《紧固件机械性能+不锈钢和镍合金紧固件选用指南GBT+3098.25-2020》详细解读

《紧固件机械性能不锈钢和镍合金紧固件选用指南GB/T3098.25-2020》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4不锈钢类别和组别4.1通则4.2A类不锈钢(奥氏体组织)4.3C类不锈钢(马氏体组织)contents目录4.4F类不锈钢(铁素体组织)—F1组别4.5D类不锈钢(奥氏体-铁素体组织)4.6高温和超高温下不锈钢和镍合金组别5不锈钢和镍合金成分6耐应力腐蚀裂痕7耐点蚀和缝隙腐蚀8晶间腐蚀contents目录9对形成金属间化合物的敏感性10不锈钢磁导率性能附录A(资料性附录)紧固件用不锈钢的常用牌号附录B(资料性附录)索氏体高强不锈结构钢的特性附录C(资料性附录)QN1803高强度含氮奥氏体不锈钢的特性contents目录参考文献011范围0102涵盖的紧固件类型适用于不锈钢和镍合金材料制成的紧固件，在机械性能等级、化学成分、机械和物理性能等方面提供了指导。本标准规定了不锈钢和镍合金制紧固件（包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈和销等）的机械性能要求。适用的领域和场景适用于工业、建筑、交通、航空航天等领域中使用不锈钢和镍合金紧固件的场合。提供了选用不锈钢和镍合金紧固件的基本原则和方法，以确保紧固件在各种应用场景下的可靠性、安全性和经济性。本标准与GB/T3098等系列标准共同构成了紧固件机械性能的完整体系。在具体应用中，需结合其他相关标准（如紧固件尺寸、公差、表面处理等）进行综合考虑，以确保紧固件的整体性能和使用效果。与其他标准的关联022规范性引用文件GB/T3098.6紧固件机械性能自攻螺钉GB/T3098.2紧固件机械性能螺母GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.4紧固件机械性能螺母细牙螺纹GB/T3098.7紧固件机械性能自挤螺钉紧固件机械性能标准0103020405GB/T20878不锈钢和耐热钢牌号及化学成分GB/T4356不锈钢的耐点蚀当量数（PREN）的测定GB/T1220不锈钢棒不锈钢材料标准03GB/T15009耐蚀合金管01GB/T15007耐蚀合金棒02GB/T15008耐蚀合金板镍合金材料标准GB/T196普通螺纹基本尺寸GB/T197普通螺纹公差GB/T1237紧固件标记方法其他相关标准033术语和定义123紧固件是一种用于连接或固定两个或两个以上零件、构件或产品的机械元件，通常通过施加预紧力来实现其功能。定义根据用途和结构特点，紧固件可分为螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、挡圈、销、铆钉、组合件和连接副等。分类紧固件是机械装备中不可或缺的组成部分，其性能和质量直接影响到整个装备的安全性和可靠性。重要性紧固件不锈钢紧固件采用不锈钢材料制造，具有优异的耐腐蚀性能，适用于各种恶劣环境。材质特点不锈钢紧固件种类繁多，包括不锈钢螺栓、不锈钢螺母、不锈钢垫圈等，广泛应用于建筑、桥梁、轨道交通、石油化工等领域。种类与用途不锈钢紧固件需满足特定的机械性能要求，如抗拉强度、屈服强度、硬度等，以确保其在使用过程中的稳定性和安全性。性能要求不锈钢紧固件应用领域镍合金紧固件主要用于高温、高压及腐蚀性较强的环境，如航空航天、核能工业、海洋工程等。材质特点镍合金紧固件采用镍及镍合金材料制造，具有高强度、高韧性、良好的耐腐蚀性和抗氧化性。选用注意事项在选择镍合金紧固件时，需考虑其材料成分、机械性能、耐腐蚀性以及使用环境等因素，以确保选用的紧固件符合实际需求。镍合金紧固件044不锈钢类别和组别奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性和韧性，适用于多种环境。