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 |
