GB/T3098.7-2000 规定了渗碳钢自攻螺钉的力学性能。该标准确保此类紧固件满足对螺纹可靠性和强度要求的严格性能标准。下文将详细介绍材料、力学性能、测试方法及相关要求等关键方面。
材料
自攻螺钉应采用渗碳钢经冷镦工艺制造。表1所示的化学成分仅供参考。
| 分析 | 碳（%） | 锰（%） |
|---|---|---|
| 勺子 | 0.15~0.25 | 0.70~1.65 |
| 查看 | 0.13~0.27 | 0.64~1.71 |
注意：如果通过添加钛和/或铝来控制硼含量，则硼含量可能会达到 0.005%，使其失效。
机械性能
4.1 性能和测试方法
表 2 列出了机械性能和性能特性及其要求和测试方法。
| 财产 | 要求（条款或表格） | 测试方法（条款） |
|---|---|---|
| 核心硬度 | 4.3 | 5.1 |
| 表面硬度 | 4.3 | 5.2 |
| 案例深度 | 4.4，表4 | 5.3 |
| 扭转强度 | 4.5，表3 | 5.4 |
| 头部健康状况 | 4.6 | 5.5 |
| 驾驶性能 | 4.7，表3 | 5.6 |
| 抗氢脆性 | 4.8 | 5.7 |
| 回火后芯部硬度 | 4.9 | 5.8 |
| 抗拉强度 | 4.10，表3 | 5.9 |
4.2 热处理
成品螺钉应进行表面硬化和回火处理。最低回火温度为340℃，且必须符合表3中的机械性能要求。
| 螺纹标称直径（毫米） | 最小扭转强度（牛·米） | 最大驱动扭矩（牛·米） | 最小拉伸载荷（参考值）（牛顿） |
|---|---|---|---|
| 2 | 0.5 | 0.3 | 1940 |
| 2.5 | 1.2 | 0.6 | 3150 |
| 3 | 2.1 | 1.1 | 4680 |
| 3.5 | 3.4 | 1.7 | 6300 |
| 4 | 4.9 | 2.5 | 8170 |
| 5 | 10 | 5 | 13200 |
| 6 | 17 | 8.5 | 18700 |
| 8 | 42 | 21 | 34000 |
| 10 | 85 | 43 | 53900 |
| 12 | 150 | 75 | 78400 |
4.3 硬度
芯部硬度应为 290~370 HV10，最小表面硬度应为 450 HV0.3。
4.4 表壳深度
套管深度应符合表4的规定。
| 螺纹标称直径（毫米） | 最小值（毫米） | 最大值（毫米） |
|---|---|---|
| 2, 2.5 | 0.04 | 0.12 |
| 3, 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| 4, 5 | 0.1 | 0.25 |
| 6, 8 | 0.15 | 0.28 |
| 10, 12 | 0.15 | 0.32 |
4.5 扭转强度
按照 5.4 进行测试时，扭转强度应符合表 3 的要求。夹紧螺纹部分不得发生断裂。
4.6 头部健全性
按照5.5条规定进行测试时，当螺杆头部承载面发生永久变形，与垂直于螺杆轴线的平面成7°角时，头部与螺杆连接处不应出现裂纹。即使断裂发生在第一圈螺纹处，只要螺杆头部没有断裂，测试即为合格。
4.7 线材成型能力
螺钉在10倍放大倍率下检查，应无永久螺纹变形，并按照5.6节规定在试验板上形成配合内螺纹。驱动扭矩不得超过表3中的数值。形成的内螺纹应符合GB/T 197标准，公差为6h，并能承受GB/T 3098.2标准规定的8级性能等级的验证载荷。
4.8 抗氢脆性
自攻螺钉，尤其是电镀螺钉，容易发生氢脆。应按照GB/T 3098.17（平行轴承面法）对工艺进行检查，以控制氢脆风险。如果检测到氢脆，则必须改进工艺。电镀螺钉应按照GB/T 5267进行除氢处理。
注：建议采用符合 ISO 10683 标准的非电解锌片涂层。
4.9 回火后的芯部硬度
按照 5.8 进行测试时，重新回火后的芯部硬度降低不得超过 20 HV。
4.10 抗拉强度
