中华人民共和国国家标准
紧固件机械性能螺母 粗牙螺纹
Mechanical properties of fasteners一Nuts一Coarse thread
GB/IT 3098.2-2000
批准并发布:国家质量技术监督局
发布 日期:2000年9月26日
实施 日期:2001年2月1日
14- 6- 1
前 言
本标准等同采用国际标准ISO 898一2: 1992《紧
固件机械性能 第2部分:规定保证载荷值的螺母粗
牙螺纹》
GB/T 3098总的标题为:‘紧固件机械性能’‘,包
括以卜部分
— GB/T 3098.1-2(1(10 紧固件机械性能 螺
栓、螺钉和螺柱
- -GB/T 3098.2-2000 紧固件机械性能 螺
母 粗牙螺纹
- GB/T 3098.3-2000 紧固件机械性能 紧
定螺钉
— 一('B/T 3098.4-2000 紧固件机械性能 螺
母 细牙螺纹
- -GB/'F 3098.5-2000 紧固件机械性能 自
攻螺钉
— GB/T 3098.6-2000 紧固件机械性能 不
锈钢螺栓、螺钉和螺柱
— GB/T 3098.7-2000 紧固件机械性能 自
挤螺钉
- GB/T 3098.8-1992 紧固件机械性能 耐
热用螺纹连接副
— GB/T 3098.9-1993 紧固件机械性能 有
效力矩型钢六角锁紧螺母
一一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
- -GB/'C 3098.11-1995 紧固件机械性能
自钻自攻螺钉
- GB/'f 3098.12-1996 紧固件机械性能
螺母锥形保证载荷试验
一一一GB/'F 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-
I0-
--GB/T 3098.14-2000 紧固件机械性能
螺母扩孔试验
- (:B/T 3098.1.5-2000 紧固件机械性能
不锈钢螺母
- 4'.R/-r 3098.16-2000 紧固件机械性能
不锈钢紧定螺钉
— GB/T 3098.17-2000 紧固件机械性能
检查氢脆用预载荷试验 平行支承面法
本标准调整了 “范围”的内容 (ISO 898 - 2:
1992与 ISO 898 - 6: 1994不 一致),并与 〔Ti/T
3098.4一致 (第I章)
本标准未采用 ISO 898一2的附录B,其内容已
列人木标准第2章引用标准中
本标准是GB/T 3098.2-1982的修订本,主要
修改如下:
a)标准名称中增加 “粗牙螺纹”;
b)仅规定在环境温度为10-35℃条件 「试验的
机械性能。在较高或较低温度下,其机械和物理性能
可能不同 (第1章);
c)适用范围中取消 “最小螺纹直径”(第I章);
d)
2增加 “螺母”栏及表注中的 “螺栓 螺
母组合件的应力高于螺栓的屈服强度或保证应力是可
行的”;
e)表5中删去洛氏硬度值,增加螺母 “热处理”
状态及 “型式”栏,并调整表注内容;
f)调整部分保证载荷值 (表6) ;
e)增加引用布、洛、维硬度换算表 ((8.2条);
h)增加表面缺陷的试验 (8.3条);
峥必须标志性能等级的产品,标志制造者的商
标或识别标志是强制性的,只要技术上可行应尽量提
供。但在任何情况下,包装上均应标志 ((95条)
本标准自实施之日起,代替GB/T 3098.2-
19860
本标准的附录A是提示的附录
本标准由国家机械工业局提出。
本标准由全国紧固件标准化技术委员会归口。
本标准由机械科学研究院负责,西安标准件总
厂、上海高强度螺栓厂、上海市紧固件和焊接材料技
术研究所、北京标准件工业集团公司、武汉汽车标准
件研究所和上海金马高强紧固件有限公司参加起草
本标准由全国紧固件标准化技术委员会秘
处负
责解释。
ISO 前 言
I St(国际标准化组织)是一个世界性的各国国
家标准团体 (工So成员团体)的联合组织。国际标准
14一 h一 2
的制定工作通常是通过 ISO各个技术委员会进行的。
每个成员团体如对某一技术委员会所进行的项目感兴
