Классы прочности метрического крепежа
От правильного выбора крепежа по классу прочности зависит надежность, безопасность, долговечность крепежного соединения и всей конструкции. Эта характеристика является такой же важной, как размер элемента. Как определить класс прочности по маркировке? Что необходимо знать о свойствах крепежных элементов? Расскажем подробно.
Содержание:
Прочность стального крепежа
Все элементы с наружной метрической резьбой, такие как болты, винты, шпильки, различаются по классу прочности в пределах от 3.6 до 12.9. Это значение содержится в маркировке и обычно наносится на головку крепежа. Чем оно выше, тем прочнее крепеж.
Рассмотрим пример. На крепеже есть маркировка 8.8. Первое число показывает предел прочности на разрыв и определяет номинальное временное сопротивление (измеряется в Н/кв.мм). Чтобы узнать, соответствует ли крепежный элемент оказываемой на него нагрузке, необходимо 8 умножить на 100 – получим 800 (Н/кв.мм). Это минимальный предел прочности. Если нагрузка ниже данного значения, элемент выдержит. Второе число обозначает предел текучести, то есть натяжения, ведущего к пластической деформации крепежа. Определяется следующим образом: минимальный предел прочности умножается на соотношение второго числа, деленного на 10. Получим: 400х0,8 = 320 (Н/кв.мм). Если нагрузка будет превышать данное значение, начнется необратимое изменение формы и структуры элемента – он начнет течь, то есть деформироваться.
На заметку: предел прочности и текучести может обозначаться не только в ньютонах на квадратный миллиметр (Н/кв.мм), но и в мегапаскалях (МПа).
Есть условное разграничение метрического крепежа в зависимости от назначения.
На заметку: при определении расчетной нагрузки на метрический крепеж необходимо заложить запас прочности, чтобы соединение было максимально надежным.
Классы прочности гаек
У данных элементов класс прочности обозначается так же, как у стальных болтов, винтов и шпилек. Единственная разница – маркировка на гайках начинается с класса 8.0. Маркировка наносится на торцевую часть. Изделия с низким классом прочности не маркируются и применяются для конструкций с небольшой нагрузкой.
При подборе гаек к резьбовым крепежным элементам учитывают следующую взаимосвязь:
На заметку: существуют гайки, не предназначенные для крепежных соединений под нагрузкой, – в начале маркировки ставится 0, например, класс прочности может быть 04 или 05.
Правильный выбор гайки и болта по классу прочности и соблюдение усилия затяжки гарантируют надежное и долговечное соединение. Ему не грозит разрушение или срыв резьбы.
О прочности шайб
Свойства данных элементов не определяются прочностью на разрыв и текучесть, так как их основная задача – равномерное распределение нагрузки на опорную поверхность. Аналогом прочности является их твердость – значение может находиться в диапазоне от 35 до 45 HRC. Назначение элементов определяется материалом изготовления и защитным покрытием. Элементы без покрытия применяются в местах, где нет воздействия влаги, цинковое или оксидированное покрытие дает возможность использовать крепеж на улице без угрозы образования коррозии.
Маркировка элементов из нержавеющей стали
Отдельно следует сказать о крепеже, изготовленном из нержавеющей стали. У него особая маркировка. Например, А2-70, где А-2 – это марка стали, 70 – предел прочности. Чтобы вычислить предел прочности, необходимо указанное значение умножить на 10: получим 700 МПа (что соответствует классу прочности крепежа из углеродистой стали 5.6).
Надеемся, что данная статья будет полезна при выборе крепежных изделий для конкретного вида работ. Вы сможете определить, подходит ли метрический крепеж под нагрузку и тип конструкции. Заказать болты, винты, шпильки, гайки и шайбы вы можете в нашем интернет-магазине. Выбрать подходящие элементы легко – в карточках товаров дана подробная информация о каждом из них.
