GOST R ISO 3506-2-2009 耐腐蚀不锈钢紧固件机械性能 第 2 部分：螺母

GOST R ISO 3506-2-2009 规定了采用奥氏体、马氏体和铁素体耐腐蚀不锈钢制造的螺母的机械性能，测试条件为环境温度 15 °C 至 25 °C。温度升高或降低时，机械性能会发生变化。

本标准适用于以下螺母：

• 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；
• 任意结构；
• 对边宽度符合 ISO 272 的；
• 公称高度不小于 0.5 的。

本标准不适用于具有特殊性能（防松能力、可焊性）的螺母，也未规定特殊环境条件下耐腐蚀性或耐氧化性的要求。

本标准按性能等级对耐腐蚀不锈钢紧固件进行分类。部分钢材可在低至零下 200 °C 的低温环境下使用，另一些钢材可在高达 800 °C 的高温环境下使用。温度对机械性能的影响见附录 D。

耐腐蚀性、耐氧化性以及高温和低温下的机械性能应由制造商与用户针对具体情况协商确定。温度升高时晶间腐蚀风险随碳含量变化的情况见附录 E。

奥氏体不锈钢紧固件在正常条件下不具有磁性；经冷变形后可能出现磁性（见附录 F）。

规范性引用文件

本标准引用了 ISO 68-1、ISO 261、ISO 262、ISO 272:1982、ISO 898-2:1992、ISO 898-6:1994、ISO 3651-1、ISO 3651-2、ISO 6506:1981、ISO 6507-1:1997、ISO 6508:1986。

标记、标志与处理

材料标记由两部分组成，用短横线分隔：钢的级别和性能等级。

钢的级别标记由字母 A（奥氏体钢）、C（马氏体钢）或 F（铁素体钢）加上表示该类别化学成分极限值范围的数字组成。碳含量不超过 0.03% 的不锈钢，另加字母 L 标记。

性能等级标记为两位数字（适用于 1 型螺母，表示保证应力的 0.1 倍）或三位数字（适用于低型螺母），其中第一位数字表示承载能力降低，后两位数字表示保证应力的 0.1 倍。

标记示例：

1. 奥氏体不锈钢，冷变形，保证应力（1 型）不小于 700 N/mm²（700 MPa）——A2-70。
2. 马氏体钢，淬火并回火，保证应力（1 型）不小于 700 N/mm²（700 MPa）——C4-70。
3. 奥氏体钢，冷变形，保证应力（低型螺母）不小于 350 N/mm²（350 MPa）——A2-035。

公称螺纹直径不小于 5 mm 的螺母必须进行标记，标记内容包括钢的级别和性能等级，并在技术条件允许时加注制造商商标。标记仅在螺母的一侧以凹痕形式打在支承面或侧面上。

1 型螺母	低型螺母

若标记采用刻痕形式且未标明性能等级，则默认为性能等级 50 或 025。

所有包装上均应标注产品标记及制造商商标。

除另有规定外，紧固件按不经附加处理交货。为获得最佳耐腐蚀性，建议进行钝化处理。

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
		C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ni	Cu
奥氏体	A1	0.12	1	6.5	0.2	0.15-0.35	16-19	0.7	5-10	1.75-2.25
	A2	0.1	1	2	0.05	0.03	15-20	-	8-19	4
	A3	0.08	1	2	0.045	0.03	17-19	-	9-12	1
	A4	0.08	1	2	0.045	0.03	16-18.5	2-3	10-15	1
	A5	0.08	1	2	0.045	0.03	16-18.5	2-3	10.5-14	1
马氏体	C1	0.09-0.15	1	1	0.05	0.03	11.5-14	-	1	-
	C3	0.17-0.25	1	1	0.04	0.03	16-18	-	1.5-2.5	-
	C4	0.08-0.15	1	1.5	0.06	0.15-0.35	12-14	0.6	1	-
铁素体	F1	0.12	1	1	0.04	0.03	15-18	-	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 上述不锈钢级别按性能及应用领域的说明见附录 A。2 符合 ISO 683-13 和 ISO 4954 的不锈钢实例分别见附录 B 和附录 C。

