ISO 898-2丨GB/T 3098.2-2005 紧固件的机械性能 螺母

话题     ISO 898-2       GB/T 3098.2    

标准适用范围

ISO 898-2和GB/T 3098.2中规定了在环境温度为10℃~35℃条件下进行试验时，由碳钢或合金钢制造的粗牙螺纹和细牙螺纹的螺母机械和物理性能。
注：按本部分生产的螺母适用的使用温度为-50℃~+150℃。
这里说明测试温度和使用温度为两个独立的温度，无实际关联，需区分开来。

性能等级标记与搭配

螺母根据其高度可分为薄型螺母（0型），标准螺母（1型）和高螺母（2型）。
1型和2型的螺母性能等级的代号由数字组成，它相当于可与其搭配的使用螺栓、螺钉或螺柱的最高性能等级标记中左边的数字。
0型螺母由两位数字组成：第一位数字为“0”，比同种规定的标准螺母和高螺母降低了承载能力。因此，当超载时，可能会发生螺纹脱扣。

螺母型式的性能等级对应的公称直径范围见下图：

标准螺母（1型）和高螺母（2型）应按表2与外螺纹紧固件搭配使用，较高性能等级的螺母可以替代低性能等级的螺母。
薄螺母（0型）较标准螺母或高螺母降低了承载能力，故不应设计使用于抗脱扣的场合。
薄螺母作为锁紧螺母使用时，应与一个标准螺母或者高螺母一同使用。安装时，应先将薄螺母拧紧到装配零件上，然后再将标准螺母或高螺母拧紧到薄螺母上。

机械性能

1.1 保证载荷试验
本试验适用于公称直径为：M5≤D≤M39的所有性能等级的螺母。
保证载荷试验主要有两部分：
(1) 借助试验芯棒实施规定的保证载荷。
(2) 检查有无因保证载荷造成的螺母螺纹损伤。

1.1.1 试验程序
将尺寸检验合格的螺母试件装在试验芯棒上，实施轴向拉力试验或压缩试验。试验机夹头的分离速率，不应超过3mm/min。施加并保持保证载荷15s，然后卸载将螺母旋出。

1.1.2 技术要求
螺母应能承受规定的保证载荷，而无螺纹脱扣或螺母断裂。
螺母经保证载荷试验后，应能用手选出，或借助扳手松开螺母，但不得超过半扣。

1.2 硬度试验
本试验适用于所有规格的所有性能等级的螺母。
本试验可分别依据GB/T 4340.1 ,GB/T 231.1 ,GB/T 230.1进行测定维氏、布氏和洛氏硬度。

1.2.1 试验程序
维氏硬度试验用最小载荷为98N。
布氏硬度的试验载荷等于30D2,单位为N。

■ 在表面测定硬度
常规检查，去除表面镀层或涂层，并对试件适当处理后，在螺母的一个支撑面上实施硬度试验。
取间隔为120°的三点硬度平均值作为螺母的硬度值。
■ 在纵截面测定硬度
应在通过螺母轴心线的纵向截面上，实施硬度试验。在大约1/2高度，并尽量靠近螺纹大径处测定硬度。

1.2.2 技术要求
■ 淬火并回火的螺母
经过规定测得的硬度，如有争议：
(1) 在表面测定硬度，试验载荷为98N（HV10）的维氏硬度试验室仲裁实验方法，其硬度应符合标准中的规定；
(2) 在芯部测定硬度，维氏硬度试验是仲裁实验方法，，其硬度应符合标准中的规定。
■ 不淬火并回火的螺母
对不淬火并回火的螺母，不应超过标准中规定的最高硬度。如有争议，维氏硬度试验是仲裁方法。如果达不到最低的硬度要求，但可以达到规定的保证载荷，这种情况下，不应拒收。

标志标识

1.1制造者识别标志
在生产过程中，应在标志性能等级代号的所有螺母上标志制造者识别标志。，也推荐在不标志性能等级的螺母上标志制造者识别标志。
螺母销售者使用自己的识别标志，也应是为制造者识别标识。

1.2 识别标志
1.2.1 六角螺母
六角螺母应按规定标志制造者识别标志和性能等级标志代号，对所有性能等级的螺母产品，均要求制出标志。
在支撑面或侧面用凹字，或在倒角面用凸字标志。凸字标志不用超过螺母支撑面。

对法兰面螺母，因生产工艺不允许在螺母顶面制出标志，应在法兰上标志。

1.2.2 其他型式螺母
六角螺母标志制度也适用于其他型式的螺母。

1.3 左旋螺纹的标志
左旋螺纹的螺母按图规定，在螺母一个支撑面上用凹字标志。 

可任选的左旋螺纹标志也适用于六角螺母。

 图  可任选的左旋螺纹标志

1.4 包装标志
所有型式、所有规格的螺母的所有包装，均应有标志（含栓标签）。标志应包括制造者和/或经销者识别标志和规定的性能等级标志代号，以及按GB/T 90.3规定的制造批号。

螺母设计准则

一个螺栓连接副/接头主要由两个工件组成，并由一个外螺纹零件（螺栓、螺钉或螺柱）连接在一起。外螺纹零件在一边，而带内螺纹的零件或螺母在另一边。
一个优化的螺栓连接副/接头，应由符合GB/T 3098.1规定性能等级的螺栓、螺钉或螺柱，与符合本部分规定的与其搭配使用的性能等级的标准螺母或高螺母装配组成。该螺栓连接副/接头能充分发挥螺栓的强度性能，并可提供一个最大的预紧力。在超拧的情况下，断裂发生在螺栓承受载荷的螺纹部分。这样，可以对发生拧紧失效提出明显的警示。
在拉力载荷下，螺栓-螺母连接副的失效形式相当于下列三种载荷的最小值：
a）    螺母的螺纹脱扣载荷；
b）    螺栓、螺钉或螺柱的螺纹脱扣载荷；
c）    螺栓、螺钉或螺柱的断裂载荷（在超过载荷拧紧的情况下，螺栓-螺母连接副中，螺栓断裂是预期的失效形式）。
这三种载荷主要取决于：
——螺母的硬度、高度、完整螺纹的有效长度、直径、螺距和螺纹公差等级。
——螺栓的硬度、直径、螺距和螺纹公差等级。
此外，这三种载荷是相互关联/作用的。例如，提高螺栓的硬度，可能增加螺母螺纹脱扣的风险。而且硬度也决定了螺母的韧性，是影响螺母脱扣载荷的最重要的机械性能，因此，每个性能等级都规定了螺母的韧性上限值。
对不同脱扣载荷的计算分析依据，Alexander发表的《螺纹连接副的分析与设计》中已对不同的脱扣载荷计算结果进行了分析。大量试点试验的实践结果已证实了亚历山大-理论（Alexander‘s theory），实际研究（包括基于有限元法的计算）也证实了亚历山大的理论。
由螺母高度命名的三种螺母型式，为制造者提供了对某些性能等级选择工艺的机遇。即可以选用较少的材料和淬火并回火工艺，或者用较多的材料，而无需增加热处理工艺，都可以达到技术要求。