style="width:0.2134in;height:0.12665in" /> 本文是学习GB-T 3098.24-2020 紧固件机械性能 高温用不锈钢和镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
GB/T3098
的本部分规定了由耐腐蚀不锈钢和镍合金制造的、在高温至800℃条件下使用的螺栓、
螺钉、螺柱和螺母在环境温度为10℃~35℃条件下进行测试时机械性能要求。
注：本部分中规定的紧固件也适用于在低温下使用，通常至-50℃。更多信息，请参见GB/T
3098.25。
本部分规定了三类材料紧固件性能：马氏体不锈钢、奥氏体沉淀硬化不锈钢和镍合金。
GB/T 3098.25
提供了适用的不锈钢和镍合金及其性能的通用规则和附加技术信息。
本部分适用的紧固件：
——符合 GB/T 192规定的普通螺纹；
— 符 合GB/T 193规定的直径与螺距组合；
— 符 合GB/T197 和 GB/T 9145 规定的公差；
— 粗 牙 螺 纹 M3～M39; 细牙螺纹 M8×1～M39×3;
——任何形状的全承载能力紧固件。
本部分规定也适用于尺寸超出适用范围、但满足所有使用要求的紧固件。
本部分不涉及降低承载能力紧固件(如：薄螺母和由于头部、杆部强度低于螺纹部分的螺栓、螺钉和
螺柱)。
本部分未规定以下性能要求：
——扭矩-夹紧力性能；
——剪切强度；
——耐疲劳性；
——可焊接性；
——锁紧性能。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 90.3 紧固件 质量保证体系
GB/T 192 普通螺纹 基本牙型
GB/T 196 普通螺纹 基本尺寸
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法
GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法
GB/T 231.1 金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法
GB/T 1800.2 产品几何技术规范(GPS) 线性尺寸公差 ISO 代号体系
第2部分：标准公差带
GB/T 3098.24—2020
代号和孔、轴极限偏差表
GB/T 3098.2—2015 紧固件机械性能 螺母
GB/T 3098.6 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱
GB/T 3098.25 紧固件机械性能 不锈钢和镍合金紧固件选用指南
GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法
GB/T 5277 紧固件 螺栓和螺钉通孔
GB/T 12160 金属材料 单轴试验用引伸计系统的标定
GB/T 16823.3 紧固件 扭矩-夹紧力试验
GB/T 16825.1 静力单轴试验机的检验
第1部分：拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与
校准
GB/T 39310 紧固件 检查文件类型
ISO7961 航空航天 螺栓 试验方法(Aerospace—Bolts—Test methods)
ISO/TS 4949 基于字母代号的钢材名称(Steel names based on letter
symbols)
EN 10319-2 金属材料 拉伸应力松弛试验 第2部分：螺栓连接(Metallic
materials—Tensile
stress relaxation testing—Part 2:Procedure for bolted joint models)
GB/T 3098.25界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
不锈钢 stainless steel
以不锈、耐蚀性为主要特性，且铬(Cr) 含量至少为10.5%,碳(C)
含量最大不超过1.2%的钢。
3.2
马氏体不锈钢 martensitic stainless steel
基体为马氏体组织，有磁性，通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。
3.3
沉淀硬化不锈钢 precipitation hardening stainless
steel
基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其强(硬)化的不锈钢。
3.4
镍合金 nickel alloy
镍含量不小于50%的合金。
3.5
保温时间 soaking time
工件在工艺规定温度下保持的时间。
3.6
全承载能力螺栓和螺钉 bolt and screw with full
loadability
头部强度大于螺纹部分和无螺纹杆部(d、≈d₂ 或 d,>d₂),
且满足最小极限拉力载荷的螺栓和螺
钉或全螺纹螺钉。
3.7
全承载能力螺柱 stud with full loadability
无螺纹杆径d,≈d₂ 或 d,>d₂ , 且满足最小极限拉力载荷的螺柱。
GB/T 3098.24—2020
3.8
全承载能力螺母 nut with full loadability
保证载荷符合GB/T 3098.15 规定，最小高度不小于0.8D 的标准螺母或高螺母。
3.9
蠕变 creep
因施加应力而产生的应变随时间的增大。
3.10
松弛 relaxation
总应变保持不变，应力随时间逐渐丧失的现象。
下列代号适用于本文件。
A 紧固件实物断后伸长量，单位为毫米(mm);
A…mm 螺纹公称应力截面积，单位为平方毫米(mm²);
A 紧固件实物高温断后伸长量，单位为毫米(mm);
b 螺纹长度，单位为毫米(mm);
D 内螺纹公称直径，单位为毫米(mm);
D₂ 内螺纹基本中径，单位为毫米(mm);
d 外螺纹公称直径，单位为毫米(mm);
d. 外螺纹紧固件拉伸试验装置或螺母保载试验装置孔径，单位为毫米(mm);
