Классы прочности и система их обозначения

Все требования в отношении механических свойств метрических крепежных изделий в России подробно описаны в ГОСТ 1759.0-87«Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия», в ГОСТ 1759.4-87 «Болты, винты, шпильки. Механические свойства и методы испытаний» и в ГОСТ 1759.5-87 «Гайки. Механические свойства и методы испытаний».

В этих документах четко указано понятие «класс прочности» болтов и гаек, и система для обозначений классов прочности болтов, винтов, шпилек и гаек.

Крепежные изделия из углеродистой стали с наружной метрической резьбой – болты, винты, шпильки – подразделяются на 10 классов прочности. Их принято обозначать двумя числами, которые разъединяет точка.

Две цифры имеют условные обозначения:

Первая цифра – уменьшенное в 100 раз минимальное значение предела прочности (это отношение разрушающей растягивающей нагрузки к площади напряжённого поперечного сечения), которое выражено в Н/мм². Так, например, у класса прочности 6.8 первое число означает, что у изделия, относящегося к этому классу, предел прочности будет не менее 600 Н/мм².

Вторая цифра – это умноженное на 10 отношение минимального предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к пределу прочности. Например, в маркировке 10.9 второе число означает, что у изделия, относящегося к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: 1000х0,9=900(Н/мм²). Если, например, сравнить два класса прочности 5.6 и 5.8, то можно сказать, что у изделий, изготовленных по этим классам, минимальный предел прочности будет одинаков – 500 Н/мм², а вот пластическая деформация у изделия по первому классу начнётся раньше, чем у изделия по второму, то есть в первом случае минимальный предел текучести будет 500х0,6=300(Н/мм²), а во втором – 500х0,8= 400(Н/мм²).

Маркировка на болты, винты и шпильки из углеродистой стали с диаметром резьбы более М5 наносится на головку или торец изделия, согласно международным нормам.

На гайки стандартной высоты (0,8 d) также наносится маркировка с определенным классом прочности, но для этого используется только одна цифра.

Классы прочности гаек:

Эта цифра означает уменьшенное в 100 раз минимальное значение предела прочности болта, который идет в паре с гайкой. Такое соединение способно выдержать определенную нагрузку, например, гайка с маркировкой 10 может подойти к болту с минимальным пределом прочности 1000 Н/мм², т. е. с болтом класса прочности 10.9.

Болты, винты, шпильки и гайки из нержавеющей стали имеют свою классификацию по прочности, но она отличается от системы обозначения классов прочности для метизов из углеродистой стали.

Существует всего три класса прочности для изделий из нержавеющей стали:
-50, -70 и -80. Это уменьшенные в 10 раз минимальные значения пределов прочности, т.е. 500, 700 и 800 Н/мм². Помимо этих параметров на изделиях из нержавеющей стали указывается и марка стали. Например, маркировка А4-70 на головке болта означает, что изделие сделано из аустенитной нержавеющей стали А4 (обозначение в системе ENISO), минимальный предел прочности – 700 Н/мм².

Резьбовое соединение может разрушиться, если болт сильно затянут или стержень болта разорвался, а также из-за срыва резьбы гайки и (или) болта. Если разрушился сам стержень болта, то это легко выявить, а вот срыв резьбы гайки – постепенный процесс, который сложно установить сразу, поэтому есть опасность наличия в соединениях частично разрушенных крепежных деталей.
Чтобы сделать соединение максимально прочным, следует подбирать крепежные элементы в соответствии с их классом прочности.
Болт или винт, соединенный с гайкой подходящего класса прочности в соответствии с таблицей, призваны обеспечивать прочное соединение без появления срыва резьбы.

Как подобрать крепежные элементы указано в таблице:

Как правило, гайки высших классов прочности могут заменить гайки низших классов прочности. Такая замена рекомендуется для соединения болт–гайка, напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.

Маркировка высокопрочных болтов

Маркируются особым образом и высокопрочные болты – данные о прочности наносят на поверхность головки болта (цифры могут быть вдавленными или выпуклыми). Она обозначает класс высокопрочных болтов и идентификационную марку изготовителя.
Высокопрочные болты с шестигранной головкой под ключ увеличенного размера промаркированы буквой S. Иногда при нанесении маркировки указывают условный номер плавки. Болты климатического исполнения маркируются буквами ХЛ. Высокопрочные болты с такой маркировкой предназначены для использования в районах, где температура опускается от -40 до -65 ˚С (ГОСТ 15150-69). Категория размещения -1.
Также есть высокопрочные болты климатического исполнения У, которые применяются при температуре до -40 ˚С. Их относят к первой категории размещения.
Они классифицируются ГОСТ 22356-77. Болты высокопрочные с шестигранной головкой соответствуют этому стандарту, диаметр резьбы болтов – от 16 до 48 мм. Их используют в тяжелом машиностроении, в конструкциях из металла, в строительных стальных конструкциях.

Механические свойства высокопрочных болтов

Марка стали болтов влияет на предел прочности: чем меньше его диаметр, тем больше предел прочности. Чтобы изготовить высокопрочные болты применяются такие марки стали: 4543-71, 40Х «селект», 30Х3МФ, 30Х2НМФА. В стали 4543-71 процентное содержание углерода ограничено пределами от 0,37 до 0,42%.

Сталь 40Х «селект» используется для создания климатических болтов исполнения ХЛ. При этом твердость стали не должна превышать НВ363.

В случае особого обоснования разрешается следующее:
• буква S не обязательно ставится в маркировке высокопрочных болтов с увеличенной шестигранной головкой под ключ;
• условный номер плавки в маркировке может не указываться;
• класс прочности в маркировке заменяется на группу материала. Эта группа указывается в виде значения наименьшего временного сопротивления в ньютонах на квадратный миллиметр, соответствующего данному классу прочности, делённого на 9,81.

Высокопрочные болты ГОСТ 22353–77 и ГОСТ Р 52644–2006. Сравнение

Отличительные особенности болтов высокой прочности