Как определить класс прочности болта

Классы прочности Болтов, Винтов, Шпилек, Гаек. Маркировка прочности крепежа

Стали и прочность крепежа

Машиностроительный крепёж может иметь различное назначение и выполнять самые разные задачи — от простого формирования целостности конструкции до восприятия основной несущей силовой нагрузки на конструкцию. Чем больше нагрузка на крепёж, тем более высокой прочностью он должен обладать.

В зависимости от назначения и области применения крепёж изготавливают различных классов прочности, соответственно из разных марок сталей. Нет никакой надобности использовать высокопрочные болты для крепления, скажем, козырька на киоске, и напротив — совсем недопустимо использовать болты обычного, низкого, класса прочности в ответственных конструкциях башенных или козловых кранов — здесь применяются исключительно высокопрочные болты по ГОСТ 7817-70 — отсюда и народное название таких болтов «крановые болты». Желание сэкономить и использовать обычные болты — подешевле, или «крановые болты», но изготовленные из низкопрочных сталей, приводит к зрелищным новостям по телевизору с падающим краном в центре внимания.

Для различных видов крепежа (болты, винты, гайки, шпильки) используются разные стали, разные классы прочности и различная их маркировка.

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.

Технические условия
на болты, винты, шпильки и гайки

КЛАССЫ ПРОЧНОСТИ БОЛТОВ, ВИНТОВ И ШПИЛЕК
( ГОСТ 1759.4-87, ИСО 898/1-78 )

Стандарт распространяется на болты, винты и шпильки из углеродистых нелегированных или легированных сталей с метрической резьбой по ГОСТ 24705-2004 диаметром от 1 до 48 мм.

В таблице значения твердости приведены только для гаек с крупным шагом резьбы. Минимальные значения твердости обязательны только для термообработанных гаек и гаек, которые не могут быть испытаны пробной нагрузкой. Для остальных гаек минимальное значение твердости приводится только для справок.

Для классов прочности 04, 4, 5, 6, 9 нижний предел твердости HRC не регламентируется, верхний — не более HRC 30.

Классы прочности гаек с номинальной высотой, равной или более 0,8d (эффективная длина резьбы равна или более 0,6d), обозначаются цифрой, указывающей наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут сопрягаться в соединении, и соответствующей 1/100 номинального напряжения от пробной нагрузки в испытательной оправке.

Классы прочности гаек с номинальной высотой, равной или более 0,5d и менее 0,8d (эффективная длина резьбы равна или более 0,4d и менее 0,6d), обозначаются комбинацией двух цифр: вторая цифра соответствует 1/100 номинального напряжения от пробной нагрузки в закаленной испытательной оправке, а первая указывает на то. что нагрузочная способность соединения данной гайки с болтом ниже, чем с закаленной оправкой и ниже, чем у гаек с высотой, равной или более 0,8d.

ПРИМЕРЫ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Винт по ГОСТ 17473-80 класса точности А, исполнения 2, диаметром резьбы d = 12 мм с мелким шагом резьбы, с полем допуска резьбы 6е, длиной l = 60 мм, класса прочности 5,8, из спокойной стали, с цинковым покрытием толщиной 9 мкм, хроматированным:

Винт А2М12 х 1,25-6е х б0.58.С.019 ГОСТ 17473-80

Гайка по ГОСТ 5916-70 исполнения 2, диаметром резьбы d = 12 мм, с мелким шагом резьбы, с левой резьбой, с полем допуска 6Н, класса прочности 05, из стали марка 40Х, с цинковым покрытием толщиной 6 мкм, хроматированным:

Гайка 2М12 х 1,25-LH-6H.05.40Х.016 ГОСТ 5916-70

Болт исполнения 1, диаметром резьбы d — 12 мм. с размером под ключ S = 18 мм, длиной l = 60 мм с крупным шагом резьбы, поле допуска 6g, класса прочности 5,8, без покрытия:

Болт M12-6g х 60.58 (S18) ГОСТ 7805-70

То же исполнение 3, с мелким шагом резьбы, поле допуска 6g, класса прочности 10,9, из стали 40Х, с покрытием 01 толщиной 6 мкм:

Болт ЗМ12 х 1,25 — 6g х 60.109.40Х.016 ГОСТ 7808-70

Примечания:
1. В условном обозначении не указываются: исполнение 1, крупный шаг резьбы, правая резьба, отсутствие покрытия, а также параметры, однозначно определяемые стандартами на продукцию, класс точности В, если стандартом на конкретное крепежное изделие предусматриваются два класса точности (А и В).
2. Если применяется покрытие, не предусмотренное стандартом, его обозначение указывается по ГОСТ 9306-85.

