GB/T 3098.2-2015 规定了碳钢和合金钢粗牙螺母的机械性能，适用于一般工程用途。本标准与 ISO 898-2 等国际标准紧密衔接，确保了紧固件系统的兼容性。它涵盖 4 至 12 级性能等级，重点关注验证载荷、化学成分、硬度以及与螺栓、螺钉或螺柱的兼容性。以下将详细介绍关键方面，数据摘自该标准，以供参考。
粗牙螺母的验证载荷值
验证载荷是指螺母在不发生永久变形的情况下所能承受的最大载荷，本质上是其必须承受的最小抗拉强度。单位为牛顿 (N)。下表列出了各种螺纹尺寸和性能等级的验证载荷值。
| 线 | 沥青 | 四年级（N） | 五年级（N） | 五年级（N） | 六年级（N） | 八年级（N） | 10年级（N） | 12年级（N） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M5 | 0.8 | 5400 | 7100 | 8250 | 9500 | 12140 | 14800 | 16300 |
| M6 | 1 | 7640 | 10000 | 11700 | 13500 | 17200 | 20900 | 23100 |
| M7 | 1 | 11000 | 14500 | 16800 | 19400 | 24700 | 30100 | 33200 |
| M8 | 1.25 | 13900 | 18300 | 21600 | 24900 | 31800 | 38100 | 42500 |
| M10 | 1.5 | 22000 | 29000 | 34200 | 39400 | 50500 | 60300 | 67300 |
| M12 | 1.75 | 32000 | 42200 | 51400 | 59000 | 74200 | 88500 | 100300 |
| M14 | 2 | 43700 | 57500 | 70200 | 80500 | 101200 | 120800 | 136900 |
| M16 | 2 | 59700 | 78500 | 95800 | 109900 | 138200 | 164900 | 186800 |
| M18 | 2.5 | 73000 | 96000 | 121000 | 138200 | 176600 | 203500 | 230400 |
| M20 | 2.5 | 93100 | 122500 | 154400 | 176400 | 225400 | 259700 | 294000 |
| M22 | 2.5 | 115100 | 151500 | 190900 | 218200 | 278800 | 321200 | 363600 |
| M24 | 3 | 134100 | 176500 | 222400 | 254200 | 324800 | 374200 | 423600 |
| M27 | 3 | 174400 | 229500 | 289200 | 330500 | 422300 | 486500 | 550800 |
| M30 | 3.5 | 213200 | 280500 | 353400 | 403900 | 516100 | 594700 | 673200 |
| M33 | 3.5 | 263700 | 347000 | 437200 | 499700 | 638500 | 735600 | 832800 |
| M36 | 4 | 310500 | 408500 | 514700 | 588200 | 751600 | 866000 | 980400 |
| M39 | 4 | 370900 | 488000 | 614900 | 702700 | 897900 | 1035000 | 1171000 |
这些数值对于在承载能力至关重要的应用中选择螺母至关重要，例如在结构组件或机械中。
化学成分要求
该标准规定了碳钢螺母的化学成分限值，以确保其热处理工艺和性能符合要求。碳 (C)、磷 (P) 和硫 (S) 的最大含量以及锰 (Mn) 的最小含量如下所述。热处理类型包括：低等级碳钢螺母可选择淬火和回火，而高等级碳钢螺母则必须进行热处理。
| 表现等级 | 材料 | 热处理 | C (%) 最大值 | Mn (%) 分钟 | P (%) 最大值 | S (%) 最大值 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | 碳钢 | 选修的 | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 5 | 碳钢 | 淬火和回火 | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 5 | 碳钢 | 选修的 | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 6 | 碳钢 | 选修的 | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | 高螺母（样式 2） | 选修的 | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | 标准螺母（样式 1）D ≤ M16 | 选修的 | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | 标准螺母（样式 1）D > M16 | 淬火和回火 | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 10 | 碳钢 | 淬火和回火 | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | 碳钢 | 淬火和回火 | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