趣时,也可参加该委员会。与ISY有关的政府的和非
政府的国际组织也可参加此项工作。is,与国际电工
委员会 (工EC)在电工标准化方面有着密切的联系
经技术委员会采纳的国际标准草案,分发给所有
成员团体进行投票表决。国际标准的正式出版需要至
少75%的成员团体投票赞成
国际标准ISO 898一6由ISO/TC 2紧固件技术委
员会SCI紧固件机械性能分委员会制定
第二版对第一版 (工S0898一2: 1980)进行r删
改与补充,是技术性修订
ISO 898总名称为 “紧固件机械性能”,包括以
下部分
— 第1部分
— 第 2部分
— 第 5部分
— 第 6部分
第 7部分
本标准的附录
螺栓、螺钉和螺柱
规定保证载荷值的螺母 粗牙螺
纹
紧定螺钉及类似的不受拉应力的
螺纹紧固件
规定保证载荷值的螺母 细牙螺
纹
螺栓与螺钉的扭矩试验和最小扭
矩 公称直径1一10-m
A和附录13是提示的附录
了4一 6一 3
1 范围
本标准规定了在环境温度为10-35℃条件下进
行试验时,规定保证载荷值的螺母机械性能。
该环境温度条件下判定为符合本标准的产品,在
较高或较低温度下,机械和物理性能可能不同,使用
者应予注意。
本标准适用的螺母:
螺纹公称直径D<39mm;
符合GB/T 192规定的普通螺纹;
符合GB/r 193规定的粗牙螺纹直径与螺距
组合;
符合GB/'r I%规定的基本尺寸;
符合GB/'r 197规定的公差与配合;
有特定的机械要求:
对边宽度符合GB/T 3104或相当的;
公称高度)0.SD;
由碳钢或合金钢制造的。
本标准不适用于特殊性能要求的螺母,如
锁紧性能 (GB/T 3098.9);
可焊接性;
耐腐蚀性 (GB/T 3098巧);
工作温度高于+3000或低于一50℃的性能
要求。
注:
1.用易切钢制造的蜘母不能用于十250C以上
2对特殊产品,如用于栓结构高浅度娜栓和热浸被锌
螺拴的螺母.有关数值见产品标准
3.配合件的螺纹公差大于6H/6g时,将增加脱扣危
险
4在其他公趋或大于6H的情况下,应考虑降低脱扣强
度,见表1
表1 妞纹强度的降低
螺 纹 试验毅荷比率,%
> 抓
妞纹公差
6H ?H 6G
M2.5 100 95.5
M25 M7 100 95.5 97
M7 M16 100 96 97.5
M决6 M39 1刃0 98 98.5
讨使用下列标准最新版本的可能性
GB/r 41-2000 六角螺母 c级 (eqv ISO
4034: 1999)
GB/T 192-1981 普通螺纹、基本牙型
GB/r 193-1981 普通螺纹 直径与螺距系列
(直径1一600-m)
GB/r 196-1981 普通螺纹 基本尺寸 (直径
(1一600- )
GB/T 197--1981 普通螺纹 公差与配合 (直
径1一355mm)
GB/T 230-1991 金属洛氏硬度试验方法
GB/-r 231-1984 金属布氏硬度试验方法
GB/'r 1800.2-1998 极限与配合 基础 第2
部分:公差、偏差和配合的基本规定 (eqv ISO 286 -
1: 1988)
GB/T 3098.9-1993 紧固件机械性能 有效力
矩型钢六角锁紧螺母 (eqv ISO 2320: 1983)
GB/T 3098.15-2000 紧固件机械性能 不锈
钢螺母 (idt ISO 3506一2: 1997)
GB/T 3104-1982 紧固件 六角产品的对边宽
度 (eqv ISO 272: 1982)
GB/T 4340.1-199, 金属维氏硬度试验 第 1
部分:试验方法 (eqv ISO 6507一1: 1997)
GB/T 5779.2-2000 紧固件表面缺陷 螺母
(idt ISO 6157一2: 1995)
GB/T 5780-2000 六角头螺栓 G级 (eqv ISO
4016: 1999)
GB/-f 5781-2000 六角头娜栓 全螺纹 C级
(eqv ISO 4018: 1999)
GB/T 5782-2000 六角头螺栓 (eqv ISO 4014:
1999)
GB/T 5783-2000 六角头螺栓 全螺纹 (eqv
ISO 4017: 1999)
GB/T 5784-1986 六角头螺栓 细杆 B级
(eqv 4015; 1979)
GB/T 6170-2000 1型六角螺母 (eqv ISO
4032: 1999)
GB/T 6172.1-2000 六角薄螺母 (eqv ISO
4035: 1999)
GB/T 6174-2000 六角薄姆母 无倒角 (eqv
ISO 4036; 1999)
GB/1' 6175-2000 2型六角螺母 (eqv ISO
4033: 1999)
ISO 4964: 1994 钢 硬度换算
2 引用标准 3 标记
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而
构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为
有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探
14- 6- 4
3.1 公称高度)0.8D (螺纹有效长度妻0.6D)的
螺母
公称高度》0.8D (螺纹有效长度)0.6D)的螺
母,用螺栓性能等级标记的第一部分数字标记;该螺
栓应为可与该螺母相配螺栓中性能等级最高的
(表2)0
表2 公称离度妻0,8D蛆母的标记制度
螺母
性能
等级
相配的螺栓、螺钉和螺柱
螺 母
1型 2型
性能等级 螺纹规格范围 螺纹规格范围
4 3.6, 4.6, 4.8 >M16 >M16
5
3.6, 4.6, 4.8 成M16
0.4D,而<0.6D)的螺母
公称高度弄0.5D,而<0.8D (螺纹有效长度弄
0.4D,而<0.6D)的螺母,由两位数字标记:第2
位数字表示用淬硬试验芯棒测出的公称保证应力的
1/100(以Y/mm“计);而第一位数字 ‘,()”则表示这
种螺栓一螺母组合件的承载能力比淬硬芯棒测出的承
载能力要小,同时也比3.1条规定的螺栓一螺母组合
件的承载能力小。有效承载能力不仅取决于螺母本身
的硬度和螺纹有效长度,而且还与相配合的螺栓抗拉
强度有关。表 3给出了螺母的标记制度和保证应
力。
表3 公称高度>0.5D.而<0.8D翅母的
标记制度和保证应力 N/mm'
姆母性能等级 公称保证应力 实际保证应力
04 400 380
05 500 500
注:一般来说,性能等级较高的螺母,可以替换性能等
级较低的姗母。螺栓一姗母组合件的应力高于螺栓
的屈服强度或保证应力是可行的。
4 材料
表4规定了螺母各性能等级适用的材料。材料的
化学成分应符合有关材料标准的规定。
表 4 材 料
由于超拧,螺纹组合件可能产生下列失效形
式:
a)螺杆断裂;
b)螺杆的螺纹脱扣;
c)螺母的螺纹脱扣;
d)缘母和螺杆的螺纹脱扣。
螺杆的断裂是突然发生的,比较容易发现,而脱
扣是逐渐发生的,就很难发现并增加了因紧固件失效
而造成事故的危险性。
所以,对螺纹连接的设计,总希望失效形式是螺
杆断裂。但由于各种因素 (螺母和燎栓的材料强度、
螺纹间隙和对边宽度等)影响脱扣强度,故不能在所
有的情况下都能保证获得这种失效形式。
M5一M39的娜栓或娜钉或螺往,按表2规定选
配适当性能等级的螺母,当拧紧到蛛栓 (螺钉或娜
柱)保证载荷时,螺纹组合件不会发生螺纹脱
扣。
然而,超过螺栓保证载荷的拧紧,时有发生,故
对螺母的设计应至少保证在超拧10%时,螺纹组合
件的失效是螺杆断裂,以普告使用者,装配操作不
当
注:有关姗纹组合件强度和螺母型式方面更详细的资料
见附录A〔提示的附录)。
性 能 等 级
化学成分,%
CMnP S
4'),5日、6。 0.50 0.060 0.150
8, 9 04' } 0.58 0.25 0.060 0.150
10" 05V 0.58 0.30 0.048 0.058
12" 0.58 0.45 0.048 0.058
1)该性能等级可以用易切钢制造 (供需双方另有
除外),其硫、礴及铅的最大含量为:硫0.30% ;
确0.11%;铅0.35%.
2)为改善招母的机械性能,必要时可增添合金元
索。
性能等级为05, 8(> M16的1型螺母)、10和
12级螺母应进行淬火并回火处理。
5 机械性能
按第8章规定的方法进行试验时,螺母的机械性
能应符合表 5规定
表面缺陷应符合GB门,5779.2的规定。
14- 6- 5
表 5 机 械 性 能 ????
04
螺纹规格 维氏硬度
HV
螺 母
热处理
M4
M7
M70
380 !188!302 盟
型式
卜
}薄型
?
?????
M16
???
螺纹规格 保证
应力
ti?
为/,,,-
维氏硬度
HV
螺 毋
热处理 {型式
520
580
590
610
飞02 t甜
630 146 ???性 能 等
9
螺纹规格 Nar, fl
8
维氏硬度
HV
螺 母
维氏硬度
HV
螺 母
N/mm'{m,n 热处理 一型式 热处理 一型式> I
维氏硬度
日V
螺 母
热处理 一型式?
?M4
M7
M10
M4M7
M10M16
V/m印
900
915
940
950 会
1040
1040
1040
1050
272 1 353 Nk}k#[7k
M16 }M39 890 {180 1302 瓷 92n 1060
性 能 等 级
螺纹规格 维氏硬度
HV
螺 母
m似 一热处理 一 型式
) 一 墓
维氏硬度
HV
螺 母
M4 1140M7 1140M10 1140M16 1170M39 -295 353 鄂
1150
1150
1160 下
热处理 {型式
1190
1200
黔
???????
???
注:最低硬度仅对经热处理的螺毋或规格太大而不能进行保itt载荷试验的螺母,才是强制性的;对其他螺付不是强制fl
的.是指导性的。对不淬火回火的,而又能满足保证载荷试验的螺母,最低硬度应不作为拒收依据
14一 6一 6
6 保证载荷
表6规定厂粗牙螺母的保证载荷值 其中,螺纹
的应力截面积A 按F式计算:
纹原始三角形高度 (月)的 1/6值,
即:
、3一、L髻nlnl
毕 螺 纹 原 始0866025P)
三 角 形 高 度 (11?
?
????????
式中 如—
J3—
表6
外螺纹中径的基本尺寸,二m;
外螺纹小径的基本尺寸 (d.)减去螺
尸— 螺距 ,
二— 圆周率 下一3 1416
保 证 载 荷
螺纹规格 竺竺
螺纹的应力
截面积
A
,
tllnl-
几4一05一几日三__巨 一 8 卜一训 1叫 一万二一 8 吓 ,叫 一万二
保训载荷 (A丫凡),N
一叫一2,}:刑}1型一协耳2型-1刑 2型 2型
?? ?一,
1型 ]叹U薄型 薄型 上型.‘刑_1型
M3
M3 5
M4
()5
(卜.6
!17
5 03
6 78
8.78
1910
2580
3340
2500
3400
440〔)
2600
3550
4550
30亡}t}
405()
52气〔)
4000
5400
一7000
4500
6100
7900
5200
7050
9150
5700
7700
】0000
5800
7800
10100
M5
M6
M7
()8
l
皿
14 2
2 01
289
54〔jo
7640
11000
17100
1000〔,
】4500
1825()195()0
},6、001!940〔)
12140
17200
24700
13000
18400
26400
14800
20900
30100
16200
2290()
32900
厂飞。300
23100
33200
M8
M10
M 】2
125
l5
175
36 6
58
84 3
13900
22000
32000
18300
29000
{42200
21600
34200
51400
249吃)0
39400
59000
31800
50500
74200
34400
545()0
80100
38100
60300
88500
41700
6610t}
98600
42500
67300
100300
MI呜
M16
Ml吕
2
2
2 5
115
157
192
43700
59700
73000
57500
78500
96000 97,00
{70200
95800
121000
80500
