 0.15 | 0.4 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| Stal węglowa hartowana i odpuszczana | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| Stal stopowa hartowana i odpuszczana | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| 9.8 | Stal węglowa z dodatkami hartowana i odpuszczana | 0.15 | 0.4 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| Stal węglowa hartowana i odpuszczana | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| Stal stopowa hartowana i odpuszczana | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| 10.9 | Stal węglowa z dodatkami hartowana i odpuszczana | 0.20 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| Stal węglowa hartowana i odpuszczana | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| Stal stopowa hartowana i odpuszczana | 0.2 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | |||
| 12.9 | Stal stopowa hartowana i odpuszczana | 0.3 | 0.5 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 425 |
| 12.9 | Stal węglowa z dodatkami hartowana i odpuszczana | 0.28 | 0.5 | 0.025 | 0.025 | 0.003 | 380 |
Uwagi:
- W przypadku sporu obowiązuje analiza produktu.
- Bor do 0,005%, kontrolowany tytanem i/lub aluminium w przypadku boru nieefektywnego.
- W przypadku klas 4.6 i 5.6 może być konieczna obróbka cieplna elementów złącznych na zimno w celu zapewnienia ich ciągliwości.
- Stale automatowe dopuszczone do niektórych klas o maks. zawartości S 0,34%, P 0,11%, Pb 0,35%.
- W przypadku stali borowych o zawartości C < 0,25% minimalna zawartość Mn wynosi 0,6% dla stali 8,8, 0,7% dla stali 9,8 i 10,9.
- Materiały muszą zapewniać martenzyt 90% w rdzeniu przed odpuszczaniem w przypadku wyższych klas.
- Stale stopowe zawierają co najmniej jeden z następujących pierwiastków: Cr 0,30%, Ni 0,30%, Mo 0,20%, V 0,10%.
- Brak białej warstwy fosforku na powierzchniach klasy 12,9; należy ją usunąć przed obróbką cieplną.
- Należy zachować ostrożność podczas stosowania klasy 12.9 ze względu na ryzyko pękania korozyjnego naprężeniowego.
Specyfikacje te stanowią wytyczne doboru materiałów, zapewniając, że elementy złączne osiągną wymaganą wytrzymałość i odporność na takie rodzaje uszkodzeń, jak kruchość wodorowa.
Właściwości mechaniczne i fizyczne
Elementy złączne muszą spełniać określone właściwości mechaniczne w temperaturze otoczenia, w tym wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności, wydłużenie, twardość i energię uderzenia. Przedstawiono metody badań w celu weryfikacji zgodności.
| NIE. | Własność mechaniczna lub fizyczna | Klasa nieruchomości | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9,8 (średnica ≤16 mm) | 10.9 | 12.9 | |||||
| d≤16 mm | d>16 mm | ||||||||||||
| 1 | Wytrzymałość na rozciąganie RM (MPa) | nom | 400 | 400 | 500 | 500 | 600 | 800 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | |
| min | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 800 | 830 | 900 | 1040 | 1220 | |||
| 2 | Niższa granica plastyczności ReL (MPa) | nom | 240 | — | 300 | — | — | — | — | — | — | — | |
| min | 240 | — | 300 | — | — | — | — | — | — | — | |||
| 3 | Naprężenie przy 0,2% nieproporcjonalnym wydłużeniu Rp0,2 (MPa) | nom | — | — | — | — | — | 640 | 640 | 720 | 900 | 1080 | |
| min | — | — | — | — | — | 640 | 660 | 720 | 940 | 1100 | |||
| 4 | Naprężenie przy wydłużeniu nieproporcjonalnym 0,0048d dla pełnowymiarowego elementu złącznego Rpf (MPa) | nom | — | 320 | — | 400 | 480 | — | — | — | — | — | |
| min | — | 340 | — | 420 | 480 | — | — | — | — | — | |||
| 5 | Dowód stresu SP (MPa) | nom | 225 | 310 | 280 | 380 | 440 | 580 | 600 | 650 | 830 | 970 | |
| Współczynnik naprężenia próbnego | 0.94 | 0.91 | 0.93 | 0.9 | 0.92 | 0.91 | 0.91 | 0.9 | 0.88 | 0.88 | |||
| 6 | Wydłużenie po zerwaniu dla obrabianych mechanicznie próbek A (%) | min | 22 | — | 20 | — | — | 12 | 12 | 10 | 9 | 8 | |
| 7 | Zmniejszenie powierzchni po pęknięciu dla obrabianych mechanicznie próbek testowych Z (%) | min | — | 52 | 52 | 48 | 48 | 44 | |||||
| 18 | Nieciągłości powierzchniowe | GB/T 5779.1 | GB/T 5779.3 | ||||||||||
Uwagi:
- Wartości nie dotyczą śrub konstrukcyjnych.
