国家标准 GB/3098.24一2020 紧固件机械性能高温用不锈钢和镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母 Meehanmiealpropertiesofftasteners一Stainlesssteelandniekelaloysbolts screws，studsandnutsforhightemperatureapplications 2020-11-19发布 2021-06-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB;/T3098.24一2020 目次前言引言范围规范性引用文件术语和定义代号标记制度材料和加工 6. 化学成分 6.2紧固件热处理 6.3表面精饰 6.4螺栓和螺母连接副设计 6.5 耐高温环境 6.6紧固件使用温度机械性能 7.1螺栓、螺钉和螺柱机械性能 7.2螺母机械性能 l6 试验方法和检验的适用性 16 8.1试验方法适用性 16 8.2制造者的检验 l6 8.3供应商的检验 l6 8.4需方的检验 16 8.5试验结果交付 17 环境温度条件下试验方法 17 9.1螺栓、螺钉和螺柱实物拉力试验 9.2螺栓、螺钉和螺柱硬度试验 22 9.3螺母保证载荷试验 223 25 9.4螺母硬度试验 26 0高温条件下试验方法 10.1螺栓、螺钉和螺柱拉伸试验 26 29 0.2螺栓、螺钉、螺柱和螺母的应力破坏试验 30 10.3螺栓、螺钉、螺柱和螺母的应力松弛试验 33 0.4蠕变试验 1 33 标志 33 1.1通则
GB/T3098.24一2020 33 1.2制造者识别标志 33 1.3紧固件标志 35 1.4包装标志 36 附录A资料性附录紧固件用高温不锈钢和镍合金国标牌号及化学成分表 40 附录B(资料性附录马氏体不锈钢回火参考文献 I
GB;/T3098.24一2020 前言 GB/T3098《紧固件机械性能》包括以下部分: GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.2紧固件机械性能螺母; GB/T3098.3 紧定螺钉; GB T 3098.5 自攻螺钉; GB/T3098.6 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱; GB 3098. 自挤螺钉; GB 3098.8 200C+700C使用的螺栓连接零件; GB 3098,9 有效力矩型钢锁紧螺母; GB 3098.10 有色金属制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺母; 3098. 自钻自攻螺钉; 螺母锥形保证载荷试验; GB 3098.12 GB 3098.13 螺栓与螺钉的扭矩试验和破坏扭矩公称直径110mm; 螺母扩孔试验; GB 3098.14 GB 3098.15 不锈钢螺母; 不锈钢紧定螺钉; GB 3098.16 检查氢脆用预载荷试验平行支承面法; GB 3098.17 紧固件机械性能盲铆钉试验方法 GB 3098.18 紧固件机械性能抽芯铆钉 GB 3098.19 紧固件机械性能蝶形螺母保证扭矩 GB 3098.20 紧固件机械性能不锈钢自攻螺钉 GB/T3098.21 紧固件机械性能细晶非调质钢螺栓,螺钉和螺柱; GB/T3098.22 GB/T3098.23 紧固件机械性能M42~M72螺栓,螺钉和螺柱; 紧固件机械性能高温用不锈钢和镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母 GB/T3098.24 GB/T3098.25紧固件机械性能不锈钢和镍合金紧固件选用指南本部分为GB/T3098的第24部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分由机械工业联合会提出本部分由全国紧固件标准化技术委员会(SAC/TC85)归口本部分起草单位;中机生产力促进中心,河北五维航电科技股份有限公司、奥展实业有限公司山东高强紧固件有限公司、机械工业通用零部件产品质量监督检测中心、上海群力紧固件制造有限公司、浙江国检检测技术股份有限公司,湖南申亿机械应用研究院有限公司、舟山市7412工厂、河北信德电力配件有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、眉山中车紧固件科技有限公司、上海高强度螺栓厂有限公司、山东美陵化工设备股份有限公司、江苏佳杰特种螺钉有限公司、江苏耀德科技发展有限公司本部分由全国紧固件标准化技术委员会负责解释
GB/T3098.24一2020 引言高温应用的不锈钢和镍合金紧固件的性能取决于材料的化学成分,热处理工艺和紧固件的制造工艺环境温度条件下的静态或动态特性,如抗拉强度、硬度或抗疲劳性,并不是设计高温应用紧固件的全部事实上,在300C以上的高温下,还会出现其他现象,例如:拉伸性能和硬度下降、热氧化、应力松弛和蜴变这些现象对紧固件的耐久性和使用寿命都有重要影响因此,选择合适的材料类别是避免高温氧化的关键,并应通过专门的测试对紧固件产品进行确认本部分在立项制定过程中,IsO/TC2紧固件技术委员会也开展了相应项目的工作,为今后标准应用过程中能够最大限度地与国际标准形成互换性,在标准制定过程中,尽量与IsO/TC2各成员国已确认的技术内容保持一致 IN
GB;/T3098.24一2020 紧固件机械性能高温用不锈钢和镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母范围 GB/T3098的本部分规定了由耐腐蚀不锈钢和镍合金制造的、在高温至800C条件下使用的螺栓螺钉、螺柱和螺母在环境温度为10C35C条件下进行测试时机械性能要求注:本部分中规定的紧固件也适用于在低温下使用,通常至一50C 更多信息,请参见GB/T3098,25 本部分规定了三类材料紧固件性能马民体不锈钢、奥氏体沉淀硬化不锈钢和镍合金 G;B/T3098.25提供了适用的不锈钢和镍合金及其性能的通用规则和附加技术信息本部分适用的紧固件符合GB/T192规定的普通螺纹 -符合GB/T193规定的直径与螺距组合符合GB/T197和GB/T9145规定的公差粗牙螺纹M3M39;细牙螺纹M8×1一M39×3; 任何形状的全承载能力紧固件本部分规定也适用于尺寸超出适用范围、但满足所有使用要求的紧固件本部分不涉及降低承载能力紧固件(如;薄螺母和由于头部、杆部强度低于螺纹部分的螺栓、螺钉和螺柱本部分未规定以下性能要求扭矩-夹紧力性能" 剪切强度; 耐疲劳性; 可焊接性; 锁紧性能规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T90.3紧固件质量保证体系 GB/T192普通螺纹基本牙型 GB/T196普通螺纹基本尺寸 GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分;室温试验方法 GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分;试验方法 GB/T231.1 金属材料布氏硬度试验第1部分试验方法 GB/T1800.2产品几何技术规范(GPS)线性尺寸公差IsO代号体系第2部分:标准公差带
