碳素钢和合金钢制紧固件机械性能：第二部分 规定性能等级的螺母 ISO 898 (-2) - 2022

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  命名系统（螺母型式、性能等级）

  
  

  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≤m_min＜ 0.89D,见表B.1；

    2型：高螺母，最小高度为m_min≥0.89D,见表B.1；

    0型：薄螺母，最小高度为0.45D≤m_min＜ 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m_th,设计，以及机械性能说明其形式。在图1与表1中规定了m_th,设计。m_th,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S_P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。

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  材料、热处理、化学成分和钢的显微组织

  
  

  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。

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  机械和物理性能

  
  

  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。

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  保证应力 Sp

  
  

      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

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