GB/T 3098.22-2009 紧固件机械性能 细晶非调质钢螺栓、螺钉和螺柱

　　ICS 2 1 . 060 . 10 J 13

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　紧固件机械性能

　　细晶非调质钢螺栓 、螺钉和螺柱

　　Mechanicalpropertiesoffastenersmadeofthe finegrain non-heat

　　treatmentsteel—Bolts，screwsand studs

　　2009-10-15 发布 2010-03-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语与定义 3

　　4 代号与单位 3

　　5 性能等级的标记制度 4

　　6 材料 5

　　6 . 1 材料技术条件 5

　　6 . 2 适用的紧固件 5

　　6 . 3 推荐的工艺 5

　　7 机械和物理性能 5

　　8 试验方法的适用性 8

　　8 . 1 通则 8

　　8 . 2 紧固件的承载能力 8

　　8 . 3 制造者的选择 8

　　8 . 4 供方的选择 8

　　8 . 5 需方的选择 8

　　8 . 6 对紧固件或机械加工试件可实施的试验 8

　　9 试验方法 1 1

　　9 . 1 螺栓和螺钉(不含螺柱和螺杆)成品楔负载拉力试验 11

　　9 . 2 为测定抗拉强度对紧固件成品的拉力试验 14

　　9 . 3 头部弱的螺栓和螺钉拉力试验 15

　　9 . 4 紧固件成品保证载荷试验 16

　　9 . 5 机械加工试件拉力试验 18

　　9 . 6 头部坚固性试验 19

　　9 . 7 硬度试验 20

　　9 . 8 扭矩试验 21

　　9 . 9 机械加工试件冲击试验 22

　　9 . 10 表面缺陷检验 22

　　10 标志 22

　　10 . 1 通则 22

　　10 . 2 制造者的识别标志 22

　　10 . 3 全承载能力紧固件的标志 22

　　10 . 4 降低承载能力紧固件的标志 25

　　附录 A(规范性附录) 细晶非调质钢热轧盘条技术条件 26

　　附录 B(资料性附录) 细晶非调质钢热轧盘条加工紧固件工艺料使用准则 29

　　Ⅰ

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　前 言

　　GB/T 3098《紧固件机械性能》系列标准包括：

　　a) GB/T 3098 . 1—2000 紧固件机械性能 螺栓 、螺钉和螺柱;

　　b) GB/T 3098 . 2—2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹;

　　c) GB/T 3098 . 3—2000 紧固件机械性能 紧定螺钉;

　　d) GB/T 3098 . 4—2000 紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹;

　　e) GB/T 3098 . 5—2000 紧固件机械性能 自攻螺钉;

　　f) GB/T 3098 . 6—2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓 、螺钉和螺柱;

　　g) GB/T 3098 . 7—2000 紧固件机械性能 自挤螺钉;

　　h) GB/T 3098 . 8—1992 紧固件机械性能 耐热用螺纹连接副;

　　i) GB/T 3098 . 9—2002 紧固件机械性能 有效力矩型钢六角锁紧螺母;

　　j) GB/T 3098 . 10—1993 紧固件机械性能 有色金属制造的螺栓 、螺钉 、螺柱和螺母;

　　k) GB/T 3098 . 11—2002 紧固件机械性能 自钻自攻螺钉;

　　l) GB/T 3098 . 12—1996 紧固件机械性能 螺母锥形保证载荷试验;

　　m) GB/T 3098 . 13—1996 紧 固 件 机 械 性 能 螺 栓 与 螺 钉 的 扭 矩 试 验 和 破 坏 扭 矩 公 称 直 径1 ~ 10 mm ;

　　n) GB/T 3098 . 14—2000 紧固件机械性能 螺母扩孔试验;

　　o) GB/T 3098 . 15—2000 紧固件机械性能 不锈钢螺母;

　　p) GB/T 3098 . 16—2000 紧固件机械性能 不锈钢紧定螺钉;

