Болт, шпилька, винт классы прочности

Болты, шпильки, винты изготавливаются из разных углеродистых сталей – разным классам прочности соответствуют разные стали. Хотя иногда из одной и той же стали можно изготовить болты разных классов прочности, применяя разные способы обработки детали или дополнительную термическую обработку — закалку.

Например, из стали 35 могут быть изготовлены болты нескольких классов прочности: класса прочности 5,6 — если болты изготавливаются токарной обработкой на токарно-фрезерном станке: классов 6,6 и 6,8 — получаются при изготовлении болтов объемной штамповкой на головочном прессе; и класс 8.8 — если болты, полученные перечисленными способами, подвергают термической обработке — закалке.

Класс прочности резьбовой шпильки из углеродистой стали обозначается двумя цифрами через точку. Утвержденный диапазон прочности резьбовой шпильки из углеродистой стали 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 указывает на 0,01 часть номинального предела прочности при растяжении – это предел прочности при растяжении, измеряемый в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на квадратный миллиметр). Также первая цифра маркировки класса прочности указывает на ≈0,1 часть номинального предела прочности, если измерять предел прочности в кгс/мм² (килограмм-сила на квадратный миллиметр).

Пример: штифты класса прочности 5.8: определение прочности на растяжение 5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)

Вторая цифра обозначает 0,1 часть отношения между пределом текучести (напряжение, при котором уже начинается пластическая деформация) и номинальной временной прочностью (пределом прочности) — таким образом, для штифта класса прочности 10,9 второе число означает, что штифт, относящийся к этого класса минимальный предел текучести будет равен 90 % значения предела прочности, то есть будет равен: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм² или ≈90 кгс/мм²).

Пример: Штифты класса прочности 5.8: определение предела текучести 500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)

Величина предела текучести – это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, болта или шпильки, при превышении которой происходит необратимая деформация. При расчете нагрузки на болт шпилька использует 1/2 или 1/3 предела текучести, то есть с запасом прочности соответственно в два или три раза.

Классы прочности и марки сталей для болт шпилька винт

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 наиболее распространенные и рекомендуемые марки стали в метизной промышленности, но в различных частных случаях применяют и другие стали, когда их применение диктуется дополнительными требованиями к крепежным изделиям.

Значки, отмеченные в таблице:

* применительно к номинальным диаметрам до 16 мм.

** применительно к номинальным диаметрам больше, чем 16 мм.

Существуют специальные стандарты высокопрочных болтов для узких промышленных применений, которые имеют свой класс прочности. Например, стандарты на высокопрочные болты с увеличенными размерами под ключ, применяемые при строительстве мостов, — так называемые «мостовые болты»: ГОСТ 22353-77 и российский стандарт ГОСТ Р 52644-2006.

Прочность болтов по этим стандартам обозначается значением предела прочности (пределов прочности) в кгс/см²: т. е. 110, 95, 75 и т. д.

Эти болты доступны в двух версиях:

Исполнение У — для климатических районов с минимально возможной температурой до -400°С — буква У в маркировке не указывается
Исполнение HL — для климатических районов с минимально возможной температурой от -400°С до -650°С — указывается в маркировке на головке болта после класса прочности

Резьба болтов Класс прочности болтов 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)

Класс прочности гайки

Класс прочности гаек из углеродистых сталей нормальной высоты (H≈0,8d), повышенной (H≈1,2d) и сверхвысокой (H≈1,5d) обозначается цифрой. Утвержденный диапазон сопротивления содержит семь классов сопротивления:  4; 5; 6; 8; 9; 10; 12.

Это число указывает 1/100 предела прочности на растяжение болта, с которым должна совпадать гайка с резьбовым соединением. Такое сочетание болта и гайки называется рекомендуемым и позволяет равномерно распределить нагрузку в резьбовом соединении.

Например, гайке 8 класса качества должен соответствовать болт, предел прочности на растяжение которого не менее: 8 x 100 = 800 МПа (или 800 Н/мм²; или ≈80 кгс/мм²).

Поэтому можно использовать класс прочности болта 8.8; 9,8; 10,9; 12,9 – оптимальной будет пара с классом прочности болта 8,8.

Классы прочности и марки сталей для гаек нормальной высоты, гаек высоких и гаек особо высоких

Класс прочности Марка стали Граница прочности, МПа
Твердость по Бринеллю, HB
4 Ст3кп, Ст3сп, Ст.5, Ст.5кп, Ст.20 510 112…288
5 Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп 520…630 124…288
6 Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп, Ст.35, ст.45, ст.40Х 600…720 138…288
8 Ст.35, Ст.45, Ст.20Г2Р, Ст.40Х 800…920 162…288
9 Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45, Ст.40Х 1040…1060 180…288
10 Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45, Ст.40Х, Ст.30ХГСА, Ст.40ХНМА 900…920 260…335
12 Ст.30ХГСА, Ст.40ХНМА 1150…1200 280…335

Общее правило сопряжения гаек с болтами заключается в сохранении целостности резьбы гайки, надетой на болт, при приложении испытательной нагрузки, проще говоря, при испытании гайка не должна «сломаться» от испытательной нагрузки для выбранного болта.

При выборе класса прочности болтов и гаек, класса прочности в резьбовом соединении можно пользоваться приведенной ниже таблицей по ГОСТ 1759.4-87:

Сопрягаемые болты:

Гайка класс прочности Класс прочности Диаметр резьбы
4 3.6; 4.6; 4.8 до М16
5 3.6; 4.6; 4,8 свыше M16
5 5.6; 5.8 до М48
6 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8 до М48
8 8.8 до М48
9 8.8 от М16 до М48
9 9.8 до M16
10 10.9 до М48
12 12.9 до М48

Обычно гайки более высоких классов прочности могут заменять гайки более низких классов прочности. Эта замена рекомендуется для соединений болт + гайка, где напряжение будет больше предела текучести или испытательного напряжения болта.

Прочность шайб

Прочность шайб, в отличие от болтов и гаек, имеющих классы прочности, исчисляемые цифрами, исходя из предела прочности при растяжении и пластичности, шайбы выдерживают нагрузки на сжатие, кручение, сдвиг и в первую очередь предназначены для распределения нагрузки в болтовом соединении на большую площадь . При этом для прочности шайб определяющим параметром является твердость поверхности и требования по твердости предъявляются ко всем типам шайб. Если говорить о классе прочности шайб, то имеется в виду именно жесткость шайб.

По аналогии с болтами, винтами и гайками твердость шайб многие относят к их классу прочности.

Класс прочности (твердость) шайб может измеряться и обозначаться в разных единицах, в зависимости от метода измерения твердости: методы измерения — Виккерс, Роквелл и Бринелль. Размеры, наличие защитного покрытия и, неизбежно, твердость определяют работоспособность шайб в различных условиях работы.

Наиболее распространенным является метод Виккерса – шайбы могут иметь твердость по Виккерсу от 100 до 400 единиц и обозначаются HV100, HV200, HV300 и т.д. По Роквеллу твердость называется HRC, по Бринеллю HB.

Узнайте цену в отделе продаж:

Почта: zakaz@staltehno.ru