对于长度≥12 mm或≥3d的螺钉，供应商和采购方可协商确定拉伸试验方式。注：表3中的拉伸载荷仅供参考。
测试方法
5.1 岩心硬度测试
芯部硬度应在远离端部且沿小径方向的横截面上，于半径的一半处进行测量，按照GB/T 4340.1标准进行测量。
5.2 表面硬度测试
常规测试可在端部、柄部或头部（如几何形状允许）进行。涂层去除后，按照GB/T 4340.1标准进行测试。仲裁时，直径≥4 mm的管材，在距边缘≥0.05 mm的轮廓上采用维氏显微硬度(HV0.1)进行测试；对于<4 mm的管材，可协商确定硬度。
5.3 壳体深度测试
渗层深度是指从表面到硬度为芯部硬度+30 HV0.3 的点的垂直距离。仲裁时，使用显微硬度（HV0.3）。
5.4 扭转强度试验
夹紧螺钉至少有两圈螺纹完全嵌入夹具内，两圈螺纹外露。施加扭矩直至螺钉失效；扭矩值应符合表3的要求。
5.5 头部健全性测试
将螺钉插入楔形孔中，孔径为标称直径 +0.05 mm（≤M6）或 +0.1 mm（>M6~M12）。施加轴向载荷直至变形 7°。不适用于沉头螺钉。
5.6 驾驶性能测试
将螺钉拧入试验板（低碳钢，140~180 HV30，厚度=标称直径，孔径见表5），直至露出一圈螺纹。初始轴向力：≤50 N (≤M5)，≤100 N (>M5)。转速≤30 r/min（用于仲裁）。最大扭矩为驱动扭矩；允许使用润滑剂。
| 螺纹标称直径（毫米） | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 厚度（毫米） | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
| 孔径（毫米） | 最大限度 | 1.825 | 2.275 | 2.775 | 3.18 | 3.68 | 4.53 | 5.43 | 7.336 | 9.236 | 11.143 |
| 敏 | 1.8 | 2.25 | 2.75 | 3.15 | 3.65 | 4.5 | 5.4 | 7.3 | 9.2 | 11.1 | |
注：试验板厚度公差按GB/T 709规定执行。
5.7 氢脆试验
根据 GB/T 3098.17。
5.8 复火试验
回火（330℃，1小时）前后平均芯部硬度（三点硬度）差异≤20 HV。仅供仲裁之用。
5.9 拉伸试验
夹紧螺钉，露出≥6圈螺纹。施加≤25毫米/分钟的轴向载荷直至断裂，断裂点应在螺杆或螺纹处，而非头部连接处。
扭力扳手
用于扭转和行驶性能测试的扭矩扳手的测量误差应在规定值的±3%以内。仲裁用手动扳手。
标记
7.1 标记符号
表面硬化和回火的自攻螺钉，标记为“-O-”。
7.2 识别
表面硬化螺钉应按 7.1 条款规定进行凹陷或凸起标记。六角头或六瓣头（直径 ≥5 mm）螺钉必须进行标记，最好在螺钉头部进行标记。其他类型的螺钉可协商确定。
7.3 制造商标志
所有带标记的产品上必须标明制造商的商标或标识。
常问问题
- 根据该标准，自攻螺钉的最低回火温度是多少？
- 为确保硬度和强度等机械性能符合要求，最低回火温度为 340°C。
- 电镀螺钉的氢脆问题是如何解决的？
- 工艺流程按照 GB/T 3098.17 标准进行检查，氢气排出要求按照 GB/T 5267 标准执行。建议采用符合 ISO 10683 标准的锌片等非电解涂层，以最大程度地降低风险。
- 芯部和表面硬度要求是什么？
- 芯部硬度必须为 290~370 HV10，表面硬度至少为 450 HV0.3，以确保耐用性和螺纹成形能力。
- 对于哪些尺寸的螺钉，拉伸试验是可选的？
- 对于长度≥12毫米或≥3倍公称直径的螺钉，拉伸试验可根据双方协商决定是否进行，参考载荷见表3。
- 表面硬化自攻螺钉需要什么样的标记？
- 必须使用符号“-O-”，以及制造商的商标，尤其是在直径≥5毫米的六角形头部。
- 如何测量壳体深度？4毫米螺钉的极限是多少？
- 根据 5.3 条款，采用 HV0.3 进行测量；对于 4 毫米，最小 0.1 毫米，最大 0.25 毫米，以平衡硬度和韧性。