Рекомендуемая схема условного обозначения болтов, винтов, шпилек и гаек:

где,
1 — наименование изделия;
2 — класс точности;
3 — исполнение;
4 — номинальный диаметр резьбы;
5 — шаг резьбы;
6 — направление резьбы; LH — левая;
7 — поле допуска резьбы;
8 — длина изделия (кроме гаек);
9 — класс прочности или группа материала;
10 — указание и применении спокойной (С) или автоматной (А) стали;
11 — марка материала для изделий классов прочности 05; 8; 8.8 и выше, групп 21-26 и 31-35;
12 — вид и толщина (суммарная) покрытия;
13 — номер стандарта на продукцию.

С вводом в действие новых ГОСТов на крепеж, соответствующих стандартам ISO, появилась и новая форма условного обозначения.

Болт по ГОСТ Р ИСО 4014-2013:
Болт с шестигранной головкой ГОСТ Р ИСО 4014 — М12 x 120 — 12.9 — B5R

Гайка по ГОСТ Р ИСО 7042-2011:
Гайка шестигранная ГОСТ Р ИСО 7042 — М12 — 12

Винт по ГОСТ Р ИСО 12474-2012:
Винт с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ
ГОСТ Р ИСО 12474 — М12 x 1,25 x 20 — 12.9 — B7R

Такие ГОСТы имеют и соответствующие технические требования — ИСО.

ВИДЫ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
БОЛТОВ, ВИНТОВ, ШПИЛЕК И ГАЕК
( ГОСТ 1759.0-87 )

Болты, винты, шпильки и гайки изготовляют с одним из видов покрытий, указанных в таблице, или без покрытий. Допускается применять другие виды покрытий — по ГОСТ 9.303-84. Выбор толщины покрытий — по ГОСТ 9.303-84. Технические требования — по ГОСТ 9.301-86.

Основные отклонения резьбы должны назначаться по ГОСТ 16093-2004 в зависимости от требуемой толщины покрытия. Поля допусков резьбы указываются для изделий без покрытия. После нанесения покрытия требования к резьбе — в соответствии с ГОСТ 16093-2004.

Конструкция, размеры и шероховатость поверхности болтов, винтов, шпилек и гаек устанавливается в стандартах на продукцию. Допуски размеров, формы и расположения поверхностей болтов, винтов, шпилек и гаек — по ГОСТ 1759.1.

Рекомендуемые технологические процессы изготовления болтов, винтов и шпилек из нелегированных и легированных сталей и марки стали

Механические свойства болтов, винтов и шпилек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей при нормальной температуре

Механические свойства гаек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей при нормальной температуре

Механические свойства болтов, винтов и шпилек
из цветных сплавов при нормальной температуре

Гайки имеют соответствующие группы, только регламентируется напряжение от пробной нагрузки. Таблица в ГОСТ 1759.0-87.

МАРКИРОВКА

Болты с шестигранной головкой, винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ, шпильки и гайки шестигранные маркируются знаком класса прочности (или группы материала) и клеймом (товарным знаком) завода-изготовителя, а изделия с левой резьбой дополнительно знаком левой резьбы (стрелка).

Знак левой резьбы для болтов и гаек может заменяться надрезами на ребрах шестигранников.

Обязательной маркировке подлежат:
— болты с шестигранной головкой классов прочности 4.6. 5.6, 6.6, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9;
— винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ и шпильки классов прочности 8.8, 9.8, 10.9, 12.9;
— гайки классов прочности 05, 8, 9, 10, 12.

Изделия, не указанные выше и неуказанных классов прочности, а также изделия, изготовленные методом резания, маркируют по соглашению между изготовителем и потребителем.

Знаки маркировки могут быть выпуклыми или углубленными.

При маркировке классов прочности допускается не ставить точку, разделяющую первое и второе число знака класса прочности.

При использовании для изделий класса прочности 10.9 низкоуглеродистых мартенситных сталей, знак класса прочности должен быть подчеркнут: 10.9 или 109.

Маркировке подлежат болты и винты с диаметром от 6 мм.

Маркировке подлежат шпильки с диаметром резьбы от 12 мм. Допускается маркироать шпильки с диаметром резьбы от 8 мм с применением заменительных знаков:

В ГОСТ 1759.0-87 в Приложении 2 приводятся минимальные разрушающие нагрузки для болтов, винтов и шпилек с крупным и мелким шагом резьбы в зависимости от диаметра и группы материала.

УТРАТИВШИЕ АКТУАЛЬНОСТЬ ГОСТы НА КРЕПЕЖ

ГОСТ 7798-70 — Болты с шестигранной головкой класса точности В. Конструкция и размеры
— утратил силу на территории РФ с 01.07.2018. По приказу № 318-ст от 05.05.2019 ГОСТ 7798-70 восстановлен на территории РФ только в отношении продукции, поставляемой по Государственному оборонному заказу;
— в части болтов с крупным шагом резьбы и резьбой не на всей длине стержня, пользоваться ГОСТ Р ИСО 4014-2013;
— в части болтов с крупным шагом резьбы и резьбой до головки, пользоваться ГОСТ Р ИСО 4017-2013;
— в части болтов с мелким шагом резьбы и резьбой до головки, пользоваться ГОСТ Р ИСО 8676-2013;
— в части болтов с мелким шагом резьбы и резьбой не на всей длине стержня, пользоваться ГОСТ Р ИСО 8765-2013.

ГОСТ 7805-70 — Болты с шестигранной головкой класса точности А
— утратил силу на территории РФ с 01.07.2018. По приказу № 316-ст от 05.05.2019 ГОСТ 7798-70 восстановлен на территории РФ только в отношении продукции, поставляемой по Государственному оборонному заказу;
— в части болтов с крупным шагом резьбы и резьбой не на всей длине стержня, пользоваться ГОСТ Р ИСО 4014-2013;
— в части болтов с крупным шагом резьбы и резьбой до головки, пользоваться ГОСТ Р ИСО 4017-2013;
— в части болтов с мелким шагом резьбы и резьбой до головки, пользоваться ГОСТ Р ИСО 8676-2013;
— в части болтов с мелким шагом резьбы и резьбой не на всей длине стержня, пользоваться ГОСТ Р ИСО 8765-2013.

ГОСТ 11738-84 — Винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ класса точности А.
— утратил силу на территории РФ с 01.07.2018. По приказу № 320-ст от 05.05.2019 ГОСТ 7798-70 восстановлен на территории РФ только в отношении продукции, поставляемой по Государственному оборонному заказу;
— в части винтов с крупным шагом резьбы, пользоваться ГОСТ Р ИСО 4762-2012;
— в части винтов с мелким шагом резьбы, пользоваться ГОСТ Р ИСО 12474-2012.

ГОСТ 15589-70 — Болты с шестигранной головкой класса точности С.
— утратил силу на территории РФ с 01.07.2018. По приказу № 317-ст от 05.05.2019 ГОСТ 7798-70 восстановлен на территории РФ только в отношении продукции, поставляемой по Государственному оборонному заказу;
— в части болтов с резьбой не на всей длине стержня, пользоваться ГОСТ Р ИСО 4016-2013;
— в части болтов с резьбой до головки, пользоваться ГОСТ Р ИСО 4018-2013.

ГОСТ 22353-77 — Болты высокопрочные класса точности В.
— утратил силу на территории РФ;
— пользоваться ГОСТ Р 52644-2006.

ГОСТ 22354-77 — Гайки высокопрочные класса точности В.
— утратил силу на территории РФ;
— пользоваться ГОСТ Р 52645-2006.

ГОСТ 22355-77 — Шайбы класса точности С к высокопрочным болтам.
— утратил силу на территории РФ;
— пользоваться ГОСТ 32484.5-2013.

ГОСТ 1759.0-87 — Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия
ГОСТ 1759.1-82 — Болты, винты, шпильки, гайки и шурупы. Допуски. Методы контроля размеров и отклонений формы и расположения поверхностей
ГОСТ 1759.2-82 — Болты, винты и шпильки. Дефекты поверхности и методы контроля
ГОСТ 1759.3-83 — Гайки. Дефекты поверхности и методы контроля
ГОСТ 1759.4-87 — Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний
ГОСТ 1759.5-87 — Гайки. Механические свойства и методы испытаний
ГОСТ Р ИСО 4014-2013 — Болты с шестигранной головкой. Классы точности А и В.
ГОСТ Р ИСО 4017-2013 — Винты с шестигранной головкой. Классы точности А и В.
ГОСТ Р ИСО 8676-2013 — Винты с шестигранной головкой с мелким шагом резьбы. Классы точности А и В.
ГОСТ Р ИСО 8765-2013 — Болты с шестигранной головкой с мелким шагом резьбы. Классы точности А и В.