5.1 螺母形式(三种)
对于无法兰面和无有效力矩特征的标准六角螺母,适用下列限制:
1型:标准螺母,最小高度为0.80D≤mmin< 0.89D,见表B.1;
2型:高螺母,最小高度为mmin≥0.89D,见表B.1;
0型:薄螺母,最小高度为0.45D≤mmin< 0.80D。
对于其他标准螺母(如:法兰面螺母、有效力矩型螺母、非六角螺母等),型式应在产品标准中与机械性能一起说明。
表B.1 标准六角螺母的最小高度(无法兰面且无有效力矩特征)
尺寸单位:mm | |||||
螺纹 D | 对边宽度 S公称 | 六角螺母的最小高度 | |||
标准螺母(1型) 0.80D≤mmin< 0.89D | 高螺母(2型) mmin≥0.89D | ||||
mmin | mmin/D | mmin | mmin/D | ||
5 | 8 | 4.4 | 0.88 | 4.8 | 0.96 |
6 | 10 | 4.9 | 0.82 | 5.4 | 0.9 |
7 | 11 | 6.14 | 0.88 | 6.84 | 0.98 |
8 | 13 | 6.44 | 0.81 | 7.14 | 0.9 |
10 | 16 | 8.04 | 0.8 | 8.94 | 0.89 |
12 | 18 | 10.37 | 0.86 | 11.57 | 0.96 |
14 | 21 | 12.1 | 0.86 | 13.4 | 0.96 |
16 | 24 | 14.1 | 0.88 | 15.7 | 0.98 |
18 | 27 | 15.1 | 0.84 | 16.9 | 0.94 |
20 | 30 | 16.9 | 0.85 | 19 | 0.95 |
22 | 34 | 18.1 | 0.82 | 20.5 | 0.93 |
24 | 36 | 20.2 | 0.84 | 22.6 | 0.94 |
27 | 41 | 22.5 | 0.83 | 25.4 | 0.94 |
30 | 46 | 24.3 | 0.81 | 27.3 | 0.91 |
33 | 50 | 27.4 | 0.83 | 30.9 | 0.94 |
36 | 55 | 29.4 | 0.82 | 33.1 | 0.92 |
39 | 60 | 31.8 | 0.82 | 35.9 | 0.92 |
对于图纸所示螺母,应根据最小设计螺纹高度mth,设计,以及机械性能说明其形式。在图1与表1中规定了mth,设计。mth,设计是螺母倒角(如果有)或螺母表面,与代表公称螺纹直径D的理论圆柱体的交点之间的距离。
表1 图纸所示螺母的设计螺纹高度
标准螺母(1型) | 高螺母(2型) | 薄螺母(0型) |
0.73D≤mth,设计,min<0.83D | mth,设计,min≥0.83D | 0.40D≤mth,设计,min<0.73D |
注1:通过考虑螺母的最关键尺寸,即最小高度mmin、倒角的最大直径da,max 、倒角的最小倒角角度(标准螺母和高螺母为90°,薄螺母为110°)和两个倒角(每个支承面上一个),计算mth,设计,min的限值。 注2:直径为12mm至39mm的标准六角螺母的最小比率是本表规定数值的基础。 |
5.2 性能等级
标准螺母(1型)和高螺母(2型)的性能等级由一个数字组成。该数字与可与之匹配的螺栓、螺钉和螺柱的相应最高性能等级左侧的数字相对应,即单位为兆帕的匹配螺栓公称抗拉强度的1/100。(示例:性能等级10级的螺母为可与最高10.9级的螺栓匹配的标准螺母或高螺母。)
薄螺母(0型)的性能等级由两位数字组成,按以下方式规定:
a)第一位数字“零”表示降低了薄螺母的承载能力,以警告这些螺母不能设计用于防止过载情况下的螺纹脱扣失效模式;
b)第二位数字大约相当于单位为兆帕(MPa)的公称保证应力SP的1/100。(示例:性能等级05级的螺母是公称保证应力为500MPa的薄螺母。
7.1 概述
当螺母准备在-50℃至+150℃范围外的应用使用时,需要考虑几个因素,例如钢成分、低温或高温下的工作时间、温度对紧固件机械性能和夹紧零件的影响。
注:EN 10269、ASTM A320/A320M和ASTM A194/A194M中给出了在低温和高温下使用的钢材的选择和应用信息。
钢的化学成分范围、热处理条件(包括仅淬火和回火螺母的最低回火温度)、以及规定性能等级组合件的显微组织、高度(型式)和螺纹直径,都应符合用于粗牙螺纹螺母的表3,和用于细牙螺纹螺母的表4的规定。
7.2 热处理
以下热处理条件的螺母,应按照表3和表4中规定的要求制造:
— 不淬火和回火(NQT);
— 淬火和回火(QT)。
制造商可自行决定在一种或另一种条件(NQT或QT)下制造以下螺母,在这两种情况下,这些螺母应满足相关热处理条件的所有适用要求:
a)粗牙螺纹且符合表3要求的螺母:
— D≤M16的性能等级8级的标准螺母(1型);
— 性能等级8级的高螺母(2型)。
b)细牙螺纹且符合表4要求的螺母:
— D≤M16的性能等级6级的标准螺母(1型);
