Класи міцності кріпильних виробів з вуглецевої і нержавіючої сталі

Маркировка класса прочности болтов

Долгое время в нашей стране все метизы производились по ГОСТу 22353-77, но сегодня его правила больше не актуальны. Все технические характеристики болтов соответствуют ГОСТу Р 52644-2006. Однако в закромах дедушкиных балконов, а также на складах и в мастерских по-прежнему встречаются болты со старой маркировкой. И встречаются порой в промышленных масштабах. Поэтому скажем пару слов о советском ГОСТе и о том, что значила старая маркировка.

Она представлена двумя частями: буквы в верхней части и цифры внизу. Буквами обозначено клеймо завода, на которым был изготовлен метиз, например, WT, Ч, L, OC, D и другие. Следом обычно идут цифры, отражающие временное сопротивление метиза в МПа, поделенное на десять. Дальше снова буквы, по которым мы можем определить уровень сопротивления крепежа агрессивным условиям окружающей среды. Например, ХЛ будет обозначать, что болт предназначен для холодных климатических условий. Цифры внизу обозначают номер плавки.

Иногда на болтах можно встретить стрелку, указывающую в направлении «против часовой». Это значит, что у вас в руках метиз с левой резьбой. Если резьба правая, то обозначение просто отсутствует.

Характеристики нержавеющих сталей

Аустенитные стали содержат 15-26% хрома и 5-25% никеля, которые увеличивают сопротивление коррозии и практически не магнитны.

Именно аустенитные хромникелевые стали обнаруживают особенно хорошие сочетание обрабатываемости, механических свойств и коррозионной стойкости. Эта группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа: нержавеющих болтов, нержавеющих гаек, нержавеющих шпилек, нержавеющих винтов, а также нержавеющих шайб.

Стали аустенитной группы обозначаются начальной буквой «A» с дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:

Аустенитная структура

Сталь A2 (AISI 304 = 1.4301 = 08Х18Н10) — нетоксичная, немагнитная, незакаливаемая, устойчивая к коррозии сталь. Легко поддается сварке и не становится при этом хрупкой. Может проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Это наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Ближайшие аналоги — 08Х18Н10 ГОСТ 5632, AISI 304 и AISI 304L (с пониженным содержанием углерода).

Крепеж и изделия из стали A2 подходят для использования в общестроительных работах (например, при монтаже вентилируемых фасадов, витражных конструкций из алюминия), при изготовлении ограждений, насосной техники, приборостроения из нерж. стали для нефтегазодобывающей, пищевой, химической промышленности, в судостроении. Сохраняет прочностные свойства при нагреве до 425°C, а при низких температурах до -200°C.

Сталь A4 (AISI 316 = 1.4401 = 10Х17Н13М2) — отличается от стали А2 добавлением 2-3% молибдена. Это значительно увеличивает ее способность сопротивляться коррозии и воздействию кислот. Сталь А4 имеет более высокие антимагнитные характеристики и абсолютно не магнитна. Ближайшие аналоги — 10Х17Н13М12 ГОСТ 5632, AISI 316 и AISI 316L (с низким содержанием углерода).

Крепеж и такелажные изделия из стали A4 рекомендуются для использования в судостроении. Крепеж и изделия из стали A4 подходят для использования в кислотах и средах содержащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). Может использоваться при температурах от -60 до 450°С.

Классы прочности

Все аустенитные стали (от «А1» до «А5») подразделяются на три класса прочности независимо от марки. Наименьшую прочность имеют стали в отожженном состоянии (класс прочности 50).

Поскольку аустенитные стали не упрочняются закалкой, наибольшую прочность они имеют в холоднодеформированном состоянии (классы прочности 70 и 80). Наиболее широко используется крепеж из сталей А2-70 и А4-80.

Современная маркировка болтов по прочности

Новый ГОСТ мало что поменял как в расположении символов, так и в их смысловой нагрузке. Вверху мы по-прежнему можем увидеть клеймо изготовителя. Следом идет номер плавки.

Внизу обозначен класс прочности метиза согласно новому ГОСТу. Здесь же можно обнаружить букву S, которая говорит, что перед нами высокопрочный болт с головкой в виде шестигранника с увеличенным размером. Обозначение класса сопротивляемости вредному атмосферному влиянию также осталось. Оно идет последним.

ИНПО: Техническая библиотека

Химический состав нержавеющей стали и соответствие стандартов

К нержавеющим сталям относят группу коррозионностойких сталей с содержанием минимум 10.5 % хрома и низким содержанием углерода. Для примера приведем простую таблицу различных сплавов с железом.

Кроме Хрома как “основной нержавеющей составляющей” в составе нержавеющей стали могут присутствовать Никель, Молибден, Титан, Ниобий, Сера, Фосфор и другие легирующие элементы определяющие свойства стали.

Таблица соответствий основных марок нержавеющих сталей и химический состав

Маркировочные обозначения

Если вы не профессиональный строитель, не стоит углубляться в дебри классификаций болтов. Важно знать, что, как уже было сказано, цифры на головке болта значат класс прочности. Обычно это две цифры, написанные через точку, например, 3.6 или 10.9.

Первая цифра обозначает нагрузку на резьбовое соединение, которое может выдержать метиз. Если точнее, то это одна сотая номинальной величины предела прочности метиза на разрыв. Измерение осуществляется в МПа.

Пример: если на болте вы видите 8.8, это значит, что предел прочности болта на разрыв будет 8×100 = 800 МПа.

Следующая цифра указывает на отношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на десять. Из двух цифр вы сможете вычислить предел текучести материала. Для этого их умножают друг на друга, а потом — еще на десять.

Пример: возвращаемся к тем же самым 8.8. 8×8 х 10 = 640 Н/м.

Важно понимать, что предел максимальной рабочей нагрузки болта и есть предел текучести. Рассчитывая соединение болтом по заданной нагрузке, используют коэффициент 0,5-0,6 от предела текучести. К примеру, если болт М14 класса прочности 8.8 имеет площадь сечения около одного квадратного сантиметра, а диаметр тела — около 12 мм, то предел его прочности на разрыв будет 8 тонн, предел текучести — 6,4 тонны, а расчетная нагрузка 6,4×0,5 = 3,2 т.

Маркировка болтов из нержавеющей стали

Среди обозначений на болте, сделанном из нержавеющей стали, на первое место ставят маркировку самой стали, А2 или А4. Следом идет предел прочности, например, 50, 60, 70 и т. д. Эти числа также обозначают одну десятую от предела прочности углеродистой стали, измеряемых в МПа.

Состав

Механические, физические и технологические особенности нержавеющей стали А2 обеспечиваются оптимальным сочетанием в составе легирующих компонентов. В состав стали входят следующие элементы, влияющие на характеристики:

В таблице указано процентное отношение элементов, входящих в состав А2.

При замене никеля на ванадий, получают идентичную марку стали, но отличающуюся повышенной прочностью и износостойкостью. Основным отличием марки стали А2 от других марок аустенитных данной категории (А), является повышенное содержание меди (Cu), до 4% (в таблице неуказанно)

Маркировка прочности гаек

Для гаек характерны те же самые правила, что и для болтов. Сама маркировка расположена по борту гайки. Она подается в сокращенном виде, поэтому полное обозначение нужно смотреть на упаковке.

Первым делом, идет наименование изделия, затем класс точности. Но он, однако, указывается далеко не всегда, так как в конце описания идет госстандарт, согласно которому изготовлен этот тип гайки, где и прописана вся нужная информация. Далее указан тип резьбы: К — коническая, Т — трапециевидная, М — метрическая. Здесь же прописан диаметр гайки в миллиметрах. Иногда в этом месте также дают шаг резьбы в миллиметрах, который указывается только в тех случаях, если резьба очень мелкая и направление резьбы, если оно левое.

Следом идет класс прочности и значение покрытия в микронах, указываемое в виде цифры от единицы до тринадцати. И наконец, государственный стандарт, о котором уже упоминалось выше.