d、 无螺纹杆径，单位为毫米(mm);
di 外螺纹基本小径，单位为毫米(mm);
d₂ 外螺纹基本中径，单位为毫米(mm);
d3 外螺纹小径(应力截面积计算用),单位为毫米(mm);
Fm 极限拉力载荷，单位为牛(N);
Fmf.T 高温极限拉力载荷，单位为牛(N);
Fn.T 螺母高温极限脱扣载荷，单位为牛(N);
F, 螺母保证载荷，单位为牛(N);
F。 紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的载荷，单位为牛(N);
FT 紧固件实物高温规定塑性延伸率为0.2%时的载荷，单位为牛(N);
H 螺纹原始三角形高度，单位为毫米(mm);
h 螺母保载试验装置厚度，单位为毫米(mm);
Lo 施加载荷前紧固件的总长度，单位为毫米(mm);
L, 断后紧固件的总长度，单位为毫米(mm);
L, 拉伸试验前的夹紧长度，单位为毫米(mm);
l 外螺纹紧固件公称长度，单位为毫米(mm);
l. 螺柱的总长度，单位为毫米(mm);
lm 在试验夹具中紧固件未旋合螺纹的长度，单位为毫米(mm);
m 螺母高度，单位为毫米(mm);
GB/T 3098.24—2020
P 螺距，单位为毫米(mm);
Rmf 紧固件实物抗拉强度，单位为兆帕(MPa);
Rm,T 紧固件实物高温抗拉强度，单位为兆帕(MPa);
Rn. 螺母高温极限脱扣强度，单位为兆帕(MPa);
R。 紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的应力，单位为兆帕(MPa);
Rn.T 紧固件实物高温规定塑性延伸率为0.2%时的应力，单位为兆帕(MPa);
S。 保证应力，单位为兆帕(MPa)。
本部分中规定的所有不锈钢和镍合金属于三种不同的类别：
— 马氏体不锈钢：CH0,CH1,CH2,V,VH,VW;
——奥氏体沉淀硬化不锈钢：SD;
——镍合金：SB 和718。
表1～表3规定了紧固件用不锈钢和镍合金的化学成分极限。化学成分应按相关的国家标准进行
评估。国内相应类别材料信息参见附录 A。
除非需方和制造者另有协议，否则在规定的紧固件钢的组别范围内的化学成分由制造者最终选择。
GB/T 3098.25 中规定了选择适用于应用的不锈钢或镍合金的通用指南和信息。
表 1
紧固件用马氏体不锈钢化学成分
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表 2 紧固件用奥氏体沉淀硬化不锈钢化学成分
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表 3 紧固件用镍合金化学成分
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50.0～ 55.0 |
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GB/T 3098.24—2020
按本部分制造的紧固件应进行热处理，机械性能应符合第7章规定。
热处理工艺见表4,马氏体不锈钢的最低回火温度应根据表4的规定选择，未规定的保温时间由制
造者选择。并考虑表7所要求的机械性能及紧固件的实际使用温度。
热处理工艺流程如下：
——SD、SB 和718:应进行固溶处理(AT),
建议在紧固件成型后进行。当外螺纹紧固件抗拉强度
Rmf≥1100 MPa 时，经供需协议，固溶处理(AT)
可以针对原材料进行(在紧固件成型前)。
——对于冷镦和热锻紧固件，热处理应在紧固件成型后进行。
——对于由棒材机械加工成型紧固件，热处理可以针对原材料进行或在紧固件加工成型后进行。
对外螺纹紧固件，可以在热处理前或后或在固溶处理(AT) 和沉淀硬化(P)
之间辗制螺纹。
表4 推荐的紧固件热处理制度
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除非另有规定，符合本部分的紧固件应进行清洁和抛光。
螺栓连接中的紧固件通常通过施加扭矩产生预紧力，因此，推荐对不锈钢和镍合金紧固件进行润滑
处理，以避免在紧固过程中出现磨损。
注 1:在紧固过程中，
一些参数可能会增加不锈钢和镍合金紧固件的磨损风险，如螺纹损坏、高预载荷、高拧紧速
度等。
注 2 :
目前，对于不锈钢和镍合金紧固件的国家标准中没有规定有关表面缺陷和扭矩-夹紧力性能的要求。
GB/T 3098.24—2020
通过适当的表面处理(润滑或涂/镀层或带有润滑的涂/镀层)获得可控的不锈钢和镍合金紧固件扭
矩-夹紧力关系。在这种情况下，标记和/或标签中紧固件代号后标记字母“Lu”,例如
SD Lu。 同时，应
选择适当的拧紧措施和方法，以达到所需的预紧力。
当需要特殊要求时，应供需协议。
螺栓、螺钉和螺柱与螺母匹配组合应按照表5规定。
表 5 螺栓、螺钉和螺柱与螺母使用组合
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螺母应与相同代号的螺栓、螺钉和螺柱(和垫圈)配合(如CH0 螺栓与CH0
螺母)。不同材料的紧
固件匹配组合是可能的，但应满足下列条件：
——应咨询有经验的紧固件材料专家；
———考虑连接副的最低耐蚀性；
——磨损风险。
注：在螺栓连接中，当被夹紧部分材料与所使用不锈钢和镍合金紧固件材料不同时，建议考虑使用隔离部件，以避
免电化学腐蚀。
本部分中规定的紧固件用高温材料主要适用于通常以蠕变强度为尺寸因数且会发生高温氧化的温
度下(应注意，SD、SB 和718材料也具有良好的耐潮湿环境腐蚀能力)。
第7章给出了在环境温度范围为10℃~35℃条件下进行测试时紧固件的机械性能。当在高温下
使用时，紧固件的机械性能会降低。与紧固件材料相关的建议最高使用温度见表6,但根据使用条件，
使用温度可能会低于最高使用温度。
GB/T 3098.24—2020
表 6 建议的紧固件最高使用温度
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当紧固件性能需要针对特定应用进行评估时，应在预期的使用温度下，对紧固件进行高温条件下拉