— D≤M16的性能等级8级的高螺母(2型)。
7.3 化学成分
应根据相关国际标准评定化学成分。如有争议,产品分析应符合表3或表4中规定的范围。
对于要热浸镀锌的螺母,应适用ISO 10684中规定的附加要求。
表3 粗牙螺纹螺母钢的化学成分范围
热处理 | 性能 等级 | 螺母 高度 | 螺纹 D | 熔炼分析 ①② | 回火温度℃ min | ||||
C | Mn | P | S | ||||||
min | max | min | max | max | |||||
不淬火和回火(NQT) ③ | 04 ④ | 0型 | M5≤D≤M39 | 0.06 | 0.58 | 0.25 | 0.06 | 0.15 | / |
5 ④ | 1型 | M5≤D≤M39 | |||||||
6 ④ | 1型 | M5≤D≤M39 | |||||||
8 | 1型 | M5≤D≤M16 ⑤ | |||||||
2型 | M5≤D≤M39 ⑤ | ||||||||
淬火和回火(QT) ⑥ | 05 | 0型 | M5≤D≤M39 | 0.15 | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | 380 |
8 | 1型 | M5≤D≤M39 | |||||||
2型 | M5≤D≤M39 | ||||||||
10 | 1型 | M5≤D≤M39 | |||||||
2型 | M5≤D≤M39 | ||||||||
12 | 1型 | M5≤D≤M16 | 0.18 | 410 | |||||
2型 | M5≤D≤M39 | 0.15 | 380 | ||||||
① 如有争议,应以产品分析为准。 ② 如果满足本标准要求的机械和物理性能,可添加合金元素。 ③ 根据7.4.1条,NQT螺母钢的组织不应包含淬火显微组织。 ④ 这些螺母可用含硫、磷和铅的易切削钢制造,含量如下:S≤0.35%;P≤0.11%;Pb≤0.35%。 ⑤ 制造商可自行决定对这些螺母进行淬火和回火,在这种情况下,应适用QT螺母的所有要求。 ⑥ 根据7.4.2条,QT螺母的显微组织应显示约90%的马氏体。 |
表4 细牙螺纹螺母钢的化学成分范围
热处理 | 性能 等级 | 螺母 高度 | 螺纹 D | 熔炼分析 ①② | 回火温度℃ min | ||||
C | Mn | P | S | ||||||
min | max | min | max | max | |||||
不淬火和回火(NQT) ③ | 04 ④ | 0型 | M8≤D≤M39 | 0.06 | 0.58 | 0.25 | 0.06 | 0.15 | / |
6 ④ | 1型 | M8≤D≤M16 ⑤ | |||||||
8 | 2型 | M8≤D≤M16 ⑤ | |||||||
淬火和回火(QT) ⑥ | 05 | 0型 | M8≤D≤M39 | 0.15 | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | 380 |
6 | 1型 | M8≤D≤M39 | |||||||
8 | 1型 | M8≤D≤M16 | |||||||
1型 | M16<D≤M39 | 0.18 | 410 | ||||||
2型 | M8≤D≤M39 | 0.15 | 380 | ||||||
10 | 1型 | M8≤D≤M16 | |||||||
2型 | M8≤D≤M39 | ||||||||
12 | 2型 | M8≤D≤M39 | 0.18 | 410 | |||||
① 如有争议,应以产品分析为准。 ② 如果满足本标准要求的机械和物理性能,可添加合金元素。 ③ 根据7.4.1条,NQT螺母钢的组织不应包含淬火显微组织。 ④ 这些螺母可用含硫、磷和铅的易切削钢制造,含量如下:S≤0.35%;P≤0.11%;Pb≤0.35%。 ⑤ 制造商可自行决定对这些螺母进行淬火和回火,在这种情况下,应适用QT螺母的所有要求。 ⑥ 根据7.4.2条,QT螺母的显微组织应显示约90%的马氏体。 |
7.4 钢的显微组织
7.4.1 不淬火和回火螺母
不淬火和回火(NQT)螺母应按锻造或机加工状态供货。钢的组织不应包含淬火显微组织。
7.4.2 淬火和回火螺母
对于要淬火和回火(QT)螺母的材料,应具有足够的淬透性,确保整个螺母具有由约90%马氏体组成的均匀显微组织。
制造商应确保超过奥氏体转变温度,和在淬火期间在整个螺母中,允许实现马氏体充分转变的足够时间,确保一致的机械性能。
8.2 保证载荷
表5 粗牙螺纹螺母的保证载荷
螺纹 D | 螺距 P | 保证载荷,Fp(N) | ||||||
性能 | ||||||||
04 ① | 05 ① | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | ||
M5 | 0.8 | 5400 | 7100 | 8250 | 9500 | 12140 | 14800 | 16300 |
M6 | 1 | 7640 | 10000 | 11700 | 13500 | 17200 | 20900 | 23100 |
M7 | 1 | 11000 | 14500 | 16800 | 19400 | 24700 | 30100 | 33200 |
M8 ② | 1.25 | 13900 | 18300 | 21600 | 24900 | 31800 | 38100 | 42500 |
M10 ② | 1.5 | 22000 | 29000 | 34200 | 39400 | 50500 | 60300 | 67300 |
M12 | 1.75 | 32000 | 42200 | 51400 | 59000 | 74200 | 88500 | 100300 |
M14 | 2 | 43700 | 57500 | 70200 | 80500 | 101200 | 120800 | 136900 |
M16 | 2 | 59700 | 78500 | 95800 | 109900 | 138200 | 164900 | 186800 |
M18 | 2.5 | 73000 | 96000 | 121000 | 138200 | 176600 | 203500 | 230400 |
M20 | 2.5 | 93100 | 122500 | 154400 | 176400 | 225400 | 259700 | 294000 |
M22 | 2.5 | 115100 | 151500 | 190900 | 218200 | 278800 | 321200 | 363600 |
M24 | 3 | 134100 | 176500 | 222400 | 254200 | 324800 | 374200 | 423600 |
M27 | 3 | 174400 | 229500 | 289200 | 348800 | 452100 | 486500 | 550800 |
M30 | 3.5 | 213200 | 280500 | 353400 | 426400 | 552600 | 594700 | 673200 |
M33 | 3.5 | 263700 | 347000 | 437200 | 527400 | 683600 | 735600 | 832800 |
M36 | 4 | 310500 | 408500 | 514700 | 620900 | 804700 | 866000 | 980400 |
M39 | 4 | 370900 | 488000 | 614900 | 741800 | 961400 | 1035000 | 1171000 |
① 当使用薄螺母时,应用应考虑脱扣载荷,该载荷低于具有全承载能力的螺母的保证载荷。 ② 螺纹公差等级6H的热浸镀锌螺母应符合本表的要求。对于符合ISO 965-5螺纹公差等级6AX和6AZ的热浸镀锌螺母,应适用ISO 10684中规定的M8和M10的较低保证载荷。 |
表6 细牙螺纹螺母的保证载荷
螺纹 D×P | 保证载荷,Fp(N) | |||||
性能等级 | ||||||
04 ① | 05 ① | 6 | 8 | 10 | 12 | |
M8×1 | 14900 | 19600 | 30200 | 37400 | 43100 | 47000 |
M10×1.25 | 23300 | 30600 | 47100 | 58400 | 67300 | 73400 |
M10×1 | 24500 | 32200 | 49700 | 61600 | 71000 | 77400 |
M12×1.5 | 33500 | 44000 | 68700 | 84100 | 97800 | 105700 |
M12×1.25 | 35000 | 46000 | 71800 | 88000 | 102200 | 110500 |
M14×1.5 | 47500 | 62500 | 97500 | 119400 | 138800 | 150000 |
M16×1.5 | 63500 | 83500 | 130300 | 159500 | 185400 | 200400 |
M18×2 | 77500 | 102000 | 177500 | 210100 | 220300 | 248100 |
M18×1.5 | 81700 | 107500 | 187000 | 221500 | 232200 | 262800 |
M20×2 | 98000 | 129000 | 224500 | 265700 | 278600 | 313500 |
M20×1.5 | 103400 | 136000 | 236600 | 280200 | 293800 | 329900 |
M22×2 | 120800 | 159000 | 276700 | 327500 | 343400 | 386500 |