马氏体不锈钢具有较高的强度和硬度，但耐腐蚀性相对较差。铁素体不锈钢具有较好的耐腐蚀性，但强度和硬度相对较低。4.1不锈钢类别A组标准下的基本类型，适用于一般用途。B组具有特殊性能或成分要求，适用于特定环境或用途。C组根据用户需求定制的个性化不锈钢产品。4.2不锈钢组别03在满足使用要求的前提下，优先选择性能稳定、可靠性高、成本合理的不锈钢材料。01根据紧固件的使用环境和要求，选择相应类别和组别的不锈钢材料。02考虑不锈钢材料的机械性能、耐腐蚀性、加工性能以及成本等因素。4.3选用原则不同类别和组别的不锈钢材料不能混用，以免产生电化学腐蚀。选用不锈钢紧固件时，应关注其表面处理质量，以确保耐腐蚀性能。在高温、低温、强腐蚀等恶劣环境下，应选用具有相应性能的不锈钢紧固件。4.4注意事项054.1通则本部分明确规定了不锈钢和镍合金紧固件的机械性能和选用要求。适用于工业与民用建筑、交通运输、航空航天等领域中使用的不锈钢和镍合金紧固件。不适用于特殊环境或特定要求下的紧固件，如有特殊需求，应参照相应标准或规范。4.1.1范围和适用性术语的准确解释有助于读者更好地理解本指南的内容和要求。对于特定术语在不同语境下的解释，本指南也进行了详细说明。详细阐述了本指南中使用的专业术语及其定义，如不锈钢、镍合金、紧固件等。4.1.2术语和定义4.1.3符号和缩略词介绍了本指南中使用的符号及其代表意义，如抗拉强度符号、屈服强度符号等。缩略词的使用提高了文本的简洁性和易读性，同时本指南也给出了缩略词的全称及解释。01020304安全性原则确保所选紧固件在预定使用条件下具有足够的强度和稳定性。经济性原则在满足使用性能的前提下，应选用成本较低的紧固件。互换性原则所选紧固件应具有良好的互换性，便于维修和更换。环保性原则鼓励选用符合环保要求的紧固件，降低对环境的影响。4.1.4选用原则064.2A类不锈钢(奥氏体组织)碳含量控制为确保材料的良好焊接性和耐腐蚀性，A类不锈钢的碳含量需严格控制在一定范围内。合金元素含有适量的铬、镍等合金元素，以提高材料的强度和耐腐蚀性。杂质元素限制对磷、硫等杂质元素含量进行限制，以保证材料的纯净度和性能稳定性。化学成分要求A类不锈钢具有良好的塑性，易于加工成各种形状的紧固件。优异的塑性通过合理的热处理工艺，可获得较高的屈服强度和抗拉强度。较高的强度在低温条件下仍能保持良好的韧性，确保紧固件在恶劣环境下的安全使用。良好的韧性机械性能特点耐水腐蚀在淡水、海水等环境下，具有优异的耐腐蚀性，适用于各种水处理设备。耐化学腐蚀能抵抗多种化学介质的侵蚀，适用于化工、石油等行业的紧固件制造。耐大气腐蚀在大气环境下，A类不锈钢表面能形成致密的氧化膜，有效阻止进一步腐蚀。耐腐蚀性能

选用注意事项根据使用环境选择材料需综合考虑紧固件的使用环境，如温度、湿度、腐蚀介质等，以选择合适的A类不锈钢材料。加工及热处理要求在紧固件制造过程中，应严格按照规定的加工工艺和热处理要求进行操作，以确保产品质量。定期检查与维护为确保紧固件的安全使用，需定期对其进行检查和维护，及时发现并处理潜在问题。074.3C类不锈钢(马氏体组织)材料特性高硬度马氏体不锈钢通过热处理可获得较高的硬度，使其具有良好的耐磨性。耐腐蚀性由于含有足够的铬元素，马氏体不锈钢在一般环境下具有良好的耐腐蚀性。磁性马氏体不锈钢具有磁性，易于通过磁性检测进行质量控制。冷加工在热处理前，马氏体不锈钢可进行冷加工以提高材料的强度和硬度。表面处理为提高耐腐蚀性和美观度，可对马氏体不锈钢紧固件进行表面处理，如镀锌、镀铬等。热处理马氏体不锈钢需通过适当的热处理工艺来调整其组织和性能，以满足紧固件的使用要求。加工工艺汽车工业由于其良好的耐腐蚀性和高强度，马氏体不锈钢紧固件在建筑工程中得到广泛应用，如钢结构连接、幕墙安装等。建筑工程石油化工在石油化工行业，马氏体不锈钢紧固件能够抵御恶劣的腐蚀环境，确保设备的安全运行。马氏体不锈钢紧固件在汽车制造中广泛应用，如发动机、底盘等部件的连接。应用领域确认材料质量购买时需检查材料的质量证明文件，确保材料符合相关标准。外观检查对紧固件的外观进行检查，确保其表面无裂纹、锈蚀等缺陷。尺寸与公差按照图纸要求检查紧固件的尺寸和公差，确保其满足使用要求。性能测试必要时可对紧固件进行力学性能测试，以确保其性能符合使用要求。选购与验收注意事项084.4F类不锈钢(铁素体组织)—F1组别F1组别不锈钢以铁素体组织为基础，具有良好的耐腐蚀性和机械性能。铁素体组织基础合金元素含量碳含量控制该组别不锈钢中添加了适量的铬、钼等合金元素，以提高其耐腐蚀性、强度和韧性。为保持材料的良好焊接性，F1组别不锈钢的碳含量通常被控制在较低水平。030201F1组别不锈钢的化学成分拉伸强度01F1组别不锈钢具有较高的拉伸强度，能够承受较大的拉力而不易断裂。屈服强度02该组别不锈钢的屈服强度也相对较高，表示在受到一定压力时仍能保持稳定的形态。延伸率与断面收缩率03F1组别不锈钢的延伸率和断面收缩率适中，反映了其良好的塑性和韧性。F1组别不锈钢的机械性能F1组别不锈钢能够抵御大气中的氧气、水蒸气等腐蚀介质，适用于户外环境。耐大气腐蚀在淡水、海水等水环境下，该组别不锈钢仍能保持稳定的性能，适用于各种水处理设施。耐水腐蚀F1组别不锈钢对某些化学物质也具有良好的耐腐蚀性，适用于化工、医药等领域。耐化学腐蚀F1组别不锈钢的耐腐蚀性能应用领域F1组别不锈钢广泛应用于建筑、桥梁、车辆、船舶、石油化工等领域，因其优异的耐腐蚀性和机械性能而备受青睐。选用注意事项在选择F1组别不锈钢时，需考虑其使用环境、承载要求以及与其他材料的兼容性等因素，以确保使用的安全性和可靠性。同时，应严格按照相关标准和规范进行选材、加工和安装等环节的操作，确保工程质量。F1组别不锈钢的应用领域与选用注意事项094.5D类不锈钢(奥氏体-铁素体组织)D类不锈钢主要由铬、镍、钼等元素组成，具有优异的耐腐蚀性和机械性能。该类不锈钢具有较高的屈服强度和抗拉强度，同时保持良好的延展性和韧性。化学成分机械性能化学成分与机械性能热处理与金相组织热处理通过适当的热处理工艺，可以调整D类不锈钢的金相组织，进一步提高其机械性能和耐腐蚀性。金相组织奥氏体-铁素体双相组织使得该类不锈钢兼具两种组织的优点，如奥氏体的韧性和铁素体的强度。应用领域D类不锈钢紧固件广泛应用于石油、化工、海洋等腐蚀环境，以及要求高强度和高耐蚀性的场合。选用注意事项在选择D类不锈钢紧固件时，需考虑其耐腐蚀性、机械性能以及使用环境等因素，确保选用的紧固件满足实际需求。同时，应关注紧固件的制造工艺和质量控制，以确保其安全可靠。应用领域与选用注意事项104.6高温和超高温下不锈钢和镍合金组别耐热性不锈钢和镍合金在高温环境下能够保持良好的机械性能，包括抗拉强度、屈服强度和延伸率等。耐腐蚀性这些材料在高温环境中具有优异的耐腐蚀性，能够抵御氧化、硫化等化学侵蚀。稳定性高温下不锈钢和镍合金的组织结构稳定，不易发生相变或析出有害物质。高温下的材料性能航空航天领域由于超高温环境下的极端条件，不锈钢和镍合金被广泛应用于航空航天领域，如发动机部件、燃烧室等。能源领域在石油、化工等能源领域，超高温环境对材料的耐腐蚀性、强度和稳定性要求极高，不锈钢和镍合金成为关键材料。科研实验设备实验室中的高温炉、熔融金属处理等设备也需使用能够承受超高温的不锈钢和镍合金材料。超高温下的材料应用选用原则根据使用环境的温度、压力、腐蚀介质等条件，选择适合的组别和材料，确保设备的安全可靠运行。注意事项在选用过程中需考虑材料的加工性能、焊接性能以及成本等因素，综合评估后做出最佳选择。组别定义标准中详细定义了不同组别的不锈钢和镍合金，以及它们在高温和超高温环境下的性能特点。组别分类及选用指南115不锈钢和镍合金成分铬含量不锈钢中必须含有一定量的铬元素，以保证其具有良好的耐腐蚀性能。