GB/T 3098.25-2020 标准简介
GB/T 3098.25-2020是中国一项重要的国家标准，它根据不锈钢和镍合金紧固件的机械性能特征，为其选择提供了全面的指导。该标准是GB/T 3098系列标准的一部分，该系列标准涵盖紧固件的机械性能，并特别关注奥氏体、马氏体、铁素体、双相不锈钢和镍合金等材料。其主要目的是帮助工程师、设计师和制造商在各种环境条件下（例如海洋、化工和高温环境）选择合适的紧固件，以满足高耐腐蚀性、高强度和耐久性的需求。
本标准的范围包括详细的化学成分表，其中列出了碳 (C)、硅 (Si)、锰 (Mn)、磷 (P)、硫 (S)、铬 (Cr)、钼 (Mo)、镍 (Ni)、铜 (Cu)、氮 (N)、铌 (Nb) 和钛 (Ti) 等关键元素的质量分数。这些成分与 ISO 代码、相应的紧固件组别和相关标准进行交叉引用，以确保兼容性和可靠性。例如，本标准参考了 GB/T 3098.6（适用于不锈钢螺栓、螺钉和螺柱）、GB/T 3098.15（适用于螺母）以及其他用于特殊应用的标准。
实际上，本指南通过指定增强抗拉强度、屈服强度和抗晶间腐蚀性能等材料的成分，帮助降低材料失效风险。它还包含有关避免在制造过程中添加意外元素以保持淬火性能、机械性能和适用性的说明。机械工程专业人员依靠此标准来优化紧固件的选择，确保符合 ISO 3506 和 EN 等国际标准。
主要优势包括提高结构组件的安全性、通过选择合适的材料实现成本效益，以及在恶劣环境下增强性能。例如，奥氏体钢因其非磁性和良好的成形性而备受青睐，而双相钢则兼具强度和耐腐蚀性。该标准旨在推广材料科学领域的最佳实践，强调精确合金化对于实现所需机械性能的重要性。遵循这些准则，各行业可以减少因紧固件劣化而导致的停机时间和维护成本。
奥氏体不锈钢的化学成分
GB/T 3098.25-2020 中的表 1 详细列出了奥氏体不锈钢的化学成分，并参考了 GB/T 3098.6、GB/T 3098.15、GB/T 3098.16 和 GB/T 3098.21。这些成分对于确定紧固件的力学性能和耐腐蚀性至关重要。数值以质量分数百分比表示，除非另有说明，否则大多数为最大值。奥氏体不锈钢以其优异的成形性、焊接性和抗氧化性而著称，使其成为腐蚀性环境中紧固件的理想材料。
该表格列出了 ISO 代码以及元素组成，包括 C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cu、N、Nb 和 Ti，并分配了相应的紧固件组，例如 A1、A2、A2L、A3、A4、A4L、A5 和 A8。例如，ISO 4305-303-00-I（A1 组）的 C 含量最高为 0.12，Cr 含量为 17.0-19.0，S 含量 ≥ 0.15，以提高加工性能。这些规范确保了性能的一致性，例如保持奥氏体组织以获得非磁性。
注释强调，除精炼外，未经买方同意不得添加未列明的元素，并且必须采取措施防止污染物影响材料性能。这些分组与其他GB/T标准密切相关，但不完全相同。这些数据有助于根据特定载荷和温度选择材料，从而防止应力腐蚀开裂等问题。
| ISO代码 | C | 硅 | 锰 | P | S | Cr | 莫 | 尼 | 铜 | N | 纳米 | 钛 | 团体 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4305-303-00-I | 0.12 | 1 | 2 | 0.06 | ≥0.15 | 17.0~19.0 | – | 8.0~10.0 | 1 | 0.1 | – | – | A1 |
| 4301-304-00-I | 0.07 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.5~19.5 | – | 8.0~10.5 | – | 0.1 | – | – | A2 |
| 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 | – | – | – | A2 |
| 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 | – | – | A3 |
| 4541-321-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 9.0~12.0 | – | – | – | 5×C~0.70 | A3 |
| 4550-347-00-I | 0.08 | 1 | 2 | 0.045 | 0.03 | 17.0~19.0 | – | 9.0~12.0 | – | – | 10×C~1.00 | – | A3 |
| 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 | – | – | A4 |
| 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 | – | – | A4 |
| 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 | A5 |
| 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 | – | – | A8 |
| 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 | – | – | A8 |
| 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 | – | – | A8 |
马氏体钢、铁素体钢和双相钢的化学成分
表2概述了马氏体、铁素体和双相不锈钢的化学成分，这些不锈钢是高强度和中等耐腐蚀性紧固件所必需的。马氏体不锈钢可通过热处理进行淬透，铁素体不锈钢具有良好的延展性，而双相不锈钢则结合了奥氏体和铁素体相，从而具有优异的强度和抗点蚀性能。
ISO 代码与元素和族相关，例如 C1、C3、C4、F1、D2、D4、D6 和 D8。对于马氏体钢，ISO 4006-410-00-I (C1) 的 C 含量为 0.08~0.15，Cr 含量为 11.5~13.5。双相钢的例子包括 ISO 4462-318-03-I (D6)，其 Cr 含量为 21.0~23.0，Mo 含量为 2.5~3.5。注释包括某些代码对钨的要求以及用于识别双相钢的 PREN 计算。