GB/T3098.24一2020 代号和孔、轴极限偏差表 GB/3098.2一2015紧固件机械性能螺母紧固件机械性能不锈钢螺栓,螺钉和螺柱 GB/T3098.6 G;B/T3098.25紧固件机械性能不锈钢和镍合金紧固件选用指南 GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分;试验方法 GB/T5277紧固件螺栓和螺钉通孔 GB/T12160金属材料单轴试验用引伸计系统的标定 GB/T16823.3紧固件扭矩-夹紧力试验 GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第1部分:拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准 GB/T39310紧固件检查文件类型 s07961航空航天螺栓试验方法(Aerospace一Bolts一Testmethods) 1so/Ts4949基于字母代号的钢材名称(Steenamesbasedonlettersymbols) EN10319-2金属材料拉伸应力松弛试验第2部分:螺栓连接(Metallicmaterials一Tensile -Part2:Prd 2occdureforboltedjointmodds) stressrelaxationtesting一术语和定义 GB/T3098.25界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 不锈钢stainlesssteel 以不锈、耐蚀性为主要特性,且铬(Cr)含量至少为10.5%,碳(C)含量最大不超过1.2%的钢 3.2 martensiticstainlessstee 马氏体不锈钢基体为马氏体组织,有磁性,通过热处理可调整其力学性能的不锈钢 3.3 reeipitationhardeningstainlesssteel 沉淀硬化不锈钢pr 基体为奥氏体或马氏体组织,并能通过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其强(硬)化的不锈钢 3.4 镍合金nickelalloy 镍含量不小于50%的合金 3.5 保温时间s0akingtime 工件在工艺规定温度下保持的时间 3.6 全承载能力螺栓和螺钉boltandserewwithflloadabilty 头部强度大于螺纹部分和无螺纹杆部(d,d 或d,>d.),且满足最小极限拉力载荷的螺栓和螺钉或全螺纹螺钉 3.7 全承载能力螺柱studwithfulloadability 无螺纹杆径d,~d或d.>de,且满足最小极限拉力载荷的螺柱
GB;/T3098.24一2020 3.8 全承载能力螺母nutwithtollloadability 保证载荷符合GB/T3098.15规定,最小高度不小于0.8D的标准螺母或高螺母 3.9 蠕变ereep 因施加应力而产生的应变随时间的增大 3.10 松弛relaxationm 总应变保持不变,应力随时间逐渐丧失的现象代号下列代号适用于本文件紧固件实物断后伸长量,单位为毫米(mm); 螺纹公称应力截面积,单位为平方毫米mm' A下紧固件实物高温断后伸长量,单位为毫米(mm) 螺纹长度,单位为毫米(mm); 内螺纹公称直径,单位为毫米(mm); 内螺纹基本中径,单位为毫米(mm): 外螺纹公称直径,单位为毫米(mm); 外螺纹紧因件拉伸试验装置或螺母保载试验装置孔径,单位为毫米(mm) 无螺纹杆径,单位为毫米(mm); 外螺纹基本小径,单位为毫米(mm); 外螺纹基本中径,单位为毫米(mm); d 外螺纹小径(应力截面积计算用),单位为毫米(mm) 极限拉力载荷,单位为牛(N) ld.T高温极限拉力载荷,单位为牛(N); 螺母高温极限脱扣载荷,单位为牛(N): F 螺母保证载荷，单位为牛(N); 紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的载荷,单位为牛(N); F Ml.T紧固件实物高温规定塑性延伸率为0.2%时的载荷,单位为牛(N); 螺纹原始三角形高度,单位为毫米(mm); H 螺母保载试验装置厚度,单位为毫米(mm); 施加载荷前紧固件的总长度,单位为毫米(mm); 断后紧固件的总长度,单位为毫米(mm); 拉伸试验前的夹紧长度,单位为毫米(n mm 外螺纹紧固件公称长度,单位为毫米(mm). 螺柱的总长度,单位为毫米(mm); 在试验夹具中紧固件未旋合螺纹的长度,单位为毫米(mm) 螺母高度,单位为毫米(t n mm;
GB/T3098.24一2020 螺距,单位为毫米(mm); R紧固件实物抗拉强度,单位为兆帕(MPa) Rmi.T紧固件实物高温抗拉强度,单位为兆帕(MPa); RnT螺母高温极限脱扣强度,单位为兆帕(MPa); R紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的应力,单位为兆帕(MPa) l.T紧固件实物高温规定塑性延伸率为0.2%时的应力,单位为兆帕(MPa); 保证应力,单位为兆帕(MPa) 标记制度 5 本部分中规定的所有不锈钢和镍合金属于三种不同的类别马氏体不锈钢:CH0,CHl,CH2,V,VH,Vw 奥氏体沉淀硬化不锈钢SD 镍合金;SB和718. 6 材料和加工 6.1化学成分表1表3规定了紧固件用不锈钢和镍合金的化学成分极限化学成分应按相关的国家标准进行评估国内相应类别材料信息参见附录A 除非需方和制造者另有协议,否则在规定的紧固件钢的组别范围内的化学成分由制造者最终选择 GB/T3098.25中规定了选择适用于应用的不锈钢或镍合金的通用指南和信息
GB;/T3098.24一2020 I门夏咱艺营台身 7 实
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GB/T3098.24一2020 6.2紧固件热处理按本部分制造的紧固件应进行热处理,机械性能应符合第7章规定热处理工艺见表4,马氏体不锈钢的最低回火温度应根据表4的规定选择,未规定的保温时间由制造者选择并考虑表7所要求的机械性能及紧固件的实际使用温度热处理工艺流程如下: SD,SB和718;应进行固溶处理(AT),建议在紧固件成型后进行当外螺纹紧固件抗拉强度 R>1100MPa时,经供需协议,固溶处理(AT)可以针对原材料进行(在紧固件成型前). -对于冷锁和热锻紧固件,热处理应在紧固件成型后进行 -对于由棒材机械加工成型紧固件,热处理可以针对原材料进行或在紧固件加工成型后进行对外螺纹紧固件,可以在热处理前或后或在因帝处理(AT)和饥能硬化P之间辗制螺纹表4推荐的紧固件热处理制度淬火/固溶处理温度回火/沉淀硬化温度紧固件代号热处理状态和保温时间) 和保温时间 CH0 十QT 9501050 >450 CH1 +QT 950~l050 >450 习 CH2 +QT 950l050 450 +QT l020l070 >680 0201070 VH +QT >660 Vw +QT 1100~1130 >67o 970990(>1h 710~730 十AT+P SD (>l6 890~910>1h 第1步;840一860(>24h sE 十AT十P 1050~1080 第2步;690710>16h 第1步;710730(>8h 718 十AT十P 9401010 第2步:610630>l8) QT 火并回火; AT 固溶处理(退火处理》沉淀硬化应避免500C一600C温度区间(韧性损失和晶间腐蚀风险增加),参见附录B 6.3表面精饰除非另有规定,符合本部分的紧固件应进行清洁和抛光螺栓连接中的紧固件通常通过施加扭矩产生预紧力,因此,推荐对不锈钢和镍合金紧固件进行润滑处理,以避免在紧固过程中出现磨损注1在紧固过程中,一些参数可能会增加不锈钢和镍合金紧固件的磨损风险,如螺纹损坏、高预载荷、高拧紧速度等注2;目前,对于不锈钢和镍合金紧固件的国家标准中没有规定有关表面缺陷和扭矩-夹紧力性能的要求
