Выбрать страницу

Введение в стандарт GB/T 3098.25-2020

GB/T 3098.25-2020 — это важнейший национальный стандарт Китая, содержащий всеобъемлющие рекомендации по выбору крепежных элементов из нержавеющей стали и никелевых сплавов на основе их механических характеристик. Этот стандарт является частью более широкой серии GB/T 3098, посвященной механическим свойствам крепежных элементов, и конкретно рассматривает такие материалы, как аустенитные, мартенситные, ферритные, дуплексные нержавеющие стали и никелевые сплавы. Его основная цель — помочь инженерам, проектировщикам и производителям в выборе подходящих крепежных элементов для применений, требующих высокой коррозионной стойкости, прочности и долговечности в различных условиях окружающей среды, таких как морская среда, химическая промышленность и высокотемпературные среды.

Область применения данного стандарта включает подробные таблицы химического состава, в которых указаны массовые доли ключевых элементов, таких как углерод (C), кремний (Si), марганец (Mn), фосфор (P), сера (S), хром (Cr), молибден (Mo), никель (Ni), медь (Cu), азот (N), ниобий (Nb) и титан (Ti). Эти составы сопоставляются с кодами ISO, соответствующими группами крепежных элементов и связанными стандартами для обеспечения совместимости и надежности. Например, в стандарте используются данные из GB/T 3098.6 для болтов, винтов и шпилек из нержавеющей стали, GB/T 3098.15 для гаек и других стандартов для специализированных применений.

На практике это руководство помогает снизить риски, связанные с разрушением материалов, путем определения составов, улучшающих такие свойства, как прочность на растяжение, предел текучести и устойчивость к межкристаллитной коррозии. Оно также содержит рекомендации по предотвращению непреднамеренного добавления элементов в процессе производства для сохранения закаливаемости, механических свойств и применимости. Специалисты в области машиностроения полагаются на этот стандарт для оптимизации выбора крепежных элементов, обеспечивая соответствие международным аналогам, таким как стандарты ISO 3506 и EN.

Ключевые преимущества включают повышение безопасности в конструкционных узлах, экономическую эффективность за счет правильного выбора материалов и улучшенные эксплуатационные характеристики в агрессивных средах. Например, предпочтение отдается аустенитным маркам из-за их немагнитных свойств и формуемости, в то время как дуплексные марки обеспечивают баланс прочности и коррозионной стойкости. Этот стандарт способствует внедрению передовых методов в материаловении, подчеркивая важность точного легирования для достижения желаемых механических результатов. Соблюдение этих рекомендаций позволяет предприятиям сократить время простоя и затраты на техническое обслуживание, связанные с износом крепежных элементов.

Химический состав аустенитных нержавеющих сталей

В таблице 1 стандарта GB/T 3098.25-2020 подробно описан химический состав аустенитных нержавеющих сталей со ссылками на стандарты GB/T 3098.6, GB/T 3098.15, GB/T 3098.16 и GB/T 3098.21. Эти составы имеют решающее значение для определения механических свойств и коррозионной стойкости крепежных элементов. Значения приведены в процентах в виде массовых долей, при этом большинство значений являются максимальными пределами, если не указаны диапазоны или минимальные значения. Аустенитные стали известны своей превосходной формуемостью, свариваемостью и стойкостью к окислению, что делает их идеальными для крепежных элементов в агрессивных средах.

В таблице приведены коды ISO вместе с элементным составом, включая C, Si, Mn, P, S, Cr, Mo, Ni, Cu, N, Nb и Ti, и присвоены соответствующие группы крепежных элементов, такие как A1, A2, A2L, A3, A4, A4L, A5 и A8. Например, ISO 4305-303-00-I (группа A1) имеет содержание C до 0,12, Cr 17,0-19,0 ​​и S ≥0,15 для улучшения обрабатываемости. Эти спецификации обеспечивают стабильность характеристик, например, сохранение аустенитной структуры для немагнитных свойств.

В примечаниях подчеркивается, что неуказанные элементы не следует добавлять без согласия покупателя, за исключением случаев переработки, и необходимо принимать меры предосторожности против загрязнений, влияющих на свойства материалов. Данные группы материалов близки, но не идентичны другим стандартам GB/T. Эти данные помогают в выборе материалов для конкретных нагрузок и температур, предотвращая такие проблемы, как коррозионное растрескивание под напряжением.

