Болты, винты и шпильки
Болты, винты и шпильки производятся из различных углеродистых сталей - разным сталям соответствуют разные классы прочности. Хотя, иногда можно из одной и той же стали изготовить болты различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку - закалку.
Например, из Стали 35 можно изготовить болты нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 - если изготовить болты методом точения на токарном и фрезерном станке: классов 6.6 и 6.8 - получатся при изготовлении болтов методом объёмной штамповки на высадочном прессе; и класса 8.8 - если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке - закалке.
Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утверждённый прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности:
3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9
Первая цифра маркировки класса прочности болта обозначает 0,01 часть номинального временного сопротивления - это предел прочности на растяжение - измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈0,1 часть номинального временного сопротивления, если Вы измеряете предел прочности на растяжение в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный).
Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел прочности на растяжение
5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)
Вторая цифра обозначает 0,1 часть отношения предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к номинальному временному сопротивлению (пределу прочности на растяжение) - таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки, относящейся к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²)
Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел текучести
500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)
Значение предела текучести - это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, винта или шпильки, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки на болты, винты или шпильки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, то есть, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответственно.
Классы прочности и марки сталей для болтов, винтов и шпилек
|
Класс прочности |
Марка стали |
Граница прочности, МПа |
Граница текучести, МПа |
Твердость по Бринеллю, HB |
|
3.6 |
Ст3кп, Ст3сп, Ст5кп, Ст5сп |
300…330 |
180…190 |
90…238 |
|
4.6 |
Ст5кп, Ст.10 |
400 |
240 |
114…238 |
|
4.8 |
Ст.10, Ст.10кп |
400…420 |
320…340 |
124…238 |
|
5.6 |
Ст.35 |
500 |
300 |
147…238 |
|
5.8 |
Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп |
500…520 |
400…420 |
152…238 |
|
6.6 |
Ст.35, Ст.45 |
600 |
360 |
181…238 |
|
6.8 |
Ст.20, Ст.20кп, Ст.35 |
600 |
480 |
181…238 |
|
8.8 |
Ст.35, Ст.45, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.20Г2Р |
800* |
640* |
238…304* |
|
8.8 |
Ст.35, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.20Г2Р |
800…830** |
640…660** |
242…318** |
|
9.8* |
Ст.35, Ст.35Х, Ст.45, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.20Г2Р |
900 |
720 |
276…342 |
|
10.9 |
Ст.35Х, Ст.38ХА, С.45, Ст.45Г, Ст.40Г2, Ст.40Х, Ст.40Х Селект, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, |
1000…1040 |
900…940 |
304…361 |
|
12.9 |
Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.40ХНМА |
1200…1220 |
1080…110 |
366…414 |
В таблице приведены самые распространённые в метизном производстве и рекомендованные марки сталей, но в различных особых случаях также применяются и другие стали, когда их применение продиктовано дополнительными требованиями к крепежу.
Значками помечено в таблице:
* применительно к номинальным диаметрам до 16 мм.
** применительно к номинальным диаметрам больше,чем 16 мм.
Существуют специальные стандарты на высокопрочные болты узкоотраслевого применения, имеющие свою градацию прочности. Например, стандарты на высокопрочные болты с увеличенным размером "под ключ", применяемые в мостостроении - так называемые "мостовые болты": ГОСТ 22353-77 и российский стандарт ГОСТ Р 52644-2006.
Прочность болтов согласно этих стандартов обозначается значением временного сопротивления на разрыв (границы прочности) в кгс/см²: то есть, 110, 95, 75 и т.д.
Такие болты могут производиться в двух исполнениях:
- Исполнение У - для климатических областей с максимально низкой температурой до -400С - буква У не обозначается в маркировке
- Исполнение ХЛ - для климатических областей с максимально низкой температурой от -400С до -650С - обозначается в маркировке на головке болта после класса прочности
|
Резьба болтов |
Класс прочностиболтов |
Марка стали |
Граница прочности, МПа (кгс/см²) |
Относит. удлинение, % |
Ударная вязкость болтов исполнения ХЛ, МДж/м²(кгс·м/см²) |
Макс. твердость по Бринеллю, HB |
|
М16...М27 |
110 |
40Х Селект |
1100 (110)…1350 (135) |
минимум 8 |
минимум 0,5 (5) |
388 |
|
М30 |
95 |
950 (95)...1150 (115) |
363 |
|||
|
М36 |
75 |
750 (75)...950 (95) |
||||
|
М42 |
65 |
650 (65)...850 (85) |
||||
|
М48 |
60 |
600 (60)...800 (80) |
В производстве высокопрочных болтов по данным стандартам используются также стали 30Х3МФ, 30Х2АФ и 30Х2НМФА. Применение таких сталей позволяет добиться ещё более высокой прочности.