若制造商与用户未就化学成分达成一致，则在规定范围内由制造商自行选择化学成分。

存在晶间腐蚀风险时，建议按 ISO 3651-1 或 ISO 3651-2 进行试验。此种情况下，建议采用稳定化不锈钢 A3 和 A5，或碳含量不超过 0.03% 的 A2 和 A4 钢。

机械性能

螺母的机械性能应符合表 2 或表 3 的规定。确定机械性能时采用以下方法：硬度试验（仅适用于经淬火并回火的 C1、C3 和 C4 级别）和保证应力试验。

表 2 — 奥氏体钢螺母的机械性能

钢类	牌号	性能等级		螺纹直径系列，mm	保证应力，N/mm²，不小于
		1 型螺母（）	低型螺母（）		1 型螺母（）	低型螺母（）
奥氏体	A1	50	025	39	500	250
	A2, A3	70	035	24	700	350
	A4, A5	80	040	24	800	400
对于公称螺纹直径大于 24 mm 的紧固件，其机械性能由用户与制造商协商确定，而钢的级别和性能等级标记按本表规定执行。

表 3 — 马氏体钢和铁素体钢螺母的机械性能

钢类	级别	性能等级		保证应力，N/mm²，不小于		硬度
		1 型螺母（）	低型螺母（）	1 型螺母（）	低型螺母（）	HB	HRC	HV
马氏体	C1	50	025	500	250	147-209	-	155-220
		70	-	700	-	209-314	20-34	220-330
		110	055	1100	550	-	36-45	350-440
	C3	80	040	800	400	228-323	21-35	240-340
	C4	50	-	500	-	147-209	-	155-220
		70	035	700	350	209-314	20-34	220-330
铁素体	F1	45	020	450	200	128-209	-	135-220
		60	030	600	300	171-271	-	180-285
淬火并回火，最低回火温度为 275 °C。公称螺纹直径不大于 24 mm。

试验方法

硬度试验按 ISO 6506（HB）、ISO 6508（HRC）或 ISO 6507-1（HV）进行。有争议时，以维氏硬度（HV）试验结果作为验收依据。试验方法按 ISO 898-2 和 ISO 898-6 执行。硬度值应在表 3 规定的范围内。

螺母保证应力试验方法及评定准则按 ISO 898-2 和 ISO 898-6 执行。

附录 A 不锈钢类别与级别说明

ISO 3506-1、ISO 3506-2、ISO 3506-3 描述了 A1 至 A5、C1 至 C4 以及 F1 级别的钢材。

奥氏体钢	A1 至 A5；
马氏体钢	C1 至 C4；
铁素体钢	F1.

此外还给出了关于铁素体-奥氏体组织的非标准化钢类 FA 的相关信息。

*A 类钢（奥氏体组织）。*共有五个主要级别，从 A1 至 A5。不进行淬火处理，通常无磁性。为提高耐磨性，钢中可添加铜（见表 1）。

对于非稳定化钢 A2 和 A4，低碳含量十分重要：由于铬与碳的相互作用，会生成碳化铬而非氧化铬，这一现象在高温下尤为明显（见附录 E）。对于稳定化钢 A3 和 A5，钛、铌或钽元素与碳结合，使氧化铬能够充分发挥其性能。在远洋应用场合，需要使用铬、镍含量约 20%、钼含量为 4.5% 至 6.5% 的钢材。腐蚀风险较高时，应咨询相关专家。

• A1——用于机械制造；因硫含量较高，耐腐蚀性低于该组其他级别。
• A2——应用最广泛；用于厨房设备、化工设备；不适用于非氧化性酸及含氯化合物环境（海水、游泳池）。
• A3——稳定化钢，性能与 A2 相同。
• A4——耐酸钢，添加钼合金元素，耐腐蚀性更强；广泛用于造纸工业（处理硫酸），部分适用于含氯环境；也用于食品工业和造船工业。
• A5——稳定化耐酸钢，性能与 A4 相同。

*F 类钢（铁素体组织）。*F1 级别在 ISO 3506-1/2/3 中有描述。通常不进行淬火处理；具有磁性。用于结构简单的设备，但碳和氮含量极低的超级铁素体钢例外——这类钢可替代 A2 和 A3，并可用于含氯量较高的环境。

*C 类钢（马氏体组织）。*级别有 C1、C3、C4；可淬火至很高的强度；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，优于 C1；用于泵和阀门。
• C4——耐腐蚀性有限；用于机械制造，性能与 C1 相近。

*FA 类钢（铁素体-奥氏体组织）。*ISO 3506 及本标准中均未对其进行描述，但未来有可能纳入。该类钢也称为双相钢。早期该类钢存在一些不足，在较新的研发中已得到改进。其性能优于 A4 和 A5，尤其是强度特性；对点蚀和裂纹腐蚀的抵抗力增强。

表 A.1 — 铁素体-奥氏体钢的化学成分

钢类	化学成分，%
	C，不大于	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	N
铁素体-奥氏体	0.03	1.7	1.5	18.5	5	2.7	0.07
	0.03	1	2	22	5.5	3	0.14

附录 B 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
	C	Si	Mn	P	S	N	Al	Cr	Mo	Nb	Ni	Se，不小于	Ti	Cu
		不大于
铁素体钢
8	0.08	1.0	1.0	0.040	0.030	-	-	16.0-18.0	-	-	1.0	-	-	-	F1
8b	0.07	1.0	1.0	0.040	0.030	-	-	16.0-18.0	-	-	1.0	-	7 x % C1.10	-	F1
9c	0.08	1.0	1.0	0.040	0.030	-	-	16.0-18.0	0.90-1.30	-	1.0	-	-	-	F1
F1	0.025	1.0	1.0	0.040	0.030	0.025	-	17.0-19.0	1.75-2.50	-	0.60	-	-	-	F1
马氏体钢
3	0.09-0.15	1.0	1.0	0.040	0.030	-	-	11.5-13.5	-	-	1.0	-	-	-	C1
7	0.08-0.15	1.0	1.5	0.060	0.15-0.35	-	-	12.0-14.0	0.60	-	1.0	-	-	-	C4
4	0.16-0.25	1.0	1.0	0.040	0.030	-	-	12.0-14.0	-	-	1.0	-	-	-	C1
9a	0.10-0.17	1.0	1.5	0.060	0.15-0.34	-	-	16.5-17.5	0.60	-	1.0	-	-	-	C3
9b	0.14-0.23	1.0	1.0	0.040	0.030	-	-	15.0-17.5	-	-	1.5-2.5	-	-	-	C3
5	0.26-0.35	1.0	1.0	0.040	0.030	-	-	12.0-14.0	-	-	1.0	-	-	-	C1
奥氏体钢
10	0.03	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	17.0-19.0	-	-	9.0-12.0	-	-	-	A2
11	0.07	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	17.0-19.0	-	-	8.0-11.0	-	-	-	A2
15	0.08	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	17.0-19.0	-	-	9.0-12.0	-	5 x % C0.80	-	A3
16	0.08	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	17.0-19.0	-	10 x % C1.0	9.0-12.0	-	-	-	A3
17	0.12	1.0	2.0	0.060	0.15-0.35	-	-	17.0-19.0	-	-	8.0-10.0	-	-	-	A1
13	0.10	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	17.0-19.0	-	-	11.0-13.0	-	-	-	A2
19	0.03	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	16.5-18.5	2.0-2.5	-	11.0-14.0	-	-	-	A4
20	0.07	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	16.5-18.5	2.0-2.5	-	10.5-13.5	-	-	-	A4
21	0.08	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	16.5-18.5	2.0-2.5	-	11.0-14.0	-	5 x % C0.80	-	A5
23	0.08	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	16.5-18.5	2.0-2.5	10 x % C1.0	11.0-14.0	-	-	-	A5
19a	0.030	1.0	2.0	0.045	0.030	-	-	16.5-18.5	2.5-3.0	-	11.5-14.5	-	-	-	A4
20a	0.07	1.0	2.0	0.045	0.030		-	16.5-18.5	2.5-3.0	-	11.0-14.0	-	-	-	A4
10N	0.030	1.0	2.0	0.045	0.030	0.12-0.22	-	17.0-19.0	-	-	8.5-11.5	-	-	-	A2
19N	0.030	1.0	2.0	0.045	0.030	0.12-0.22	-	16.5-18.5	2.0-2.5	-	10.5-13.5	-	-	-	A4
19aN	0.030	1.0	2.0	0.045	0.030	0.12-0.22	-	16.5-18.5	2.5-3.0	-	11.5-14.5	-	-	-	A4
1）表中未列出的元素，未经钢材制造商与用户协商，不得添加至钢中，除用于完成熔炼的元素外。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、机械性能及适用性的元素。2）类型编号为暂定编号，将在相应标准发布时修订。3）钽以铌表示。4）不符合 ISO 683-13。5）（C+N）不超过 0.040%。6）8×(C+N)(Nb+Ti)0.80%。7）经订货时协商，允许供应 Mo 含量为 0.20%-0.60% 的钢材。8）具有较高的晶间腐蚀抗力。9）稳定化钢。10）制造商可添加钼，含量不超过 0.70%。11）用于制造无缝管的半成品中镍的最大含量可提高 0.5%。

附录 C. 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	按照 ISO 4954:1979	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ni	其他
				不大于
	铁素体钢
71	X 3 Cr 17 E	-	0.04	1.00	1.00	0.040	0.030	16.0-18.0		1.0		F1
72	X 6 Cr 17 E	D1	0.08	1.00	1.00	0.040	0.030	16.0-18.0		1.0		F1
73	X 6 CrMo 17 1 E	D2	0.08	1.00	1.00	0.040	0.030	16.0-18.0	0.90-1.30	1.0		F1
74	X 6 CrTi 12 E	-	0.08	1.00	1.00	0.040	0.030	10.5-12.5		0.50	Ti: 6 x % C1.0	F1
75	X 6 CrNb 12 E	-	0.08	1.00	1.00	0.040	0.030	10.5-12.5		0.50	Nb: 6 x % C1.0	F1
	马氏体钢
76	X 12 Cr 13 E	D 10	0.90-0.15	1.00	1.00	0.040	0.030	11.5-13.5		1.0		C1
77	X 19 CrNi 16 2 E	D 12	0.14-0.23	1.00	1.00	0.040	0.030	15.0-17.5		1.5-2.5		C3
	奥氏体钢
78	X 2 CrNi 18 10 E	D 20	0.03	1.00	2.00	0.045	0.030	17.0-19.0		9.0-12.0		A2
79	X 5 CrNi 18 9 E	D 21	0.07	1.00	2.00	0.045	0.030	17.0-19.0		8.0-11.0		A2
80	X 10 CrNi 18 9 E	D 22	0.12	1.00	2.00	0.045	0.030	17.0-19.0		8.0-10.0		A2
81	X 5 CrNi 18 12 E	D 23	0.07	1.00	2.00	0.045	0.030	17.0-19.0		11.0-13.0		A2
82	X 6 CrNi 18 16 E	D 25	0.08	1.00	2.00	0.045	0.030	15.0-17.0		17.0-19.0		A2
83	X 6 CrNiTi 18 10 E	D 26	0.08	1.00	2.00	0.045	0.030	17.0-19.0		9.0-12.0	Ti: 5 x % C0.80	A3
84	X 5 CrNiMo 17 12 2 E	D 29	0.07	1.00	2.00	0.045	0.030	16.5-18.5	2.0-2.5	10.5-13.5		A4
85	X 6 CrNiMoTi 17 12 2 E	D 30	0.08	1.00	2.00	0.045	0.030	16.5-18.5	2.0-2.5	11.0-14.0	Ti: 5 x % C0.80	A5
86	X 2 CrNiMo 17 13 3 E	-	0.03	1.00	2.00	0.045	0.030	16.5-18.5	2.5-3.0	11.5-14.5		A4
87	X 2 CrNiMoN 17 13 3 E	-	0.03	1.00	2.00	0.045	0.030	16.5-18.5	2.5-3.0	11.5-14.5	N: 0.12-0.22	A4
88	X 3 CrNiCu 18 9 3 E	D 32	0.04	1.00	2.00	0.045	0.030	17.0-19.0		8.5-10.5	Cu: 3.00-4.00	A2
1）第一栏为连续编号。第二栏为按照 ISO/TC 17/SC2 国际技术委员会提出的系统制定的标记。第三栏为按照 ISO 4954:1979（1993 年修订）的旧编号。2）表中未列出的元素，未经钢材制造商与用户协商，不得添加至钢中，除用于完成熔炼的元素外。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、机械性能及适用性的元素。3）不符合 ISO 4954。4）具有极高的晶间腐蚀抗力。

附录 D. 高温下的机械性能及低温应用

如果螺栓、螺钉和螺柱的设计计算正确，则与其配用的螺母将自动与其相匹配。因此，在高温或低温条件下应用时，只需考虑螺栓、螺钉和螺柱的机械性能即可。

本附录中给出的数值仅供参考。实际的化学环境、载荷及环境条件可能与参考值存在较大差异。在载荷不稳定、高温作用时间较长或应力腐蚀可能性较高的情况下，需要与制造商协商。

表 D.1 — 温度对屈服强度的影响

钢号	和，%，温度为
	100°C	200°C	300°C	400°C
A2A4	85	80	75	70
C1	95	90	80	65
C3	90	85	80	60
注－数值仅适用于性能等级 70 和 80。

表 D.2 — 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱在低温下的应用（仅限奥氏体钢）

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 E. A2 级奥氏体不锈钢晶间腐蚀的温度-时间关系图

A2 级（18/8）钢在 550°C 至 925°C 温度范围内、不同碳含量条件下出现晶间腐蚀风险的大致时间。

附录 F. 奥氏体不锈钢的磁性

奥氏体不锈钢紧固件在正常条件下为非磁性，但经冷变形后可能表现出磁性。

材料的磁导率用系数表示，该系数表示材料磁导率与真空磁导率之比。若系数接近 1，则表示该材料磁导率较低。

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

附录ДА。参考国际标准与俄罗斯联邦国家标准对应情况的说明

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 68-1	MOD	GOST 9150-2002（ISO 68-1:1998）《互换性基本准则。米制螺纹。牙型》
ISO 261	MOD	GOST 8724-2002（ISO 261:1998）《互换性基本准则。米制螺纹。直径和螺距》
ISO 262**	-	*
____________ ** 文中及后续提及的国际和外国文件，可通过链接获取。——数据库制作者注。
ISO 272:1982	NEQ	GOST 24671-84《六角头螺栓、螺钉、木螺钉及六角螺母。对边宽度尺寸》
ISO 898-2:1992	MOD	GOST R 52628-2006（ISO 898-2:1992、ISO 898-6:1994）《螺母。机械性能及试验方法》
ISO 898-6:1994	MOD	GOST R 52628-2006（ISO 898-2:1992、ISO 898-6:1994）《螺母。机械性能及试验方法》
ISO 3651-1**	-	*
ISO 3651-2**	-	*
ISO 6506:1981	NEQ	GOST 9012-59《金属。布氏硬度测量方法》
ISO 6507-1:1997	IDT	GOST 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 6508:1986	NEQ	GOST 9013-59《金属。洛氏硬度测量方法》
* 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.