伸试验和/或蠕变试验和/或松弛试验，试验方法按第10章规定。试验应在尽可能接近最终组装条件下
进行(夹紧部件、夹紧力、使用温度等)。如确有必要按第10章进行试验，双方应在签订合同前就所有试
验条件达成一致。
按第9章规定的方法进行试验时，指定紧固件代号的螺栓、螺钉和螺柱在环境温度条件下，所有机
械性能要求应符合表7～表11规定，无论试验在制造过程中进行或对最终成品进行。
表 7 环境温度下螺栓、螺钉和螺柱机械性能
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GB/T 3098.24—2020
表 8 环境温度下最小拉力载荷 粗牙螺纹
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表 9 环境温度下在Rp 下最小拉力载荷——粗牙螺纹
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GB/T 3098.24—2020
表9(续)
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表10 环境温度下最小拉力载荷——细牙螺纹
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GB/T 3098.24—2020
表10(续)
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表11 环境温度下在Rpr下最小拉力载荷——细牙螺纹
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GB/T 3098.24—2020
按第9章规定的方法进行试验时，指定紧固件代号的螺母在环境温度条件下，保证载荷和硬度要求
应符合表12～表14规定，无论试验在制造过程中进行或对最终成品进行。
表12 环境温度下螺母硬度
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表13 环境温度下螺母保证载荷——粗牙螺纹
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GB/T 3098.24—2020
表 1 3 (续)
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style="width:0.55334in;height:0.5599in" />表14
环境温度下螺母保证载荷—— 细牙螺纹
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GB/T 3098.24—2020
试验方法适用性见表15。
表15 环境温度下紧固件试验方法适用性
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按本部分生产的紧固件，当按8.1和第9章规定的适用性试验测试时，应符合第6章和第7章规定
的所有适用要求。
本部分不要求制造者对每一制造批次都实施试验。但制造者有责任选择合适的方法，如过程控制
或最终检查，以确保每一制造批均符合所有规定的要求。更多的信息见 GB/T
90.3。
如有争议，应按8.1和第9章规定的试验方法。
如果符合第6章和第7章规定的化学成分、机械性能要求，供方可选择自己的方法来控制和/或检
验紧固件(对制造者的定期评估、校核制造者提供的测试结果、紧固件实物检测等)。
如有争议，应按8.1和第9章规定的试验方法。
需方可按第9章规定的试验方法来控制和/或检验交付的紧固件。
如有争议，应按8.1和第9章规定的试验方法。
当需方要求供应商的测试结果时，应该在订购时达成一致。试验报告应按照
GB/T 39310 的规定
编制，试验报告的类型(F2.2、F3.1 或
F3.2)和任何附加的或特定的测试也应由需方规定，并在订购时达
GB/T 3098.24—2020
成一致。
本试验用于同时或分别测定以下参数：
— 紧固件实物的抗拉强度Rmf;
— 紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的应力R。;
——断后伸长量A。
本试验适用于符合以下规定的螺栓、螺钉和螺柱实物：
— 所有不锈钢和镍合金类别；
——3 mm≤d≤39 mm;
——螺栓、螺钉和螺柱(具有无螺纹杆部)公称长度 l≥2.5d,且螺纹长度b≥2d;
——无螺纹杆径d,>d₂ 或者d,～d₂ ;
全螺纹螺柱，长度≥3.5d。
拉伸试验机应符合 GB/T16825.1
的规定，达到1级精度或以上。装夹紧固件时，应避免斜拉，可
使用自动定心装置。
夹具和螺纹夹具应符合以下要求：
——硬度大于45 HRC;
——孔径d, 符合表16要求；
——螺纹夹具螺纹公差等级5H6G, 见图1。
试验装置应具有足够刚度，以避免影响规定塑性延伸率为0.2%时的载荷F。或断后伸长量A。
所有长度测量精度应不大于±0.05 mm。
表16 夹具孔径
单位为毫米
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style="width:3.14667in;height:3.26656in" />
style="width:3.1399in;height:3.45334in" />class="anchor">GB/T 3098.24—2020
style="width:3.13329in;height:3.31342in" />
a) 螺栓
b) 螺钉
style="width:3.18002in;height:3.97342in" />
c ) 带无螺纹杆部螺柱 d) 全螺纹螺柱
说明：
lm— 未旋合螺纹长度≥1d;
La— 夹紧长度。
图 1 紧固件实物拉伸试验装置示例
试件应为经尺寸等检验合格的紧固件。
紧固件应安装到夹具中，如图1所示。与螺纹夹具螺纹啮合长度为1d±1P。
螺纹长度 lm≥ld。
应按GB/T228.1 的规定进行拉力试验。试验机夹头的分离速度不应超过10
分离速度不超过25 mm/min。
承受负载的未旋合
mm/min, 达 到F 后
9.1.2 同时确定Rmr、R。和 A 的试验程序
载荷 F
应连续测量，直到发生断裂，直接利用一个电子装置(如微处理器)或载荷-位移曲线(见
GB/T 228.1), 曲线可自动或手动绘制。
可接受的精确图形测量，曲线在弹性范围的斜率(直线部分)相对横坐标是30°~45°。
GB/T 3098.24—2020
style="width:10.21329in;height:5.4065in" />
说明：
△L- 位移，单位为毫米(mm);
F — 载荷，单位为牛(N)。
断裂点。
图 2 载荷-位移曲线
根据图2确定下列内容：
a) 极限拉力载荷Fmf。
b) 在载荷-位移曲线上直接得到在规定塑性延伸率为0.2%时的载荷 F,
步骤如下：
1) 确定弹性范围内的斜率(曲线上直线部分);
2) 在位移轴(△L)上，距离等于L。
的0.2%处画一条平行于载荷-位移曲线弹性范围内斜率 的平行线；
3) 平行线与曲线的交点对应为载荷Fpf。
有争议时，弹性范围内的斜率应通过表9和表11对应的0.3Fpfmi和0.6Fpfmi与曲线相交
的两点连一直线。
c) 伸长量A, 按如下确定：
1)
应该通过断裂点画出与弹性范围内的斜率平行的直线(曲线上直线部分),它与位移轴相
交点；
2) 伸长量 A 根据图2在位移轴上(△L) 直接确定。
9.1.3 可选择的确定规定塑性延伸率为0.2%时的应力R。试验方法
在承受轴向拉伸载荷时，测量紧固件的载荷和伸长量，见图3。当本试验还用于测定断裂后的伸长
量A 时，应进行该试验直到拉断。试验机夹头的分离速度不应超过10 mm/min,
达到F。后分离速度
不超过25 mm/min。
GB/T 3098.24—2020
style="width:4.84004in;height:7.77326in" />
图 3 引伸计测量试验装置示例
伸长量应在紧固件头部顶面到末端测量，或者螺柱两端测量，见图3L。
当使用引伸计时，应符合
GB/T 12160,达到2级或以上。
载荷-伸长量曲线见图4。
style="width:4.83989in;height:4.34016in" />
说明：
△L—- 伸长量，单位为毫米(mm);
F — 载荷，单位为牛(N)。
图 4 测量规定塑性延伸率为0.2%时的应力Rpr的载荷-伸长量曲线
应计算夹紧长度 L₂ :
——对于螺栓和螺钉，应是头部支承面和螺纹夹具接头之间的距离，见图
la)和图1b);
——对于带有无螺纹杆部螺柱，应是螺纹夹具接头之间的距离，见图1c);
GB/T 3098.24—2020
class="anchor">——对于全螺纹螺柱，应是螺纹夹具之间的距离，见图1d)。
L₂ 的0.2%应按比例缩放至载荷-伸长量曲线OP
的水平轴上。从曲线的直线部分绘制与 QR 相同
的值。通过 P 和 R 绘制一条直线，该线与载荷-伸长量曲线的交点S
对应于垂直轴上的载荷 Fp。
应测量紧固件总长度Lo, 见 图 5a) 。
紧固件应按图1所示安装在夹具上，并施加轴向载荷直到拉
断。试验机夹头的分离速度不应超过10 mm/min, 达 到 F。后分离速度不超过25
mm/min。
断裂后，两部分应对接在一起，并按图5b)测量长度L₁。
style="width:5.11389in;height:5.6in" />
b) 试验后
图 5 确定断后伸长量A
断后伸长量A 按式(1)计算：
A=L₁—L 。 ………………………… (1)
9.1.5 抗拉强度Rmr试验结果和要求
抗拉强度是基于公称应力截面积A。mm和试验过程中的极限拉伸载荷 Fm,
按式(2)和式(3)计算：
style="width:1.48003in;height:0.66in" /> (2)
style="width:2.76655in;height:0.6534in" /> (3)
式中：
d。——外螺纹的基本中径(GB/T 196);
d₃— 外螺纹小径，按式(4)计算：
style="width:1.60669in;height:0.60676in" /> ………………………… (4)
式中：
d:—— 外螺纹的基本小径(GB/T 196);
H—— 原始三角形高度(GB/T 192)。
GB/T 3098.24—2020
表8或表10给出了圆整到3位有效数字的公称应力截面积数值。
当达到极限拉力载荷时，断裂应发生在未旋合螺纹的长度内或无螺纹杆部。对于
CH0 、CH1、 CH2 、V 、VH 和 VW 紧固件(d 、>d₂),
断裂应发生在未旋合螺纹长度上；对于 SD 、SB 和718紧固件，断
裂也可发生在无螺纹杆部。
断裂不应发生在头部：
——对于带无螺纹杆部螺栓，断裂不应发生在头部与杆部交接处；
——对于全螺纹螺钉，如断裂始于未旋合螺纹的长度内，允许在拉断前已延伸或扩展到头部与螺纹
交接处，或进入头部。
Rm 应符合表7中的规定，应达到表8或表10中规定的最小极限拉伸载荷Fmf,min。
9.1.6 规定塑性延伸率为0.2%时的应力R 试验结果和要求
紧固件实物规定塑性延伸率为0.2%时的应力R。是基于公称应力截面积A
…mm和试验过程中的规
定塑性延伸率为0.2%时的载荷 F, 按式(5)计算：
style="width:1.4267in;height:0.6534in" /> ………………………… (5)
表9或表11给出了3位有效数字的公称应力截面积数值。
R。应符合表7的规定。最小载荷 F 应符合表9或表11的规定。
如有争议，应按9.1.3规定的带引伸计的试验方法进行试验。
9.1.7 断后伸长量A 的试验结果和要求
断后伸长量A 应符合表7的规定。
如有争议，应按9.1.3规定的试验方法进行试验。
该试验适用于符合以下条件的螺栓、螺钉和螺柱：
——所有不锈钢和镍合金类别；
— — 所有规格；
——任何形状。
应使用经尺寸等检验合格的紧固件进行硬度试验。
硬度试验应按 GB/T 4340.1 、GB/T 230.1 或 GB/T 231.1
