Wprowadzenie do normy GB/T 3098.15-2014
Norma GB/T 3098.15-2014 określa właściwości mechaniczne nakrętek ze stali nierdzewnej stosowanych w elementach złącznych. Norma ta zapewnia niezawodność w różnych zastosowaniach przemysłowych poprzez określenie wymagań dotyczących oznakowania, składu chemicznego, właściwości mechanicznych i badań. Dotyczy ona nakrętek wykonanych ze stali nierdzewnej austenitycznej, martenzytycznej i ferrytycznej, obejmując gatunki odpowiednie do różnych nośności i warunków środowiskowych. Zgodność z tą normą gwarantuje, że nakrętki spełniają rygorystyczne kryteria wytrzymałości, odporności na korozję i trwałości, co czyni ją niezbędną dla inżynierów zajmujących się projektowaniem i produkcją maszyn.
Znakowanie, identyfikacja i wykończenie powierzchni
System oznaczania nakrętek ze stali nierdzewnej obejmuje grupę stali i klasę wytrzymałości, rozdzielone myślnikiem. Pierwsza część wskazuje grupę stali (A dla stali austenitycznej, C dla martenzytycznej, F dla ferrytycznej), po której następuje liczba oznaczająca zakres składu chemicznego. Druga część oznacza klasę wytrzymałości, wyrażoną jako 1/10 granicy plastyczności w MPa dla nakrętek o wysokości m ≥ 0,8D lub z zerem na początku dla nakrętek cieńszych (0,5D ≤ m < 0,8D).
- Przykład: A2-70 – stal austenityczna, obrabiana na zimno, minimalna granica plastyczności 700 MPa (dla nakrętek m ≥ 0,8D).
- Przykład: C4-70 – stal martenzytyczna, ulepszona cieplnie, minimalna granica plastyczności 700 MPa.
- Przykład: A2-035 – stal austenityczna, obrabiana na zimno, minimalna granica plastyczności 350 MPa (dla cieńszych nakrętek).
Stale austenityczne niskowęglowe (C ≤ 0,03%) mogą zawierać domieszkę „L” (np. A4L-80). Powierzchnie pasywowane zgodnie z normą GB/T 5267.4 zawierają domieszkę „P” (np. A4-80P). Nakrętki o średnicy nominalnej D ≥ 5 mm muszą być wyraźnie oznaczone na jednej powierzchni nośnej lub boku. Identyfikacja producenta jest obowiązkowa, jeśli to możliwe. Opakowanie musi zawierać znaki producenta, grupę stali, klasę wydajności i numer partii zgodnie z normą GB/T 90.3. O ile nie określono inaczej, nakrętki są czyszczone i polerowane; pasywacja jest zalecana w celu zwiększenia odporności na korozję.
Skład chemiczny
Skład chemiczny stali nierdzewnych przeznaczonych na nakrętki przedstawiono szczegółowo w tabeli 1, zgodnie z normą GB/T 3098.6-2014. Producenci dobierają składy w ramach grup, o ile nie uzgodniono inaczej. W przypadku ryzyka korozji międzykrystalicznej należy wykonać badanie zgodnie z normą GB/T 4334; zaleca się stosowanie stali stabilizowanych A3/A5 lub stali niskowęglowych (C ≤ 0,03%) A2/A4.
| Kategoria | Grupa | Skład chemiczny (ułamek masowy)/% | Notatki | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | N | Cr | Mo | Ni | Cu | Inni | |||
| Austenityczny | 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 | — | żołnierz amerykański | |
| A5 | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | — | 16~18.5 | 2~3 | 10.5~14 | 1 | — | Cześć | |
| Martenzytyczny | C1 | 0.09~0.15 | 1 | 1 | 0.05 | 0.03 | — | 11.5~14 | — | 1 | — | — | I |
| 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 | — | — | b,i | |
| Ferrytyczny | F1 | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | — | 15~18 | - J | 1 | — | — | k,l |
Uwagi: a Wartości maksymalne, o ile nie określono inaczej. b Siarkę można zastąpić selenem. c Jeśli Ni 8%, brak minimalnego limitu Cu. e Mo opcjonalnie przez producenta. f Jeśli Cr < 17%, min. Ni = 12%. g Dla maks. C = 0,03%, maks. N = 0,22%. h Ti ≥5×C% do 0,8% lub Nb/Ta ≥10×C% do 1,0%. i Dla większych średnic, wyższe C do 0,12% dla austenitycznych. j Mo opcjonalnie. k Ti ≥5×C% do 0,8%. l Nb/Ta ≥10×C% do 1,0%.
Taki skład zapewnia optymalną odporność na korozję i wytrzymałość mechaniczną. W załącznikach zamieszczono przykłady zaczerpnięte z norm ISO dla specjalistycznych zastosowań.
Właściwości mechaniczne
Właściwości mechaniczne muszą być zgodne z tabelami 2 i 3, aby uzyskać akceptację, w tym twardość (dla hartowania/odpuszczania C1, C3, C4) i badania obciążenia próbnego. Nie wszystkie gatunki mają zastosowanie do wszystkich nakrętek; należy zapoznać się z normami produktowymi.
