Introdução à norma GB/T 3098.15-2014
A norma GB/T 3098.15-2014 especifica as propriedades mecânicas de porcas de aço inoxidável utilizadas em fixadores. Esta norma garante confiabilidade em diversas aplicações industriais, definindo requisitos para marcação, composição química, desempenho mecânico e ensaios. Ela se aplica a porcas fabricadas em aços inoxidáveis austeníticos, martensíticos e ferríticos, abrangendo classes de desempenho adequadas para diferentes capacidades de carga e condições ambientais. A conformidade com esta norma garante que as porcas atendam a critérios rigorosos de resistência, resistência à corrosão e durabilidade, tornando-a essencial para engenheiros em projetos mecânicos e fabricação.
Marcação, identificação e acabamento de superfície
O sistema de marcação para porcas de aço inoxidável inclui o grupo do aço e a classe de desempenho, separados por um hífen. A primeira parte indica o grupo do aço (A para austenítico, C para martensítico, F para ferrítico), seguida por um número que denota a faixa de composição química. A segunda parte representa a classe de desempenho, expressa como 1/10 da tensão de prova em MPa para porcas com altura m ≥ 0,8D, ou com um zero à esquerda para porcas mais finas (0,5D ≤ m < 0,8D).
- Exemplo: A2-70 – Aço austenítico, trabalhado a frio, tensão de prova mínima de 700 MPa (para porcas m ≥ 0,8D).
- Exemplo: C4-70 – Aço martensítico, temperado e revenido, tensão de prova mínima de 700 MPa.
- Exemplo: A2-035 – Aço austenítico, trabalhado a frio, tensão de prova mínima de 350 MPa (para porcas mais finas).
Os aços austeníticos de baixo carbono (C ≤ 0,03%) podem adicionar “L” (ex.: A4L-80). As superfícies passivadas conforme GB/T 5267.4 adicionam “P” (ex.: A4-80P). As porcas com diâmetro nominal D ≥ 5 mm devem ser marcadas claramente em uma das faces de apoio ou em um dos lados. A identificação do fabricante é obrigatória sempre que possível. A embalagem deve incluir as marcas do fabricante, o grupo do aço, a classe de desempenho e o número do lote, conforme GB/T 90.3. Salvo especificação em contrário, as porcas são limpas e polidas; a passivação é recomendada para maior resistência à corrosão.
Composição Química
A composição química dos aços inoxidáveis para porcas está detalhada na Tabela 1, em conformidade com a norma GB/T 3098.6-2014. Os fabricantes selecionam as composições dentro dos grupos, salvo acordo em contrário. Para riscos de corrosão intergranular, recomenda-se o uso de aços A3/A5 estabilizados ou aços A2/A4 de baixo carbono (C ≤ 0,03%).
| Categoria | Grupo | Composição química (fração mássica)/% | Notas | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | N | Cr | Mo | Ni | Cu | Outros | |||
| Austenítico | 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 | — | oi | |
| Martensítico | C1 | 0.09~0.15 | 1 | 1 | 0.05 | 0.03 | — | 11.5~14 | — | 1 | — | — | eu |
| 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 | |
| Ferrítico | F1 | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | — | 15~18 | — j | 1 | — | — | k,l |
Notas: a Valores máximos, salvo indicação em contrário. b O enxofre pode ser substituído por selênio. c Se Ni 8%, sem limite mínimo de Cu. e Mo opcional pelo fabricante. f Se Cr < 17%, mín. Ni = 12%. g Para C máx. = 0,03%, N máx. = 0,22%. h Ti ≥ 5 × C% a 0,8%, ou Nb/Ta ≥ 10 × C% a 1,0%. i Para diâmetros maiores, C mais elevado até 0,12% para austenítico. j Mo opcional. k Ti ≥ 5 × C% a 0,8%. l Nb/Ta ≥10×C% a 1,0%.
Essa composição garante ótima resistência à corrosão e resistência mecânica, com anexos que fornecem exemplos de normas ISO para aplicações especializadas.
Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas devem atender às Tabelas 2 e 3 para aceitação, incluindo dureza (para C1, C3 e C4 temperados/revenidos) e testes de carga de prova. Nem todas as classes se aplicam a todas as porcas; consulte as normas do produto.
Tabela 2: Propriedades Mecânicas – Grupos de Aços Austeníticos
| Categoria | Grupo | Grau de desempenho | Tensão de prova SP/MPa mín. | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Nozes m≥0,8D | Nozes 0,5D≤m<0,8D | Nozes m≥0,8D | Nozes 0,5D≤m<0,8D | ||
| Austenítico | A1, A2, A3, A4, A5 | 50 | 025 | 500 | 250 |
| 70 | 035 | 700 | 350 | ||
| 80 | 040 | 800 | 400 | ||
Tabela 3: Propriedades Mecânicas – Grupos de Aços Martensíticos e Ferríticos
| Categoria | Grupo | Grau de desempenho | Tensão de prova SP/MPa mín. | Dureza | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nozes m≥0,8D | Nozes 0,5D≤m<0,8D | Nozes m≥0,8D | Nozes 0,5D≤m<0,8D | HB | HRC | HV | ||
| Martensítico | 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 | ||
| Ferrítico | F1 b | 45 | 020 | 450 | 200 | 128~209 | — | 135~220 |
| 60 | 030 | 600 | 300 | 171~271 | — | 180~285 | ||
a Temperado e revenido, revenido mínimo 275°C, D≤24 mm. b Amolecido.
Essas propriedades orientam a seleção para aplicações que exigem níveis específicos de resistência, levando em consideração o tratamento térmico e as dimensões da porca.
Métodos de teste
Os ensaios de dureza para aços martensíticos e ferríticos seguem as normas GB/T 231.1 (HB), GB/T 230.1 (HRC) ou GB/T 4340.1 (HV), com Vickers como referência. Os procedimentos estão alinhados com a norma GB/T 3098.2; os valores devem estar dentro dos intervalos da Tabela 3. Os ensaios de carga de prova, conforme a norma GB/T 3098.2, garantem a capacidade de suportar carga sem falhas.
- Realize o teste de dureza em superfícies preparadas.
- Aplique a carga de teste gradualmente e mantenha-a para verificar a integridade.
- Utilize equipamentos calibrados para garantir a precisão.
Esses métodos fornecem uma verificação confiável do desempenho das porcas em montagens reais.
Apêndices: Detalhes técnicos adicionais
Os apêndices oferecem informações detalhadas:
- Apêndice B: Composição do aço inoxidável de acordo com a norma ISO 683-13, com exemplos para os tipos ferrítico, martensítico e austenítico.
- Apêndice D: Materiais que reduzem a fissuração por corrosão sob tensão induzida por cloretos, por exemplo, X2CrNiMoN17-13-5 com composições específicas para ambientes de alto risco, como piscinas.
- Apêndice E: Relações de resistência ao escoamento em altas temperaturas (ex.: A2/A4 a 400°C: 70%) e aplicabilidade em baixas temperaturas (A2/A3 até -200°C).
- Apêndice G: Permeabilidade magnética relativa (ex.: A2 ≈ 1,8, não magnética no estado recozido em solução, mas pode se tornar magnética após trabalho a frio).
Consulte essas informações para aplicações especializadas, garantindo que a seleção de materiais minimize riscos como corrosão ou interferência magnética.
Perguntas frequentes
- Qual a diferença entre porcas de aço inoxidável A2 e A4?
- O aço A2 é um aço austenítico de uso geral com boa resistência à corrosão, enquanto o aço A4 inclui molibdênio para maior resistência em ambientes com cloretos, conforme a composição da Tabela 1.
- Como faço para selecionar o nível de desempenho adequado para uma porca?
- A escolha deve ser baseada nos requisitos de tensão de prova e na altura da porca; por exemplo, grau 70 para porcas de 700 MPa em m ≥ 0,8D, considerando as cargas de aplicação e as Tabelas 2/3.
- Quais são os testes necessários para a aceitação de porcas de aço inoxidável?
- Dureza para os grupos martensíticos/ferríticos e carga de prova para todos, conforme os métodos da seção 3, garantindo a conformidade com as propriedades mecânicas especificadas.
- Essas porcas podem ser usadas em aplicações de alta temperatura?
- Sim, mas consulte o Apêndice E para obter informações sobre a redução da resistência ao escoamento em temperaturas elevadas; por exemplo, o A2 mantém o valor 70% a 400 °C sob cargas não cíclicas.
- Como mitigar a corrosão intergranular em porcas austeníticas?
- Utilize variantes de baixo teor de carbono (por exemplo, A4L) ou A3/A5 estabilizado, testado de acordo com a norma GB/T 4334, conforme recomendado na seção de composição química.
- Que tipo de marcação é necessária na embalagem?
- Inclua o identificador do fabricante, o grupo de aço/grau de desempenho conforme a Figura 1 e o número do lote conforme GB/T 90.3 para rastreabilidade.
