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标准

GOST ISO 3506-1-2014 耐腐蚀不锈钢紧固件机械性能 第 1 部分:螺栓、螺钉和螺柱

GOST ISO 3506-1 · 紧固件通用标准

本页为俄罗斯国家标准的参考译文,以俄文原文为准。

GOST ISO 3506-1-2014 规定了由奥氏体、马氏体和铁素体耐腐蚀不锈钢制成的螺栓、螺钉和螺柱在 15°C 至 25°C 温度范围内测试时的机械性能。当温度偏离该范围时,机械性能会发生变化。

本标准适用于以下螺栓、螺钉和螺柱:

  • 螺纹公称直径不超过 39 mm(含 39 mm);
  • 具有三角形米制螺纹,直径和螺距符合 ISO 68-1、ISO 261 和 ISO 262;
  • 任何结构型式。

本标准不适用于具有特殊性能(如可焊性)的产品,也不规定特殊环境条件下的耐腐蚀性或抗氧化性要求——相关部分内容见附录 E。腐蚀和耐腐蚀性的定义采用 ISO 8044。

本标准按性能等级对耐腐蚀不锈钢紧固件进行分类。部分等级适用于低至零下 200°C 的低温,部分适用于高达 800°C 的高温;温度对机械性能的影响见附录 F。高温和低温条件下的耐腐蚀性、抗氧化性和机械性能应由制造商与使用方逐案协商确定。碳含量与温度升高时晶间腐蚀风险之间的关系见附录 G。

奥氏体钢紧固件在正常条件下无磁性;经冷变形后可能出现磁性(附录 H)。

2 规范性引用标准

引用标准包括 ISO 68-1、ISO 261、ISO 262、ISO 724:1993、ISO 898-1:1999、ISO 3651-1、ISO 3651-2、ISO 6506:1981、ISO 6507-1:1997、ISO 6508:1986、ISO 6892、ISO 8044。

3.1 代号

钢材牌号与性能等级的代号由两部分组成,之间用短横线分隔:钢材牌号和性能等级(图 1)。钢材级别在附录 B 中描述,并按表 2 所列化学成分确定。碳含量不超过 0.03% 的钢材需额外标注字母 L(示例——A4L-80)。

代号的第一部分为钢材类别字母:

  • A——奥氏体钢;
  • C——马氏体钢;
  • F——铁素体钢,

以及表示该类别化学成分范围的数字。第二部分为两位数字,表示最小抗拉强度的 0.1 倍。

示例:抗拉强度不小于 700 N/mm²(700 MPa)的奥氏体冷变形钢——A2-70;具有相同抗拉强度的马氏体淬火回火钢——C4-70。

3.2 标记

**3.2.1 螺栓和螺钉。**螺纹公称直径不小于 5 mm 的六角头螺栓和螺钉以及内六角螺钉,应按 3.1 的规定标注钢材牌号、性能等级和制造商商标。其他类型应尽可能在头部以同样方式标记。只要不造成混淆,允许附加标记。

**3.2.2 螺柱。**螺纹直径不小于 6 mm 的螺柱应在光杆部分标注:制造商商标、钢材牌号、性能等级。如无法实现,允许仅在螺母端标注钢材牌号。

**3.2.3 包装。**任何规格的包装上均应标明产品代号和制造商商标。

3.3 最终处理

除另有规定外,紧固件以无附加处理的清洁状态供货。为获得最大耐腐蚀性,建议进行钝化处理。

4 化学成分

紧固件用不锈钢的化学成分见表 1。

钢类牌号化学成分,%注脚
CSiMnPSCrMoNiCu
奥氏体A10.1216.50.20.15-0.3516-190.75-101.75-2.25
A20.1120.050.0315-20-8-194
A30.08120.0450.0317-19-9-121
A40.08120.0450.0316-18.52-310-151
A50.08120.0450.0316-18.52-310.5-141
马氏体C10.09-0.15110.050.0311.5-14-1-
C30.17-0.25110.040.0316-18-1.5-2.5-
C40.08-0.1511.50.060.15-0.3512-140.61-
铁素体F10.12110.040.0315-18-1-
除另有说明外,均为最大值。硫可用硒替代。若镍含量低于 8%,锰含量应不低于 5%。若镍含量高于 8%,则铜含量下限不适用。钼可由钢材制造商自行决定添加。若钼含量影响钢材的使用条件,其含量应由制造商与使用方协商确定。钼可由钢材制造商自行决定添加。若铬含量低于 17%,镍含量应不低于 12%。对于最低碳含量为 0.03% 的奥氏体钢,氮含量不应超过 0.22%。为实现稳定化,钛含量应不低于 5×C%,但不超过 0.8%,或铌和(或)钽含量不低于 10×C%,但不超过 1.0%。钢材制造商可决定提高碳含量以获得特殊机械性能,但不应超过 0.12%。允许钛含量不低于 5×C%,但不超过 0.8%。允许铌和(或)钽含量不低于 10×C%,但不超过 1.0%。
注:1 上述不锈钢牌号按其性能和应用领域的说明见附录 B。2 符合 ISO 683-13 和 ISO 4954 的不锈钢示例分别见附录 C 和附录 D。3 部分特殊用途材料见附录 E。

在牌号规定范围内选择化学成分由制造商自行决定,除非与使用方另有约定。存在晶间腐蚀风险时,建议按 ISO 3651-1 或 ISO 3651-2 进行试验;此时应采用稳定化牌号 A3 和 A5,或碳含量不超过 0.03% 的牌号 A2 和 A4。

5 机械性能

螺栓、螺钉和螺柱的机械性能应符合表 2、表 3 或表 4 的规定。

钢类牌号性能等级螺纹直径系列抗拉强度,N/mm,不小于条件屈服强度,N/mm,不小于断后伸长率,mm,不小于
奥氏体A1, A250M395002100.6
A3, A470M247004500.4
A580M398006000.3
拉伸应力按螺栓计算截面面积计算(见附录 A)。按 6.2.4 的规定,通过比较试验前螺钉的实际长度与试验后拼合部分的长度来确定,——螺纹公称直径。对于螺纹公称直径大于 24 mm 的紧固件,机械性能由使用方与制造商协商确定,而牌号和性能等级的代号按本表执行。
钢类牌号性能等级抗拉强度,N/mm,不小于条件屈服强度,N/mm,不小于断后伸长率,mm,不小于硬度
HBHRCHV
马氏体C1505002500.2147-209-155-220
707004100.2209-31420-34220-330
11011008200.2-36-45350-440
C3808006400.2228-32321-35240-340
C4505002500.2147-209-155-220
707004100.2209-31420-34220-330
铁素体F454502500.2128-209-135-220
606004100.2171-271-180-285
拉伸应力按螺栓计算截面面积计算(见附录 A)。按 6.2.4 的规定,通过比较试验前螺钉的实际长度与试验后拼合部分的长度来确定,——螺纹公称直径。淬火并回火,回火最低温度为 275°C。螺纹公称直径不超过 24 mm。
螺纹最小破坏扭矩,N·m
性能等级
507080
M1.60.150.20.24
M20.30.40.48
M2.50.60.90.96
M31.11.61.8
M42.73.84.3
M55.57.88.8
M69.31315
M8233237
M10466574
M1280110130
M16210290330

对于马氏体钢制螺栓和螺钉,斜垫圈试验中的抗拉强度不应低于表 3 中的最小值。试验按第 6 章规定的程序进行。马氏体钢和铁素体钢的最小破坏扭矩由制造商与使用方协商确定。

6.1 试验方案

试验根据材料牌号以及螺栓或螺柱的长度,按表 5 的规定进行。

牌号抗拉强度破坏扭矩条件屈服强度断后伸长率硬度斜垫圈试验强度
A1--
A2--
A3--
A4--
A5--
C1-要求
C3-要求
C4-要求
F1-要求-
——螺栓长度。——螺纹公称直径。——螺杆光杆部分。
适用于所有不小于 M5 的规格。对于小于 M5 的规格,所有长度均须进行试验。对于螺柱,要求。