的规定。维氏硬度试验用最小载荷为
98 N。布氏硬度试验的载荷应等于30D², 单位为牛顿(N)。
硬度试验应在距末端1d、表面经适当制备的螺纹横截面上进行，不能因过度加热或冷加工/冷作硬
化而改变试样硬度。
注："芯部硬度" 一 般按本试验方法进行。
在1/2半径与轴心线间的区域内测定硬度，见图6。当尺寸允许时，取间隔为120°的三点硬度平均
值作为硬度值。
说明：
/2半径区域(0.25d)。
硬度值应符合表7规定。
如有争议，维氏硬度 HV10
style="width:1.85999in;height:1.82006in" />
图 6 1/2半径区域内测定硬度
为仲裁试验方法。
GB/T
3098.24—2020
保证载荷试验包含以下两个步骤：
— 通 过 试 验 心 轴 施 加 规 定 的 载 荷 ( 见 图 7 和 图 8 ) ;
— 检查由保证载荷引起的螺母的损坏情况(如果有)。
style="width:4.93334in;height:5.90678in" />
倒 锐 边 。
图 7 轴向拉伸试验
GB/T 3098.24—2020
style="width:4.92658in;height:5.22016in" />
倒 锐 边 。
图 8 轴向压缩试验
本试验适用于符合以下规定的螺母：
——所有不锈钢和镍合金类别；
——所有性能等级；
——5 mm≤D≤39 mm;
——任何形状。
拉伸试验机应符合 GB/T16825.1
中1级或更高。对紧固件的侧向推力应避免，比如：可使用自动
定心装置。
夹具和试验芯棒应符合以下规定：
——夹具硬度：≥45 HRC;
— 夹具厚度：h≥1D;
— 夹具孔径：d₁ 按表17规定；
——芯棒淬硬并回火：45 HRC～50 HRC;
——试验芯棒外螺纹精度5h6g,但大径公差应控制在6g
公差带靠近下限1/4的范围内，试验芯棒
螺纹尺寸在GB/T 3098.2—2015 附录B 中给出。
GB/T 3098.24—2020
表17 夹具孔径
单位为毫米
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应使用经尺寸等检验合格的螺母进行保证载荷试验。
每次试验前应检查试验芯棒螺纹。如果试验芯棒螺纹损坏，则不应在损坏的螺纹长度内使用，或更
换为合格的试验芯棒。
按图7或图8将螺母装在试验芯棒上。
按 GB/T 228.1
实施轴向拉伸试验或轴向压缩试验。试验机夹头的分离速度，不应超过
施加表13或表14中规定的保证载荷，并保持15
s,然后卸载。试验时，加载超过保证载荷值应限
制在最低程度。
螺母应能用手旋出试验芯棒。可能需要借助扳手旋动螺母，但借助扳手旋出只能在半圈内。也应
注意到螺母破裂或螺纹脱扣的发生。
螺母应能承受表13或表14中规定的保证载荷，而无螺纹脱扣或螺母破裂。
卸除保证载荷后，螺母应能用手旋出(如有需要，借助扳手最多不超过半圈)。
有争议时，图7规定的轴向拉伸试验应作为验收的仲裁方法。
本试验适用于符合以下规定的螺母：
所有不锈钢和镍合金类别；
— 所有尺寸；
任何形状。
GB/T 3098.24—2020
9.4.2.1 通则
应使用经尺寸等检验合格的螺母进行硬度试验。
硬度试验应按 GB/T 4340.1、GB/T 230.1 或 GB/T 231.1
的规定。维氏硬度试验用最小载荷为
98 N。布氏硬度试验的载荷应等于30D², 单位为牛顿(N)。
9.4.2.2 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，在螺母的任一支承面上进行硬度试验。
取间隔为120°的三点硬度平均值作为螺母的硬度值。
9.4.2.3 在纵截面测定硬度
应在通过螺母轴心线的纵向截面上、适当准备后进行硬度试验，不应使硬度因过热或冷加工/冷作
硬化而改变。按图9规定，在1/2高度位置(m/2±1P),
并尽可能接近螺母螺纹大径处测定取三点
硬度。
style="width:5.51328in;height:3.08in" />
说明：
图 9 测定硬度的位置(纵截面)
硬度值应符合表12规定。
如有争议，维氏硬度 HV10 为仲裁试验方法。
10.1.1 通则
当不锈钢或镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母在螺栓连接中承受拉应力和高温时，设计者或最终用户
可能需要有关实际使用温度下的拉伸性能和断裂模式的数据。
本试验方法仅适用于供需双方在订货前明确约定的情况。试验方法参照 GB/T
228.2、ISO 7961、 NASM 1312-18和 ASTM E21。
GB/T 3098.24—2020
10.1.2 试验装置
试验装置和试验设备参照ISO7961 或 NASM1312-18
的规定。对于螺栓、螺钉和螺柱试验，相匹
配螺母的性能应足以确保试验紧固件失效。或者，也可以使用带螺纹孔的夹具(见图10)。对于螺母试
验，相匹配螺栓/螺钉或芯轴的性能应足以确保试验螺母失效。
螺栓/螺母连接副可参照 NASM 1312-18
进行试验。其中一个零件的失效应视作整个连接副
失效。
试验夹具的设计和制造应能承受试验荷载和温度，而不会产生永久变形。表18给出了夹具和相匹
配紧固件的适当材料示例。
表18 高温试验的相关材料
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style="width:12.67336in;height:3.29318in" />
说明：
L₂— 夹紧长度；
图10 高温下拉伸试验装置示例
对于螺栓、螺钉和螺柱试验，夹具端的螺纹有效旋合长度应≥ld。
对于螺母试验，相匹配的螺栓/
螺钉或芯棒应露出螺母顶面≥2P。
GB/T 3098.24—2020
10.1.3 试验程序
试验前，供需双方至少应达成以下协议：
对应于预期使用温度的试验温度；
夹紧长度L, (螺栓、螺钉或螺母支承面与夹具之间的距离)。
此外，供需双方还应达成以下协议：
— 在试验温度下的最小抗拉强度Rmt.T;
——高温下规定塑性延伸率为0.2%时的应力Rr;
——高温下断裂后最小伸长量Ar;
— 螺母高温极限脱扣载荷Fm. 和/或相应的极限脱扣强度Rn.T。
试验应按如下进行：
a) 热电偶应按照ISO7961
的规定安装。应根据旋合长度选择热电偶的数量，以确保整个紧固件
的温度均匀(通常使用三个热电偶，但对于螺母和短螺栓/螺钉，可减少到两个)。
b)
按10.1.2的规定将待测紧固件装入试验夹具，并记录实际旋合长度和夹紧长度。
c) 应将试验夹具加热至规定的试验温度，达到此温度的时间应为每25 mm
紧固件直径最少
d) 在施加载荷之前，试验温度应保持30
min,以确保试验夹具在加载前加热均匀，温度平衡。
e) 然后应连续施加载荷；加载速率应符合 ISO7961
的规定，但运行夹头的速度不宜超过
f)
试验应至少进行到超过极限拉力载荷；或者在应确定伸长量时，在断裂发生之前停止试验(以
免损坏热电偶)。
10.1.4 试验报告
报告至少应包含以下信息：
——紧固件的标记和/或零件号。
— 制造批号。
——制造者识别标志。
——材料和热处理标记。
——旋合长度和夹紧长度。
— 高温拉伸试验的相关标准或技术条件标准。
——试验温度。
— 试验结果：
● 外螺纹紧固件：极限拉力载荷Fm.T、极限拉伸强度
Rmi.T、规定塑性延伸率为0.2%时的载 荷 FtT 和应力RT,
以及紧固件断裂后伸长量Ar;
● 螺母：极限脱扣载荷 Fn. 和 相 应 的 极 限 脱 扣 强 度 Rn.r;
●
螺栓/螺母连接副：试验结果应表示为螺栓或螺母(取决于失效部件),但规定塑性延伸率
为0.2%时的载荷或应力与此无关。
— 失效形式和位置。
——试验的任何特定条件或说明
——试验结论。
GB/T 3098.24—2020
10.2 螺栓、螺钉、螺柱和螺母的应力破坏试验
10.2.1 通则
当不锈钢或镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母承受拉应力和高温时，通常在400
℃以上会发生蠕变效
应。因此，在设计螺栓连接时，除了经静态载荷计算外，还应考虑蠕变现象，因为其会显著缩短连接的
寿命。
由于蠕变试验时间长且成本高，因此紧固件高温应力破坏试验的目的是更快地了解紧固件的性能。
本试验包括在恒定载荷和温度条件下紧固件断裂时间的确定。试验方法参照
GB/T 228.2、
ISO 7961、NASM 1312-10 和 ASTM E292。
注：可对特定螺栓连接进行其他蠕变或松弛试验，但不在本文件范围内。
本试验仅适用于供需双方在订货前明确约定的情况。
10.2.2 试验装置和试验设备
试验装置和试验设备参照 ISO7691 或 NASM 1312-10 的要求。
对于螺栓、螺钉和螺柱试验，应特别选择相匹配螺母的性能，使其能够承受试验温度和持续时间，且
破坏应力远高于试验紧固件。或者，可以使用带螺纹孔的夹具(见图10)。
对于螺母试验，应特别选择相匹配螺栓/螺钉或芯轴的性能，使其能够承受试验温度和持续时间，且
破坏应力远高于试验螺母。
参照NASM
1312-10,也可以测试螺栓/螺母连接副，其中一个零件的失效应视为整个连接副的
失效。
试验夹具的设计和制造应能承受试验荷载和温度，而不会产生永久变形。表18给出了夹具和相匹
配紧固件的适当材料示例。
对于螺栓、螺钉和螺柱试验，旋合长度应至少为全螺纹的1d。
对于螺母试验，相匹配螺栓/螺钉或
芯棒末端的不完全螺纹应伸出螺母外。
10.2.3 试验程序
试验前，供需双方至少应达成以下协议：
——与预期使用荷载相关的试验荷载：该试验荷载不应超过表9或表11
中规定塑性延伸率为
0.2%时的荷载的65%;
— 旋合长度；
— 夹紧长度 L₂ (螺栓、螺钉或螺母支承面与夹具之间的距离);
— 与对应于预期使用温度的试验温度；
——试验应在规定的最短时间后停止，或继续进行直到发生断裂。
此外，供需双方还应达成以下协议：试验持续时间(断裂前的预期持续时间，通常至少24
h)。
试验应按如下进行：
a) 热电偶应按照ISO7961
的规定安装。应根据旋合长度选择热电偶的数量，以确保整个紧固件
的温度均匀(通常使用三个热电偶，但对于螺母和短螺栓，可减少到两个)。
b)
将要试验的紧固件装入10.2.2规定的试验夹具中，并记录实际夹紧长度和夹紧长度。
c) 应将试验夹具加热至规定的试验温度，达到此温度的时间应为每25 mm
紧固件直径最少
GB/T 3098.24—2020
d) 在施加荷载前，应将试验温度保持30 min,
以确保试验夹具在加载前加热均匀，温度平衡。
e) 然后应在不超过1 min
的时间内施加试验荷载(如果未规定其他荷载速率),并应避免超载和
冲击。试验持续时间从达到指定载荷的时间开始计算。
f) 试验载荷和试验温度应在规定的持续时间(如24 h)
内保持或直到发生断裂。
g)
试验螺栓、螺钉或螺柱应再次自然冷却至环境温度，并在未断裂或断裂的紧固件上测定伸
长量。
h)
作为一种选择，当在规定的持续时间内未发生失效时，可施加阶梯载荷，直到发生断裂[载荷增
加以及每一步之间的时间(以h 为单位)应事先商定]。
10.2.4 试验报告
报告至少应包含以下信息：
— 紧固件的标记和/或零件号。
——制造批号。
——制造者识别标志。
——材料和热处理标记。
——旋合长度和夹紧长度。
——参考文件和/或其他有关高温下应力破坏试验的其他标准或技术条件。
— 试验温度和到达该温度时间。
——试验载荷和加载速度(或加载时间)。
——试验结果：
●
如果在规定的试验时间之前发生断裂，则断裂时间以及(仅适用于外螺纹紧固件)断裂后
的总伸长量 Ar;
●
如果在规定的试验时间之前没有发生断裂，并且仅对于外螺纹紧固件，则在冷却至环境温
度后的伸长量；
●
当施加了增加的阶跃载荷，破坏载荷、达到试验温度的总时间以及(仅适用于外螺纹紧固
件)断裂后的伸长量A₁ ;
● 对于螺栓/螺母连接副，试验结果应描述螺栓或螺母(取决于失效部件)。
——试验的任何特定条件或说明。
——试验结论。
10.3 螺栓、螺钉、螺柱和螺母的应力松弛试验
10.3.1 通则
当不锈钢或镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母承受拉应力和高温时，通常在高于400℃以上会发生松
