Высокопрочные болты с шестигранной головкой: стандарты, марки и механические свойства.

Высокопрочные болты с шестигранной головкой, обычно называемые высокопрочными болтами с наружным шестигранником, являются важнейшими крепежными элементами, используемыми в сложных условиях, таких как ветроэнергетика, крупная техника и стальные конструкции, благодаря их превосходной силе затяжки и надежности.

1. Основные стандарты и технические условия

Основным национальным стандартом в Китае, регулирующим размеры и технические требования к болтам с шестигранной головкой, является GB/T 5782 (эквивалентный международным стандартам, таким как...). DIN 931Данный стандарт распространяется на болты с резьбой от M1.6 до M64.

Для высокопрочные болты Стандарт GB/T 1231 (для болтовых соединений с большой шестигранной головкой в ​​стальных конструкциях), используемый в ответственных областях, таких как стальные конструкции, имеет особое значение. Недавно была утверждена новая версия, GB/T 1231-2024, которая вступит в силу 1 апреля 2025 года, заменив версию 2006 года.

2. Классификация силы и её значение

Класс прочности болта обозначается двухзначной маркировкой, выбитой на головке болта.

Первая цифра (например, «8» в обозначении 8.8) обозначает 1/100 номинального предела прочности болта на растяжение (Rm) в МПа. Таким образом, класс 8.8 означает номинальный предел прочности на растяжение 800 МПа.

Второе число (например, вторая «8» в 8.8) представляет собой отношение номинального предела текучести (Rp₀.₂) к номинальному пределу прочности на растяжение (коэффициент текучести). Умножение этих двух чисел дает номинальный предел текучести. Для болта класса 8.8: Предел текучести ≈ 800 МПа × 0,8 = 640 МПа.

Болты с классом прочности 8.8 и выше (например, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9) классифицируются как высокопрочные болты. Обычно они изготавливаются из среднеуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали и должны пройти термообработку (закалку и отпуск) для достижения своих механических свойств.

3. Механические свойства распространенных высокопрочных марок стали

Механические свойства значительно различаются в зависимости от марки болта. В следующей таблице приведены основные свойства распространенных марок высокопрочных шестигранных болтов на основе предоставленных данных, в частности, из стандарта GB/T 5782 и связанных с ним стандартов.

Механические свойства высокопрочных шестигранных болтов (типичные значения)

    Марка 8.8: Это распространенная высокопрочная марка стали. Согласно результатам поиска, ее минимальный предел прочности на растяжение составляет 830 МПа, а минимальный предел текучести — 660 МПа. Для обеспечения надлежащих характеристик необходимо контролировать твердость; твердость поверхности не должна превышать твердость сердцевины более чем на 30 HV.

10.9 Класс: Этот класс обеспечивает более высокую прочность. В новом стандарте GB/T 1231-2024 верхний предел прочности на растяжение снижен со 1240 МПа до 1190 МПа, и требуется большее уменьшение площади поперечного сечения (≥48%).

   12,9 балловЭто еще более высококачественный сплав, часто изготавливаемый из легированных сталей, таких как 35CrMoA или 42CrMo.

4. Основные стандарты материалов и испытаний

Механические свойства достигаются за счет использования специальных материалов и технологических процессов:

Материалы: К распространенным материалам для высокопрочных болтов относятся среднеуглеродистая сталь (например, сталь 45 для класса 8.8), низкоуглеродистые легированные стали, такие как 35VB, 20MnTiB, и высокосортные сплавы, такие как 42CrMo и 40CrMo (особенно для классов 10.9S и 12.9, и теперь явно включенные в GB/T 1231-2024).

Термическая обработка: Высокопрочные болты подвергаются закалке и отпуску. Например, температура отпуска для болтов класса 8.8 должна составлять не менее 425°C.

Обработка поверхности: К распространенным покрытиям относятся гальванизация, дакромет (геомет), чернение и никелирование. Следует отметить, что новые экологические нормы постепенно выводят из употребления некоторые покрытия, например, кадмий.

Испытания: Испытания механических характеристик проводятся в соответствии со стандартами, такими как GB/T 3098.1. Ключевые испытания включают в себя:

Испытание на растяжение: Измеряет предел прочности при растяжении и предел текучести.

Испытание на твердость (по Роквеллу, Виккерсу или Бринеллю) проводится на головке болта или нерезьбовом стержне.

Испытание коэффициента крутящего момента: имеет решающее значение для конструкционных болтов, обеспечивая надлежащую предварительную затяжку во время сборки. Новый стандарт GB/T 1231-2024 вводит коэффициент вариации (≤ 0,077) для более точной оценки стабильности партии по сравнению со стандартным отклонением.

Проверка дефектов поверхности: регулируется стандартами, такими как GB/T 16936.

5. Важные обновления в новом стандарте GB/T 1231-2024

В предстоящем стандарте GB/T 1231-2024 внесен ряд существенных изменений:

Расширенный размерный ряд: теперь доступны размеры до M36 (ранее M30).

Оптимизация материалов: В список утвержденных материалов добавлены стали 42CrMo и ML40CrMo.

Пересмотренные механические свойства: скорректированы пределы прочности на растяжение для 10,9S и увеличены требования к уменьшению площади поперечного сечения.

Расширенные методы тестирования: Вводятся тесты на обезуглероживание/науглероживание и требуется указывать больше информации для отслеживания происхождения продукции (например, QR-коды) на этикетках.

Более строгий контроль: снижает допустимую скорость для испытаний коэффициента крутящего момента (

Вкратце, высокопрочные болты с наружным шестигранником подразделяются на марки, такие как 8.8, 10.9 и 12.9, каждая из которых обозначает определенный уровень прочности на растяжение и предел текучести, достигаемый за счет легирования и термообработки. Они регулируются стандартами, такими как GB/T 5782 (для размеров) и GB/T 3098.1 и GB/T 1231 (для механических свойств и испытаний), причем последний стандарт получит важные обновления в 2025 году для повышения надежности и контроля качества.