6.2 试验方法

**6.2.1 一般要求。**尺寸测量误差不应超过±0.05 mm。拉断试验和拉伸试验应在带自定心夹具的试验机上进行,以消除弯曲载荷(图 3)。下夹具经淬火处理,带有螺纹,硬度不小于 45 HRC,内螺纹公差为 5H6G。

**6.2.2 抗拉强度。**在长度不小于 2.5 倍螺纹直径的产品上,按 ISO 6892 和 ISO 898-1 测定。承载状态下自由螺纹长度应不小于螺纹公称直径。断裂应发生在头部支承面与夹具上端面之间。所得数值与表 2 和表 3 进行比对。

**6.2.3 条件屈服强度。**在长度不小于 2.5 倍直径的成品螺栓和螺钉上,通过测量轴向拉伸载荷下的伸长量确定(图 3)。零件旋入经淬火处理的夹具,旋入深度为一个直径。伸长量与载荷的关系曲线见图 4。在曲线图上标出 0.2% 长度的数值以确定屈服点。

**6.2.4 断裂伸长率。**在长度不小于 2.5 倍直径的产品上测定(图 3 和图 5)。断裂后将零件各部分拼合在一起,重新测量长度;所得伸长量与表 2 和表 3 中的数值进行比较。

6.2.5 破坏扭矩。 按图 6 所示装置测定,精度不低于表 4 最小值的 7%。将螺纹夹紧一个直径的长度,使至少两个螺纹牙保留在夹具上方。螺钉应能承受表 4 中的最小扭矩而不发生破坏。

6.2.6 马氏体钢斜垫圈拉伸试验。 按 ISO 898-1 进行,垫圈尺寸见表 6。

螺栓或螺钉的螺纹公称直径,mm
带光杆部分长度的螺栓和螺钉螺纹至头部或带光杆部分长度的螺栓和螺钉
2010°±30’6°±30’
20396°±30’4°±30’

6.2.7 硬度试验(HB、HRC 或 HV)。 按 ISO 6506(HB)、ISO 6508(HRC)或 ISO 6507-1(HV)进行。有争议时,以维氏硬度试验结果为准。测试区域选在螺栓端部、中心与螺纹表面之间半径的中点处,或距端部一个直径的位置。硬度值应符合表 3 的规定。

附录 A(规范性附录)。螺栓应力截面面积的确定

应力截面面积按公式计算,公式中采用螺纹公称中径和螺纹内径。

粗牙螺纹公称应力截面面积,mm细牙螺纹公称应力截面面积,mm
M1.61.27M8×139.2
M22.07M10×164.5
M2.53.39M10×1.2561.2
M35.03M12×1.2592.1
M48.78M12×1.588.1
M514.2M14×1.5125
M620.1M16×1.5167
M836.6M18×1.5216
M1058M20×1.5272
M1284.3M22×1.5333
M14115M24×2384
M16157M27×2496
M18192M30×2621
M20245M33×2761
M22303M36×3865
M24353M39×31030
M27459
M30561
M33694
M36817
M39976
- 细牙螺距。

附录 B(资料性附录)。不锈钢级别和牌号说明

B.1 ISO 3506-2、ISO 3506-3 及本标准中规定了 A1A5、C1C4 和 F1 牌号。

奥氏体钢A1 至 A5;
马氏体钢C1 至 C4;
铁素体钢F1.

此外,还提供了未标准化的铁素体-奥氏体结构 FA 级别的相关信息。

B.2 A 级钢(奥氏体结构)。 A1~A5 这 5 个牌号均不进行淬火处理,通常不具有磁性;为提高耐磨性,可在其中添加铜(见表 1)。对于未稳定化的 A2 和 A4 牌号,低碳含量很重要,因为在较高温度下会形成碳化铬而不是氧化铬(见附录 G)。在稳定化的 A3 和 A5 牌号中,Ti、Nb 或 Ta 元素与碳结合,使氧化铬能够充分发挥保护作用。对于海洋及类似环境,应采用铬、镍含量约为 20%、钼含量为 4.5%~6.5% 的钢种。在腐蚀风险较高的情况下,需咨询专业人员。