Технические условия
на болты, винты, шпильки и гайки
КЛАССЫ ПРОЧНОСТИ БОЛТОВ, ВИНТОВ И ШПИЛЕК
( ГОСТ 1759.4-87, ИСО 898/1-78 )
Стандарт распространяется на болты, винты и шпильки из углеродистых нелегированных или легированных сталей с метрической резьбой по ГОСТ 24705-2004 диаметром от 1 до 48 мм.
В таблице значения твердости приведены только для гаек с крупным шагом резьбы. Минимальные значения твердости обязательны только для термообработанных гаек и гаек, которые не могут быть испытаны пробной нагрузкой. Для остальных гаек минимальное значение твердости приводится только для справок.
Классы прочности гаек с номинальной высотой, равной или более 0,8d (эффективная длина резьбы равна или более 0,6d), обозначаются цифрой, указывающей наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут сопрягаться в соединении, и соответствующей 1/100 номинального напряжения от пробной нагрузки в испытательной оправке.
Классы прочности гаек с номинальной высотой, равной или более 0,5d и менее 0,8d (эффективная длина резьбы равна или более 0,4d и менее 0,6d), обозначаются комбинацией двух цифр: вторая цифра соответствует 1/100 номинального напряжения от пробной нагрузки в закаленной испытательной оправке, а первая указывает на то. что нагрузочная способность соединения данной гайки с болтом ниже, чем с закаленной оправкой и ниже, чем у гаек с высотой, равной или более 0,8d.
ПРИМЕРЫ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Винт по ГОСТ 17473-80 класса точности А, исполнения 2, диаметром резьбы d = 12 мм с мелким шагом резьбы, с полем допуска резьбы 6е, длиной l = 60 мм, класса прочности 5,8, из спокойной стали, с цинковым покрытием толщиной 9 мкм, хроматированным:
Винт А2М12 х 1,25-6е х б0.58.С.019 ГОСТ 17473-80
Гайка по ГОСТ 5916-70 исполнения 2, диаметром резьбы d = 12 мм, с мелким шагом резьбы, с левой резьбой, с полем допуска 6Н, класса прочности 05, из стали марка 40Х, с цинковым покрытием толщиной 6 мкм, хроматированным:
Гайка 2М12 х 1,25-LH-6H.05.40Х.016 ГОСТ 5916-70
Болт M12-6g х 60.58 (S18) ГОСТ 7805-70
То же исполнение 3, с мелким шагом резьбы, поле допуска 6g, класса прочности 10,9, из стали 40Х, с покрытием 01 толщиной 6 мкм:
Примечания:
1. В условном обозначении не указываются: исполнение 1, крупный шаг резьбы, правая резьба, отсутствие покрытия, а также параметры, однозначно определяемые стандартами на продукцию, класс точности В, если стандартом на конкретное крепежное изделие предусматриваются два класса точности (А и В).
2. Если применяется покрытие, не предусмотренное стандартом, его обозначение указывается по ГОСТ 9306-85.
Рекомендуемая схема условного обозначения болтов, винтов, шпилек и гаек:
С вводом в действие новых ГОСТов на крепеж, соответствующих стандартам ISO, появилась и новая форма условного обозначения.