GB;/T3098.24一2020 通过适当的表面处理(润滑或涂/镀层或带有润滑的涂/镀层)获得可控的不锈钢和镍合金紧固件扭矩-夹紧力关系在这种情况下,标记和/或标签中紧固件代号后标记字母“Lu”,例如SDLu 同时,应选择适当的拧紧措施和方法,以达到所需的预紧力当需要特殊要求时,应供需协议 6.4螺栓和螺母连接副设计螺栓、螺钉和螺柱与螺母匹配组合应按照表5规定表5螺栓,螺钉和螺柱与螺母使用组合螺母螺栓、螺钉和螺柱 CHo CH CH2 V、VH、Vw SD SB 718 CH0 可能的组合 CHn CH2 V、VH、Vw SD sB 718 螺母应与相同代号的螺栓、螺钉和螺柱(和垫圈)配合(如cH0螺栓与H0螺母) 不同材料的紧固件匹配组合是可能的,但应满足下列条件应咨询有经验的紧固件材料专家 -考虑连接副的最低耐蚀性; 磨损风险注:在蝶栓连接中,当被夹紧部分材料与所使用不锈钢和镍合金紧固件材料不同时,建议考虑使用隔离部件,以避免电化学腐蚀 6.5耐高温环境本部分中规定的紧固件用高温材料主要适用于通常以蠕变强度为尺寸因数且会发生高温氧化的温度下(应注意,SD,SB和718材料也具有良好的耐潮湿环境腐蚀能力) 6.6紧固件使用温度第7章给出了在环境温度范围为10笔35C条件下进行测试时紧固件的机械性能当在高温下使用时,紧固件的机械性能会降低与紧固件材料相关的建议最高使用温度见表6,但根据使用条件，使用温度可能会低于最高使用温度
GB/T3098.24一2020 表6建议的紧固件最高使用温度最高使用温度紧固件代号 CH0 400 CHl 400 CH2 450 600 VH 600 Vw 600 SD 650 800 SB 718 700 当紧固件性能需要针对特定应用进行评估时,应在预期的使用温度下,对紧固件进行高温条件下拉伸试验和/或蠕变试验和/或松弛试验,试验方法按第10章规定试验应在尽可能接近最终组装条件下进行(夹紧部件,夹紧力、使用温度等) 如确有必要按第10章进行试验,双方应在签订合同前就所有试验条件达成一致机械性能 7.1螺栓、螺钉和螺柱机械性能按第9章规定的方法进行试验时,指定紧固件代号的螺栓、螺钉和螺柱在环境温度条件下,所有机械性能要求应符合表7一表11规定,无论试验在制造过程中进行或对最终成品进行表7环境温度下螺栓、螺钉和螺柱机械性能紧固件实物规定塑性最小抗拉强度最小断后硬度延伸率为0.2%时的硬度 HV 紧固件代号伸长量 A Rl 应力R HRc MPa F>98N mm MPa CH0 800 600 0.20d 250320 2232 650 CHl 850 0.20d 270~380 2639 CH 860 260320 2532 690 0.20d 250~320 800 600 0.20dl 2232 VH 900 700 0.20d 280~36o 2838 Vw 900 750 0,20d 280360 2838 SD 600 0.25d 250~36o 2238 900 SB 1000 600 0.20d 320410 3242 718 1230 1030 0.20d 345480 3648 10
GB;/T3098.24一2020 表8环境温度下最小拉力载荷粗牙螺纹最小拉力载荷F 公称应力螺纹规格截面积An d mm" CH0 CHn CH2 VH Vw SD SB 718 M3 5.03 4030 4280 433o 4030 4530 4530 4530 504o 6190 M3.5 6.,78 5430 576o 5830 5430 6100 6100 6100 6780 8340 M4 8.78 7030 7470 7550 7030 7910 7910 7910 8780 10800 M5 14.2 11350 12060 12200 l1350 12770 12770 12770 14190 17450 M6 20.1 16100 17110 17310 16100 18120 18120 18120 20130 24760 2886o M7 24 5 25 23090 820 980 980 35500 28.9 24540 23090 25980 36.6 292o0 3112031490 29200 3295o 3295o 32950 36610 45030 M8 M10 58.0 46400 49300 49800 46400 52200 52200 52200 57990 71330 M12 84.3 67420 71630 72470 67420 75840 75840 75840 84270 103700 M14 115 92360 98130 99280 92360 103900103900103900115500 42000 M16 157 125400133200 34800 125400141100141100141100156700 92800 M18 165600154000173300173300173300192500 192 154000l63700 236800 195900 220400 M20 245 208l00210600 195900 220400 220400 244800 301l00 M22 242800 257900 261000 24280o 273100 273100 273100 373200 303 303400 M24 353 282100299700303200282100317300317300317300352600 433600 M27 3676003905003951003676o0413500o413500413500459500 565100 459 M30 561 448500476500482200448500504600504600504600560600689600 M33 694 554900589600596500554900624200624200624200 693600 853100 M36 817 653400694300702400653400735100735100735100 8168001004600 M39 976 878200 200200 780700829400839200780700 878200878200 975800 F=A×R. A.计算见9.1.5,载荷值是根据A.进行计算,.100000N内圆整到10N,>100000N圆整到100N 表g环境温度下在R下最小拉力载荷- -粗牙螺纹紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的载荷F 螺纹公称应力截面积A 规格 on mm" CH0 CHn CH2 VH Vw SD SB 718 M3 5.03 3020 3280 3480 3020 3530 3780 3020 3020 5190 M3.5 6.78 4070 4410 4680 4070 4750 5090 4070 4070 6980 M4 8.78 5270 5710 6060 5270 6150 6590 5270 5270 9050 9790 M5 14.2 851o 9220 8510 9930 10640 8510 8510 4610 1