  • A1 ——用于机械制造;因硫含量较高,耐腐蚀性较差。
  • A2 ——最常用的牌号;用于厨房设备和化工设备;不适用于非氧化性酸和氯化物环境。
  • A3 ——A2 的稳定化版本。
  • A4 ——耐酸,添加钼合金;用于造纸、食品和造船工业,适用于硫酸及部分氯化物环境。
  • A5 ——A4 的稳定化版本。

B.3 F 级钢(铁素体结构)。 F1 牌号通常不进行淬火处理,具有磁性;用于结构简单的设备。低碳、低氮的超级铁素体钢可在高氯含量环境中替代 A2 和 A3 使用。

B.4 C 级钢(马氏体结构)。 C1、C3、C4 牌号经淬火可达到高强度,具有磁性。

  • C1 ——耐腐蚀性有限;用于涡轮机、泵、刀具。
  • C3 ——耐腐蚀性有限,但优于 C1;用于泵和阀门。
  • C4 ——耐腐蚀性有限;用于机械制造,与 C1 相近。

B.5 FA 级钢(铁素体-奥氏体结构,双相钢)。 未在 ISO 3506-2、ISO 3506-3 及本标准中规定。其强度优于 A4 和 A5 牌号,具有更强的抗点蚀和缝隙腐蚀能力。

钢类化学成分,%
C,不大于SiMnCrNiMoN
铁素体-奥氏体0.031.71.518.552.70.07
0.0312225.530.14

附录 C(资料性附录)。不锈钢的化学成分

(摘自 ISO 683-13:1986)

钢种类型化学成分,%紧固件牌号标记
CSiMnPSNAlCrMoNbNiSe,不小于TiCu
不大于
铁素体钢
80.08 max1.01.00.0400.030 max--16.0-18.0--1.0 max---F1
8b0.07 max1.01.00.0400.030 max--16.0-18.0--1.0 max-7 x % C1.1-F1
9c0.08 max1.01.00.0400.030 max--16.0-18.00.90-1.30-1.0 max---F1
F10.025 max1.01.00.0400.030 max0.025 max-17.0-19.01.75-2.50-0.60 max---F1
马氏体钢
30.09-0.151.01.00.0400.030 max--11.5-13.5--1.0 max---C1
70.08-0.151.01.50.0600.15-0.35--12.0-14.00.60 max-1.0 max---C4
40.16-0.251.01.00.0400.030 max--12.0-14.0--1.0 max---C1
9a0.10-0.171.01.50.0600.15-0.34--15.5-17.50.60 max-1.0 max---C3
9b0.14-0.231.01.00.0400.030 max--15.0-17.5--1.5-2.5---C3
50.26-0.351.01.00.0400.030 max--12.0-14.0--1.0 max---C1
奥氏体钢
100.030 max1.02.00.0450.030 max--17.0-19.0--9.0-12.0---A2
110.07 max1.02.00.0450.030 max--17.0-19.0--8.0-11.0---A2
150.08 max1.02.00.0450.030 max--17.0-19.0--9.0-12.0-5 x % C0.8-A3
160.08 max1.02.00.0450.030 max--17.0-19.0-10x%C1.09.0-12.0---A3
170.12 max1.02.00.0600.15-0.35--17.0-19.0--8.0-10.0---A1
130.10 max1.02.00.0450.030 max--17.0-19.0--11.0-13.0---A2
190.030 max1.02.00.0450.030 max--16.5-18.52.0-2.5-11.0-14.0---A4
200.07 max1.02.00.0450.030 max--16.5-18.52.0-2.5-10.5-13.5---A4
210.08 max1.02.00.0450.030 max--16.5-18.52.0-2.5-11.0-14.0-5 x % C0.8-A5
230.08 max1.02.00.0450.030 max--16.5-18.52.0-2.510x%C1.011.0-14.0---A5
19a0.030 max1.02.00.0450.030 max--16.5-18.52.5-3.0-11.5-14.5---A4
20a0.07 max1.02.00.0450.030 max--16.5-18.52.5-3.0-11.0-14.0---A4
10N0.030 max1.02.00.0450.030 max0.12-0.22-17.0-19.0--8.5-11.5---A2
19N0.030 max1.02.00.0450.030 max0.12-0.22-16.5-18.52.0-2.5-10.5-13.5---A4
19aN0.030 max1.02.00.0450.030 max0.12-0.22-16.5-18.52.5-3.0-11.5-14.5---A4
未在本表中列出的元素,未经钢材制造商与采购方协商一致,不得添加到钢中,但用于完成熔炼的元素除外。应采取一切必要的预防措施,防止生产中使用的废料和材料中混入可能影响钢材强度、力学性能及适用性的元素。类型编号为临时性编号,将在相应标准发布时予以修订。钽按铌计。不按 ISO 683-13。(C+N) 不超过 0.040%。8×(C+N)(Nb+Ti)0.80%。经协商,在订货时,可供应 Mo 含量为 0.20%-0.60% 的钢材。具有良好的耐晶间腐蚀性。稳定化钢。制造商可添加钼,含量不超过 0.70%。

附录 D(资料性附录)。用于冷镦和冲压的不锈钢

(摘自 ISO 4954:1993)

钢种类型(牌号)化学成分,%紧固件牌号标记
编号名称按 ISO 4954CSiMnPSCrMoNi其他
不大于
铁素体钢
71X 3 Cr 17 E-0.041.001.000.0400.03016.0-18.01.0F1
72X 6 Cr 17 ED10.081.001.000.0400.03016.0-18.01.0F1
73X 6 CrMo 17 1 ED20.081.001.000.0400.03016.0-18.00.90-1.301.0F1
74X 6 CrTi 12 E-0.081.001.000.0400.03010.5-12.50.50Ti: 6 x % C1.0F1
75X 6 CrNb 12 E-0.081.001.000.0400.03010.5-12.50.50Nb: 6 x % C1.0F1
马氏体钢
76X 12 Cr 13 ED 100.90-0.151.001.000.0400.03011.5-13.51.0C1
77X 19 CrNi 16 2 ED 120.14-0.231.001.000.0400.03015.0-17.51.5-2.5C3
奥氏体钢
78X 2 CrNi 18 10 ED 200.0301.002.000.0450.03017.0-19.09.0-12.0A2
79X 5 CrNi 18 9 ED 210.071.002.000.0450.03017.0-19.08.0-11.0A2
80X 10 CrNi 18 9 ED 220.121.002.000.0450.03017.0-19.08.0-10.0A2
81X 5 CrNi 18 12 ED 230.071.002.000.0450.03017.0-19.011.0-13.0A2
82X 6 CrNi 18 16 ED 250.081.002.000.0450.03015.0-17.017.0-19.0A2
83X 6 CrNiTi 18 10 ED 260.081.002.000.0450.03017.0-19.09.0-12.0Ti: 5 x % C0.80A3
84X 5 CrNiMo 17 12 2 ED 290.071.002.000.0450.03016.5-18.52.0-2.510.5-13.5A4
85X 6 CrNiMoTi 17 12 2 ED 300.081.002.000.0450.3016.5-18.52.0-2.511.0-14.0Ti: 5 x % C0.80A5
86X 2 CrNiMo 17 13 3 E-0.0301.002.000.0450.03016.5-18.52.5-3.011.5-14.5A4
87X 2 CrNiMoN 17 13 3 E-0.0301.002.000.0450.03016.5-18.52.5-3.011.5-14.5N: 0.12-0.22A4
88X 3 CrNiCu 18 9 3 ED 320.041.002.000.0450.03017.0-19.08.5-10.5Cu: 3.00-4.00A2
第一栏为序号。第二栏为按照国际标准化组织技术委员会 ISO/TC 17/SC 2 提出的体系所确定的标记。第三栏为按 ISO 4954(1993 年修订版)的旧编号。未在本表中列出的元素,未经钢材制造商与用户协商,不得添加至钢中,但用于完成熔炼的元素除外。应采取一切必要的预防措施,防止生产中使用的废料及材料所含的、可能影响钢材强度、力学性能和适用性的元素混入钢中。不符合 ISO 4954。具有极高的耐晶间腐蚀性。

附录 E(资料性附录)。具有特殊抗氯化物腐蚀性能的奥氏体钢

(摘自 EN 10088-1:1995)

