介绍
GB/T 3098.4 是中国国家标准，规定了细牙螺纹螺母的机械性能。该标准涵盖细牙螺纹螺母的标记系统、材料和机械性能要求，确保其与螺栓、螺钉和螺柱的兼容性。它适用于具有规定标称高度和有效螺纹长度的螺母，重点关注性能等级，以保证机械组件的可靠性。该标准强调通过优先防止过扭矩情况下的螺栓断裂来防止螺纹滑丝失效，从而提高应用安全性。
评分系统
GB/T 3098.4 中的标记系统根据螺母的标称高度和有效螺纹长度对其进行区分。
3.1 标称高度≥0.8D的螺母（有效螺纹长度≥0.6D）
这些螺母的标记采用与其兼容的螺栓性能等级的首位数字，并从表 2 中选择最高兼容等级。性能等级更高的螺母通常可以替代性能等级较低的螺母。螺栓螺母组件能够承受超过螺栓屈服强度或保证强度的应力。
过度拧紧可能导致螺栓断裂、螺栓螺纹滑丝、螺母螺纹滑丝或多种滑丝同时发生等失效情况。螺栓断裂是首选，因为它是突发的且易于检测，不像逐渐滑丝那样难以察觉。对于 8 至 39 毫米的螺纹，根据表 2 选择合适的螺母可确保螺栓在验证载荷下不会发生滑丝。设计应确保在 10% 过度拧紧时螺栓发生断裂，以警示装配不当。
有关装配强度和螺母类型的详细信息，请参阅 GB/T 3098.2 附录 A。
| 螺母性能等级 | 兼容的螺栓、螺钉和螺柱 | 坚果 | ||
|---|---|---|---|---|
| 1型 | 类型 2 | |||
| 表现等级 | 螺纹尺寸范围，毫米 | 螺纹尺寸范围，毫米 | ||
| 5 | 3.6, 4.6, 4.8 | ≤39 | ≤39 | / |
| 5.6, 5.8 | ||||
| 6 | 6.8 | ≤39 | ≤39 | / |
| 8 | 8.8 | ≤39 | ≤39 | ≤16 |
| 10 | 10.9 | ≤39 | ≤16 | ≤39 |
| 12 | 12.9 | ≤16 | / | ≤16 |
3.2 标称高度≥0.5D但<0.8D的螺母（有效螺纹长度≥0.4D但<0.6D）
这些螺母上标有两位数字：第二位数字表示使用硬化试验芯轴测得的标称屈服强度（单位为 N/mm²）的 1/100；第一位数字“0”表示与 3.1 型螺母相比，其承载能力有所降低。实际承载能力取决于螺母的硬度、有效长度和配套螺栓的抗拉强度。有关标记和屈服强度，请参见表 3。
| 螺母性能等级 | 标称验证应力 | 实际压力测试 |
|---|---|---|
| 4 | 400 | 380 |
| 5 | 500 | 500 |
材料
表4列出了各性能等级所需的材料，其化学成分符合相关标准。05级、8级（1型）、10级和12级钢材需要进行淬火和回火处理。可添加合金元素以改善其性能。
注 1：性能等级 5 和 6 可以使用易切削钢（除非另有约定），最大 S 0.34%，P 0.11%，Pb 0.35%。
注 2：对于 8 级、10 级和 12 级钢，添加合金元素是可选的，以增强其机械性能。
| 表现等级 | 化学成分，% | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| C | 锰 | P | S | ||
| 最大限度 | 最小 | 最大限度 | 最大限度 | ||
| 51), 6 | / | 0.5 | / | 0.06 | 0.15 |
| 82) | 0.58 | 0.25 | 0.06 | 0.15 | |
| 102) | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 | |
| 122) | / | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 |
机械性能
机械性能按第 8 章测试时必须符合表 5 的要求。表面缺陷符合 GB/T 5779.2 的规定。
| 螺纹直径 D 毫米 | 表现等级 4 | 表现等级 5 | 表现等级 5 | 表现等级 6 | 表现等级 8 | 表现等级 10 | 表现等级 12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 ≤ d ≤ 10 | 380 | 188 | 302 | 无需热处理 | 薄的 | 500 | 272 | 353 | 淬火和回火 | 薄的 | 690 | 175 | 302 | 无需热处理1) | 1 | 770 | 188 | 302 | 无需热处理1) | 1 | 955 | 250 | 353 | 淬火 | 1 | 890 | 195 | 302 | 无需热处理 | 2 | 1100 | 295 | 353 | 淬火和回火 | 1 | 1055 | 250 | 353 | 淬火和回火 | 2 | 1200 | 295 | 353 | 淬火和回火 | 2 |
验证载荷和失效载荷
表 6 列出了细牙螺母的验证载荷值。应力区域 As 计算方法为 As = (π/4) * (d2 + d3)/2²，其中 d2 是节圆直径，d3 = d1 – H/6，H = 0.866025P。
| 螺纹规格 D×P | 应力区 As 平方毫米 | 表现等级 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M8×1 | 39.2 | 14900 | 19600 | 27000 | 30200 | 37400 | 34900 | 43100 | 41400 | 47000 |
表 7 给出了标称高度 ≥ 0.5D 但 < 0.8D 的螺母的最小剥离强度与螺栓试验载荷的比率。
| 螺母性能等级 | 螺栓验证载荷比，% | |||
|---|---|---|---|---|
| 螺栓性能等级 | ||||
| 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 | |
| 4 | 85 | 65 | 45 | 40 |
| 5 | 100 | 85 | 60 | 50 |
常问问题
- GB/T 3098.4 中优先选择螺栓断裂而不是螺纹剥落的目的是什么？
- 螺栓断裂是突然发生的，容易被发现，从而降低了因不易察觉的渐进式剥落失效而导致的事故风险。
- 该标准中，细螺母的标记系统有何不同？
- 对于高度小于 0.8D 的螺母，标记采用“0”，后跟标称屈服强度的 1/100，表示与标准高度螺母相比，其承载能力有所降低。
- 高级坚果可以代替低级坚果吗？
- 是的，一般来说可以，但必须按照表 2 验证与螺栓等级和螺纹尺寸的兼容性，以确保性能。
- 10级坚果需要进行何种热处理？
- 10 级螺母需要淬火和回火才能达到规定的硬度和屈服强度。
- 如何计算试验载荷下的应力面积？
- 使用公式 As = (π/4) [(d2 + d3)/2]2其中 d2 和 d3 源自螺纹尺寸。
- 适用哪些表面缺陷标准？
- 表面缺陷必须符合 GB/T 5779.2 标准，以确保完整性。
