ГОСТ Р 52643-2006 Болты и гайки высокопрочные и шайбы для металлических конструкций

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БОЛТЫ И ГАЙКИ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ И ШАЙБЫ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Общие технические условия

High-strength screws and nuts and washers for metal structures. General specifications

Дата введения: 2008-01-01

Введение

Стандарт устанавливает для болтов, гаек и шайб по ГОСТ Р 52644-2006, ГОСТ Р 52645-2006, ГОСТ Р 52646-2006 общие обязательные требования по:

• маркам сталей и механическим характеристикам для болтов, гаек и шайб;
• правилам приемки болтов, гаек и шайб с нормальным покрытием при крупносерийном и мелкосерийном производстве;
• правилам приемки болтов, гаек и шайб с произвольными покрытиями, наносимыми методами нагрева;
• методам приемочных испытаний болтов, гаек и шайб;
• методам периодических испытаний болтов;
• нагрузкам для испытаний болтов и гаек.

Стандарт также содержит рекомендации по:

• порядку использования сталей, не предусмотренных стандартом;
• эталонам микроструктуры для испытаний на обезуглероживание (науглероживание) и соответствие микроструктуры;
• методам испытаний на стойкость к замедленному хрупкому разрушению и трещиностойкость.

Значения расчетных площадей для болтов и гаек, а также значения пробной нагрузки для испытания гаек классов прочности 8 и 10 полностью соответствуют международному стандарту ИСО 4775:1984. Значения минимальной разрушающей нагрузки при испытаниях болтов повышены по сравнению с ранее установленными в национальных стандартах значениями.

1 Область применения

Стандарт распространяется на высокопрочные болты с шестигранной головкой (болты), высокопрочные шестигранные гайки с увеличенным размером под ключ (гайки) и шайбы, предназначенные для использования в металлических конструкциях, применяемых в строительстве (в том числе в строительстве мостов) и машиностроении, эксплуатируемые во всех макроклиматических районах независимо от категории размещения по ГОСТ 15150.

2 Нормативные ссылки

В стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 9.316-2006 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля

ГОСТ Р ИСО 2859-1-2007 Статистические методы. Процедуры выборочного контроля по альтернативному признаку. Часть 1. Планы выборочного контроля последовательных партий на основе приемлемого уровня качества

ГОСТ Р ИСО 4759-1-2009 Изделия крепежные. Допуски. Часть 1. Болты, винты, шпильки и гайки. Классы точности А, В и С

ГОСТ Р ИСО 4759-3-2009 Изделия крепежные. Допуски. Часть 3. Плоские, круглые шайбы для болтов, винтов и гаек. Классы точности А и С

ГОСТ Р ИСО 6157-1-2009 Изделия крепежные. Дефекты поверхности. Часть 1. Болты, винты и шпильки общего назначения

ГОСТ Р ИСО 6157-2-2009 Изделия крепежные. Дефекты поверхности. Часть 2. Гайки

ГОСТ Р 50779.72-99 (ИСО 2859-2-85) Статистические методы. Процедуры выборочного контроля по альтернативному признаку. Часть 2. Планы выборочного контроля отдельных партий на основе предельного качества LQ

ГОСТ Р 51634-2000 Масла моторные автотракторные. Общие технические требования

ГОСТ Р 51866-2002 (EH 228-2004) Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия

ГОСТ Р 52627-2006 (ИСО 898-1:1999) Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний

ГОСТ Р 52628-2006 (ИСО 898-2:1992, ИСО 898-6:1994) Гайки. Механические свойства и методы испытаний

ГОСТ Р 52644-2006 (ИСО 7411:1984) Болты высокопрочные с шестигранной головкой с увеличенным размером под ключ для металлических конструкций. Технические условия

ГОСТ Р 52645-2006 (ИСО 4775:1984) Гайки высокопрочные шестигранные с увеличенным размером под ключ для металлических конструкций. Технические условия

ГОСТ Р 52646-2006 (ИСО 7415:1984) Шайбы к высокопрочным болтам для металлических конструкций. Технические условия

ГОСТ 9.302-88 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля

ГОСТ 9.306-85 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Обозначения

ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки (на территории РФ действует ГОСТ 380-2005)