ВИДЫ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
БОЛТОВ, ВИНТОВ, ШПИЛЕК И ГАЕК
( ГОСТ 1759.0-87 )
| Вид покрытия | Обозначение покрытия | |
| по ГОСТ 9.306-85 | цифровое | |
| Цинковое, хроматированное Кадмиевое, хроматированное Многослойное: медь-никель Многослойное: медь-никель-хром Окисное, пропитанное маслом Фосфатное, пропитанное маслом Оловянное Медное Цинковое Окисное, наполненное хроматами Окисное из кислых растворов Серебряное Никелевое | ц. хр Кд. хр М. Н М. Н. X. 6 Хим. Окс. прм Хим. Фос. прм О М Ц Ан. Окс. нхр Хим. Пас Ср н | 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 |
Рекомендуемые технологические процессы изготовления болтов, винтов и шпилек из нелегированных и легированных сталей и марки стали
Механические свойства болтов, винтов и шпилек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей при нормальной температуре
| Условное обознач. группы | Временное сопротивление σв, Н/мм² | Предел текучести σт, Н/мм² | Относительное удлиннение δ, % | Сталь | |
| не менее | Марка | Стандарт | |||
| 21 | 510 | 195 | 35 | 12X18H10T 12X18H9T 10X17H13M2T 10X17H13M3T 06ХН28МДТ | ГОСТ 5632 |
| 22 | 590 | 345 | 20 | 12X13 08X21H6M2T | |
| 23 | 690 | 540 | 12 | 20X13 14X17H2 | |
| 24 | 880 | 540 | 8 | 10X11H23T3MP | |
| 25 | 880 | 735 | 10 | 13X11H2B2MФ 25Х1МФ 25Х2М1Ф 20Х1М1Ф1ТР | ГОСТ 5632 ГОСТ 20072 |
| 26 | 1080 | 835 | 10 | 07Х16Н6 | ГОСТ 5632 |
Механические свойства гаек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей при нормальной температуре
| Условное обозначение группы | Напряжение от пробной нагрузки σ, Н/мм² | Сталь | |
| не менее | Марка | Стандарт | |
| 21 | 510 | 12X18H10T 12X18H9T 10X17H13M2T 10X17H13M3T 06ХН28МДТ | ГОСТ 5632 |
| 22 | 590 | 12X13 08X21H6M2T | |
| 23 | 690 | 20X13 14X17H2 | |
| 24 | 880 | 10X11H23T3MP | |
| 25 | 880 | 13X11H2B2MФ 25Х1МФ 25Х2М1Ф 20Х1М1Ф1ТР | ГОСТ 5632 ГОСТ 20072 |
| 26 | 1080 | 07Х16Н6 | ГОСТ 5632 |
Механические свойства болтов, винтов и шпилек
из цветных сплавов при нормальной температуре
| Условное обознач. группы | Временное сопротивление σв, Н/мм² | Предел текучести σт, Н/мм² | Относительное удлиннение δ, % | Материал | |
| не менее | Марка | Стандарт | |||
| 31 | 260 | 120 | 15 | АМг5П, АМг5 | ГОСТ 4784 |
| 32 | 310 | — | 12 | Латунь Л63 Латунь ЛС59-1 | ГОСТ 15527 ГОСТ 12920 |
| 33 | 310 | — | 12 | Латунь ЛС59-1 антимагнитная Латунь Л63 антимагнитная | ГОСТ 15527 ГОСТ 12920 |
| 34 | 490 | — | 12 | Бронза Бр. АМц9-2 | ГОСТ 18175 |
| 35 | 370 | 195 | 10 | Д1, Д1П, Д16, Д16П | ГОСТ 4784 |
Гайки имеют соответствующие группы, только регламентируется напряжение от пробной нагрузки. Таблица в ГОСТ 1759.0-87.
МАРКИРОВКА
Болты с шестигранной головкой, винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ, шпильки и гайки шестигранные маркируются знаком класса прочности (или группы материала) и клеймом (товарным знаком) завода-изготовителя, а изделия с левой резьбой дополнительно знаком левой резьбы (стрелка).
Знак левой резьбы для болтов и гаек может заменяться надрезами на ребрах шестигранников.
Обязательной маркировке подлежат:
— болты с шестигранной головкой классов прочности 4.6. 5.6, 6.6, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9;
— винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ и шпильки классов прочности 8.8, 9.8, 10.9, 12.9;
— гайки классов прочности 05, 8, 9, 10, 12.
Изделия, не указанные выше и неуказанных классов прочности, а также изделия, изготовленные методом резания, маркируют по соглашению между изготовителем и потребителем.