GB/T3098.24一2020 表9续) 紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的载荷F 公称应力螺纹规格截面积A tmm cHo CHl CH2 VH Vw SD SB 718 M6 1208o 14090 15100 12080 20730 20. 12080 13090 13890 12080 M7 28.9 17320 8760o 19920 1732o0 20210 21650 17320 17320 29730 M8 36.6 21970 23800 25260 21970 25630 27460 21970 21970 37710 M10 58.0 34800 37700 40020 34800 40600 43500 34800 34800 59730 M12 84.3 50560 54780 58150 50560 58990 63200 50560 50560 86800 69270o 79660 69270 M14 115 75040 80810 86580 69270 69270 119000 M16 157 94010 01900 108200 94o10 109700117600 94o1o 9401o 161400 M18 192 115500125200 132900115500134800144400115500115500 198300 M20 245 146900159200 69000 146900171400183600146900146900 252200 M22 303 182100197300209400 182100212400227600182100 182100 312600 M24 353 21l60022920024330021160024680026440021l600211600 363100 275700298700317000275700321600344600275700275700 M27 459 473200 577500 M30 561 386900 336400 392500 420500 336400336400 336400364400 M33 694 416200 450900 478600 416200 485500 520200 4l6200 416200 714400 M36 817 490100230900563600490100571800612600490100490100 841300 M39 976 5855006343006733005855006831007319005855005855001005100 Fl.mn=A，mm×R.mn A计算见9.I.5,载荷值是根据A.进行计算,100000N内圆整到10N,>100000N因整到100N 表10环境温度下最小拉力载荷 -细牙螺纹最小拉力载荷F 螺纹公称应力 N 规格截面积A d×P mm CH0 CH CH2 VH Vw SD SB 718 M8×1 39,2 31340 33300 33690 31340 35260 35260 35260 39170 48180 5508o 7528o M10X1.25 61.2 48960 52020 52640 48960 55080 55080 61200 M10×1 51600 5482o 55470 5805o 58050 58050 64500 79330 64.5 51600 M12×1.5 88. 70510 7491o 75790 7051o 79320 79320o 79320 88130 108400 M12×1.25 92.l 73660 78270 79190 7366o 82870 82870 82870 9208o 13300 Ml4×1.5 125 99640 105900107200 9964o 1121001l12100 112100 124600 153200 M16×1.5 l67 133800 142200l43900133800150600150600 150600 67300205800 M18×1.5 216 173000 183800 186000173000194700194700 194700216300266000 12
GB;/T3098.24一2020 表10(续) 最小拉力载荷F 螺纹公称应力规格截面积A. d×P mm CHo CH1 CH2 VH Vw SD SB 718 M20×1.5 272 217300230800233500217300244400244400244400271600334000 M22X1. 333 266500283100286500266500299800299800299800333100409700 M24×2 384 307600326800330600307600346000346000346000384500 472900 M27×2 496 396600 421400426400396600446200446200446200495800609800 M30×2 621 497000528100534300497000559100559100559100621300764100 M33×2 761 608700646700 654300 608700 684800 684800684800 760800 935800 M36×3 865 692000 73520074390069200077850077850o 778500865000 063900 M39×3 1030 822800874200884500822800925600925600925600 02840o1265000 F.m=Amm×R.mn A计算见9.1.5,载荷值是根据A进行计算,100.000N内圆整到10N,>100000N圆整到100N -细牙螺纹表11环境温度下在R下最小拉力载荷紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的载荷F 螺纹公称应力规格械面积" A d×P mm CHo CH CH2 VH Vw SD SB 718 M8× 23510 2546o 2742o 2938o 23510 2351o 4035o 39.2 27030 23510 M10×1.25 61.2 3672039780 42230 36720 42840 4590036720 36720 63040 M10×1 64.5 38700 41930 44510 38700 45150 48380 38700 38700 66430 M12×1. 88.1 52880 57290 60810 52880 61690 66100 52880 5288o 90770 M12×1.25 92.1 55250 59850 63530 55250 64460 69060 55250 55250 94840 Ml4×1.5 125 93410 74730 80960 85940 74730 87190 74730 74730 128300 M16×1. 167 00400 108800115500100400 1l7100125500 00400 100400 172300 M18×1.5 216 129800 l40600149300129800151400162200 129800 129800222800 M20×1.5 272 163000 176500 187400163000190100203700 163000 163000279700 M22×1. 333 199900216500229900 199900233200249800 199900 199900343100 M24×2 384 230700249900265300230700269100288400 230700230700396000 M27×2 496 297500322300342100297500347100371900297500297500510700 M30×2 621 428700372800 372800 372800 372800 403800 434900 466000 639900 M33×2 761 456500494600525000456500532600570600456500456500783700 M36×3 865 519000562300596900519000605500648800519000519000890900 617100 617100 719900771300617100 617100 M39×3 1030 668500 709600 059300 Fm.m=A.×Rm 计算见9.l.5,载荷值是根据A进行计算,100000N内圆整到10N,>100000N圆整到100N A 13
GB/T3098.24一2020 7.2螺母机械性能按第9章规定的方法进行试验时,指定紧固件代号的螺母在环境温度条件下,保证载荷和硬度要求应符合表12表14规定,无论试验在制造过程中进行或对最终成品进行表12环境温度下螺母硬度硬度保证载荷下应力S，硬度紧固件代号 HV MPa HRC (F>98N CH0 800 250~320 2232 CHl 850 270~380 2639 CH2 860 2532 260320 800 250~320 22 -32 VH 900 280360 2838 Vw 900 2838 280360 SD 900 250~36o 2238 1000 320~410 32 42 SB 345~480 3648 718 1230 表13环境温度下螺母保证载荷 -粗牙螺纹保证载荷F 纹公称应力规格截面积A D mnm CHo CHl CH2 VH Vw SD SB 718 M5 14.2 11350 12060 12200 11350 1277o 12770 12770o 14190 17450 M6 20,1 16100 7110 17310 16100 18120 18120 18120 20130 24760 M7 28.9 23090 24540 24820 23090 25980 25980 25980 28860 35500 M8 36.6 29290 31120 31490 29290 32950 32950 32950 36610 45030 M1o 58.0 46400 49300 49880 46400 52200 52200 52200 57990 71330 M12 84.3 67420 71630 72470 67420 75840 75840 75840 84270 103700 M14 115 92360 98130 99280 92360 103900103900103900l115500 142000 M16 157 125400 133200 125400 141100141100141100156700 192800 134800 M18 192 154000163700 165600 154000173300173300173300192500 236800 M20 245 195900208100210600 195900220400220400220400244800 301100 24280o27310o27310o27310o30340o 257900 M22 303 242800 261000 373200 M24 353 282100299700303200282100317300317300317300352600 433600 14
GB;/T3098.24一2020 表13(续) 保证载荷F 公称应力螺纹规格截面积A. D mm" CH0 CHn CH2 VH Vw SD SB 718 M27 459 367600390500395100367600413500413500413500459500 565100 448500476500 482200448500504600 M30 561 504600 504600 560600 689600 M33 694 554900589600596500554900624200624200624200693600 853100 M36 817 6534006943007024006534007351007351007351008168001004600 976 M39 7807008294008392007807008782008782008782009758001200200 F,=AmXs, Am计算见9.1.5,载荷值是根据Am进行计算,100000N内圆整到10N,>100000N圆整到100N 表14环境温度下螺母保证载荷 -细牙螺纹保证载荷F 螺纹公称应力规格截面积Am mm VW SD SB 718 CH0 CHl CH2 VH M8×1 3526o 39170 39.2 31340 33300 33690 31340 35260 35260 48180 M10×1.25 61.2 48960 52020 52640 4896o 55080 55080o 55080 61200 7528o M10×1 64.5 51600 54820 55470 51600 58050 58050 58050 64500 79330 M12×1.5 88.1 70510 74910 75790 70510 79320 79320 79320 88130 108400 M12×1.25 82870 82870 92.1 73660 78270 79100 73660 82870 92080 13300 M14×1.5 125 9964010590010720099640l12100112100112100124600 153200 M16×1.5 167 133800 142200143900133800150600150600150600 167300205800 216 173000 M18×1.5 183800 186000 173000 194700 194700 194700 216300 266000 M20×1.5 272 217300230800233500217300244400244400244400271600334000 M22x1.5 333 266500283100286500266500299800299800299800333100 409700 M24×2 384 07600326800330600307600346000346000346000384500472900 M27×2 496 396600 421400426400396600446200446200 446200 495800609800 M30×2 621 497000528100534300497000559100559100559100621300764100 M33×2 761 608700 646700654300608700684800684800684800760800935800 M36×3 865 735200 743900 692000 778500 778500 778500 8650001063900 692000 M39×3 822800874200884500822800925600925600925600 02840ol1265000 1030 F,=Amm×S A计算见9.1.5,载荷值是根据A进行计算,l00000N内圆整到10N,>100000N圆整到100N 15
GB/T3098.24一2020 8 试验方法和检验的适用性 8.1试验方法适用性试验方法适用性见表15 表15环境温度下紧固件试验方法适用性性能和试验方法螺栓、螺钉和螺柱," 螺母紧固件实物规定最小抗拉强度断后伸长量紧固件代号塑性延伸率为硬度保证载荷硬度 Rml 0.2%时的应力R 拉力试验硬度试验保证载荷试验硬度试验 9.2 9.3 9.1 9.4 d>3mnm D、SB、718 12.5d 适用适用适用 b>2.0d d3mm CH0,CH1,CH2、适用适用适用 12.5d V、VH、Vw b2.0dl 全螺纹螺柱>3,5d 当/<一2.5d(或全螺纹螺柱l<3.5d)时,试验和试验方法由供需协议最小抗拉强度R也可以通过楔负载试验进行测试(试验方法见GB/T3098.6 8.2制造者的检验按本部分生产的紧固件,当按8.1和第9章规定的适用性试验测试时,应符合第6章和第7章规定的所有适用要求本部分不要求制造者对每一制造批次都实施试验但制造者有责任选择合适的方法,如过程控制或最终检查,以确保每一制造批均符合所有规定的要求更多的信息见GB/T90.3 如有争议,应按8.1和第9章规定的试验方法 8.3供应商的检验如果符合第6章和第7章规定的化学成分.机械性能要求,供方可选择自己的方法来控制和/或检验紧固件(对制造者的定期评估、校核制造者提供的测试结果、紧固件实物检测等) 如有争议,应按8.1和第9章规定的试验方法 8.4需方的检验需方可按第9章规定的试验方法来控制和/或检验交付的紧固件如有争议,应按8.1和第9章规定的试验方法 8.5试验结果交付当需方要求供应商的测试结果时,应该在订购时达成一致试验报告应按照GB/T39310的规定编制,试验报告的类型(F2.2,F3.1或F3.2)和任何附加的或特定的测试也应由需方规定,并在订购时达 16
GB;/T3098.24一2020 成一致环境温度条件下试验方法 9.1螺栓、螺钉和螺柱实物拉力试验 g.1.1通则本试验用于同时或分别测定以下参数紧固件实物的抗拉强度R 加/; 紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的应力Rm; 断后伸长量A 本试验适用于符合以下规定的螺栓、螺钉和螺柱实物 -所有不锈钢和镍合金类别 3mmd39mm; 螺栓、螺钉和螺柱(具有无螺纹杆部)公称长度！>2.5d,且螺纹长度b>2d; 无螺纹杆径d.>d或者d,之d 全螺纹螺柱,长度>3.5d 拉伸试验机应符合GB/T16825.1的规定,达到1级精度或以上装夹紧固件时,应避免斜拉,可使用自动定心装置夹具和螺纹夹具应符合以下要求硬度大于45HRC; 孔径d,符合表16要求; -螺纹夹具螺纹公差等级5H6G,见图1 试验装置应具有足够刚度,以避免影响规定塑性延伸率为0.2%时的载荷F或断后伸长量A 所有长度测量精度应不大于士0.05 mm 表16夹具孔径单位为毫米 d" d" 螺纹公称直径螺纹公称直径 min min maX maX 16 3.40 3.58 17.50 17.77 3.90 18 20.00 3.5 4.08 20.33 4.50 4.68 20 22.00 22.33 5.50 5.68 22 24.00 24.33 6.6o 6.82 24 26,00 26.33 7.60 7.82 27 30.00 30.33 9.00 9.22 30 33,00 33.39 10 l1.0 l1.27 33 36,00 36,39 13.77 12 13.50 36 39.00 39.39 15,.50 15.7？ 14 39 42.00 42.39 符合GB/T5277的中等系列对于方颈螺栓,孔应适用于容纳方颈 17
GB/T3098.24一2020 b 螺栓螺钉 d 带无螺纹杆部螺柱全螺纹螺柱说明拧人基体端; 拧人螺母端; 孔径; d -未旋合螺纹长度>ld; lh 夹紧长度图1紧固件实物拉伸试验装置示例试件应为经尺寸等检验合格的紧固件紧固件应安装到夹具中,如图1所示与螺纹夹具螺纹啃合长度为l/士1尸承受负载的未旋合螺纹长度l由>ld 应按GB/T228.1的规定进行拉力试验试验机夹头的分离速度不应超过10mm/min,达到F后分离速度不超过251 mm/min g.1.2同时确定R、R,和A的试验程序载荷F应连续测量,直到发生断裂,直接利用一个电子装置如微处理器)或载荷-位移曲线(见 GB/T228.1)，曲线可自动或手动绘制可接受的精确图形测量,曲线在弹性范围的斜率直线部分)相对横坐标是30°"45 18
GB;/T3098.24一2020 ！ 0.2% 说明 -位移,单位为毫米(mm) L -载荷,单位为牛(N 断裂点图2载荷-位移曲线根据图2确定下列内容: 极限拉力载荷F a b 在载荷-位移曲线上直接得到在规定塑性延伸率为0.2%时的载荷F,步骤如下 l确定弹性范围内的斜率(曲线上直线部分); 22 在位移轴(AL)上,距离等于L 的0.2%处画一条平行于载荷-位移曲线弹性范围内斜率的平行线; 33 平行线与曲线的交点对应为载荷F 有争议时,弹性范围内的斜率应通过表9和表1l对应的0.3F财和0.6F财与曲线相交的两点连一直线伸长量A,按如下确定应该通过断裂点画出与弹性范围内的斜率平行的直线(曲线上直线部分),它与位移轴相交点; 伸长量A根据图2在位移轴上AL)直接确定可选择的确定规定望性延伸率为0.2%时的应力R,试验方法 9.1.3 在承受轴向拉伸载荷时,测量紧固件的载荷和伸长量,见图3 当本试验还用于测定断裂后的伸长量A时,应进行该试验直到拉断试验机夹头的分离速度不应超过10mm/mim,达到Fw后分离速度不超过25mm/min 19
GB/T3098.24一2020 图3引伸计测量试验装置示例伸长量应在紧固件头部顶面到末端测量,或者螺柱两端测量,见图3Ln 当使用引伸计时,应符合 GB/T12160达到2级或以上载荷-伸长量曲线见图4 说明伸长量,单位为毫米(mm); Al -载荷,单位为牛(). F 图4 测量规定望性延伸车为0.2%时的应力风,的载荷-伸长量曲线应计算夹紧长度L 对于螺栓和螺钉,应是头部支承面和螺纹夹具接头之间的距离,见图1a)和图1b) 对于带有无螺纹杆部螺柱,应是螺纹夹具接头之间的距离,见图le) 20
GB;/T3098.24一2020 -对于全螺纹螺柱,应是螺纹夹具之间的距离,见图1d) L的0.2%应按比例缩放至载荷-伸长量曲线OP的水平轴上从曲线的直线部分绘制与QR相同的值通过P和R绘制一条直线,该线与载荷-伸长量曲线的交点s对应于垂直轴上的载荷F g.1.4可选择的伸长量试验方法应测量紧固件总长度L ,见图5a) 紧固件应按图1所示安装在夹具上,并施加轴向载荷直到拉断试验机夹头的分离速度不应超过10mm/min,达到F后分离速度不超过25mm/min 断裂后,两部分应对接在一起,并按图5b)测量长度L，试验前 a 试验后图5确定断后伸长量A 断后伸长量A按式(1)计算 A=L1一L0 9.1.5抗拉强度R试验结果和要求抗拉强度是基于公称应力截面积A.m和试验过程中的极限拉伸载荷F,按式(2)和式(3)计算: Rml= A.nom 十dls ( 3 A 式中 -外螺纹的基本中径(GB/T196); da 外螺纹小径,按式(4)计算 d d =d 式中 dl一 -外螺纹的基本小径(GB/T196) H -原始三角形高度(GB/T192). 21
GB/T3098.24一2020 表8或表10给出了圆整到3位有效数字的公称应力截面积数值当达到极限拉力载荷时,断裂应发生在未旋合螺纹的长度内或无螺纹杆部对于CH0,CH1、 CH2,V、VH和Vw紧固件(d.>d.),断裂应发生在未旋合螺纹长度上;对于SD,SB和718紧固件,断裂也可发生在无螺纹杆部断裂不应发生在头部: -对于带无螺纹杆部螺栓,断裂不应发生在头部与杆部交接处对于全螺纹螺钉,如断裂始于未旋合螺纹的长度内,允许在拉断前已延伸或扩展到头部与螺纹交接处,或进人头部 R应符合表7中的规定,应达到表8或表10中规定的最小极限拉伸载荷F m，mn 9.1.6规定塑性延伸率为0.2%时的应力R试验结果和要求紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的应力R是基于公称应力截面积A.和试验过程中的规定塑性延伸率为0.2%时的载荷F,按式(5)计算 (5 R= 不w 表9或表1l给出了3位有效数字的公称应力截面积数值 R应符合表7的规定最小载荷F;应符合表9或表11的规定如有争议,应按9.1.3规定的带引伸计的试验方法进行试验 9.1.7断后伸长量A的试验结果和要求断后伸长量A应符合表7的规定如有争议,应按9.1.3规定的试验方法进行试验 9.2螺栓、螺钉和螺柱硬度试验 9.2.1通则该试验适用于符合以下条件的螺栓、螺钉和螺柱所有不锈钢和镍合金类别所有规格; 任何形状 g.2.2试验程序应使用经尺寸等检验合格的紧固件进行硬度试验硬度试验应按GB/T4340.1、GB/T230.1或GB/T231.1的规定维氏硬度试验用最小载荷为 98N 布氏硬度试验的载荷应等于30D,单位为牛顿(N) 硬度试验应在距末端ld,表面经适当制备的螺纹横截面上进行,不能因过度加热或冷加工/冷作硬化而改变试样硬度注;“芯部硬度”一般按本试验方法进行在1/2半径与轴心线间的区域内测定硬度,见图6 当尺寸允许时,取间隔为120°的三点硬度平均值作为硬度值 22
GB;/T3098.24一2020 说明: -紧固件中心轴 -1/2半径区域(0.25d) 图61/2半径区域内测定硬度 9.2.3试验结果和要求硬度值应符合表7规定如有争议,维氏硬度HV10为仲裁试验方法 9.3螺母保证载荷试验 9.3.1通则保证载荷试验包含以下两个步骤通过试验心轴施加规定的载荷(见图7和图8) 检查由保证载荷引起的螺母的损坏情况(如果有们倒锐边图7 轴向拉伸试验 23
GB/T3098.24一2020 倒锐边图8轴向压缩试验 9.3.2适用范围本试验适用于符合以下规定的螺母 -所有不锈钢和镍合金类别; 所有性能等级; -5mmmD39mmm; 任何形状 g.3.3试验设备拉伸试验机应符合GB/T16825.1中1级或更高对紧固件的侧向推力应避免,比如;可使用自动定心装置 9.3.4试验装置夹具和试验芯棒应符合以下规定夹具硬度:>45HRC; 夹具厚度;h>1D; 夹具孔径;d按表17规定; -芯棒淬硬并回火:45HRC~50HRC; 试验芯棒外螺纹精度5h6g,但大径公差应控制在6g公差带靠近下限1/4的范围内,试验芯棒螺纹尺寸在GB/T3098.2一2015附录B中给出 24
GB;/T3098.24一2020 表17夹具孔径单位为毫米孔径孔径螺纹公称直径螺纹公称直径 d" d D D min maX min maX M5 5.030 5.l15 M20 20,065 20.195 M6 6.,030 6.l15 M22 22.065 22.195 M7 7.040 M24 24.065 24.195 710 M8 8.130 M27 27.065 27.195 8.040 M10 10.040 10.130 M30 30,065 30.195 M12 12.050 12.16o M33 33.080 33,240 14.16o M14 14.050 M36 36.080 36.240 M16 6,050 16.160 M39 39.080 39.240 M18 18.,050 18.160 d=D,公差为D1l(见GB/T1800.2). 9.3.5试验程序应使用经尺寸等检验合格的螺母进行保证载荷试验每次试验前应检查试验芯棒螺纹如果试验芯棒螺纹损坏,则不应在损坏的螺纹长度内使用,或更换为合格的试验芯棒按图7或图8将螺母装在试验芯棒上按GB/下228.1实施轴向拉伸试验或轴向压缩试验试验机夹头的分离速度，不应超过 3mm/min 施加表13或表14中规定的保证载荷,并保持15s,然后卸载试验时,加载超过保证载荷值应限制在最低程度螺母应能用手旋出试验芯棒可能需要借助扳手旋动螺母,但借助扳手旋出只能在半圈内也应注意到螺母破裂或螺纹脱扣的发生 9.3.6试验结果和要求螺母应能承受表13或表14中规定的保证载荷,而无螺纹脱扣或螺母破裂卸除保证载荷后,螺母应能用手旋出(如有需要,借助扳手最多不超过半圈有争议时,图7规定的轴向拉伸试验应作为验收的仲裁方法 9.4螺母硬度试验 9.4.1通则本试验适用于符合以下规定的螺母 -所有不锈钢和镍合金类别 -所有尺寸; 任何形状 25