109900
138200
101200
138200
176600 170900
109300
149200
176600
120800
164900
,门飞气n门
:;:一::136900186800
230400
1一~一一一一
M20
M22
M24
2.5
25
3
245
303
353
93100
115100
134100
122500
151500
176500
125000
154500
180000
154400
190900
222400
176400
218200
254200
::::::::::::225400 259700321200
374200
294000
363600
423600;;::::324800314200
M27
M30
M33
3
3.5
3.5
459
561
694
;:;::{229500:;::::
】 一
d,,气nn dnR气nn 盛,,飞nn 4R6气nn 550800
673200
832800
17洲甘卫〔川 330500
403900
一499700:::::干::::::::::::594700353400,Rn气no 一j35h几川263700 j斗IUUU 353,UU{43lZUO { 一 一一~,衬l 一 l 1 -----
黑 : ::::::::::::;::416700 514700 751600 727100;;::::
R人60几n 黑588200 In飞气onf/UZ/UU 8,1900 sb匕bUU一4,/匕uU一七14,uu r “
, 公称离度弃0.SD,而<0.SD蛆母的失效城荷
表7指导性地给出不同性能等级螺栓的失效载荷
值。对性能等级较低的螺栓,预期的失效形式是螺栓
螺纹脱扣,而对性能等级较高的螺栓,可预期为螺母
螺纹脱扣
裹7 脱扣时娜栓的最小应力
8 试验方法
螺毋性能等级
螺母保证载荷
N/nlm2
脱扣时螺栓芯部的
最小应力,N俪m三
螺栓性能等级
6 8 88 109 129
04 380 260 300 330 350
05 500 1290 370 410 480
8.1 保证载荷试验
对规格多MS的螺母,保证载荷是仲裁方
法
将螺母安装在如图1和图2所示的淬硬螺纹芯棒
上 仲裁时,应以拉伸试验为准
沿螺母轴线方向施加保证载荷,并持续巧5。螺
母应能承受该载荷而不得脱扣或断裂。当卸载后,应
能用手将螺母旋出,或借助扳手松开螺母,但不得超
过半扣。在试脸中,如果螺纹芯棒损坏,则试验作
废
螺纹芯棒的硬度应乡45llR认
螺纹芯棒的螺纹公差为sh6g,但大径应控制泊
69公差带靠近下限四分之一的范围内。
了4一 6一 7
??
?
?
?
?
?
?
图1 轴向拉伸试验
1) D11按GB/1 1800.2规定
图2 轴向压缩试验
1) D11按GB/'r 1800.2规定
8.2 硬度试验
常规检查,螺母硬度应在一个支承面上进行,并
取间隔为120.的三点硬度平均值作为该螺母的硬度
值。如有争议,应在通过螺母轴心线的纵向截面上,
并尽量靠近螺纹大径处进行硬度试验。
维氏硬度试验为仲裁试验,应采用HV30的试验
力。
如采用布氏和洛氏硬度试验时,应使用ISO 4964
给出的换算表
维氏硬度试验按GB/T 4340.1规定。
布氏硬度试验按GB/'r 231规定。
洛氏硬度试验按GB/'r 230规定。
8.3 表面缺陷检查
表面缺陷检查见GB/T 5779.2
, 标志
,1 代号
标志代号见表8和表90
,.2 识别
螺纹规格妻M5的、所有性能等级的六角螺母,
应按第3章规定的标记制度在螺母支承面或侧面打凹
字,或在倒角面打凸字,或在支承面打凹的时钟面法
标志,见图3和图40凸字标志不应超过螺母支承
面。
,.3 左旋螺纹的标志
左旋螺纹的螺母应按图5所示,在一个支承面上
标志凹箭头。
螺纹直径)5- 的蛛母要求标志。
也可选用图6所示的左旋螺纹标志。
裹 8 按3.1条规定性能等级的妞母标志代号
性能等级 4 5 6
标志代号 4 5 6
可
选
9 标志符号
EF (时钟面法)今 渤 今
14- 6- 8
续表
性能等级
标志代号 ;二 一一令— 1霆
标志符号
(时钟面法)
?
?
?
?
?
?