Tabela 2: Właściwości mechaniczne – grupy stali austenitycznych
| Kategoria | Grupa | Klasa wydajności | Naprężenie graniczne SP/MPa min | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Orzechy m≥0,8D | Orzechy 0,5D≤m<0,8D | Orzechy m≥0,8D | Orzechy 0,5D≤m<0,8D | ||
| Austenityczny | A1, A2, A3, A4, A5 | 50 | 025 | 500 | 250 |
| 70 | 035 | 700 | 350 | ||
| 80 | 040 | 800 | 400 | ||
Tabela 3: Właściwości mechaniczne – grupy stali martenzytycznych i ferrytycznych
| Kategoria | Grupa | Klasa wydajności | Naprężenie graniczne SP/MPa min | Twardość | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Orzechy m≥0,8D | Orzechy 0,5D≤m<0,8D | Orzechy m≥0,8D | Orzechy 0,5D≤m<0,8D | HB | Rada Praw Człowieka | Wysokiego napięcia | ||
| Martenzytyczny | 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 | ||
| Ferrytyczny | F1 b | 45 | 020 | 450 | 200 | 128~209 | — | 135~220 |
| 60 | 030 | 600 | 300 | 171~271 | — | 180~285 | ||
a Hartowane i odpuszczane, min. odpuszczanie 275°C, D≤24 mm. b Zmiękczone.
Właściwości te służą jako wskazówka przy wyborze rozwiązań do zastosowań wymagających określonego poziomu wytrzymałości, z uwzględnieniem obróbki cieplnej i wymiarów nakrętek.
Metody testowania
Badania twardości stali martenzytycznych i ferrytycznych są zgodne z normami GB/T 231.1 (HB), GB/T 230.1 (HRC) lub GB/T 4340.1 (HV), a punktem odniesienia jest Vickers. Procedury są zgodne z normą GB/T 3098.2; wartości muszą mieścić się w zakresach z tabeli 3. Badania obciążeniowe zgodnie z normą GB/T 3098.2 zapewniają nośność bez uszkodzeń.
- Przeprowadź test twardości na przygotowanych powierzchniach.
- Stopniowo nakładaj obciążenie próbne i przytrzymaj, aby sprawdzić jego integralność.
- Aby zapewnić dokładność, należy używać skalibrowanego sprzętu.
Metody te umożliwiają niezawodną weryfikację wydajności nakrętek w rzeczywistych zespołach.
Załączniki: Dodatkowe szczegóły techniczne
Załączniki zawierają szczegółowe informacje:
- Załącznik B: Skład stali nierdzewnej według normy ISO 683-13, z przykładami dla stali ferrytycznych, martenzytycznych i austenitycznych.
- Załącznik D: Materiały zmniejszające korozję naprężeniową wywołaną przez chlorki, np. X2CrNiMoN17-13-5 o specjalnym składzie przeznaczonym do środowisk wysokiego ryzyka, takich jak baseny.
- Załącznik E: Współczynniki granicy plastyczności w wysokiej temperaturze (np. A2/A4 w temp. 400°C: 70%) i przydatność w niskich temperaturach (A2/A3 do -200°C).
- Załącznik G: Względna przenikalność magnetyczna (np. A2 ≈1,8, niemagnetyczny w stanie wyżarzanym w roztworze, ale może stać się magnetyczny po obróbce na zimno).
Zapoznaj się z nimi w przypadku specjalistycznych zastosowań, aby mieć pewność, że wybrany materiał ograniczy ryzyko korozji lub zakłóceń magnetycznych.
Często zadawane pytania
- Jaka jest różnica pomiędzy nakrętkami ze stali nierdzewnej A2 i A4?
- A2 to uniwersalna stal austenityczna o dobrej odporności na korozję, natomiast A4 zawiera molibden zapewniający lepszą odporność w środowiskach zawierających chlorki, zgodnie ze składami podanymi w tabeli 1.
- Jak wybrać odpowiednią klasę wydajności nakrętki?
- Dokonaj wyboru na podstawie wymagań dotyczących naprężenia granicznego i wysokości nakrętki, np. klasa 70 dla nakrętek o wytrzymałości 700 MPa w m ≥ 0,8D, biorąc pod uwagę obciążenia użytkowe i tabele 2/3.
- Jakie testy są wymagane do akceptacji nakrętek ze stali nierdzewnej?
- Twardość dla grup martenzytycznych/ferrytycznych i obciążenie próbne dla wszystkich, zgodnie z metodami opisanymi w rozdziale 3, zapewniające zgodność z określonymi właściwościami mechanicznymi.
- Czy te nakrętki można stosować w zastosowaniach wymagających wysokiej temperatury?
- Tak, ale zapoznaj się z Załącznikiem E, aby uzyskać informacje na temat zmniejszonej granicy plastyczności w podwyższonych temperaturach; np. A2 zatrzymuje 70% w temperaturze 400°C w warunkach obciążeń niecyklicznych.
- Jak ograniczyć korozję międzykrystaliczną w nakrętkach austenitycznych?
- Należy stosować warianty niskoemisyjne (np. A4L) lub stabilizowane A3/A5, przebadane zgodnie z normą GB/T 4334, zgodnie z zaleceniami podanymi w części dotyczącej składu chemicznego.
- Jakie oznaczenia są wymagane na opakowaniach?
- W celu umożliwienia śledzenia należy uwzględnić identyfikator producenta, grupę stali/klasę wydajności zgodnie z rysunkiem 1 oraz numer partii zgodnie z normą GB/T 90.3.