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытания на растяжение

ГОСТ 1759.0-87 Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия

ГОСТ 1763-68 (ИСО 3887-77) Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия

ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна

ГОСТ 8233-56 Сталь. Эталоны микроструктуры

ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81) Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86) Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников

ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 17769-83 (ИСО 3269-88) Изделия крепежные. Правила приемки (на территории РФ действует ГОСТ Р ИСО 3269-2009)

ГОСТ 18123-82 Шайбы. Общие технические условия

ГОСТ 18160-72 Изделия крепежные. Упаковка. Маркировка. Транспортирование и хранение

3 Технические требования

3.1 Болты, гайки и шайбы изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта, ГОСТ Р 52644, ГОСТ Р 52645 и ГОСТ Р 52646.

3.2 Болты изготовляют классов прочности 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 по ГОСТ Р 52627. Механические свойства болтов после закалки и отпуска должны соответствовать указанным в приложении А.

3.3 Гайки изготовляют классов прочности 8; 9; 10; 12 по ГОСТ Р 52628. Механические свойства гаек после закалки и отпуска должны соответствовать указанным в приложении А.

3.4 Механические свойства шайб, изготовляемых из рекомендуемых материалов, после закалки и отпуска должны соответствовать указанным в приложении А.

3.5 Для изготовления болтов и гаек, кроме рекомендуемых материалов по приложению А, используют типы сталей, предусмотренные ГОСТ Р 52627, ГОСТ Р 52628, при условии выполнения всех требований настоящего стандарта, а также дополнительных требований по стойкости к замедленному хрупкому разрушению (приложение Б) и трещиностойкости (приложение В).

3.6 Микроструктура болтов должна соответствовать эталонам, приведенным в приложении Г.

3.7 Высота необезуглероженной зоны профиля резьбы болта должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 52627.

3.8 На поверхности болтов не должно быть окалины и ржавчины. Заусенцы на опорной поверхности головок болтов и на головках болтов, выходящие за пределы опорной шайбы, а также на поверхности гаек и шайб, не допускаются. Дефекты поверхности: болтов — по ГОСТ Р ИСО 6157-1, гаек — по ГОСТ Р ИСО 6157-2, шайб — по ГОСТ 18123.

3.9 Допускается применять металлические и неметаллические покрытия по ГОСТ Р 9.316 и ГОСТ 9.306. Металлические покрытия наносят термодиффузионным методом. Нанесение покрытий других видов или иными способами может быть согласовано между потребителем и изготовителем при условии, что эти покрытия не ухудшают механических характеристик болтов, гаек и шайб.

3.10 Покрытия должны быть однородными по всей поверхности изделия, без отслоений, вздутий, наплывов, трещин, несплошностей и шелушения. На поверхности изделия не допускается наличие остатков технологической смеси и наплавов. Допускаются участки с изменением цвета покрытия без изменения его толщины площадью не более 5% всей поверхности изделия, царапины и риски без разрушения покрытия до основного металла. Толщина покрытия должна соответствовать установленной в заказе.

3.11 Для обеспечения затяжки болтов на заданное усилие изготовитель гарантирует стабильный уровень качества поверхности резьбы, характеризуемый коэффициентом закручивания, зависящим от согласованного с потребителем вида покрытия и смазки на резьбе болта и гайки. Коэффициент закручивания для болтов с гайками и шайбами должен быть: без покрытия — не более 0,20 и не менее 0,14; с произвольным покрытием — не более 0,20 и не менее 0,11.

4 Правила приемки

4.1 Болты, гайки и шайбы принимают партиями. Партия состоит из изделий одного условного обозначения, последовательно изготовленных из стали одного номера плавки, закаленных и отпущенных по одному режиму, с покрытием, нанесенным по одному технологическому режиму, или без покрытия.

Массу партий в крупносерийном и массовом производстве с поточной закалкой и отпуском определяет изготовитель; масса партии не должна превышать для болтов — 4000 кг, для гаек — 2000 кг, для шайб — 1000 кг.

Масса партии при единичном или мелкосерийном производстве с закалкой и/или отпуском мелкими группами не должна превышать массы изделий, подвергаемых закалке за один цикл.