为降低紧固件因氯化物腐蚀而失效的风险,可采用表 E.1 中的材料。

奥氏体不锈钢(标记/材料编号)化学成分,%
CSiMnPSNCrMoNiCu
不大于
X2CrNiMoN17-13-5 (1.4439)0.031.02.00.0450.0150.12-0.2216.5-18.54.0-5.012.5-14.5
X1NiCrMoCu25-20-5 (1.4539)0.020.72.00.0300.0100.1519.0-21.04.0-5.024.0-26.01.2-2.0
X1NiCrMoCuN25-20-7 (1.4529)0.020.51.00.0300.0100.15-0.2519.0-21.06.0-7.024.0-26.00.5-1.5
X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462)0.031.02.00.0350.0150.10-0.2221.0-23.02.5-3.54.5-6.5
奥氏体-铁素体钢。

附录 F(资料性附录)。高温下的力学性能及低温应用

如果螺栓、螺钉和螺柱的设计计算正确,与其配合的螺母会自动与之匹配,因此在高温或低温条件下,只需考虑紧固件本身的性能即可。

F.1 数值仅供参考;在交变载荷、长期高温作用或存在应力腐蚀风险的情况下,用户应与制造商协商。

钢号和,%,温度为
100°C200°C300°C400°C
A2A485807570
C195908065
C390858060
注-数值仅适用于性能等级 70 和 80。

F.2 低温应用——仅适用于奥氏体钢。

钢号长期作用下的最低工作温度
A2-200°C
A4螺栓和螺钉-60 °C
螺柱-200°C
由于合金元素 Mo 的存在,奥氏体稳定性降低,如果紧固件在制造过程中经受了高程度的变形,则转变温度会向更高的数值偏移。

附录 G(资料性)。A2 钢晶间腐蚀的温度-时间图

A2 钢(18/8)在 550 °C 至 925 °C 温度范围内,不同含碳量时出现晶间腐蚀风险的大致时间。

附录 H(资料性)。奥氏体不锈钢的磁性能

奥氏体钢制紧固件在正常条件下不具有磁性,但经冷变形后可能表现出磁性。材料的磁导率用相对于真空磁导率之比的系数表示;接近 1 的数值表示磁导率较低。

A2:1.8;
A4:1.015;
A4L:1.005;
F1:5.

附录 DA(资料性)。引用的国际标准与国家标准的对应关系

引用的国际标准代号符合程度相应国家标准的代号和名称
ISO 68-1MODGOST 9150-2002(ISO 68-1:1998)《互换性基本准则。米制螺纹。牙型》
ISO 261MODGOST 8724-2002(ISO 261:1998)《互换性基本准则。米制螺纹。直径和螺距》
ISO 262**-*
_______________ ** 文中及下文提及的国际和国外文件可通过链接获取。——数据库制作者注。
ISO 724:1993MODGOST 24705-2004(ISO 724:1993)《互换性基本准则。米制螺纹。基本尺寸》
ISO 898-1:1999MODGOST R 52627-2006(ISO 898-1:1999)《螺栓、螺钉和螺柱。机械性能和试验方法》
ISO 3651-1**-*
ISO 3651-2**-*
ISO 6506:1981NEQGOST 9012-59《金属。布氏硬度测量方法》
ISO 6507-1:1997IDTGOST R ISO 6507-1-2007《金属和合金。维氏硬度测量。第 1 部分。测量方法》
ISO 6508:1986NEQGOST 9013-59《金属。洛氏硬度测量方法》
ISO 6892**-*
ISO 8044**-*
* 尚无相应的国家标准。在其批准之前,建议使用该国际标准的俄文译本。该国际标准的译本收录于联邦技术法规和标准信息基金。注——本表采用以下标准符合程度代号:——IDT——相同标准;——MOD——修改标准;——NEQ——不等效标准。

参考文献

[1]ISO 683-13:1986**, Heat-treated steels, alloy steels and free cutting steels - Part 13: Wrought stainless steels.
[2]ISO 4954:1993**, Steels for cold heading and cold extruding.
[3]EN 10088-1:1995**, Stainless steels - Part 1: List of stainless steels
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