M22×1.5 | 126500 | 166500 | 289700 | 343000 | 359600 | 404700 |
M24×2 | 145900 | 192000 | 334100 | 395500 | 414700 | 467100 |
M27×2 | 188500 | 248000 | 431500 | 510900 | 535700 | 609800 |
M30×2 | 236000 | 310500 | 540300 | 639600 | 670700 | 764100 |
M33×2 | 289200 | 380500 | 662100 | 783800 | 821900 | 935800 |
M36×2 | 328700 | 432500 | 804400 | 942800 | 934200 | 1063900 |
M39×2 | 391400 | 515000 | 957900 | 1123000 | 1112000 | 1265000 |
① 当使用薄螺母时,应用应考虑脱扣载荷,该载荷低于具有全承载能力的螺母的保证载荷。 |
8.3 硬度
当按照规定进行试验时,具有规定性能等级的螺母应满足硬度要求,如下所示:
— 对于NQT螺母,给出的最低硬度仅供参考,但应适用表7或表9中的最高硬度要求;
— 对于QT螺母,应适用表8或表10中的最低硬度和最高硬度要求。根据10.2.7条在芯部和螺纹测定硬度的差值不应大于30HV。
表7 粗牙螺纹不淬火和回火(NQT)螺母的硬度
性能 等级 | 型式 | 螺纹D | 维氏硬度 HV | 换算的布氏硬度 ① HB或HBW | 换算的洛氏硬度 ① | |||
min | max | min | max | min | max | |||
04 | 0型 | M5≤D≤M39 | 188 | 334 | 179 | 318 | 88.8HRB | 33.9HRC |
5 | 1型 | M5≤D≤M16 | 130 | 124 | 71.2HRB | |||
M16<D≤M39 | 146 | 139 | 77.9HRB | |||||
6 | 1型 | M5≤D≤M16 | 150 | 143 | 78.7HRB | |||
M16<D≤M39 | 170 | 162 | 85HRB | |||||
8 | 1型 | M5≤D≤M16 ② | 200 | 190 | 91.5HRB | |||
2型 | M5≤D≤M39 ② | |||||||
① 布氏硬度和洛氏硬度根据ISO 18265(非合金钢和低合金钢条件)由HV值换算。 ② 制造商可自行决定对这些螺母进行淬火和回火:在这种情况下,应适用表8。 |
表8 粗牙螺纹淬火和回火(QT)螺母的硬度
性能 等级 | 型式 | 螺纹 D | 维氏硬度 HV | 换算的布氏硬度 ① HB或HBW | 换算的洛氏硬度 ① | |||
min | max | min | max | min | max | |||
05 | 0型 | M5≤D≤M39 | 272 | 353 | 268 | 349 | 26.5HRC | 36.9HRC |
8 | 1型 | M5≤D≤M16 | 200 | 334 | 195 ② | 330 | 92.7HRB ② | 34.8HRC |
M16<D≤M39 | 233 | 228 | 98.9HRB | |||||
2型 | M5≤D≤M39 | 200 | 195 ② | 92.7HRB ② | ||||
10 | 1型 | M5≤D≤M39 | 272 | 353 | 268 | 349 | 26.5HRC | 36.9HRC |
2型 | M5≤D≤M3 | 233 | 228 | 98.9HRB | ||||
12 | 1型 | M5≤D≤M16 | 308 | 368 | 304 | 363 | 31.6HRC | 38.5HRC |
2型 | M5≤D≤M39 | 272 | 353 | 268 | 349 | 26.5HRC | 36.9HRC | |
① 布氏硬度和洛氏硬度根据ISO 18265(淬火和回火条件)由HV值换算。 ② 外推值(对于小于210HV的值,ISO 18265中没有换算)。 |
表9 细牙螺纹不淬火和回火(NQT)螺母的硬度
性能 等级 | 型式 | 螺纹 D | 维氏硬度 HV | 换算的布氏硬度 ① HB或HBW | 换算的洛氏硬度 ① | |||
min | max | min | max | min | max | |||
04 | 0型 | M8≤D≤M39 | 188 | 334 | 179 | 318 | 88.8HRB | 33.9HRC |
6 | 1型 | M8≤D≤M16 ② | 200 | 190 | 91.5HRB | |||
8 | 2型 | M8≤D≤M16 ② | 233 | 212 | 95.4HRB | |||
① 布氏硬度和洛氏硬度根据ISO 18265(非合金钢和低合金钢条件)由HV值换算。 ② 制造商可自行决定对这些螺母进行淬火和回火:在这种情况下,应适用表10。 |
表10 细牙螺纹淬火和回火(QT)螺母的硬度
性能 等级 | 型式 | 螺纹 D | 维氏硬度 HV | 换算的布氏硬度 ① HB或HBW | 换算的洛氏硬度 ① | |||
min | max | min | max | min | max | |||
05 | 0型 | M8≤D≤M39 | 272 | 353 | 268 | 349 | 26.5HRC | 36.9HRC |
6 | 1型 | M8≤D≤M16 | 200 | 334 | 195 ② | 330 | 92.7HRB ② | 34.8HRC |
M16<D≤M39 | 233 | 334 | 228 | 330 | 98.9HRB | 34.8HRC | ||
8 | 1型 | M8≤D≤M16 | 262 | 334 | 258 | 330 | 24.9HRC | 34.8HRC |
M16<D≤M39 | 295 | 353 | 291 | 349 | 29.8HRC | 36.9HRC | ||
2型 | M8≤D≤M16 | 223 | 334 | 218 | 330 | 97.2HRB | 34.8HRC | |
M16<D≤M39 | 244 | 334 | 239 | 330 | 21.9HRC | 34.8HRC | ||
10 | 1型 | M8≤D≤M16 | 320 | 380 | 316 | 375 | 33.1HRC | 39.6HRC |
2型 | M8≤D≤M39 | 272 | 353 | 268 | 349 | 26.5HRC | 36.9HRC | |
12 | 2型 | M8≤D≤M39 | 308 | 368 | 304 | 363 | 31.6HRC | 38.5HRC |
① 布氏硬度和洛氏硬度根据ISO 18265(淬火和回火条件)由HV值换算。 ② 外推值(对于小于210HV 的值,ISO 18265中没有换算)。 |
8.4 表面缺陷
表面缺陷应符合ISO 6157-2的要求。
保证应力 S P 与保证载荷值 F P 和螺栓公称应力截面积 A s 相关, 如下公式所示:
表C.1和C.2给出的保证应力仅供参考。
表C.1和C.2的Sp值是ISO/TR 16224中提供的计算结果。这些计算分组是本标准硬度值和保证载荷值修订的基础。在本次修订中,仅当1992年和2022年的保证应力相差超过5%时,才根据重新计算的值更新ISO 898-2:1992中的保证载荷值。因此,本标准的标准保证载荷值与表C.1和C.2中给出的Sp的相应计算值之间存在不一致性。
应满足本标准表5和表6中规定的保证载荷值。
表C.1 保证应力 Sp粗牙螺纹
螺纹 D | 保证应力 Sp(MPa) | ||||||
性能等级 | |||||||
04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
匹配螺栓的公称抗拉强度 Rm,公称(ISO 898-1) | / | / | 500 | 600 | 800 | 1000 | 1200 |
M5至M7 | 380 | 500 | 585 | 680 | 860 | 1040 | 1150 |
M8至M10 | 605 | 705 | 885 | 1180 | |||
M12至M16 | 610 | 710 | 895 | 1050 | 1195 | ||
M18至M24 | 640 | 740 | 965 | 1070 | 1205 | ||
M27至M39 | 660 | 760 | 985 | 1095 | 1220 |
表C.2 保证应力Sp细牙螺纹
螺纹 D | 保证应力 Sp(MPa) | |||||
性能等级 | ||||||
04 | 05 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
匹配螺栓的公称抗拉强度 Rm,公称(ISO 898-1) | / | / | 600 | 800 | 1000 | 1200 |
M8至M10 | 380 | 500 | 795 | 970 | 1100 | 1200 |
M12至M16 | 790 | 1110 | 1210 | |||
M18至M24 | 870 | 1030 | 1080 | 1215 | ||
M27至M33 | 1045 | 1230 | ||||
M36至M39 | 930 | 1090 |
表5或表6中未规定的保证载荷值应使用As的精确数据(见下文)进行计算,并应仅在最后修约计算值,不大于100000 N,修约至靠上的10N,大于100000N,修约至靠上的100N。
根据ISO 898-1,公称应力截面积As按下列公式计算:
其中:d2为符合ISO 724的外螺纹基本中径
d3为外螺纹小直径
其中:d1为符合ISO 724的外螺纹基本小径
H 为符合ISO 68-1的螺纹基本三角形的高度