| ISO代码 | C | 硅 | 锰 | P | S | Cr | 莫 | 尼 | 铜 | N | 纳米 | 钛 | 团体 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 马氏体不锈钢 | |||||||||||||
| 4006-410-00-I | 0.08~0.15 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 11.5~13.5 | – | 0.75 | – | – | – | – | C1 |
| 4021-420-00-I | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | C1 |
| 4028-420-00-I | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 12.0~14.0 | – | – | – | – | – | – | C1 |
| 4057-431-00-X | 0.12~0.22 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 15.0~17.0 | – | 1.50~2.50 | – | – | – | – | C3 |
| 4005-416-00-I | 0.08~0.15 | 1 | 1.5 | 0.04 | ≥0.15 | 12.0~14.0 | 0.6 | – | – | – | – | – | C4 |
| 铁素体不锈钢 | |||||||||||||
| 4016-430-00-I | 0.08 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | 16.0~18.0 | – | – | – | – | – | – | F1 |
| 双相不锈钢 | |||||||||||||
| 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 | – | – | D2 |
| 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 | – | – | D2 |
| 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 | – | – | D4 |
| 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 | – | – | D4 |
| 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 | – | – | D4 |
| 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 | – | – | D6 |
| 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 | – | – | D6 |
| 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 | – | – | D8 |
| 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 | – | – | D8 |
| 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 | – | – | D8 |
高温不锈钢和镍合金的化学成分
表3列出了适用于高温环境的材料成分，包括马氏体钢和含镍奥氏体沉淀硬化型钢。这些材料专为高温环境设计，具有优异的抗蠕变性和抗氧化性能。
合金元素组成包括 CH0、CH1、CH2、V 或 VH、VW、SD、SB 和 718。对于镍基合金 2.4668 (718)，碳含量为 0.02~0.08，镍含量较高 (50.00~55.00)，钼含量较高 (2.80~3.30)。注释详细说明了特定代码中 V、Al、B、Co、Fe 和 Nb 等其他元素的含量。
| ISO代码 | C | 硅 | 锰 | P | S | Cr | 莫 | 尼 | 铜 | N | 纳米 | 钛 | 团体 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 马氏体不锈钢 | |||||||||||||
| 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 或 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 | – | 大众汽车 |
| 奥氏体沉淀硬化不锈钢和镍合金 | |||||||||||||
| 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 | SB |
| 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 |
冷镦紧固件的常用牌号——奥氏体
表A.1列出了冷镦紧固件常用的奥氏体钢牌号、交叉参考类别、组别、ISO代码、欧洲牌号、ASTM代码、美国常用名称、GB/T位置、GB/T 20878代码以及相关标准。这有助于为螺钉和螺栓的大批量生产选择合适的材料。
| 类别 | 团体 | ISO代码 | 欧洲法典 | 欧洲等级 | ASTM规范 | 美国名称 | GB/T 位置 | GB/T 20878 代码 | 相关标准 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 硫化奥氏体 | A1 | 4305-303-00-I | 1.4305 | X8CrNiS18-9 | S30300 | 303 | 第五章，表1 | S30317 | ASTM A959，EN 10088-3 |
| A1 | 4570-303-31-I | 1.457 | X6CrNiCuS18-9-2 | S30331 | 303Cu | GB/T 3098.6 GB/T 3098.15 | – | EN 10088-3 | |
| 通用奥氏体 | A2L | 4307-304-03-I | 1.4307 | X2CrNi18-9 | S30403 | 304L | 第五章，表1 | S30403 | ASTM A959、EN 10088-3、EN 10263-5、EN 10269 |