　　q) GB/T 3098 . 17—1996 紧固件机械性能 检查氢脆用预载荷试验 平行支承面法;

　　r) GB/T 3098 . 18—2004 紧固件机械性能 盲铆钉试验方法;

　　s) GB/T 3098 . 19—2004 紧固件机械性能 抽芯铆钉;

　　t) GB/T 3098 . 20—2004 紧固件机械性能 蝶形螺母 保证扭矩;

　　u) GB/T 3098 . 21—2008 紧固件机械性能 不锈钢 自攻螺钉;

　　v) GB/T 3098 . 22—2009 紧固件机械性能 细晶非调质钢螺栓 、螺钉和螺柱 。

　　本部分是 GB/T 3098 的第 22 部分 。

　　注意：GB/T 3098 的本部分可能涉及到专利权 。SAC不负责鉴别专利权 。

　　本部分的附录 A 为规范性附录，附录 B 为资料性附录 。

　　本部分由中国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/TC 85)归 口 。

　　本部分负责起草单位：中机生产力促进中心 、马鞍山钢铁股份有限公司 。

　　本部分参加起草单位：上海宝紧线材有限公司 、钢铁研究总院 、上海紧固件和焊接材料技术研究所 、一汽集团技术中心 、浙江乍浦实业股份有限公司 、宁波东港紧固件制造有限公司 、济南实达紧固件有限公司 、山东高强紧固件有限公司 。

　　Ⅲ

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　紧固件机械性能

　　细晶非调质钢螺栓 、螺钉和螺柱

　　1 范围

　　GB/T 3098 的本部分规定了由细晶非调质钢制造的 、在环境温度为 10 ℃ ~ 35 ℃条件下进行测试时，螺栓 、螺钉 、螺柱和螺杆(以下简称紧固件)的机械性能 。

　　在该环境温度条件下判定为符合本部分技术要求的紧固件，在较高或较低温度下，也可能达不到规定的机械和物理性能 。

　　GB/T 3098 的本部分适用的紧固件应符合：

　　— 由热机械轧制工艺生产的细晶非调质钢;

　　— 符合 GB/T 192 规定的普通螺纹;

　　— 粗牙螺纹 M6 ~ M16;细牙螺纹 M8 × 1 ~ M16 × 1 . 5 ;

　　— 符合 GB/T 193 规定的直径与螺距组合;

　　— 符合 GB/T 197 或 GB/T 22029 规定的螺纹公差 。

　　本部分不适用于紧定螺钉及类似的不受拉力的紧固件(见 GB/T 3098 . 3) 。

　　本部分未规定以下性能要求：

　　— 可焊接性;

　　— 耐腐蚀性;

　　— 耐剪切应力;

　　— 耐疲劳性 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过 GB/T 3098 的本部分的引用而成为本部分的条款 。 凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否 可 使 用 这 些 文 件 的 最 新 版 本 。 凡 是 不 注 日 期 的 引 用 文 件，其 最 新 版 本 适 用 于 本部分 。

　　GB/T 192 普通螺纹 基本牙型(GB/T 192—2003 , ISO 68-1 : 1998 , ISO general purpose screw threads—Basic profile—Part 1 : Metric screw threads, MOD)

　　GB/T 193 普通螺纹 直径与螺距系列(GB/T 193—2003 , ISO 261 : 1998 , ISO general purpose metric screw threads—General plan, MOD)

　　GB/T 196 普通螺纹 基本 尺 寸 (GB/T 196—2003 , ISO 724 : 1993 , ISO general purpose metric screw threads—Basic dimensions, MOD)

　　GB/T 197 普 通 螺 纹 公 差 (GB/T 197—2003 , ISO 965-1 : 1998 , ISO general purpose metric screw threads—Tolerances—Part 1 : Principles basic data, MOD)

　　GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差

　　GB/T 223(所有部分) 钢铁及合金

　　GB/T 224 钢的脱碳层深度测定法(GB/T 224—2008 , ISO 3887:2003 , MOD)

　　GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法(GB/T 226—1991 , neq ISO 4969:1980)

　　GB/T 228 金属材料 室温拉伸试验方法(GB/T 228—2002 , eqv ISO 6892:1998)

　　1

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　GB/T 229 金 属 材 料 夏 比 摆 锤 冲 击 试 验 方 法 (GB/T 229—2007 , ISO 148-1 : 2006 , Metallic materials—Charpy pendulum impact test—Part 1 : Test method , MOD)

　　GB/T 230 . 1 金属材料 洛氏硬度试验 第 1 部分：试验方法(A 、B、C、D、E 、F、G 、H 、K 、N 、T 标尺)(GB/T 230 . 1—2009 , ISO 6508-1:2005 , MOD)

　　GB/T 231 . 1 金属材料 布氏硬度试验 第 1 部分：试验方法(GB/T 231 . 1—2009 , ISO 6506-1 : 2005 , MOD)

　　GB/T 1979 结构钢低倍组织缺陷评级图

　　GB/T 2101 型钢验收 、包装 、标志及质量证明书一般规定

　　GB/T 2975 钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备(GB/T 2975—1998 , eqv ISO 377 : 1997)

　　GB/T 3098 . 1 紧固件机械性能 螺栓 、螺钉和螺柱(GB/T 3098 . 1—2000 , idt ISO 898-1 :1999) GB/T 3098 . 3 紧固件机械性能 紧定螺钉(GB/T 3098 . 3—2000 , idt ISO 898-5:1998)

　　GB/T 3098 . 13 紧 固 件 机 械 性 能 螺 栓 与 螺 钉 的 扭 矩 试 验 和 破 坏 扭 矩 公 称 直 径 1 ~ 10 mm (GB/T 3098 . 13—1996 , idt ISO 898-7:1992)

　　GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢 火花源原子发射光谱分析方法(常规法)

　　GB/T 4340 . 1 金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法(GB/T 4340 . 1—2009 , ISO 6507- 1:2005 , MOD)

　　GB/T 5267 . 1 紧固件 电镀层(GB/T 5267 . 1—2002 , ISO 4042:1999 , IDT)

　　GB/T 5267 . 2 紧固件 非电解锌片涂层(GB/T 5267 . 2—2002 , ISO 10683:2000 , IDT)

　　GB/T 5267 . 3 紧固件 热浸镀锌层(GB/T 5267 . 3—2008 , ISO 10684:2004 , IDT)

　　GB/T 5276 紧固件 螺栓 、螺钉 、螺柱及螺母尺寸代号和标注(GB/T 5276—1985 , eqv ISO 225 : 1983)

　　GB/T 5277 紧固件 螺栓和螺钉通孔(GB/T 5277—1985 , eqv ISO 273:1979)

　　GB/T 5779 . 1 紧固件表面缺陷 螺栓、螺钉和螺柱 一般要求(GB/T 5779 . 1—2000 , idt ISO 6157- 1:1988)

　　GB/T 5779 . 3 紧固件表面缺陷 螺栓、螺钉和螺柱 特殊要求(GB/T 5779 . 3—2000 , idt ISO 6157- 3:1988)

　　GB/T 6394 金属平均晶粒度测定法(GB/T 6394—2002 , ASTM E 112:1996 , MOD)

　　GB/T 6478 冷镦和冷挤压用钢(GB/T 6478—2001 , neq ISO 4954:1993)

　　GB/T 9145 普通螺纹 中 等 精 度 、优 选 系 列 的 极 限 尺 寸 (GB/T 9145—2003 , ISO 965-2 : 1998 , ISO general purpose metric screw threads—Tolerances—Part 2 : Limits of sizes for general purpose ex- ternal and internal screw threads—Medium quality, MOD)

　　GB/T 10561 钢中非金属 夹 杂 物 含 量 的 测 定 标 准 评 级 图 显 微 检 验 方 法 (GB/T 10561—2005 , ISO 4967:1998 , IDT)

　　GB/T 14981 热 轧 圆 盘 条 尺 寸 、外 形 、重 量 及 允 许 偏 差 (GB/T 14981—2009 , ISO 16124 : 2004 , MOD)

　　GB/T 16825 . 1—2002 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 (ISO 7500-1 : 2004 , Metallic materials—Verification of static uniaxial testing machines— Part 1 : Tension/compression testing machines—Verification and calibration of the force-measuring system, IDT)

　　GB/T 22029 热浸镀锌螺纹 在外螺纹上容纳镀锌层(GB/T 22029—2008 , ISO 965-4 : 1998 , ISO general purpose metric screw threads—Tolerances—Part 4 : Limits of sizes for hot-dip galvanized ex- ternal screw threads to mate with internal screw threads tapped with tolerance position H or G after

　　2

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　galvanizing, MOD)

　　GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的取样和制样方法(GB/T 20066—2006 , ISO 14284 : 1996 , MOD)

　　YB/T 5293—2006 金属材料顶锻试验方法

　　3 术语与定义

　　3 . 1

　　紧固件成品

　　已完成所有加工工序的，且未加工成机械加工试件的紧固件，它可以有或无表面处理，也可以具有全承载能力或降低承载能力 。

　　3 . 2

　　机械加工试件

　　为评定材料性能由紧固件成品机械加工的试件 。

　　3 . 3

　　紧固件实物

　　杆径 ds ≈d2 或 ds >d2 的紧固件成品，或全螺纹螺钉(螺栓)，或全螺纹螺柱(螺杆)。

　　3 . 4

　　腰状杆紧固件

　　杆径 ds

　　3 . 5

　　细晶

　　晶粒度可用晶粒的平均面积或平均直径表示，工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小 。标准晶粒度共分 8 级，1 ~ 3 级为粗晶粒(直径 250 μm ~ 125 μm) , 4 ~ 6 级为中等晶粒(直径 88 μm ~ 44 μm) , 7 ~ 8 级为细晶粒(直径 31 μm ~ 22 μm) 。

　　本部分规定材料为铁素体加珠光体型或贝氏体型钢，平均铁素体晶粒尺寸为小于等于 8 μm 。

　　3 . 6

　　热机械轧制

　　热机械轧制即控制轧制，是指在轧制过程中对金属的温度进行控制，从而得到普通轧制所不能得到的金属的一些宝贵特性，如细化的晶粒组织 、良好的塑性和韧性及比较高的强度等 。

　　4 代号与单位

　　下列代号和单位与 GB/T 5276 、GB/T 197 和 GB/T 228 规定的一些代号都适用于本部分 。

　　A 机械加工试件的断后伸长率，%

　　Af 紧固件实物的断后伸长，%

　　As,公 称 螺纹公称应力截面积，mm2

　　b 螺纹长度，mm

　　bm 螺柱(拧入金属)端螺纹长度，mm

　　d 螺纹公称直径，mm

　　d0 机械加工试件的直径，mm

　　d1 外螺纹基本小径，mm

　　d2 外螺纹基本中径，mm

　　d3 外螺纹小径，mm

　　da 过渡圆直径(支承面的内径)，mm

　　3

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　dh 楔垫或垫片的孔径，mm

　　ds 无螺纹杆径，mm

　　Fm , min 最小拉力载荷，N

　　Fp 保证载荷，N

　　k 头部高度，mm

　　KV 吸收能量，J

　　l 公称长度，mm

　　l0 施加载荷前紧固件的总长度，mm

　　l1 卸除第一次载荷后紧固件的总长度，mm

　　l2 卸除第二次载荷后紧固件的总长度，mm

　　ls 无螺纹杆部长度，mm

　　lt 螺柱的总长度，mm

　　lth 承受载荷又未旋合的螺纹长度，mm

　　Lc 机械加工试件直线段的长度，mm

　　L0 机械加工试件的初始测量长度，mm

　　Lt 机械加工试件的总长度，mm

　　Lu 机械加工试件的最终测量长度，mm

　　ΔLp 塑性变形量，mm

　　MB 破坏扭矩，Nm

　　P 螺距，mm

　　r 圆角半径，mm

　　Rm 抗拉强度，MPa

　　RP0 . 2 机械加工试件的规定非比例伸长 0 . 2%的应力，MPa

　　s 对边宽度，mm

　　S0 (拉力试验前机械加工)试件的横截面积，mm2

　　SP 保证应力，MPa

　　Su 机械加工试件的断后横截面积，mm2

　　Z 机械加工试件的断面收缩率，%

　　α 楔负载拉力试验用楔垫角度，( °)

　　β 头部坚固性试验用试验模的角度，( °)

　　5 性能等级的标记制度

　　螺栓 、螺钉 、螺柱和螺杆性能等级的代号，由点隔开的两部分数字组成：

　　— 点左边的一或二位数字表示公称抗拉强度(Rm, nom )的 1/100 ,以 MPa计(见表 3 中 7 . 1) ;

　　— 点右边的数字表示规定非比例伸长 0 . 2%的 应 力(RP0 . 2 , nom )(见 表 3 中 7 . 2) 与 公 称 抗 拉 强 度(Rm, nom )的屈强比值(见表 1)的 10 倍 。

　　表 1 规定非比例伸长 0 . 2%的应力与公称抗拉强度的屈强比值

　　点右边的数字

　　. 8

　　. 9

　　规定非比例伸长 0 . 2%的应力 RP0 . 2 , nom

　　公称抗拉强度 Rm , nom

　　0 . 8

　　0 . 9

　　示例 1：紧固件的公称抗拉强度 Rm , nom = 800 MPa 和屈强比为 0 . 8 , 其性能等级应标记为“8 . 8 ”。若紧固件有相同的材料性能，但降低承载能力，其性能等级应标记为“08 . 8 ”(见 10 . 4) 。

　　4

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　由细晶非调质钢制造的紧固件，在性能等级代号点右边的数字之后应增加字母“F”。

　　示例 2：由细晶非调质钢制造的紧 固 件 的 公 称 抗 拉 强 度 Rm , nom = 800 MPa 和 屈 强比 为 0 . 8 的 性 能 等 级 应 标 记 为： “8 . 8F”。

　　公称抗拉强度和屈强比的乘积为规定非比例伸长 0 . 2%的应力，以 MPa计 。

　　由细晶非调质钢制造的紧固件的性能等级的标志，应按 10 . 3 的规定;对降低承载能力的紧固件应按 10 . 4 的规定 。

　　6 材料

　　6 . 1 材料技术条件

　　材料牌号 、化学成分 、铁素体晶粒度和力学性能等材料技术条件，应符合附录 A 的规定 。

　　6 . 2 适用的紧固件

　　细晶非调质钢线材适用的紧固件产品 、规格和性能等级应符合表 2 的规定 。

　　表 2 适用的紧固件产品 、规格和性能等级

　　材料牌号

　　螺纹公称直径mm

　　性能等级

　　适用的产品

　　MFT8

　　5 ~ 16

　　8 . 8F、08 . 8F

　　螺栓 、螺钉 、螺柱和螺杆

　　MFT9

　　5 ~ 16

　　9 . 8F、09 . 8F

　　MFT10

　　5 ~ 16

　　10 . 9F、010 . 9F

　　螺柱和螺杆

　　6 . 3 推荐的工艺

　　为保证冷加工成形的螺栓 、螺钉 、螺柱和螺杆的性能，应进行稳定化处理 。 推荐的细晶非调质钢热轧盘条加工紧固件的使用准则，见附录 B 。

　　7 机械和物理性能

　　在环境温度为 10 ℃ ~ 35 ℃(夏比摆锤冲击试验为-20 ℃)的条件下，按第 9 章规定的试验方法进行试验时，紧固件产品应符合表 3 的规定 。

　　第 8 章规定了各种型式尺寸紧固件可适用的试验方法 。

　　注：即使紧固件的材料性能符合表 2 和表 3 的规定，但由于尺寸原因，某些型式的紧固件也会降低承载能力(见 8 . 2和 9 . 3) 。

　　表 3 螺栓 、螺钉和螺柱的机械和物理性能

　　分项条号

　　机械和物理性能

　　性能等级

　　8 . 8F

　　9 . 8F

　　10 . 9F

　　1

　　抗拉强度 Rm /MPa

　　公称a

　　800

　　900

　　1 000

　　min

　　800

　　900

　　1 040

　　2

　　规定非比例伸长 0 . 2%的应力，RP0 . 2 /MPa

　　公称a

　　640

　　720

　　900

　　min

　　640

　　720

　　940

　　3

　　保证应力 SP b /MPa

　　公称

　　580

　　650

　　830

　　保证应力 比 SP ,公 称/RP0 . 2 , min

　　0 . 91

　　0 . 90

　　0 . 88

　　4

　　机械加工试件的断后伸长率 A/%

　　min

　　12

　　10

　　9

　　5

　　GB/T 3098 . 22—2009

　　表 3(续)

　　分项条号

　　机械和物理性能

　　性能等级

　　8 . 8F

　　9 . 8F

　　10 . 9F

　　5

　　机械加工试件的断面收缩率 Z/%

　　min

　　52

　　48

　　48

　　6

　　头部坚固性

　　不得断裂

　　7

　　维氏硬度 HV F≥98 N

　　min

　　250

　　290

　　320

　　max

　　320

　　360

　　380

　　8

　　布氏硬度 HBW F=30D2

　　min

　　238

　　276

　　304

　　max

　　304

　　342

　　361

　　9

　　洛氏硬度 HRC

　　min

　　22

　　28

　　32

　　max

　　32

　　37

　　39

　　10

　　破坏扭矩 MB /Nm

　　min

　　见 GB/T 3098 . 13

　　11

　　吸收能量 KVc, d /J

　　min

　　27

　　12

　　表面缺陷

　　GB/T 5779 . 1 e

　　a 性能等级的标记制度仅要求规定公称值，见第 5 章 。

　　b 表 5 和表 7 规定了保证载荷 。

　　c 在 - 20 ℃试验温度下测定的数值 。

　　d 适用于 d= 16 mm。

　　e 如用 GB/T 5779 . 3 代替，应由供需双方协议 。

　　表 4 ~ 表 7 规定了最小拉力载荷和保证载荷 。

　　表 4 最小拉力载荷 — 粗牙螺纹

　　螺纹规格a d

　　公称应力截面积As,公 称 b /mm2

　　性能等级

　　8 . 8F

　　9 . 8F

　　10 . 9F

　　最小拉力载荷，Fm, min(As,公 称 ×Rm, min )/N

　　M5

　　14 . 2

　　11 350

　　12 800

　　14 800

　　M6

　　20 . 1

　　16 100

　　18 100

　　20 900

　　M7

　　28 . 9

　　23 100

　　26 000

　　30 100

　　M8

　　36 . 6

　　29 200c

　　32 900

　　38 100c

　　M10

　　58

　　46 400c

　　52 200

　　60 300c

　　M12

　　84 . 3

　　67 400

　　75 900

　　87 700

　　M14

　　115

　　92 000

　　104 000

　　120 000

　　M16

　　157

　　125 000

　　141 000

　　163 000

　　a 在螺纹标记中不标记螺距者，应为粗牙螺距 。

　　b As,公 称 的计算见 9 . 1 . 6 . 1 。

　　c 用于热浸镀锌的 6az 螺纹紧固件，可按 GB/T 5267 . 3 附录 A 降低数值 。