注：对于需要淬火和回火的钢种，材料必须具有足够的淬透性，以便在回火前螺纹部分达到约 90% 马氏体组织。化学成分评估应遵循相关标准。
硬度要求
螺母的硬度以维氏硬度 (HV)、布氏硬度 (HB) 和洛氏硬度 C (HRC) 来衡量，其范围因螺母尺寸和等级而异。这些硬度等级确保螺母在受力情况下抵抗变形的能力。
| 螺纹尺寸 | 四年级 | 五年级 | 五年级 | 六年级 | 八年级 | 十年级 | 12年级 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 规模 | 敏 | 最大限度 | 敏 | 最大限度 | 敏 | 最大限度 | 敏 | 最大限度 | 敏 | 最大限度 | 敏 | 最大限度 | 敏 | 最大限度 | |
| M5 ≤ D ≤ M16 | 高压 | 188 | 302 | 272 | 353 | 130 | 302 | 150 | 302 | 200 | 302 | 272 | 353 | 295 | 353 |
| M16 < D ≤ M39 | 高压 | 188 | 302 | 272 | 353 | 146 | 302 | 170 | 302 | 233 | 353 | 272 | 353 | 272 | 353 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 124 | 287 | 143 | 287 | 190 | 287 | 259 | 336 | 280 | 336 |
| M16 < D ≤ M39 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 139 | 287 | 162 | 287 | 221 | 336 | 259 | 336 | 259 | 336 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | 人权委员会 | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 30 | 26 | 36 | 29 | 36 |
| M16 < D ≤ M39 | 人权委员会 | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 |
脚注：8级高螺母（2型）的最小硬度为180 HV（171 HB）。8级高螺母的最大硬度为302 HV（287 HB，30 HRC）。12级高螺母的最小硬度为272 HV（259 HB，26 HRC）。
与螺栓、螺钉或螺柱的兼容性
为确保连接牢固，螺母必须与螺栓等级相匹配。下表列出了螺母样式、标称直径和兼容的螺栓等级。
| 坚果风格 | 四年级 | 五年级 | 五年级 | 六年级 | 八年级 | 十年级 | 12年级 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准型（样式 1） | – | – | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 | M5 ≤ D ≤ M16 |
| 高个子（款式 2） | – | – | – | – | M16 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 |
| 细款（样式 0） | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | – | – | – | – | – |
| 兼容螺栓等级（最高） | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
这种兼容性确保螺母不会在螺栓受力之前失效，从而保证装配安全。
扭矩考虑因素
GB/T 3098.2-2015 标准并未规定螺母的失效扭矩，因为扭矩值受摩擦、润滑和装配条件的影响。因此，设计时应重点关注验证载荷和预紧力。实际上，施加在螺母上的扭矩会部分转化为夹紧力，其效率通常约为 20%，具体取决于表面光洁度等因素。作为参考，可参考 GB/T 3098.1 等标准中相应的螺栓扭矩值，但务必针对具体应用进行测试验证。
常见问题解答 (FAQ)
- 1. GB/T 3098.2-2015 中的验证载荷是什么？
- 试验载荷是指螺母在不发生永久变形的情况下必须承受的轴向拉力，以此来衡量其承载能力。
- 2. 热处理如何影响坚果的性能？
- 对于较高等级（例如，D > M16、10、12 的 8 级）的钢材，需要进行淬火和回火处理，以达到必要的硬度和强度，确保在回火前至少达到 90% 马氏体组织。
- 3. 8级螺母可以与10.9级螺栓一起使用吗？
- 是的，8 级螺母可以与 8.8 级螺栓兼容，但对于 10.9 级螺栓，请使用 10 级螺母以匹配强度并避免螺母失效。
- 4. 为什么高等级汽油对磷和硫的限制更严格？
- 较低的 P 和 S 含量（例如，10 级钢中 P 的最大含量为 0.048%）可降低脆化风险，提高高应力应用中的韧性和可靠性。
- 5. 如何测试坚果的硬度？
- 硬度通常是在螺母的轴承表面或横截面上使用 HV、HB 或 HRC 方法进行测量的，数值会因尺寸而异（例如，某些等级中较小直径的最小硬度值较高）。
- 6. 如果螺母的硬度超过最大硬度怎么办？
- 硬度过高会导致脆性；螺母的硬度必须保持在规定的范围内（例如，10 级螺母的最大硬度为 353 HV），以平衡强度和延展性。