紧固件机械性能高温用不锈钢和镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母GB/T3098.24-2020解读

随着现代工业的发展，对于高温环境下使用的紧固件的需求越来越大。该领域的产品需要具备优异的机械性能，同时还要能够在高温环境下稳定可靠地运行。

为了满足市场需求，国家标准化组织近日发布了最新的标准GB/T3098.24-2020。该标准主要涵盖了不锈钢和镍合金材料制成的紧固件在高温环境下的机械性能和测试方法。

标准内容

根据GB/T3098.24-2020，不锈钢和镍合金材料制成的紧固件要满足以下条件：

在高温环境下具备优异的耐腐蚀性能和机械强度
在长时间高温暴露后不发生变形和抗裂疲劳能力强
满足相关的试验标准以及符合要求的表面处理方式

该标准详细列举了各种类型的紧固件在高温环境下的性能指标和测试方法。其中包括了螺栓、螺钉、螺柱和螺母等常见紧固件类型。

不锈钢材料

在GB/T3098.24-2020中，不锈钢材料包括了奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢三类。

奥氏体不锈钢一般具有较好的耐腐蚀性能和机械强度，并且在高温环境下仍能保持一定的韧性。铁素体不锈钢则具有较好的耐蚀性和高温强度，但是在低温环境下易发生脆性断裂。双相不锈钢则综合了奥氏体和铁素体不锈钢的优点，在高温环境下具备更好的耐腐蚀性能和机械强度。

镍合金材料

镍合金材料是一种非常优秀的高温材料，具有良好的耐高温性、耐腐蚀性和机械强度。在使用时需要注意材料的选择以及相关的热处理技术，以确保其在高温环境下的稳定性和可靠性。

值得注意的是，镍合金材料的制造成本较高，因此需要在实际应用中根据不同需求进行选择。

结语

随着工业技术的不断进步，对于高温环境下使用的紧固件要求越来越严格。GB/T3098.24-2020的发布为相关行业提供了更加明确的指导和标准，有助于生产出具备更好机械性能的产品，保障了工业生产的顺利进行。