4.2 Приемку при крупносерийном или массовом производстве с поточной закалкой и отпуском выполняют по ГОСТ 17769. Объем выборки для каждого вида испытаний определяют по ГОСТ Р ИСО 2859-1, исходя из фактического числа изделий в партии.

4.3 Болты подвергают приемочным испытаниям:

а) на определение твердости; б) на разрыв на косой шайбе; в) на разрыв целых болтов; г) на растяжение образцов, выточенных из болтов; д) на ударный изгиб образцов, вырезанных из болтов; е) на определение коэффициента закручивания.

Если испытания по перечислению б) дали удовлетворительные результаты, испытания по перечислению в) для данной партии не проводят.

Испытания по перечислению д) проводят: болтов исполнения ХЛ — для каждой партии; болтов исполнения У — не реже одного раза для партий болтов одного диаметра резьбы и класса прочности, последовательно изготовленных из проката одной плавки.

Испытания по перечислениям а), е), б), в) допускается проводить на одних и тех же болтах.

Изделия считают выдержавшими испытания по перечислению е), если значения коэффициента закручивания соответствуют стандарту, а при испытании не произошло заедания в резьбовом соединении, деформации или среза резьбы болта или гайки.

Изделия считают выдержавшими испытания по перечислениям б) и/или в), если разрушение произошло по стержню болта без среза резьбы и не в месте соединения головки со стержнем. Вид разрушения регистрируют в протоколе испытаний.

При соответствии результатов испытаний по перечислениям б)–г) и виду разрушения требованиям стандарта снижение значения твердости по перечислению а) по сравнению со значением из таблицы А.1 не является браковочным признаком.

Для испытаний по перечислению е) допускается использовать болты (в комплекте с гайками и шайбами), прошедшие испытания на определение твердости по перечислению а).

4.4 Болты подвергают периодическим испытаниям:

а) на определение обезуглероживания (науглероживания); б) на соответствие эталону микроструктуры.

4.5 Определение обезуглероживания (науглероживания) болтов выполняют:

• при крупносерийном или массовом производстве с поточной закалкой и отпуском — не реже двух раз в год;
• при единичном или мелкосерийном производстве с закалкой и/или отпуском малыми группами — для каждой десятой партии;
• в случае среза резьбы при испытаниях по 4.3 б) или в) контролю подвергают одно изделие из контрольной партии, взятой из каждой установки поточной закалки и отпуска, или партии, в которой произошел срез резьбы.

Изготовление образца для определения обезуглероживания (науглероживания) и микроструктуры — по ГОСТ Р 52627.

4.6 Контроль болтов на соответствие эталону микроструктуры проводят по требованию потребителя или при арбитражных ситуациях. Контролю подвергают: для партий при крупносерийном или массовом производстве — не менее одного изделия от партии, взятой из каждой установки поточной закалки и отпуска; при единичном или мелкосерийном производстве — не менее двух изделий от партии.

4.7 Гайки подвергают приемочным испытаниям:

а) на определение твердости; б) на пробную нагрузку.

Испытания по перечислениям а) и б) проводят на одних и тех же гайках.

4.8 Шайбы подвергают испытаниям на определение твердости.

4.9 Болты, гайки и шайбы с покрытием контролируют по внешнему виду и толщине покрытия, а покрытие контролируют по стандартам на данное покрытие.

4.10 После нанесения покрытия способами нагрева болты, гайки и шайбы контролируют по внешнему виду и толщине покрытия и проводят повторные приемочные испытания: болтов — по 4.3 а), в), е); гаек — по 4.7; шайб — по 4.8.

4.11 Для определения коэффициента закручивания отобранные от каждой партии болты и гайки комплектуют двумя шайбами. План контроля двухступенчатый, контроль нормальный. Независимо от объема партии приемочный уровень дефектности 4,0%, выборочный план — по ГОСТ Р ИСО 2859-1.

4.12 При получении неудовлетворительных результатов контроля покрытия по внешнему виду и толщине проводят сортировку партии или ее повторную обработку и последующую приемку.

5 Методы испытаний

5.1 Контроль внешнего вида проводят по ГОСТ 1759.0. Методы контроля дефектов поверхности: болтов — по ГОСТ Р ИСО 6157-1, гаек — по ГОСТ Р ИСО 6157-2, шайб — по ГОСТ 18123.