1) 不能用制造者的识别标志代替圆点
衰 , 按3.2条规定性能等级的蛆母标志
隆能等级
标 志
圆点,也可用制造
者的识别标志代替
图3 用代号标志示例 图4 用符号 (时钟面法)标志示例
?? 一 日一
「万刁
L一
一口口
图5 左旋螺纹的标志
图6 可选用的左旋螺纹的标志
护矛一对边宽度。
,4 标志的选择
在9,1一9.3条中规定可选择的标志,应由制造
者选定
必须标志性能等级的产品.标志制造者的商标或
识别标志是强制性的,只要技术上可行,应尽量提
供。但在任何情况下,包装上均应标志
,.5 商标 (识别)标志
14一 百一 夕
附 录 A
(提示的附录)
螺栓连接的承载能力
(ISO./TC2技术委员会有关螺母
强度和螺母设计的注释)
推广采用螺栓和螺钊性能等级的 ISO建议
(ISO/R 898: 1968)之后,关于螺毋性能等级的ISO
建议 (ISO/R 898一2)己于 1969年公布。这些 ISO
建议为螺栓、螺钉和螺母的性能等级提出了一套新的
标记制度和标志的技术要求,以及一对螺栓一螺母组
合件承载能力的清晰的论点。
a)螺栓和螺钉的标记代号表示:
最小抗拉强度和屈强比
例如:性能等级8.8
第1部分数字 (8.8中的 “8,) =最小抗拉强度
(N/mm2)的1/100;
第2部分数字 (8.8中的 “8勺 屈强比 ((0.8)
的 l0倍。
这两个数字的乘积 (8x8=64)=最小屈服应力
( N/mm2)的1/100
b)螺母的标记代号表示:
标记的数等于与螺母相配的螺栓或螺钉的最小抗
拉强度 (N/mm')的1/100。该螺栓或螺钉与螺母相
配时,承受的载荷能达到最小屈服应力。
例如;8.8级螺栓或螺钉与8级螺母相配:
其承载能力可达到螺栓或螺钉的最小屈服应力
随着ISO建议的发布,这套性能等级制度已在世
界范围内广泛推广,实践证明是成功的。
1973年ISO/TC2的SCl分委员会,在搜集实践
经验的基础上着手修订ISO建议,并计划转为ISO标
准。1974年发布了螺栓和螺钉性能等级的草案ISO/
DIS 898一1。其中,有些修改与补充,但性能等级制
度的原则未予改变。这一草案又进行了一次修改,第
二次修订草案于1977年提出并被ISO绝大多数成员
团体所接受。对螺栓和螺钉性能等级草案全面修订
后,在ISO/PC2的SC1分委员会内,形成有关国家
所满意的最终决议,现在ISO也同意这一决议,将来,
更大范围涉及到技术要求的实质是修订ISO建议ISO/
R898一2,并将其转为螺母性能等级的150 标准
经验表明,用公称高度为0.81)的螺母规定连接
件性能等级的概念,简单明了,但在实践中确实产生
一些困难。首先,采用最经济的材料和工艺,往往很
难或不可能达到规定的螺母性能,例如,细牙螺纹和
某些规格的粗牙螺纹。即使符合性能要求,也未必能
保证在拧紧过程中组合件不发生螺纹脱扣。以前认为
螺母的保证载荷等于螺栓的最小极限强度即可满足设
计要求。然而,屈服点拧紧法和螺母与螺栓螺纹相互
作用的新观点的出现,都要求重新设计螺母,以保证
更好地防止内、外螺纹脱扣。
例如,螺纹规格等于、小于M16的8.8级螺栓,
其抗拉强度为800 - 965N/-m2(后者由最大硬度确
定),屈强比为 80%,屈服强度则为640 - 772N/
mmZ。如采用屈服点拧紧法,显然拧紧应力将接近保
证应力。此外,最新研究表明,用淬硬芯棒比用相应
性能等级的螺栓测试螺母所得到的脱扣强度要高。例
如,用45HRC的芯棒对8级螺母进行试验,比用尺
寸与芯棒相似的88级螺栓进行试验的结果约高出
1006 所以,用淬硬芯棒测定的保证载荷恰好为
SOON/.耐 的螺母,当用实际尺寸处十最小极限的
88级螺栓与其相配时,可以预期该螺母仅能承受应
力约为720N/mm'的载荷。如果拧紧应力超过这个数
值,就可能发生螺纹脱扣。特别是有人认为,在施加
扭拉载荷的情况下,螺栓的抗拉强度还会降低约
巧%,组合件的脱扣强度也将降低几乎相同的数量。
所以,从螺栓的机械性能来看,当采用屈服点拧紧法
安装时,就可能频繁发生螺纹脱扣。除屈服点拧紧法
外,对某些工SI标准的修改是考虑减少发生螺纹脱扣
的趋势。提高螺栓和螺钉的机械性能,如表A1(摘
自ISO 898一1)所示,以便充分利用4.8, 5.8, 8.8
〔大于M16)、10.9和12.9级常用材料的强度。
此外,为了充分利用材料,这次还考虑减小某些
规格六角产品的对边宽度。为考虑上述变更和其他因
素的影响,ISO/TC2的SC1分委员会的一些成员团
体 (加拿大、德国、新西兰、瑞典、英国、美国)对
螺栓一螺母组合件进行了研究和大量试验。试验包括
所有的产品规格、强度水平和材料。一般来说,试验
是在典型的紧固件生产工艺、利用标准材料的条件下
进行的。试验零件都进行了精确的尺寸测量和材料强
度检验,然后对数据进行了适当的统计。各研究
者的研究结果,由加拿大整理汇总,并发现了很好的
内在联系。由此推导出一系列公式,可用于预测符合
ISO68螺纹基本牙型的组合件的强度。这些研究结
果在SC1分委员会内和许多国家委员会进行了充分讨
论。
最初,委员会忽视了改变现行技术要求的阻力,
但试验结果清楚地表明,单靠改进紧固方法和提高机
械性能等级,还不能防止组合件的脱扣。问题是螺栓
和螺母两者中的一个娜纹脱扣。正如研究结果所示,
可以断定解决这一问题最可行的方法是:增加0.81)
螺母的高度尺寸。本附录的目的不是提供指导试验的
详细说明和改进螺母设计的方法。如有必要,读者可
查阅 1997年 SAES S 学会 报 第 770420号 论 文,
E. M. Alexander,《螺纹组合件的分析与设计》(Anal-
ysis and Design of Threaded Assemblies)
对4-6级的螺母,根据Alexander的理论,不按
ISO 898一1给出的螺栓的最大硬度250HV(表AI)
14- 6一 10
因为最大硬度只在螺栓末端或头部出现。所以,应按
螺栓螺纹旋合部分实际的最大硬度 (表A2)进行计
算
类似分级给出的硬度值,早在ISO/R 898-- I
1968中已有规定
上述著作说明,有很多因素影响螺纹脱扣强度
包括:精度、螺距、螺母小径的喇叭口、螺母内倒角
的大小、螺母与螺栓螺纹的强度搭配、旋合长度、螺
母及类似的 (如六角法兰面)对边宽度、摩擦系数、
夹紧中的螺纹扣数等。在此基础上对各种规格的紧固
件进行分析表明:以往用一个固定的螺母公称高度
(如。SD)是不适当的,而宁可对每个标准的组合件
设计给出一个适当的脱扣强度。按此分析给出的螺母
高度,见表43
可以看出,螺母有两种型式,2型约比1型高
10%0 1型高度主要适用于性能等级4, 5, 6, 8, LO
和12 最大到M16)级,而2型尺寸则主要适用于
性能等级8, 9和 120 2型螺母主要为9.8级螺栓和
螺钉提供了一个经济的冷成型螺母,也为12.9级螺
栓和螺钉提供了具有良好韧性的热处理螺母。两种型
式的螺母预期的适用范围见表5。由表5可见,增加
螺母型式并不意味着成倍增加螺母品种
1型和2型螺母的重叠,仅有两种情况。对于1
型:小于、等于M16的8级螺母,允许不淬火和回
火 (冷成型、低碳);大于 M16的8级螺母必须淬火
并回火。此时,就有可能使用不淬火和回火的、较厚
的2型螺母代替1型螺母,这是综合分析的经济问
题。对于12级;规格大于M16的使用 I型螺母不合
适。由于要求保证载荷,而需要提高螺母硬度,结果
削弱了韧性 从实用观点出发,是需要韧性的。因
此,在这种情况下,需要使用较厚的、淬火并回火的
2型螺母。如有必要与可能,限制使用规格大于M16
的螺母,则对12级螺母不发生1型与2型重1
螺母的尺寸根据组合件的强度指标确定以后,再
用限定螺纹尺寸的淬硬芯棒测定这些螺母的保证载
荷。结果,同一性能等级的螺母,其保证应力不是一
个常数,随规格而变化。表5给出的是修订后的保证
应力和硬度值。性能等级为。4和05(以前的06)级
降低承载能力的六角薄螺母,也在表5中给出、对这
些螺母的设计,没有考虑脱扣强度,而是简单地按固
定的0.61)规定高度
衷5按机械用紧固件常用的6H标准公差给出保
证应力。当用于较大公差或间隙时,这些应力应按表
1给出的系数进行修正
表5及表1仅适用于粗牙螺纹,对细牙螺纹的螺
母,见 50 898一6 (GB/T 3098.4)
表1给出的载荷,是按本标准规定的最小硬度为
45HRC和螺纹公差5h6g〔大径为6g「限的1/4处)
的试验芯棒给出的。
IS0 898一1和190 898一2 (GB/T 3098.1和GB/
T 3098.2)机械性能标准。ISO 4014一4018 (GB/T
5780- 5784)六角头螺栓标准和 ISO 4032 - 4036
(GB/'r 6170, GB/T 6175, GB/T 41、GB/-f 6172和
GB/T 6174)六角螺母标准已经发布。这些标准反映
了机械性能的修订、螺母高度尺寸以及对边宽度的修
改 (M10, M12, M14和M22的对边宽度分别由17,
19, 22和32.m,改为 16, 18, 21和34-m)。这些
正是 ISO/TOZ所建议的。
ISO 898的本部分对有满负载能力的螺母的性能
等级说明如下:
当指定了性能等级的螺栓或螺钉,用符合表2规
定的相应性能等级的螺母与其配套时,该组合件预期
达到的承载能力为:当螺栓或螺钉的预紧力等于螺栓
的保证载荷或屈服载荷时,螺纹不会脱扣。此外,考
虑到安装时超拧不可避免,因此对规格小干等于M39
和性能等级小于等于12级,以及螺纹公差为6H的
螺母的几何尺寸和机械性能设计为具有较高的脱扣强
度 (甚至在最不利的最小实体条件下,也要比螺栓断
裂强度至少高出10%)。这样,当超拧时,可以警告
使用者,安装方法不当。
某些使用标准者,当然不能参与详细的研究工
作,希望本注释能帮助理解有关难题。
衰 A1 姆栓和蛆钉的性能娜级
性能等级 3.6 4-6 4.8 56 5.8 6.8
8.8
9.8 10.9 12 ,
M16
抗拉强度。
N八nmZ
公称 300 400 400 500 500 600 800 800 900 1000 1200
八,之n 330 400 420 500 520 600 800 830 900 1040 1220
维氏硬度 max 2501-11 250H1 250HV 250HV 250HV 250HV 320HV 335HV 360HV 380HV 435HV
衰八2
性 能 等 级
姗桂娜纹旋合部分实际的.大硬度
最大硬度 } 性能等级
158HV180HV 5.6: 5.84.6;4 R 6 8
最 大 硬 度
220HV
25幻HV
14- 6- 11
表 A3 六角蛆母的高度
对边宽度 螺母高度
螺纹规格
门
1型
n】故
4.7
5.2
6.50
6.80
R 40
- /n 舰/D
4.4 ()94 1.02
4.96.14 0.87 5.4 5.7 0.95〔)93
6.448.04 0.85 7.207.50 1.030.94
?
?
?
M10 0.84 8.94 9_30 0 93
?
?
??
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M 12
??
?
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M 14 10.3712.1 80 0.90 11.570.91 12.0014.1
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??M16
M 1n
0.92
0 88 16.9 0.98
0.90 19.0 20.3 1.02
0 RR 20 5 21.8 0.93
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20 2 21 ‘ 0 9(} 22.6 23.9 00
22 5 23 8 0.88 25.4 26.7 0.99
24 1 25 6 0.85 27.3 28.6 0.95
M33 27.4 28.7 0. R7 30 9 32.5 0.98
M36 29.431.8 31.0 0 R6 33 34.7 0.96M39 33.4 0.86 35.9 37.5 0.96
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14- 6- 12