弛。这种松弛引起连接变松，从而导致连接应力的损失。
该试验的目的是确定在整个试验过程中经受整体应变和恒温条件的螺栓连接模型中张紧的螺栓、
螺钉、螺柱和螺母的应力松弛，可参见 EN 10319-2或 NASM 1312-17、ASTM
E328。
该测试仅适用于供需双方在订货前明确约定的情况。
10.3.2 螺栓连接型式
就紧固件而言，应特别选择相匹配紧固件和夹具的性能，使其能够承受测试温度和持续时间，其松
GB/T 3098.24—2020
弛特性要远远高于试验紧固件。
表18给出了夹具和相匹配紧固件的适当材料示例。
除相匹配螺母外，螺栓连接型式的形状、尺寸和制备应符合EN 10319-2
的要求，应使用具有以下尺
寸的螺纹夹具代替相匹配螺母：
——螺纹孔的最小螺纹长度为2d;
——最小外径或对边宽度为2d。
对于螺栓、螺钉和螺柱试验，有效旋合长度应≥1d。
对于螺母试验，相匹配螺栓/螺钉或芯棒末端
的不完全螺纹应伸出螺母外。
10.3.3 试验装置和测量设备
试验装置和测量设备应符合 EN 10319-2 的要求。
10.3.4 试验程序
试验前，供需双方至少应达成以下协议：
— 试验载荷，对应于外螺纹紧固件规定塑性延伸率为0.2%时的应力R。
(见表9或表11)的特定
百分比，或螺母的弹性载荷的特定百分比(见表13或表14);
— 由预试验确定的试验载荷的精度以及预试验条件；
——旋合长度；
— 夹紧长度 L2 (螺栓、螺钉或螺母支承面与夹具之间的距离);
——试验温度，与预期使用温度相关；
— 加热速率；
——试验持续时间。
所有长度测量精度均应符合 EN 10319-2 的要求。
试验应按以下程序进行：
a)
应进行预试验，以便以可接受的精度达到规定的预紧力；例如，扭矩/夹紧力试验可按
GB/T16823.3,
使用本部分中指定的配合组件以及在同一制造批次的紧固件上进行。
b) 对于螺栓、螺钉和螺柱试验，在装配前，应在环境温度下测量总长度Lm
(包括头部)。
c)
应在被测紧固件的螺纹和被拧紧部件的支承面上涂上尽可能少的高温用油脂或润滑膏，以避
免在拧紧和松开过程中发生磨损。
d)
对于螺栓、螺钉和螺柱试验，应通过旋转夹具进行组装。对于螺母试验，应通过旋转试验螺母
进行组装。
e)
待测紧固件(或相匹配螺栓)应在环境温度下缓慢张紧至规定载荷，并应使用符合
EN 10319-2 的适当装置避免扭转应力。应记录初始拧紧扭矩。
f)
该载荷应重复3次，即紧固件应在加热组件前拧紧4次，并记录最后的拧紧力矩。
g) 组装后，应在环境温度下测量待测螺栓、螺钉或螺柱的总长度 Lu。
h) 应按照 EN 10319-2
的要求对组件进行加热、保温和冷却至环境温度，加热时间应从达到规定
温度时开始计算。对于螺母，参照 NASM1312-17
的机械方法，即长度应自动保持恒定，并在 试验期间记录载荷的下降。
i) 在环境温度下冷却和保持组件3 h
后，应测量被测螺栓、螺钉或螺柱的总长度L2。
j) 最后，松开总成，测量被测螺栓、螺钉或螺柱的总长度L;
GB/T 3098.24—2020
k) 应绘制随时间变化的荷载曲线(见图11)。
style="width:4.50005in;height:4.12676in" />
说明：
1- F, (在规定温度下的初始载荷);
2——F; (规定时间之后的最终载荷);
Y— 载荷，单位为牛(N);
X— 时间，单位为小时(h)。
图 1 1 载荷-时间曲线示例
10.3.5 试验结果
对螺栓、螺钉和螺柱：
— — 拧紧后的残余弹性变形E; 按式(6)计算：
style="width:1.75332in;height:0.6534in" /> ……… ……………… (6)
— — 冷却后但松开前的残余弹性变形ε按式(7)计算：
style="width:1.76654in;height:0.63998in" />
— — 松开后的残余弹性变形ε按式(8)计算：
style="width:1.74671in;height:0.64658in" />
对螺母：
载荷损失 F₁ 按式(9)计算：
style="width:1.66679in;height:0.6534in" />
………………………… (7)
………………………… (8)
……………… ……… (9)
10.3.6 试验报告
报告至少应包含以下信息：
— 紧固件的标记和/或零件号；
制造批号；
— 制造者识别标志；
— 材料和热处理标记；
— — 对螺栓、螺钉和螺柱的旋合长度和夹紧长度；
— — 参考文件和/或其他有关高温下应力松弛试验的其他标准或技术条件；
GB/T 3098.24—2020
— 试验温度和试验时间；
——试验载荷确定(例如扭矩/载荷曲线)和记录的扭矩；
——记录的螺栓、螺钉和螺柱试验长度；
——记录的螺母试验载荷；
— 符合10.3.5的试验结果；
测试的任何特定条件或说明；
——测试结论。
ISO 204 或 ASTM E139
规定的蠕变试验可用于不锈钢和镍合金材料。对于紧固件，推荐用应力
破坏试验和/或应力松弛试验，见10.2或10.3。
标志包括以下内容：
—— 紧固件代号，按7.1或7.2规定；
— 11.2中规定的制造者识别标志。
7.1或7.2规定的紧固件代号，只有在符合本部分所有适用要求的情况下，才能按照本章的规定进
行标志。
——化学成分规定见6.1;
— 热处理规定见6.2;
—— 第7章规定的机械特性，按第8章和第9章的规定进行试验。
紧固件标志(凸字或凹字)应在生产过程中制出：
——对于螺栓和螺钉，头部顶面凸字标志的高度不应包括在头部高度尺寸范围内；
——对于螺母，标志应该在非支承面上，凸字标志的高度不应包括在螺母高度尺寸范围内。
制造者识别标志应在生产过程中，在标志紧固件代号的所有紧固件产品上进行标志。
制造者识别标志也推荐在不标志紧固件代号的紧固件产品上进行标志。
紧固件销售者使用自己的识别标志，应视为制造者识别标志。
11.3.1 六角头螺栓、螺钉和六角螺母
公称直径 d≥5mm 的六角头螺栓和螺钉，公称直径 D≥5mm 的六角螺母应按7.
1或7.2标志紧
固件代号，按11.2标志制造者识别标志。
六角头螺栓和螺钉应首选在头部顶面用凹字或凸字标志，或在头部侧面用凹字标志(见图12a)]。
对法兰面螺栓和螺钉，当制造工艺不允许在头部顶面进行标记时，应在法兰上进行标记。
六角螺母应首选非支承面用凹字或凸字标志，或在螺母侧面用凹字标志(见图12b)]。
对法兰面螺
母，当制造工艺不允许在螺母顶面进行标记时，应在法兰上进行标记。
style="width:2.34002in;height:2.34674in" />
style="width:2.39335in;height:2.33992in" />
style="width:2.62668in;height:2.61998in" />
style="width:2.34678in;height:2.3199in" />
style="width:2.37998in;height:1.35344in" />
style="width:2.30006in;height:1.99342in" />GB/T 3098.24—2020
style="width:2.81343in;height:2.56674in" />
a) 六角头螺栓和螺钉
style="width:2.71998in;height:2.79334in" />
style="width:2.84002in;height:2.80654in" />
b) 六角螺母
说明：
1——制造者识别标志；
2——紧固件代号。
图 1 2 六角紧固件标志示例
11.3.2 内六角和内六角花形圆柱头螺钉
公称直径d≥5mm 的内六角头和内六角花形圆柱头或低圆柱头螺钉应按7.
1标志紧固件代号，按
11.2标志制造者识别标志。
对于圆柱头和低圆柱头螺钉，应在头部顶面用凹字或凸字标志，或在侧面用凹字标志(见图13)。
style="width:1.93331in;height:2.4332in" />
说明：
1——制造者识别标志；
2——紧固件代号。
图 1 3 内六角和内六角花形圆柱头螺钉标志示例
style="width:1.64004in;height:1.32in" />
style="width:1.34662in;height:1.27996in" />
style="width:1.99341in;height:2.18658in" />GB/T 3098.24—2020
11.3.3
其他螺栓、螺钉和螺母
其他型式的螺栓、螺钉和螺母在可能的情况下可以同样方式，在头部进行标志。
11.3.4 螺柱
公称直径d≥5 mm 的螺柱应按7.1标志紧固件代号，按11.2标志制造者识别标志。
可在螺柱无螺纹杆部进行标志(见图14a)]。
或在螺柱的一端或两端标志紧固件代号(见图14b)]。
style="width:5.49329in;height:1.7666in" />
a) 标志在无螺纹杆部 b) 在一端标记
说明：
1——制造者识别标志；
2——紧固件代号；
3——拧入基体端；
4——拧入螺母端。
图14 螺柱标记示例
11.3.5 左旋螺纹标志
公称直径d≥5mm 的左旋螺纹的螺栓和螺钉和公称直径 D≥5mm
的左旋螺纹螺母应增加左旋
标志(见图15)。
螺栓和螺钉应在头部顶面或末端进行标志。带无螺纹杆部螺柱应在螺柱末端进行标志。螺母应标
志在非支承面。
style="width:2.00663in;height:2.17998in" />
a) 螺栓左旋标志 b) 螺柱旋入螺母端左旋标志 c) 螺
母 左 旋 标 志 图15 左旋螺纹紧固件标记示例
在紧固件外包装上，应采用标签进行标志。标志应包括制造者和/或经销者商标(或识别标志)和性
能等级标志代号，以及 GB/T 90.3规定的生产批号，至少包含以下内容：
——制造者和/或经销者识别标志和/或名称；
——紧固件代号；
——按6.3规定，当紧固件进行润滑时，在指定的最后位置标志字母"Lu";
——生产批号。
style="width:0.2266in;height:0.21334in" />
(资料性附录)
紧固件用高温不锈钢和镍合金国标牌号及化学成分表
紧固件用高温不锈钢和镍合金国标牌号及化学成分表见表 A.1～ 表 A.3。
表 A.1 马氏体不锈钢国标牌号及化学成分
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表 A.1 (续)
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style="width:0.22682in;height:0.21319in" />
8
表 A.2 沉淀硬化不锈钢国标牌号及化学成分
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名
表 A.3 耐高温镍合金国标牌号及化学成分
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GB/T 3098.24—2020
(资料性附录)
马氏体不锈钢回火
马氏体不锈钢(例如 CH1、CH2、CH3、V/VH 和 VW)
的机械性能取决于零件的热处理工艺。最常
见的热处理分两个步骤进行：
——
在1000℃~1100℃之间进行高温处理(通常称为奥氏体化或固溶处理),然后淬火(使用空
气、油或其他介质);
——较低温度的处理，可以是应力消除处理(200℃~300℃)或回火处理(300℃~700℃),然后
冷却(例如在空气中)。
图 B.1
显示了不同时间和温度条件下回火处理维氏硬度的典型演变。钢中含有0. 14%C
和 1 2 %
Cr。 拉森-米勒参数[LMP=T(20+lgt), 温度 T 单位为 K, 时间 t 单位为
h]用于显示所得硬度的时间
和温度依赖关系。
style="width:12.27987in;height:6.13338in" />
说明：
·——300℃;
O- 350℃;
● ——400℃;
□ —450℃;
——500℃;
▲ ——550℃;
● ——600℃;
——650℃;
◆ ——700℃;
×- 750℃;
Y - 维氏硬度；
X —T(20+lgt)10°。
图 B.1 0.14%C-12%Cr 基钢的回火曲线
GB/T 3098.24—2020
可以看出，与600℃以上的处理相比，450℃以下的处理会导致较高的机械阻力，而高于600
℃的
处理会导致碳化物的沉淀从而导致钢的软化。硬度的急剧下降伴随着脆性的增加和耐腐蚀性的降低，
如图 B.2
所示。这种效应的强度取决于钢的成分和固溶条件。当在450℃~550℃范围内进行处理
时，应征询不锈钢专家的意见。
style="width:5.26658in;height:4.95352in" />
style="width:5.41337in;height:5.0534in" />X
说明：
Y—Rm,R₂,MPa;
X— 回火温度，℃;
Z——A,%;
J— 冲击吸收功，J;
W Vcorr(腐蚀速率),mg/(cm² ·m)。
图 B.2 X20Cr13(AISI
420A)型不锈钢机械性能和腐蚀速率的演变
GB/T 3098.24—2020
更多内容 可以 GB-T 3098.24-2020 紧固件机械性能 高温用不锈钢和镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母. 进一步学习