Гайки имеют семь классов прочности: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Как и в случае с болтом, класс прочности обозначает одну сотую предела прочности, что является рекомендуемым значением для равномерного распределения давления на крепеж.

Но есть и отличия от маркировки болтов: указанные классы прочности годятся только для стандартных и высоких гаек. На боку низкой гайки вы увидите другие обозначения: 04 и 05. Они говорят, что этот метиз не предназначен для высоких нагрузок.

Описание нержавеющих сталей А2 и А4. Характеристики, аналоги, применение для изготовления крепежа

А2 и А4 – это сокращенное название марок нержавеющих аустенитных (Austenitic) сталей. Аустенитная сталь обладает рядом замечательных свойств, которые обеспечили ей очень широкое применение в народном хозяйстве. Стали А2 и А4 не токсичны, устойчивы к коррозии. Они хорошо подвергаются механической и термической обработке, а также сварке. Крепежные изделия, изготовленные из сталей А2 и А4, практически не магнитны, прочны и долговечны. Они отлично сохраняют свои свойства при высоких и низких температурах.

Сталь А2 имеет отечественный аналог – нержавеющая сталь марки 08Х18Н10 и зарубежный аналог – марки AISI 304 (в США). Сборочные единицы, детали и крепежные элементы из стали А2 используются в нефтедобывающей, пищевой, химической и газодобывающей промышленности; в приборостроении и судостроении; в строительстве при монтаже вентилируемых фасадов и витражных конструкций, а также при изготовлении насосной техники. Изготовленные из стали А2 изделия сохраняют свои прочностные свойства в большом диапазоне температур: от низких (-200 градусов Цельсия) до высоких (+425 градусов Цельсия).

Сталь А4 по своим характеристикам похожа на А2, но сфера применения ее значительно расширилась за счет добавления 2-3% молибдена, что способствует более высокой ее стойкости к коррозии в средах, содержащих кислоты, соли и хлор. Изделия из нержавейки марки А4 сохраняют свои прочностные свойства при низких (до -60 градусов Цельсия) и при высоких (до +450 градусов Цельсия) температурах. Эти изделия применяют: в химической промышленности, где они подвержены воздействию агрессивных сред; в судостроении (элементы крепежа и такелажные изделия) для защиты от разрушающего воздействия со стороны морской воды; в бассейнах, содержащих хлорированную воду. Нержавейка А4, как и А2, также имеет отечественный аналог – сталь типа 10Х17Н13М2 и зарубежный аналог – AISI 316 (в США).

Сталь А2 и сталь А4 отлично подходят для изготовления нержавеющего крепежа повышенного класса точности А, который применяются для создания прочных и долговечных ответственных соединений. Болты и гайки этого класса изготавливаются, например, на токарных станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Разница диаметров резьбы, наружной для болта и внутренней для гайки, после чистовой обработки на станке не превышает величины 0,25…0,3 миллиметров. Однако цена изготовленных из нержавейки деталей будет значительно выше, чем у деталей из обычной углеродистой стали. Класс прочности для болтов, изготовленных из нержавеющей аустенитной стали марки А2 и стали марки А4, равен 50, 70 или 80.

Расчет нагрузок для нержавеющих болтов

Зная прочностные характеристики аустенитных сплавов, не трудно рассчитать максимальную нагрузку на болты по формуле. Для примера взят болт М12, А2-70.
Np0.2 = As х Rp0.2 = 84.3 х 450 = 37935 Н

, где:

As

– расчетная площадь сечения М12 (см. ГОСТ Р ИСО 3506 табл. А.1.)
Rp0.2
– предел текучести

Для определения расчетной рабочей нагрузки полученное значение необходимо разделить как минимум на 20: 37935 / 20 = 1896 кг, а для большей уверенности в безопасности болтокомплекта лучше разделить на 30.

Класс прочности – важнейшая характеристика нержавеющей стали, прописанная в национальном стандарте ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009, которую следует учитывать при расчете нагрузки на болтовое или шпилечное соединение.

Источник: krepcom.ru