5.2 Контроль размеров, предельных отклонений формы и расположения поверхностей, шероховатости поверхности болтов и гаек проводят по ГОСТ Р ИСО 4759-1, шайб — по ГОСТ 18123.

5.3 Измерение твердости болтов проводят по ГОСТ Р 52627, твердости гаек — по ГОСТ Р 52628. Твердость шайб проверяют по шкале С ГОСТ 9013 на одной из опорных поверхностей на расстоянии 1/3 ширины шайбы от кромки отверстия не менее чем в трех точках, смещенных на 120°. Твердость в каждой точке измерений должна соответствовать требованиям стандарта.

5.4 Испытание целых болтов на растяжение и испытание на разрыв на косой шайбе проводят по ГОСТ Р 52627. Разрешается проводить испытания на технологической гайке, навинченной сразу на два болта; высота технологической гайки должна быть не менее удвоенной высоты гайки плюс два витка резьбы. Значения расчетных площадей и минимальных разрушающих нагрузок — согласно приложению Д.

5.5 Испытание образцов, выточенных из болтов, на растяжение проводят по ГОСТ Р 52627.

5.6 Испытания на ударный изгиб проводят по ГОСТ 9454 на вырезанных из болтов образцах типа I. Для болтов диаметром до 22 мм включительно образцы вырезают по оси болта, свыше 22 мм — вблизи поверхности тела болта так, чтобы расстояние от ненадрезанной стороны образца до поверхности стержня болта не превышало 2 мм.

5.7 Образцы для испытаний на растяжение и ударный изгиб изготовляют из болтов принимаемой партии или из стержней заготовок для болтов (если длина болта не позволяет изготовить стандартный образец), прошедших термическую обработку вместе с принимаемой партией.

5.8 Испытание гаек пробной нагрузкой проводят по ГОСТ Р 52628, навинчивая гайку на закаленную оправку. Расчетные площади и значения пробных нагрузок — согласно приложению Д.

5.9 Испытание на определение обезуглероживания (науглероживания) проводят по ГОСТ Р 52627, ГОСТ 1763; методика приведена в приложении Г.

5.10 Испытание на соответствие эталону микроструктуры проводят по методике, приведенной в приложении Г.

5.11 Контроль покрытия по внешнему виду и толщине проводят по ГОСТ 9.302 и ГОСТ Р 9.316. Толщину покрытия измеряют не менее чем в трех точках: на каждой опорной поверхности шайбы, на гранях гайки, на гранях головки или на нерезьбовой части тела болта. За толщину покрытия принимают среднеарифметическое значение измерений по каждому отобранному изделию.

5.12 Коэффициент закручивания определяют на испытательном оборудовании, позволяющем одновременно фиксировать нормативное усилие натяжения болта и крутящий момент, прилагаемый к гайке. Методика — согласно приложению Е. Изделия, на которых проведено испытание, повторно для данного вида испытаний не используют.

6 Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

6.1 Болты должны иметь маркировку по ГОСТ Р 52644. Гайки должны иметь маркировку по ГОСТ Р 52645. Шайбы должны иметь маркировку по ГОСТ Р 52646.

6.2 Временная антикоррозионная защита изделий, упаковка, маркировка тары, транспортирование и хранение — по ГОСТ 18160 и ГОСТ 15150 (условия 1–5).

6.3 На каждую партию изделий оформляют документ о качестве. На каждую партию изделий с покрытием предприятие, выполнявшее нанесение покрытия, оформляет дополнительный документ о качестве по видам испытаний, указанным в 4.10. Требование к содержанию документа о качестве изделий — по ГОСТ 1759.0.

Приложение А (обязательное). Механические свойства болтов, гаек и шайб из рекомендуемых материалов

Таблица А.1 — Механические характеристики болтов

			Механические свойства
Класс проч- ности	Материал	Наруж- ный диаметр резьбы , мм	Временное сопротивление , Н/мм		Твердость по Бринеллю, НВ		Относи- тельное сужение , %, не менее	Относи- тельное удлине- ние , %, не менее	Ударная вязкость KCU, Дж/см, не менее
			не менее	не более	не менее	не более
8.8	40Х	16-48	800	950	242	363	35	12	49
9.8	40Х	16-30	900	1150	285			10
	30Х3МФ	36-48
10.9	40Х	16-30	1078	1275	331	388		9
	30Х3МФ 30Х2НМФА	36-48	1040		300
12.9	20Х2НМТРБ	16-30	1220	1519	360	415		8
Следует применять материалы, рекомендованные в ГОСТ Р 52627, в зависимости от класса прочности и диаметра резьбы болтов, в том числе, указанные в настоящей таблице. Для болтов исполнения ХЛ относительное сужение - не менее 40%. Для всех болтов исполнения У и болтов исполнения ХЛ с твердостью не более 363 НВ. Для болтов исполнения ХЛ класса прочности 10.9 с твердостью 364-388 НВ и класса прочности 12.9 испытания проводят при температуре минус 60 °С. Ударная вязкость должна быть не менее 39 Дж/см. Содержание углерода от 0,37% до 0,42%.

Таблица А.2 — Механические характеристики гаек

Класс прочности	Сопрягаемые болты		Материал	Напряжение от испытательной нагрузки, H/мм, не менее	Твердость по Бринеллю, НВ
	Класс прочности	Наружный диаметр резьбы, мм			не менее	не более
8	8.8	16-48	35, 40, 35Х, 40Х	1075	229	353
9	9.8	16-30		1128	272
		36-48	40Х
10	10.9	16-30	35, 40, 35Х, 40Х	1245
		36-48	40Х
12	12.9	16-30		1519
Следует применять материалы, рекомендованные в ГОСТ Р 52628, в зависимости от класса прочности и диаметра резьбы сопрягаемых болтов, в том числе, указанные в настоящей таблице. Для комплектации болтов исполнения ХЛ следует применять гайки, изготовленные из стали марок, удовлетворяющих требования по ударной вязкости к болтам исполнения ХЛ при температуре минус 60 °С. Проверка свойств должна проводиться на стадии постановки на производство гаек из этих сталей.

Таблица А.3 — Механические свойства шайб

Рекомендуемый материал	Стандарт на материал	Твердость, HRC
		не менее	не более
Ст5сп2	ГОСТ 380	35	45
Ст5пс2
Ст5Гпс2
35	ГОСТ 1050
40

Приложение Б (рекомендуемое). Испытание болтов на замедленное хрупкое разрушение

Б.1 Испытание на замедленное хрупкое разрушение (ЗХР) рекомендуется проводить при постановке на производство высокопрочных болтов из сталей, не указанных в приложении А. Допускается проведение испытаний болтов из сталей, рекомендуемых по приложению А, для экспертной оценки склонности к ЗХР в случаях их разрушения в конструкциях и в арбитражных ситуациях. Испытания проводят в лабораториях, аккредитованных на право их проведения.

Б.2 Показателем оценки стойкости к ЗХР является время до разрушения образцов, помещенных под растягивающей нагрузкой в электролитический раствор для наводороживания металла болта в условиях катодной поляризации. Критерии оценки приведены в таблице Б.1 в зависимости от отношения напряжения в образце к фактическому временному сопротивлению металла образца.

Таблица Б.1 — Критерии оценки стойкости высокопрочных болтов к ЗХР

Вид испытательного образца	Нагрузка в рабочей зоне образца	Время до разрушения , мин, не менее
Образец с резьбой М10	0,5	370
	0,6	220
	0,7	150
	0,8	90

Б.3 Для испытаний из высокопрочных болтов вырезают цилиндрические образцы. При диаметре болтов до М24 включительно образцы вытачивают по оси тела болта; при диаметре более М24 — из поверхностных слоев тела болта на глубине не более 1 мм от поверхности.

Б.4 Испытания цилиндрических образцов выполняют на оборудовании, обеспечивающем натяжение образца, закрепленного совместно с захватными приспособлениями в электрохимической ячейке с электролитом. Нагружение проводят до уровня не более 0,8 фактического временного сопротивления для данной партии болтов. Растягивающее усилие создают в образце закручиванием гайки, а в болте — закручиванием гайки или головки болта обычным или динамометрическим ключом. Контроль усилия натяжения — по уровню деформаций (напряжений) в сечении брутто рабочей части образца; допускаемое отклонение напряжений ±5%.

Б.5 Наводороживание проводят после достижения заданного уровня напряжений в рабочей части образца при постоянной нагрузке. Катодная поляризация — источником постоянного тока, плотность тока 45–50 мА/см (допускаемое отклонение ±10 мА/см). Наводороживающая среда — 0,05 н. раствор HSO с добавлением 20 мг/л SеО (стимулятор наводороживания); раствор используют не более 10 раз. В качестве анодов рекомендуется платина или свинец; площадь поверхности анода должна быть соизмерима с площадью поляризуемой поверхности образца.

Приложение В (рекомендуемое). Испытание болтов на трещиностойкость

В.1 Испытание на трещиностойкость рекомендуется проводить при постановке на производство высокопрочных болтов из сталей, не указанных в приложении А. Допускается проведение испытаний болтов из сталей по приложению А для экспертной оценки склонности к коррозионному растрескиванию в случаях их разрушения в конструкциях и в арбитражных ситуациях. Испытания проводят в лабораториях, аккредитованных на право их проведения.

В.2 Критерий оценки трещиностойкости — пороговый коэффициент интенсивности напряжений, который для материала болтов должен быть не менее 38·10 Н·м. Пороговое значение определяют по графикам зависимости времени до разрушения испытательных образцов от коэффициента интенсивности напряжений, как минимальное значение при базовом времени испытаний.

В.3 Испытания проводят на цилиндрических образцах с V-образным надрезом в рабочей зоне, в вершине которого создана кольцевая усталостная трещина. Оптимальное отношение диаметра образца по вершине надреза к диаметру цилиндрической части — 0,7. Глубина усталостной трещины — (0,15–0,35)·10 м.

В.4 Испытания проводят на разрывных машинах в условиях воздействия слабоагрессивной промышленной атмосферы: при периодическом или постоянном погружении в 0,001 н. раствор HSO (рН=3) или в камере влажности с содержанием SO не более 0,8 г/м. Базовое время испытаний — 10 мин.

В.5 По результатам испытаний определяют значение коэффициента интенсивности напряжений для цилиндрических образцов с наружной трещиной переменной глубины по расчетной формуле с учетом растягивающего напряжения в нетто сечении, диаметра рабочей части образца и отношения радиуса перешейка трещины к радиусу рабочей части образца.

В.6 Если полученные значения коэффициента интенсивности напряжений соответствуют критерию по В.2, делают заключение о пригодности болтов к применению в металлоконструкциях.

Приложение Г (рекомендуемое). Испытания на обезуглероживание (науглероживание) и соответствие микроструктуры

Г.1 Требования к образцам: определение микроструктуры и обезуглероживания (науглероживания) выполняют на образце длиной, равной диаметру резьбы, вырезаемом по оси болта на расстоянии одного диаметра от торца. Изготовление шлифа и его травление — по ГОСТ 1763, ГОСТ 5639; нарушение плоскостности кромок шлифа не допускается.

Г.2 Контролируемые параметры. При исследовании шлифа определяют для классов прочности:

• 8.8; 9.8 — обезуглероженный слой;
• 10.9; 12.9 — обезуглероженный слой, величину действительного зерна, содержание доэвтектоидного феррита, твердость поверхности.

При внедрении новых марок стали и при экспертной оценке определяют для классов прочности:

• 8.8; 9.8 — обезуглероженный слой, микроструктуру на профиле резьбы, размер действительного зерна, наличие мартенсита, твердость после повторного отпуска;
• 10.9 — обезуглероженный слой и микроструктуру на профиле резьбы, величину действительного зерна, содержание доэвтектоидного феррита, содержание бейнита и троостита на оси профиля резьбы, наличие мартенсита и отпущенного мартенсита, твердость после повторного отпуска, твердость поверхности;
• 12.9 — обезуглероженный слой и микроструктуру на профиле резьбы, величину действительного зерна, содержание троостита и доэвтектоидного феррита, наличие мартенсита, твердость после повторного отпуска, твердость поверхности.

Г.3 Методы исследования. Глубину зоны полного обезуглероживания определяют при увеличении 100 по ГОСТ 1763. Частичное обезуглероживание определяют методом измерения микротвердости при нагрузке 1–3 Н по ГОСТ 9450 в соответствии с ГОСТ Р 52627. Процентное содержание феррита определяют по шкале 7, троостита — по шкале 8 ГОСТ 8233 при увеличении 500 и 100 соответственно. Величину действительного зерна определяют по ГОСТ 5639. Твердость после повторного отпуска определяют по ГОСТ Р 52627; повторный отпуск — при температуре 415 °С для классов прочности 8.8; 9.8; 10.9 и 370 °С для класса прочности 12.9 в течение 30 мин. Твердость поверхности определяют методом измерения микротвердости по ГОСТ 9450 при нагрузке 1–3 Н: твердость в точке у основания профиля резьбы сравнивают с твердостью в точке, соответствующей 2/3 диаметра.

Г.4 Эталоны микроструктуры болтов из стали 40Х. В микроструктуре болтов всех классов прочности не допускаются: наличие мартенсита; величина действительного зерна более шестого балла по ГОСТ 5639.

Классы прочности 8.8; 9.8: микроструктура должна состоять из троостосорбита отпуска. Для болтов из стали 40Х допускается несквозная закалка на глубину, обусловленную полосой прокаливаемости по ГОСТ 4543 (наличие бейнита, троостита и сорбита в сердцевине сечения). Глубина зоны полного обезуглероживания — не более 0,015 мм. Разность между значениями твердости в точке 1 и точке 2 (ГОСТ Р 52627), а также между точкой 3 и точкой 1, не должна быть более 30 HV. Высота необезуглероженной зоны должна быть не менее 1/2 высоты профиля резьбы. Среднеарифметические значения твердости до повторного отпуска и после него не должны различаться более чем на 20 HV.

Класс прочности 10.9: микроструктура должна состоять из троостосорбита отпуска, сохраняющего игольчатую ориентацию мартенсита. В сердцевине допускается наличие троостита не более 10%. Не допускаются: наличие доэвтектоидного феррита более 5% (кроме случая частичного обезуглероживания по ГОСТ Р 52627); содержание продуктов промежуточного и диффузионного распада аустенита (троостита) на оси профиля резьбы более 10%. Глубина зоны полного обезуглероживания — не более 0,015 мм. Разность между значениями твердости в точке 1 и точке 2, а также между точкой 3 и точкой 1 (ГОСТ Р 52627), не должна быть более 30 HV. Высота необезуглероженной зоны должна быть не менее 2/3 высоты профиля резьбы. Твердость поверхности не должна отличаться от твердости сердцевины более чем на 30 HV, при этом твердость не должна превышать 390 HV. Среднеарифметические значения твердости до повторного отпуска и после него не должны различаться более чем на 20 HV.

Приложение Д (обязательное). Расчетные площади и нагрузки для испытаний болтов на разрыв и гаек на пробную нагрузку

Таблица Д.1 — Значения расчетных площадей и минимальных разрушающих нагрузок при испытаниях по 4.3 б) и в)

Наружный диаметр резьбы, мм	Расчетная площадь сечения, мм	Класс прочности болтов и минимальное временное сопротивление разрыву, Н/мм
		8.8	9.8	10.9		12.9
		800	900	1040	1078	1275
		Минимальная разрушающая нагрузка при испытании болтов, Н
16	157	125600	141300	-	169200	204000
18	192	153600	172800	-	207000	244800
20	245	196000	220500		264100	312400
22	303	242400	272700	-	326600	386300
24	353	282400	317700	-	380500	450100
27	459	367200	413100	-	494800	585200
30	561	448800	504900	-	604800	715300
36	816	652800	734400	848640	-	-
42	1120	896000	1008000	1164800	-	-
48	1472	1177600	1324800	1530880	-	-

Таблица Д.2 — Значения расчетных площадей, напряжений от пробной нагрузки и значения пробной нагрузки при испытании гаек по 4.7 б)

Наружный диаметр резьбы, мм	Расчетная площадь сечения, мм	Класс прочности гаек и напряжение от пробной нагрузки, Н/мм
		8	9	10	12
		1075	1128	1245	1520
		Пробная нагрузка, Н
16	157	168900	177100	195500	238600
18	192	206400	216600	239000	291800
20	245	263400	276400	305000	372400
22	303	325700	341800	377200	460600
24	353	379500	398200	439500	536600
27	459	493400	517800	571500	697700
30	561	603100	632800	698400	852700
36	817	878300	921600	1017200	-
42	1120	-	1263400	1394400	-
48	1472	-	1663800	1832600	-

Приложение Е (обязательное). Испытание болтов на коэффициент закручивания

Е.1 Для контроля качества поверхности резьбы изготовитель проводит испытание на определение коэффициента закручивания, зависящего от покрытия и смазки, нанесенных на резьбу болта и/или гайки.

Е.2 В комплект резьбового соединения, подвергаемого испытаниям, входят болт, гайка и две шайбы. Для исключения разногласий между изготовителем и потребителем способ подготовки крепежных изделий к испытаниям должен быть идентичным.

На крепежные изделия с нормальным покрытием перед испытанием наносят смазку на все поверхности трения — на резьбу болта и гайки и на опорные поверхности гайки и шайбы. Подготовку проводят в следующем порядке:

• очищают от технологической смазки и загрязнений окунанием в бурлящий щелочной раствор при температуре не менее 90 °С на 10–15 мин;
• смывают остатки щелочного раствора окунанием в бурлящую воду при температуре не менее 90 °С на 10–15 мин;
• выдерживают при температуре не ниже 20 °С до полного высыхания влаги;
• смазывают окунанием в состав из 80% неэтилированного бензина по ГОСТ Р 51866 и 20% минерального масла по ГОСТ Р 51634 при температуре состава 20 °С и времени выдержки 1–2 мин;
• высушивают на решетчатом поддоне не менее 2 ч при температуре не ниже 20 °С.

Крепежные изделия с произвольным покрытием испытывают без дополнительной смазки, если иное не предусмотрено соглашением между изготовителем и потребителем.

При подготовке болтов, гаек и шайб к испытаниям не допускается удалять загрязнения с поверхностей трения способами, изменяющими профиль резьбы или шероховатость поверхности (абразивоструйная обработка, прогонка резьбы и пр.).

Е.3 Испытания проводят в отапливаемых помещениях при температуре не ниже 20 °С; условия проведения испытаний у изготовителя и потребителя должны быть идентичны.

Е.4 Коэффициент закручивания определяют путем измерения фактического крутящего момента, приложенного к гайке, в момент достижения в теле болта нормативного усилия натяжения, по расчетной формуле с учетом нормативного усилия натяжения и наружного диаметра резьбы болта. Значения нормативных усилий натяжения для болтов различных классов прочности приведены в таблице Е.1.

Таблица Е.1 — Нормативные усилия натяжения болтов для определения коэффициента закручивания

Наружный диаметр резьбы, мм	Класс прочности болтов и напряжение от нормативного усилия, Н/мм
	8.8	9.8	10.9		12.9
	500	610	675	730	800	900
	Нормативное усилие натяжения, Н
16	78500	-	-	110000	-	141000
18	96000	-	-	140000	-	172000
20	122000	-	-	179000	-	221000
22	152000	-	-	220000	-	273000
24	177000	-	-	258000	-	318000
27	230000	-	-	335000	-	413000
30	281000	342000	-	410000	449000	-
36	409000	-	-	596000	-	-
42	560000	-	754000	818000	-	-
48	736000	898000	-	1075000	-	-

Точность оценки коэффициента закручивания — до 0,01.

Е.5 Для испытаний допускается использовать оборудование, позволяющее одновременно фиксировать приложенный к гайке крутящий момент и возникающее в теле болта усилие натяжения независимо от принципа действия оборудования и способа регистрации. Допускается определять указанные характеристики расчетом на основании измерения других показателей, связанных с определяемыми характеристиками научно обоснованными аналитическими зависимостями. Погрешность измерений: усилия натяжения ±1%; крутящего момента ±5%.

Е.6 При проведении испытаний крутящий момент прикладывают к гайке. Закручивание гайки проводят плавно, без рывков, со скоростью не более 10 об/мин. При закручивании гайки головка болта и шайба под гайкой не должны проворачиваться.