Знаки маркировки могут быть выпуклыми или углубленными.
При маркировке классов прочности допускается не ставить точку, разделяющую первое и второе число знака класса прочности.
При использовании для изделий класса прочности 10.9 низкоуглеродистых мартенситных сталей, знак класса прочности должен быть подчеркнут: 10.9 или 109.
Маркировке подлежат болты и винты с диаметром от 6 мм.
Маркировке подлежат шпильки с диаметром резьбы от 12 мм. Допускается маркироать шпильки с диаметром резьбы от 8 мм с применением заменительных знаков:
В ГОСТ 1759.0-87 в Приложении 2 приводятся минимальные разрушающие нагрузки для болтов, винтов и шпилек с крупным и мелким шагом резьбы в зависимости от диаметра и группы материала.
УТРАТИВШИЕ АКТУАЛЬНОСТЬ ГОСТы НА КРЕПЕЖ
Классы прочности Болтов, Винтов, Шпилек, Гаек. Маркировка прочности крепежа
Стали и прочность крепежа
Для различных видов крепежа (болты, винты, гайки, шпильки) используются разные стали, разные классы прочности и различная их маркировка.
Болты, винты и шпильки
Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утверждённый прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности:
3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9
Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел прочности на растяжение
5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)
Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел текучести
500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)
Классы прочности и марки сталей для болтов, винтов и шпилек
| Класс прочности | Марка стали | Граница прочности, МПа | Граница текучести, МПа | Твердость по Бринеллю, HB |
|---|---|---|---|---|
| 3.6 | Ст3кп, Ст3сп, Ст5кп, Ст5сп | 300…330 | 180…190 | 90…238 |
| 4.6 | Ст5кп, Ст.10 | 400 | 240 | 114…238 |
| 4.8 | Ст.10, Ст.10кп | 400…420 | 320…340 | 124…238 |
| 5.6 | Ст.35 | 500 | 300 | 147…238 |
| 5.8 | Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп | 500…520 | 400…420 | 152…238 |
| 6.6 | Ст.35, Ст.45 | 600 | 360 | 181…238 |
| 6.8 | Ст.20, Ст.20кп, Ст.35 | 600 | 480 | 181…238 |
| 8.8 | Ст.35, Ст.45, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.20Г2Р | 800* | 640* | 238…304* |
| 8.8 | Ст.35, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.20Г2Р | 800…830** | 640…660** | 242…318** |
| 9.8* | Ст.35, Ст.35Х, Ст.45, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.20Г2Р | 900 | 720 | 276…342 |
| 10.9 | Ст.35Х, Ст.38ХА, С.45, Ст.45Г, Ст.40Г2, Ст.40Х, Ст.40Х Селект, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, | 1000…1040 | 900…940 | 304…361 |
| 12.9 | Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.40ХНМА | 1200…1220 | 1080…110 | 366…414 |
В таблице приведены самые распространённые в метизном производстве и рекомендованные марки сталей, но в различных особых случаях также применяются и другие стали, когда их применение продиктовано дополнительными требованиями к крепежу.
Значками помечено в таблице:
* применительно к номинальным диаметрам до 16 мм.
** применительно к номинальным диаметрам больше,чем 16 мм.
Прочность болтов согласно этих стандартов обозначается значением временного сопротивления на разрыв (границы прочности) в кгс/см²: то есть, 110, 95, 75 и т.д.
Такие болты могут производиться в двух исполнениях:
В производстве высокопрочных болтов по данным стандартам используются также стали 30Х3МФ, 30Х2АФ и 30Х2НМФА. Применение таких сталей позволяет добиться ещё более высокой прочности.
Маркировка прочности болтов, винтов, шпилек
Необходимо отметить, что среди винтов маркируются только винты, имеющие шлиц под шестигранный ключ, с различной формой головки: с цилиндрической, с полукруглой и с потайной головкой. Винты со всеми типами головки, имеющие крестовой или прямой шлиц, не маркируются обозначением класса прочности.
Знаки маркировки наносят на торцевой или боковой поверхности головки болта или винта. Если знаки наносятся на боковую поверхность головки, то они должны быть углубленными. Допускается маркировка выпуклыми знаками, при этом увеличение высоты головки болта или винта не должно превышать:
Болты и винты с шестигранной и звездообразной головкой (в том числе изделия с фланцем) маркируют товарным знаком изготовителя и обозначением класса прочности. Данная маркировка наносится на верхней части головки выпуклыми или углубленными знаками; может также наноситься на боковой части головки углубленными знаками. Для болтов и винтов с фланцем, если в процессе производства невозможно нанести маркировку на верхней части головки, маркировку наносят на фланце.
Болты с полукруглой головкой и квадратным подголовником по ГОСТ 7802-80 классов прочности 8.8 и выше маркируют знаком производителя и обозначением класса прочности.
Символы маркировки классов прочности болтов и винтов под шестигранный ключ, приведены в следующей таблице:
Если данные символы невозможно нанести из-за формы головки или ее малых размеров, применяются символы маркировки по системе циферблата. Эти символы приведены в следующей таблице:
Также, в отдельных случаях, на головке болта может маркироваться сталь из которой изготовлен болт. Показан пример болта из Стали 40Х.
Шпильки маркируют цифрами класса прочности только с диаметром резьбы свыше 12 мм. Так как маленькие диаметры шпилек затруднительно маркировать с помощью цифровых клейм, то допускается маркировать такие шпильки, с диаметрами резьбы М8, М9, М10, М11, используя альтернативные знаки, приведенные на рисунке. Знаки наносят на торце гаечного конца шпильки.
Шпильки маркируют клеймением с углубленными знаками и нанесением обозначения класса прочности c товарным знаком производителя на безрезьбовом участке шпильки. Маркировке подлежат шпильки классов прочности 5.6, 8.8 и выше.
Гайки
Класс прочности для гаек из углеродистых сталей нормальной высоты (Н≈0,8d), гаек высоких (Н≈1,2d) и особо высоких (Н≈1,5d) обозначается одним числом. Утверждённый прочностной ряд содержит семь классов прочности:
Это число обозначает 1/100 часть предела прочности болта с которым в паре должна компоноваться гайка в резьбовом соединении. Такое сочетание болта и гайки называется рекомендуемым и позволяет равномерно распределить нагрузку в резьбовом соединении.
Например, гайка класса прочности 8 должна компоноваться с болтом, у которого предел прочности не менее, чем:
8 х 100 = 800 МПа (или 800 Н/мм²; или ≈80 кгс/мм²)
Классы прочности и марки сталей для гаек нормальной высоты, гаек высоких и гаек особо высоких
| Класс прочности | Марка стали | Граница прочности, МПа | Твердость по Бринеллю, HB |
|---|---|---|---|
| 4 | Ст3кп, Ст3сп, Ст.5, Ст.5кп, Ст.20 | 510 | 112…288 |
| 5 | Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп | 520…630 | 124…288 |
| 6 | Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп, Ст.35, ст.45, ст.40Х | 600…720 | 138…288 |
| 8 | Ст.35, Ст.45, Ст.20Г2Р, Ст.40Х | 800…920 | 162…288 |
| 9 | Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45, Ст.40Х | 1040…1060 | 180…288 |
| 10 | Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45, Ст.40Х, Ст.30ХГСА, Ст.40ХНМА | 900…920 | 260…335 |
| 12 | Ст.30ХГСА, Ст.40ХНМА | 1150…1200 | 280…335 |
При подборе классов прочности болтов и гаек, сопрягаемых в резьбовом соединении, можно пользоваться следующей таблицей согласно ГОСТ 1759.4-87:
