Классы прочности болтов по ГОСТу: особенности и маркировка
Содержание
Подъемный кран упал и раздавил мужчину. Рухнул мост с автомобилями. Внезапно перевернулся КамАЗ… Неутешительные новости о трагедиях появляются регулярно. Причины разные: халатность, невнимательность, безответственность. А еще одна из причин – проблемы с болтовыми соединениями. Казалось бы, такая мелочь! А ведь на болтах в буквальном смысле держится все: они несут вибрационные, весовые и динамические нагрузки. В этой статье мы поговорим о том, какие типы болтов бывают, как узнать класс прочности болта и как читается маркировка.
Типы болтов
У этих метизов есть несколько классификаций по разным параметрам. Например, в зависимости от формы головки они бывают универсальные (с шестигранной головкой), анкерные, рым-болты и др. По форме стержня крепеж тоже различается: резьба наносится на весь стержень или занимает только часть. Сама резьба в соответствии с ГОСТ 27017-86 может быть метрической, шурупной, самонарезающей или конической.
В зависимости от назначения болты делятся на несколько видов: лемешные для сельскохозяйственной техники; мебельные, с гладкой ровной головкой, которая не выступает на поверхности мебели; дорожные для монтажа ограждений и фиксации металлических, деревянных или пластиковых конструкций; машиностроительные для соединения запчастей транспортных средств, обладают особой прочностью и стойкостью к изменениям от воздействия агрессивной внешней среды; фундаментные служат для крепления оборудования к фундаменту, имеют специальную форму головки; путевые соединяют части рельс.
Обратите внимание! Не существует универсальных болтов, которые подойдут для любой задачи. Для каждой нужно выбирать крепеж в соответствии с его классом прочности. Именно класс прочности болта влияет на безопасность конструкций, разрушение которых может привести к гибели людей.
Класс прочности – это наиболее важная характеристика для крепежа. Определяет устойчивость болтов к механическим воздействиям и показывает предел прочности на разрыв. Остановимся на ней подробнее.
Классы прочности
В ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/1-78) можно найти обозначение класса прочности болтов. Характеристика зависит от множества факторов, например, от стали, из которой выполнен болт, и от того, была ли термообработка материала. Приведем список классов прочности и их основные параметры.
Классы от 3.6 до 6.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: нет
Термическая обработка: нет
Класс 8.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 425 °С
Класс 9.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 425 °С
Класс 10.9
Материал: углеродистая или легированная сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 340 или 425 °С
Класс 12.9
Материал: легированная сталь
Возможные добавки: нет
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 380 °С
Чем легированная сталь отличается от углеродистой? Тем, что в ней содержится молибден, титан, вольфрам или другие добавки. Они улучшают эксплуатационные характеристики, увеличивают твердость, плотность и термостойкость материала.
Часто болты покрывают другим материалом для улучшения их свойств:
Что такое термическая обработка стали и зачем она нужна? Это технологический процесс изменения структуры материала, в результате которого повышается предел выносливости стали, увеличивается прочность и износостойкость самого крепежа.
Обратите внимание! Классы прочности могут маркироваться как с точкой, например 3.6, так и без нее, например 36.
Механические свойства
Чтобы правильно подобрать крепеж, нужно не только ориентироваться на класс прочности, но и знать, какие характеристики за ним скрываются. От этого зависит назначение метиза. Например, болты низкой прочности класса до 6.6 подойдут для монтажа козырька надо крыльцом. Класс прочности высокопрочных болтов – от 6.6 до 12.9. Их используют при строительстве кранов, мостов, зданий, транспорта, железнодорожных путей. Это же значение определяет, может ли на крепеж прилагаться несущая силовая нагрузка.
В таблице ниже мы приведем класс прочности болтов. Расшифровка терминов до таблицы поможет вам сориентироваться в свойствах крепежа по ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/1-78).
Механические свойства болтов в зависимости от класса прочности
| Класс прочности | Временное сопротивление, МПа | Твердость по Виккерсу, HV | Предел текучести, МПа |
| 3.6 | 300 – 330 | 95 – 250 | 180 – 190 |
| 4.6 | 400 – 400 | 120 – 250 | 240 |
| 4.8 | 400 – 420 | 130 – 250 | 320 – 340 |
| 5.6 | 500 | 155 – 250 | 300 |
| 5.8 | 500 – 520 | 160 – 250 | 400 – 420 |
| 6.6 | 600 | 190 – 250 | 360 – 480 |
| 6.8 | 600 | 190 – 250 | 640 |
| 8.8 | 800 – 830 | 250 – 335 | 640 – 660 |
| 9.8 | 900 | 290 – 360 | 720 |
| 10.9 | 1000 – 1040 | 320 – 380 | 900 – 940 |
| 12.9 | 1200 – 1220 | 385 – 435 | 1080 – 1100 |
Зная класс прочности, можно рассчитать среднее временное сопротивление самостоятельно. Для этого умножьте первую цифру класса прочности на 100. Например, для болта 6.6 это значение будет 600. Также можно рассчитать предел текучести, умножив временное сопротивление на вторую цифру класса прочности и поделив полученный результат на 10. Для того же болта 6.6 это будет выглядеть так: 600×6÷10 = 360.
Маркировка
В соответствии с ГОСТ 1759.0-87 (СТ СЭВ 4203-83) на каждый болт ставится знак класса прочности и клеймо изготовителя. В зависимости от размера болта их наносят на торцевую или боковую поверхность головки. Также производитель может указать дополнительные характеристики крепежа. Пример показан на рисунке.
1 (буква D) – клеймо или товарный знак изготовителя.
2 (11.14) – числовое значение указывает на номер плавки.
3 (10.9) – класс прочности шестигранных болтов. Если не указан, значит, он меньше 6.
4 (S) – болт имеет шестигранную головку, которая превышает стандартный размер.
Обратите внимание! В статье приводится маркировка болтов по ГОСТ. Существуют международные стандарты, например DIN или ISO. Не стоит пугаться, если на крепеж нанесены другие обозначения.
Надеемся, наша шпаргалка и таблица классов прочности болтов поможет вам с выбором. Подобрать крепеж можно на этой странице. Если остались вопросы, звоните нашему менеджеру – он вас проконсультирует.
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.
Класс прочности гаек – каким он бывает по ГОСТ 1759.5–87?
Узнать класс прочности гаек, используемых в настоящее время, можно в ГОСТ 1759.5–87. Именно этот официальный документ будет рассмотрен в данной статье.
1 Класс прочности гаек – общие положения ГОСТ
Государственный стандарт 1759.5–87 распространяется на все гайки с метрической резьбой, изготовленные из легированных и нелегированных углеродистых сталей, соответствующих ГОСТ 1981 года 24705.
Данные гайки должны иметь высоту (номинальную) 0,5 d и более, сечение 1–48 миллиметров, подходить своими параметрами под ключ стандарта 1984 года 24671, а также описываться полем резьбового допуска 6Н.
Отметим, что документ, который нас интересует, не описывает гайки:
Согласно принятой в документе системе обозначений, гайки делят на две разновидности:
Класс прочности гайки с высотой от 0,5 до 0,8 d обозначается двумя цифрами. Первая из них дает информацию о том, что нагрузочный потенциал соединения болта и гайки является меньшим, нежели аналогичная возможность у гаек свыше 0,8 d, а также у изделий с оправкой, прошедшей закалку. А вторая соответствует 1/100 напряжения (номинального) от нагрузки пробного вида в испытательной закаленной оправке.
Здесь стоит отметить, что реальный несущий потенциал описываемых нами изделий устанавливается как эффективной длиной их резьбы и твердостью стали, из которой они изготовлены, так и прочностью болта на растяжение, используемого для соединения с гайкой. Зависимость напряжения нагрузки и прочности «низких» (именно так называют изделия высотой 0,5–0,8 d) гаек выражается следующим образом:
Крепежные изделия с высотой от 0,8 d маркируются цифрой, которая описывает максимальный уровень прочности болтов, с коими гайка способна сопрягаться. Так, например, гаечная конструкция класса прочности 4 сопрягается с сечением резьбы болта более М16 (уровень прочности 4.6, 3.6 и 4.8.) Допустимые сопряжения для других болтов (по классу) приведены далее:
На практике крепежом высшего уровня прочности допускается заменять «низшие» изделия. Мало того, подобную замену даже советуют производить для соединений «гайка-болт», в которых показатель напряжения превышает значение напряжения от испытательной нагрузки либо предела текучести. Возможна и затяжка соединения выше испытательной нагрузки. Но в данной ситуации следует подобрать крепежный элемент с такой конструкцией, которая способна при перетяжке выдержать не менее 10 процентов разрушения по длине болта.
2 Механические характеристики крепежа по Госстандарту
Гайки разного класса производятся из сталей, состав коих соответствует далее приведенным показателям (все значения приведены в процентах):
Добавим: отпуску и закалке в обязательном порядке подвергаются изделия классов 10, 05, 12 и 8.
Далее мы приводим величины пробных нагрузок для гаек с разным диаметром резьбы:
3 По каким методикам осуществляются испытания гаек?
Существует три варианта испытания готовых крепежных конструкций:
Проверка на твердость выполняется в трех точках на оперной поверхности крепежа (выбирать можно любую из таких поверхностей). Причем точки одна к одной должны быть смещены на 120 градусов. Показатель твердости при этом устанавливается на базе трех измерений в качестве их среднего арифметического значения.
Важнейшим признается определение твердости продукции по Виккерсу. Оно производится по ГОСТ 2999–75. Анализ по Роквеллу выполняется по стандарту 9013–59, по Бринеллю – по стандарту 9012–59. В ситуациях, признаваемых спорными, твердость необходимо исследовать на продольном сечении. Имеется в виду такое сечение, которое пролегает через ось детали в точках, находящихся максимально близко к номинальному наружному резьбовому диаметру.
Испытание гаек нагрузкой (пробной) выполняется только при наличии специализированной аппаратуры для подобных исследований. Данный анализ относится к решающему для изделий, имеющих сечение более М5. Выполняется он следующим образом: на оправку, прошедшую закалку, навинчивают гайку и определяют значение растяжения по оси.
Нагрузка при этом выдерживается на протяжении 15 секунд, а прикладывается она в осевом направлении по отношению к крепежу. Он должен без срыва резьбы и разрушения выдерживать указанное испытательное давление, а после этого без труда выкручиваться рукой. Допускается использовать гаечный ключ для проворота гайки на пол-оборота (не более того). После этого изделие опять же таки нужно отвинтить руками.
Качество поверхности анализируется в соответствии с ГОСТ 1983 года 1759.3.
4 Технологии изготовления гаек
Как было сказано, крепежные изделия разных классов производятся из низко- и высоколегированных сталей углеродистой группы, которые могут и не иметь в своем составе легирующих добавок. Наиболее часто используются следующие марки стали:
Добавим, что рассмотренный нами Государственный стандарт соответствует во всех своих пунктах ИСО 898/2–80 – международному документу, на который ориентируются производители всего мира.
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:
