Главная / Материалы
Классы прочности на чертеже
Материалы, классы прочности и марки крепежа
Класс прочности на чертеже крепежа задаёт сталь, термообработку, допустимые покрытия и испытания, которые должна пройти партия. В этих таблицах минимальные значения из стандартов, чтобы чертёж можно было проверить до отправки на запрос предложений.
Значения это минимумы из указанного стандарта для заявленного диапазона размеров. Всегда проектируйте по стандарту и редакции, которые требует Ваш заказчик.
Углеродистая и легированная сталь, ISO 898-1
Первое число, умноженное на 100, даёт номинальный предел прочности в MPa. Второе число, умноженное на 10, даёт отношение предела текучести к пределу прочности в процентах. Так, 8.8 это номинально 800 MPa с пределом текучести 80 процентов от этого значения. В таблице минимумы, которые для большинства классов лежат выше номинала.
Прокрутите таблицу вбок, чтобы увидеть все столбцы.
| Класс | Мин. предел прочности Rm | Мин. предел текучести или условный 0.2% | Испытательное напряжение Sp | Твёрдость | Как достигается |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 MPa | 240 MPa | 225 MPa | от 120 до 220 HV | Низкоуглеродистая сталь, без термообработки |
| 4.8 | 420 MPa | 340 MPa | 310 MPa | от 130 до 220 HV | Низкоуглеродистая сталь, прочность от холодной высадки |
| 5.8 | 520 MPa | 420 MPa | 380 MPa | от 160 до 220 HV | Низко- или среднеуглеродистая сталь, наклёп |
| 8.8 (d до 16 mm) | 800 MPa | 640 MPa | 580 MPa | от 250 до 320 HV | Среднеуглеродистая или борсодержащая сталь, закалка и отпуск |
| 8.8 (d свыше 16 mm) | 830 MPa | 660 MPa | 600 MPa | от 255 до 335 HV | То же |
| 10.9 | 1,040 MPa | 940 MPa | 830 MPa | от 320 до 380 HV | Борсодержащая или легированная сталь, закалка и отпуск |
| 12.9 | 1,220 MPa | 1,100 MPa | 970 MPa | от 385 до 435 HV | Легированная сталь, закалка и отпуск под жёстким контролем |
Болты с шестигранной и звездообразной (hexalobular) головкой от M5 несут класс на головке. Обзор стандарта: ISO 898. Что каждый класс значит для расчёта соединения: 8.8, 10.9, 12.9, A2 и A4: разбор.
Какая проволока идёт в какой класс
Чертёж задаёт класс. Завод выбирает проволоку, которая даёт его при Вашем диаметре. Это типичные варианты, а не требования, и сертификат на материал показывает, что использовано на деле.
Проволока для холодной высадки: 10B21, SCM435 и SWCH разбирает компромиссы.
- Классы 4.8 и 5.8Низкоуглеродистая проволока для холодной высадки, например 1018 или SWCH18A. Без термообработки, поэтому прочность задают марка проволоки и степень деформации при высадке.
- Класс 8.8Среднеуглеродистая или борсодержащая сталь вроде 1035 или 10B21, закалка и отпуск. Бор даёт прокаливаемость при хорошей высаживаемости.
- Класс 10.9Борсодержащая или хромистая легированная сталь вроде 10B33 или SCM435. Большие диаметры требуют больше легирования, чтобы прокалиться по всему сечению.
- Класс 12.9Хром-молибденовая легированная сталь вроде SCM435 или 4140. Жёсткий контроль печи, потому что пределы по твёрдости и обезуглероживанию узкие.
Нержавеющая сталь, ISO 3506
Буква и цифра обозначают группу стали, число после дефиса класс прочности. A2 это семейство 304, A4 семейство 316 с молибденом для стойкости к хлоридам. Прочность даёт холодная деформация, поэтому классы 70 и 80 обычно ограничены умеренными диаметрами, а крупные или обработанные детали переходят на класс 50.
| Марка и класс | Семейство стали | Мин. предел прочности Rm | Мин. условный предел 0.2% | Где применяется |
|---|---|---|---|---|
| A2-50 | Тип 304, мягкий | 500 MPa | 210 MPa | Обработанные или горячеформованные детали, большие диаметры |
| A2-70 | Тип 304, наклёпанный | 700 MPa | 450 MPa | Коррозионностойкие болты и винты общего назначения |
| A4-70 | Тип 316, наклёпанный | 700 MPa | 450 MPa | Хлориды, морской воздух, пищевые и химические предприятия |
| A4-80 | Тип 316, больший наклёп | 800 MPa | 600 MPa | Большее усилие затяжки в тех же средах |
Резьба из аустенитной нержавеющей стали задирается под нагрузкой. Укажите смазку, покрытие или разные материалы болта и гайки, если момент затяжки при сборке высокий. Мартенситные и дисперсионно-твердеющие марки рассмотрены в крепёж 17-4 PH, 410 и 416.
Дюймовая серия и болтовое крепление под давлением
Североамериканские чертежи и оборудование под давлением используют собственные системы марок. Это не прямая замена метрическим классам, поэтому предлагайте по стандарту, указанному в чертеже.
Прокрутите таблицу вбок, чтобы увидеть все столбцы.
| Стандарт и марка | Материал | Мин. предел прочности | Мин. испытательная нагрузка или предел текучести | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|
| SAE J429 Grade 2 | Низко- или среднеуглеродистая сталь | 74 ksi (1/4 до 3/4 in) | Испытательное напряжение 55 ksi | Дюймовые болты лёгкого режима |
| SAE J429 Grade 5 | Среднеуглеродистая сталь, закалка и отпуск | 120 ksi (1/4 до 1 in) | Испытательное напряжение 85 ksi | Дюймовый аналог класса 8.8 |
| SAE J429 Grade 8 | Среднеуглеродистая легированная сталь, закалка и отпуск | 150 ksi | Испытательное напряжение 120 ksi | Дюймовый аналог класса 10.9 |
| ASTM A193 B7 | Cr-Mo легированная сталь, закалка и отпуск | 125 ksi (до 2.5 in) | Предел текучести 105 ksi | Шпильки для фланцев и оборудования под давлением |
| ASTM A193 B8 / B8M class 1 | Нержавеющая сталь 304 / 316, закалка на твёрдый раствор | 75 ksi | Предел текучести 30 ksi | Крепление в коррозионных или криогенных средах при малой нагрузке |
| ASTM A320 L7 | Cr-Mo легированная сталь, испытана на ударную вязкость | 125 ksi (до 2.5 in) | Предел текучести 105 ksi | Фланцевые шпильки для низких температур |
| ASTM F1554 Gr 36 / 55 / 105 | Углеродистая или легированная сталь | 58 / 75 / 125 ksi | Предел текучести 36 / 55 / 105 ksi | Анкерные болты, заливаемые в бетон |
Подробнее о шпильках A193 B7, B16 и A320 L7 и о SAE Grade 5 и Grade 8.
Цветные и специальные сплавы
Латунь, бронзу, алюминий, титан и никелевые сплавы выбирают за электропроводность, вес, коррозионную стойкость или температуру, а не за прочность на единицу стоимости. ISO 8839 описывает механические свойства болтов и гаек из цветных металлов. Большинство таких деталей обрабатывают резанием, потому что объёмы ниже, а несколько сплавов плохо поддаются холодной высадке.
Прокрутите таблицу вбок, чтобы увидеть все столбцы.
| Материал | Типичные обозначения | Технология | Для чего использовать | На что обратить внимание |
|---|---|---|---|---|
| Свободнорежущая латунь | CuZn39Pb3, CW614N, C36000 | Обработка резанием или высадка в малосвинцовых марках | Электрические клеммы, декоративные и малонагруженные винты | Низкая прочность. Ограничения по свинцу на некоторых рынках |
| Кремнистая бронза | C65100, C65500 | Высадка или обработка резанием | Морское и деревянное крепление, электрическая арматура | Цена за килограмм, ограниченный складской сортамент |
| Алюминий | 2024-T4, 6061-T6, 7075-T73 | Высадка (заклёпки, винты) или обработка резанием | Конструкции, чувствительные к весу, алюминиевые конструкции | Задир и малое усилие затяжки. Анодирование меняет посадку резьбы |
| Титан | Grade 2 (UNS R50400), Grade 5 Ti-6Al-4V (UNS R56400) | Обработка резанием, иногда тёплая высадка | Авиационные, автоспортивные, медицинские детали и детали для морской воды | Задир. Нужна противозадирная смазка или покрытие на резьбе |
| Никелевые сплавы | Inconel 718 и 625, Monel 400 и K-500 | Обработка резанием или горячая высадка | Нагрев, морская вода и химическое воздействие | Дорогая заготовка, медленная обработка, долгие сроки поставки прутка |
Отдельные руководства: болты из титана Grade 5, крепёж из Inconel и Monel и болты из кремнистой бронзы и латуни.
Подберите гайку к болту
Гайка слабее болта срывается раньше, чем болт достигнет текучести. Указывайте класс гайки вместе с болтом и, по возможности, заказывайте их у одного производителя, чтобы покрытия и допуски на резьбу совпадали.
- Болт класса 8.8Гайка класса 8 по ISO 898-2
- Болт класса 10.9Гайка класса 10 по ISO 898-2
- Болт класса 12.9Гайка класса 12 по ISO 898-2
- A2-70 или A4-70Гайка по ISO 3506-2 той же группы стали и того же класса
- Шпилька ASTM A193 B7Усиленная шестигранная гайка ASTM A194 grade 2H
Как указать класс прочности в запросе
Назовите стандарт, класс или марку и диапазон размеров, к которому они относятся: «ISO 898-1 класс 10.9» или «ASTM A193 B7», а не «высокопрочный». Добавьте нужные Вам испытания и документы, а также требование по водородному охрупчиванию, если деталь с гальваническим покрытием.
Класс прочности также направляет выбор технологии. Класс 12.9 и титан сужают круг заводов, а деталь из нержавеющей стали класса 80 выше умеренных диаметров может потребовать обработки резанием. Как делается каждый этап, описано на странице технологий. Испытания рассмотрены в испытательной нагрузке, клиновом испытании на разрыв и твёрдости.
Вопросы о материалах
SAE Grade 8 то же самое, что класс 10.9?
Они близки, но не одинаковы. У Grade 8 минимальный предел прочности 150 ksi (около 1,034 MPa), у класса 10.9 минимум 1,040 MPa, а испытательные нагрузки, диапазоны твёрдости и серии резьбы различаются. Указывайте стандарт, по которому рассчитано Ваше соединение.
Почему нержавеющую сталь A4-80 не закаляют, как сталь 12.9?
Аустенитные нержавеющие стали нельзя упрочнить закалкой и отпуском. Классы 70 и 80 достигают прочности холодной деформацией проволоки, поэтому более высокие классы доступны только до умеренных диаметров.
Можно ли запросить класс выше, чем нужно соединению?
Можно, но бесплатно это не бывает. Класс 12.9 стоит дороже, требует более точной термообработки и сильнее подвержен водородному охрупчиванию при гальваническом покрытии. Завышение класса может сделать соединение менее надёжным, а не более.
Какие документы подтверждают класс?
Сертификат на материал проволоки или прутка (часто EN 10204 тип 3.1), а также результаты механических испытаний готовых деталей: на разрыв или клиновое испытание, испытательная нагрузка и твёрдость по ISO 898-1 или дюймовому стандарту. Запросите их в запросе предложений.