Код ISO C Си Мн П С Кр Мо Ни Cu Н Нб Ти Группа
4305-303-00-I 0.12 1 2 0.06 ≥0,15 17.0~19.0 8.0~10.0 1 0.1 А1
4301-304-00-I 0.07 1 2 0.045 0.03 17.5~19.5 8.0~10.5 0.1 А2
4307-304-03-I 0.03 1 2 0.045 0.03 17.5~19.5 8.0~10.5 0.1 A2L
4311-304-53-I 0.03 1 2 0.045 0.03 17.5~19.5 8.0~11.0 0.12~0.22 A2L
4567-304-98-X 0.08 1 2 0.045 0.03 17.0~19.0 8.0~10.5 1.0~3.0 А2
4567-304-30-I 0.04 1 2 0.045 0.03 17.0~19.0 8.0~10.5 3.0~4.0 0.1 А3
4541-321-00-I 0.08 1 2 0.045 0.03 17.0~19.0 9.0~12.0 5×C~0.70 А3
4550-347-00-I 0.08 1 2 0.045 0.03 17.0~19.0 9.0~12.0 10×C~1.00 А3
4401-316-00-I 0.08 1 2 0.045 0.03 16.0~18.0 2.00~3.00 10.0~13.0 0.1 А4
4404-316-03-I 0.03 1 2 0.045 0.03 16.5~18.5 2.00~3.00 10.0~13.0 0.1 A4L
4406-316-53-I 0.03 1 2 0.045 0.03 16.5~18.5 2.00~3.00 10.0~12.5 0.12~0.22 A4L
4578-316-76-E 0.04 1 2 0.045 0.015 16.5~17.5 2.00~2.50 10.0~11.0 3.0~3.5 0.1 А4
4571-316-35-I 0.08 1 2 0.045 0.03 16.5~18.5 2.00~2.50 10.5~13.5 5×C~0.70 А5
4529-089-26-I 0.02 0.75 2 0.035 0.015 19.0~21.0 6.0~7.0 24.0~26.0 0.5~1.5 0.15~0.25 А8
4547-312-54-I 0.02 0.7 1 0.035 0.015 19.5~20.5 6.0~7.0 17.5~18.5 0.50~1.00 0.18~0.25 А8
4478-083-67-U 0.03 1 2 0.04 0.03 20.0~22.0 6.0~7.0 23.5~25.5 0.75 0.18~0.25 А8

Химический состав мартенситных, ферритных и дуплексных сталей

В таблице 2 представлены химические составы мартенситных, ферритных и дуплексных нержавеющих сталей, необходимых для крепежных изделий, требующих высокой прочности и умеренной коррозионной стойкости. Мартенситные стали обладают закаливаемостью при термической обработке, ферритные — хорошей пластичностью, а дуплексные сочетают аустенитную и ферритную фазы, обеспечивая превосходную прочность и стойкость к питтинговой коррозии.

Коды ISO связаны с элементами и группами, такими как C1, C3, C4, F1, D2, D4, D6 и D8. Для мартенситных металлов ISO 4006-410-00-I (C1) содержит C 0,08–0,15 и Cr 11,5–13,5. Примерами дуплексных металлов являются ISO 4462-318-03-I (D6) с Cr 21,0–23,0 и Mo 2,5–3,5. Примечания содержат требования к содержанию вольфрама для некоторых кодов и расчеты PREN для распознавания дуплексных металлов.

Код ISO C Си Мн П С Кр Мо Ни Cu Н Нб Ти Группа
Мартенситные нержавеющие стали
4006-410-00-I 0.08~0.15 1 1.5 0.04 0.03 11.5~13.5 0.75 С1
4021-420-00-I 0.16~0.25 1 1.5 0.04 0.03 12.0~14.0 С1
4028-420-00-I 0.26~0.35 1 1.5 0.04 0.03 12.0~14.0 С1
4057-431-00-X 0.12~0.22 1 1.5 0.04 0.03 15.0~17.0 1.50~2.50 С3
4005-416-00-I 0.08~0.15 1 1.5 0.04 ≥0,15 12.0~14.0 0.6 С4
Ферритные нержавеющие стали
4016-430-00-I 0.08 1 1 0.04 0.03 16.0~18.0 Ф1
Дуплексные нержавеющие стали
4482-320-01-X 0.03 1 4.0~6.0 0.035 0.03 19.5~21.5 0.10~0.60 1.50~3.50 1 0.05~0.20 Д2
4362-323-04-I 0.03 1 2 0.035 0.015 22.0~24.5 0.10~0.60 3.5~5.5 0.10~0.60 0.05~0.20 Д2
4062-322-02-U 0.03 1 2 0.04 0.01 21.5~24.0 0.45 1.00~2.90 0.16~0.28 Д4
4162-321-01-E 0.04 1 4.0~6.0 0.04 0.015 21.0~22.0 0.10~0.80 1.35~1.90 0.10~0.80 0.20~0.25 Д4
4662-824-41-X 0.03 0.7 2.50~4.0 0.035 0.005 23.0~25.0 1.00~2.00 3.0~4.5 0.10~0.80 0.20~0.30 Д4
4462-318-03-I 0.03 1 2 0.035 0.015 21.0~23.0 2.5~3.5 4.5~6.5 0.10~0.22 Д6
4481-312-60-J 0.03 1 1.5 0.04 0.03 24.0~26.0 2.5~3.5 5.5~7.5 0.08~0.30 Д6
4410-327-50-E 0.03 1 2 0.035 0.015 24.0~26.0 3.0~4.5 6.0~8.0 0.24~0.35 Д8
4501-327-60-I 0.03 1 1 0.03 0.01 24.0~26.0 3.0~4.0 6.0~8.0 0.5~1.0 0.20~0.30 Д8
4507-325-20-I 0.03 0.7 2 0.035 0.015 24.0~26.0 3.0~4.0 6.0~8.0 1.0~2.5 0.20~0.30 Д8

Химический состав высокотемпературных нержавеющих сталей и никелевых сплавов

В таблице 3 представлены составы для высокотемпературных применений, включая мартенситные стали и аустенитные стали с дисперсионным упрочнением и никелевыми сплавами. Эти материалы предназначены для работы при повышенных температурах, обеспечивая сопротивление ползучести и защиту от окисления.

В группы входят CH0, CH1, CH2, V или VH, VW, SD, SB и 718. Для никелевого сплава 2.4668 (718) содержание C составляет 0,02–0,08, с высоким содержанием Ni (50,00–55,00) и Mo (2,80–3,30). В примечаниях подробно описаны дополнительные элементы, такие как V, Al, B, Co, Fe и Nb, для конкретных кодов.

Код ISO C Си Мн П С Кр Мо Ни Cu Н Нб Ти Группа
Мартенситные нержавеющие стали
4021-420-00-I 0.16~0.25 1 1.5 0.04 0.03 12.0~14.0 CH0
4028-420-00-I 0.26~0.35 1 1.5 0.04 0.03 12.0~14.0 CH1
4057-431-00-X 0.12~0.22 1 1.5 0.04 0.03 15.0~17.0 1.50~2.5 CH2
4923-422-77-E 0.18~0.24 0.5 0.40~0.90 0.025 0.015 11.0~12.5 0.8~1.2 0.30~0.80 V или VH
1.4913 0.17~0.23 0.5 0.40~0.90 0.025 0.015 10.0~11.5 0.50~0.80 0.20~0.60 0.05~0.10 0.25~0.55 ВВС
Аустенитное упрочнение методом осаждения из газовой фазы для нержавеющих сталей и никелевых сплавов
4980-662-86-X 0.08 1 2 0.04 0.03 13.5~16.0 1.0~1.5 24.0~27.0 1.90~2.35 SD
2.4952 0.04~0.10 1 1 0.02 0.015 18.0~21.0 ≥65 0.2 1.80~2.70 СБ
2.4668 0.02~0.08 0.035 0.035 0.015 0.015 17.0~21.0 2.80~3.30 50.00~55.00 0.3 0.60~1.20 718

Распространенные марки крепежных элементов для холодной штамповки – аустенитные

В таблице А.1 перечислены распространенные аустенитные марки крепежных изделий, изготавливаемых методом холодной штамповки, с указанием категорий, групп, кодов ISO, европейских обозначений, кодов ASTM, общепринятых названий США, позиций GB/T, кодов GB/T 20878 и соответствующих стандартов. Это помогает в выборе материалов для крупносерийного производства винтов и болтов.

Категория Группа Код ISO Европейский кодекс Европейский класс Код ASTM Название США Позиция GB/T Код GB/T 20878 Соответствующие стандарты
Серистый аустенит А1 4305-303-00-I 1.4305 X8CrNiS18-9 S30300 303 Глава 5, Таблица 1 S30317 ASTM A959, EN 10088-3
А1 4570-303-31-I 1.457 X6CrNiCuS18-9-2 S30331 303Cu GB/T 3098.6 GB/T 3098.15 EN 10088-3
Аустенит общего назначения A2L 4307-304-03-I 1.4307 X2CrNi18-9 S30403 304Л Глава 5, Таблица 1 S30403 ASTM A959, EN 10088-3, EN 10263-5, EN 10269