GB/T 3098.1-2010 Fasteners Mechanical Properties: Bolts, Screws, Studs

GB/T 3098.1-2010 标准简介

文章大纲

本文全面概述了GB/T 3098.1-2010标准，重点关注碳钢和合金钢制成的螺栓、螺钉和螺柱的力学性能。其结构如下：

标准简介
标记系统和材料
机械和物理性能
应用指南和测试适用性
常见问题解答 (FAQ)

标准简介

GB/T 3098.1-2010 规定了碳钢或合金钢制成的螺栓、螺钉和螺柱在 10 °C 至 35 °C 环境温度下测试的机械性能和物理性能。本标准适用于公称螺纹直径为 1.6 mm 至 39 mm 的紧固件，确保其在结构、汽车和机械应用中性能的一致性。

它根据抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度和其他指标定义了性能等级，从而促进质量控制和安全性。它与 ISO 898-1:2009 标准相一致，既保证了国际兼容性，又满足了中国制造标准的特定要求。

范围：涵盖标准条件下的碳钢和合金钢紧固件。
主要更新：加强了高强度等级和测试方法的规范。
重要性：确保紧固件满足工程中的承载能力和耐久性要求。

标记系统和材料

该性能等级标记系统使用两个用点分隔的数字，其中左侧数字表示标称抗拉强度（R）。_米) 以 MPa 为单位除以 100，右边表示屈服比乘以 10。例如，“8.8”表示抗拉强度为 800 MPa，屈服比为 0.8。

材料必须符合化学成分限制和热处理要求才能达到所需的性能。添加硼、锰或铬等元素的碳钢很常见，并规定了最低回火温度以确保其可淬透性。

表1：屈服强度比
小数点后的数字	.6	.8	.9
比率	0.6	0.8	0.9

对于承载能力降低但性能相当于 8.8 的紧固件，标记为“08.8”。

表2：材料和化学成分限制
财产类别	材料和热处理	化学成分限值（%钢包分析）					回火温度最低值（°C）
		C		最大功率	S 最大值	B 最大
		最小	最大限度
4.6	碳钢或添加剂碳钢	—	0.55	0.05	0.06	未指定	—
4.8		—	0.55	0.05	0.06
5.6		0.13	0.55	0.05	0.06
5.8		—	0.55	0.05	0.06
6.8		0.15	0.55	0.05	0.06
8.8	添加添加剂（例如B、Mn、Cr）的碳钢经淬火和回火处理	0.15	0.4	0.025	0.025	0.003	425
	碳钢淬火回火	0.25	0.55	0.025	0.025
	合金钢淬火回火	0.2	0.55	0.025	0.025
9.8	添加添加剂的碳钢经淬火和回火处理	0.15	0.4	0.025	0.025	0.003	425
	碳钢淬火回火	0.25	0.55	0.025	0.025
	合金钢淬火回火	0.2	0.55	0.025	0.025
10.9	添加添加剂的碳钢经淬火和回火处理	0.20	0.55	0.025	0.025	0.003	425
	碳钢淬火回火	0.25	0.55	0.025	0.025
	合金钢淬火回火	0.2	0.55	0.025	0.025
12.9	合金钢淬火回火	0.3	0.5	0.025	0.025	0.003	425
12.9	添加添加剂的碳钢经淬火和回火处理	0.28	0.5	0.025	0.025	0.003	380

笔记：

如果发生争议，则适用产品分析。
硼含量最高可达 0.005%，对于无效硼，可通过钛和/或铝进行控制。
对于 4.6 级和 5.6 级，冷镦紧固件可能需要进行热处理以确保延展性。
某些等级允许使用易切削钢，最大 S 0.34%、P 0.11%、Pb 0.35%。
对于 C < 0.25% 的硼钢，8.8 的最小 Mn 为 0.6%，9.8 和 10.9 的最小 Mn 为 0.7%。
材料在回火至更高等级之前，必须确保芯部为 90% 马氏体。
合金钢中至少含有以下元素之一：Cr 0.30%、Ni 0.30%、Mo 0.20%、V 0.10%。
12.9 级表面无白色磷化物层；热处理前去除。
由于存在应力腐蚀开裂的风险，请谨慎使用 12.9 级钢材。

这些规范指导材料选择，确保紧固件达到所需的强度和抵抗氢脆等失效模式的能力。

机械和物理性能

紧固件必须在室温下满足规定的机械性能要求，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度和冲击韧性。文中概述了验证其是否符合要求的测试方法。

表3：螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能
不。	机械或物理性能		财产类别
			4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	8.8		9.8 (d≤16 mm)	10.9	12.9
			4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	d≤16 mm	d>16 毫米	9.8 (d≤16 mm)	10.9	12.9
1	抗拉强度 R_米（兆帕）	诺姆	400	400	500	500	600	800	800	900	1000	1200
1	抗拉强度 R_米（兆帕）	最小	400	420	500	520	600	800	830	900	1040	1220
2	屈服强度 R 降低_eL （兆帕）	诺姆	240	—	300	—	—	—	—	—	—	—
2	屈服强度 R 降低_eL （兆帕）	最小	240	—	300	—	—	—	—	—	—	—
3	0.2% 非比例伸长时的应力 R_p0.2 （兆帕）	诺姆	—	—	—	—	—	640	640	720	900	1080
3	0.2% 非比例伸长时的应力 R_p0.2 （兆帕）	最小	—	—	—	—	—	640	660	720	940	1100
4	全尺寸紧固件 R 在 0.0048d 非比例伸长率下的应力_pf （兆帕）	诺姆	—	320	—	400	480	—	—	—	—	—
4	全尺寸紧固件 R 在 0.0048d 非比例伸长率下的应力_pf （兆帕）	最小	—	340	—	420	480	—	—	—	—	—
5	应力测试_p （兆帕）	诺姆	225	310	280	380	440	580	600	650	830	970
5	屈服强度比	0.94	0.91	0.93	0.9	0.92	0.91	0.91	0.9	0.88	0.88
6	机加工试件A（%）断裂后的伸长率	最小	22	—	20	—	—	12	12	10	9	8
7	机加工试件断裂后面积减小量 Z (%)	最小	—					52	52	48	48	44
18	表面不连续性		GB/T 5779.1									GB/T 5779.3

笔记：

不适用于结构螺栓连接。
对于结构螺栓 d ≥ M12。
仅供参考的标称值。
拉_p0.2 如果 R 可以测量，则可以测量。_eL 无法确定。
拉_pf 正在调查 4.8、5.8、6.8 的最小值。
表 5 和表 7 中的验证载荷。
某些类别的最终硬度可能会降低。
表面硬度有限制；某些材料的表面硬度不得超过芯材硬度30 HV。
在-20℃下进行冲击试验，冲击直径≥16mm。
GB/T 5779.3 可经双方同意替代。

这些特性确保紧固件在规定的载荷下正常工作，并通过拉伸试验和硬度测试等手段验证其质量。对于高强度应用，应考虑尺寸对承载能力的影响。

应用指南和测试适用性

该标准提供了验证测试方法，适用于全尺寸紧固件或机加工试样。应考虑环境因素、安装扭矩和表面处理，以避免脱碳或脆化等失效现象。

根据负载要求选择合适的等级；例如，10.9 级适用于高应力环境。
根据尺寸和等级，进行拉伸试验、保证载荷试验、硬度试验和冲击试验。
对于热浸镀锌紧固件，请参考 GB/T 5267.3。
确保标记符合可追溯性和合规性要求。
在腐蚀性环境下使用 12.9 级产品时需谨慎。

这些指导原则有助于选择和测试紧固件，提高机械组件的可靠性。

常见问题解答 (FAQ)

属性等级标记“8.8”代表什么？

它表示标称抗拉强度为 800 MPa，屈服强度比为 0.8，确保工程设计中选用时的性能标准化标识。

材料成分如何影响紧固件的性能？

添加硼等元素的成分可以提高淬透性，从而提高强度等级，同时限制 P 和 S 的含量以防止脆性，如表 2 所规定。

何时应进行冲击试验？

对于 d ≥ 16 mm 和在 -20 °C 下需要至少 27 J 的等级，评估低温应用中的韧性并避免脆性断裂。

脱碳对螺纹有什么影响？

它会降低强度；该标准规定最大完全脱碳深度为 0.015 毫米，最小未脱碳高度为 0.015 毫米，以保持承载能力。

该标准与 ISO 898-1 有何一致之处？

它是在 ISO 898-1:2009 的基础上修改而来，具有类似的属性类别，但针对中国环境进行了调整，确保了紧固件规范的全球互操作性。

哪些测试方法适用于全尺寸紧固件？

拉伸试验、验证载荷试验和楔形拉伸试验可以验证实际性能，尤其适用于加工试样可能无法代表实际性能的尺寸。

GB/T 3098.1-2010 紧固件机械性能：螺栓、螺钉、螺柱