- Do śrub konstrukcyjnych d ≥ M12.
- Wartości nominalne podano wyłącznie w celach oznaczeniowych.
- Rp0,2 można zmierzyć, jeśli ReL nie można ustalić.
- Rpf wartości minimalne dla 4,8, 5,8, 6,8 są obecnie badane.
- Obciążenia próbne podano w tabelach 5 i 7.
- W przypadku niektórych klas twardość końcowa może być niższa.
- Obowiązują ograniczenia twardości powierzchni; w niektórych przypadkach nie więcej niż 30 HV powyżej twardości rdzenia.
- Badanie udarności w temperaturze -20 °C dla d ≥ 16 mm.
- GB/T 5779.3 może zostać zastąpiony po uzgodnieniu.
Te właściwości gwarantują prawidłowe działanie elementów złącznych pod określonymi obciążeniami, a testy takie jak wytrzymałość na rozciąganie i twardość weryfikują jakość. W przypadku zastosowań wymagających wysokiej wytrzymałości należy wziąć pod uwagę wpływ rozmiaru na nośność.
Wytyczne dotyczące aplikacji i stosowalność testów
Norma określa metody badań weryfikacyjnych, mające zastosowanie do elementów złącznych pełnowymiarowych lub próbek obrabianych mechanicznie. Należy wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe, moment dokręcania i obróbkę powierzchni, aby uniknąć uszkodzeń, takich jak odwęglenie lub kruchość.
- Użyj odpowiednich klas dla wymagań obciążenia, np. 10.9 dla środowisk o dużym obciążeniu.
- Przeprowadź testy wytrzymałości na rozciąganie, obciążenia próbnego, twardości i udarności zgodnie z rozmiarem i klasą.
- W przypadku elementów złącznych ocynkowanych ogniowo należy zapoznać się z normą GB/T 5267.3.
- Zapewnij oznakowanie umożliwiające identyfikowalność i zgodność.
- Ostrożnie z klasą 12.9 w warunkach korozyjnych.
Niniejsze wytyczne pomagają w doborze i testowaniu elementów złącznych, zwiększając niezawodność zespołów mechanicznych.
Często zadawane pytania (FAQ)
Co oznacza oznaczenie klasy nieruchomości, np. „8.8”?
Oznacza to nominalną wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą 800 MPa i współczynnik granicy plastyczności wynoszący 0,8, co umożliwia standaryzowaną identyfikację parametrów eksploatacyjnych w celu doboru materiałów w projektach inżynierskich.
Jak skład materiału wpływa na wydajność elementów złącznych?
Kompozycje z dodatkiem pierwiastków, takich jak bor, zwiększają hartowność, umożliwiając uzyskanie wyższych klas wytrzymałości, przy jednoczesnym ograniczeniu P i S, co zapobiega kruchości, zgodnie z ograniczeniami podanymi w tabeli 2.
Kiedy należy przeprowadzać badania wytrzymałościowe?
Dla d ≥ 16 mm i klas wymagających min. 27 J w temperaturze -20 °C, w celu oceny wytrzymałości w zastosowaniach niskotemperaturowych i uniknięcia kruchego pęknięcia.
Jakie są skutki dekarbonizacji dla gwintów?
Obniża wytrzymałość; norma określa maksymalną głębokość całkowitego odwęglenia na poziomie 0,015 mm i minimalną wysokość nieodwęgloną w celu zachowania nośności.
W jaki sposób norma ta jest zgodna z normą ISO 898-1?
Norma ta jest zmodyfikowaną wersją normy ISO 898-1:2009, obejmuje podobne klasy właściwości, lecz jest dostosowana do kontekstu chińskiego, zapewniając globalną interoperacyjność specyfikacji elementów złącznych.
Jakie testy stosuje się do elementów złącznych pełnowymiarowych?
Próby rozciągania, obciążenia próbnego i rozciągania klina weryfikują rzeczywistą wydajność, zwłaszcza w przypadku rozmiarów, w których próbki obrabiane maszynowo mogą nie odzwierciedlać rzeczywistego zachowania.