镍含量镍的添加可以提高不锈钢的强度和韧性，同时保持其耐腐蚀性。其他合金元素根据具体使用环境和要求，不锈钢中还可能添加钼、钛、铌等合金元素，以进一步改善其性能。不锈钢成分要求镍合金以镍为主要成分，具有较高的耐腐蚀性和强度。除了镍之外，镍合金中还常含有铬、钼、铜等合金元素，以提升其综合性能。镍合金成分要求合金元素镍含量不锈钢和镍合金中的铬元素能够形成致密的氧化膜，阻止腐蚀介质的进一步侵蚀。耐腐蚀性合金元素的添加可以显著改变不锈钢和镍合金的力学性能，如强度、硬度、韧性等。力学性能合理的合金成分设计能够确保不锈钢和镍合金具有良好的冷热加工性能，便于制成各种规格的紧固件。加工性能010203成分对性能的影响126耐应力腐蚀裂痕0102应力腐蚀裂痕的定义这种裂痕通常呈现出沿晶界或穿晶扩展的特征，对紧固件的承载能力和安全性构成严重威胁。应力腐蚀裂痕是指在特定的腐蚀环境下，由于应力和腐蚀介质共同作用导致的紧固件材料产生裂纹的现象。耐应力腐蚀裂痕的要求紧固件应具备良好的耐应力腐蚀裂痕性能，以确保在预定的使用环境和期限内不会出现应力腐蚀裂痕。制造商应提供紧固件耐应力腐蚀裂痕性能的测试报告或合格证明，以供用户选择和评估。材料成分不锈钢和镍合金中的合金元素种类和含量对耐应力腐蚀裂痕性能具有重要影响。应力状态紧固件在使用过程中所承受的应力大小、类型和分布等都会影响其耐应力腐蚀裂痕的能力。腐蚀环境不同的腐蚀介质、温度、压力等环境因素对紧固件耐应力腐蚀裂痕性能的影响程度各不相同。影响耐应力腐蚀裂痕的因素030201选用耐应力腐蚀性能优异的不锈钢和镍合金材料制造紧固件。采用适当的表面处理工艺，如喷丸、电镀等，以增强紧固件表面的耐腐蚀性。优化紧固件的结构设计，降低应力集中和残余应力，提高应力分布的均匀性。严格控制紧固件的制造工艺过程，确保产品质量符合相关标准和规范的要求。提高耐应力腐蚀裂痕的措施137耐点蚀和缝隙腐蚀点蚀是金属表面局部区域出现向深处发展的腐蚀小孔，其余区域不腐蚀或腐蚀轻微。点蚀定义包括材料成分、表面处理状态、环境温度与湿度等。影响因素点蚀的概念与影响因素缝隙腐蚀定义在金属部件的缝隙或接触面间，由于介质滞留和浓差电池效应而引起的局部腐蚀。产生条件缝隙宽度、介质成分与浓度、金属材料的抗腐蚀性能等。缝隙腐蚀的概念与产生条件通过模拟实际使用环境，加速腐蚀过程，评估材料的耐点蚀和缝隙腐蚀性能。实验室模拟试验在实际使用环境中进行长期监测，收集数据以评估材料的耐腐蚀性。现场应用测试耐点蚀和缝隙腐蚀的评估方法如高镍合金、不锈钢等。选用耐腐蚀性能优异的材料如镀锌、镀铬等，以提高材料的抗腐蚀能力。进行表面处理减少缝隙和接触面的数量，降低腐蚀风险。优化结构设计及时发现并处理腐蚀问题，延长紧固件的使用寿命。定期检查与维护提高紧固件耐点蚀和缝隙腐蚀性能的措施148晶间腐蚀晶间腐蚀的定义晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是指金属材料在特定的腐蚀介质中，沿着晶界或其邻近区域发生的一种局部腐蚀形式。晶间腐蚀的特点晶间腐蚀通常不易被察觉，但会导致材料的机械性能显著降低，甚至引发突发性破坏。不锈钢中的碳、铬、镍等元素含量对晶间腐蚀敏感性有显著影响。合金成分不恰当的热处理（如敏化处理）可能导致晶界处析出碳化物，增加晶间腐蚀的风险。热处理工艺材料在加工、焊接或使用过程中产生的应力可能加速晶间腐蚀的进程。应力状态晶间腐蚀的影响因素选用低碳或超低碳不锈钢晶间腐蚀的预防措施降低不锈钢中的碳含量，以减少晶界处碳化物的析出。采用合理的热处理工艺通过优化热处理工艺，如固溶处理和稳定化处理，来提高不锈钢的抗晶间腐蚀能力。尽量避免在不锈钢的敏化温度范围内长时间使用或加工，以减少晶间腐蚀的风险。避免在敏化温度范围内使用化学浸蚀法通过特定的化学试剂对不锈钢进行浸蚀，观察其晶界处的腐蚀情况来评估晶间腐蚀的敏感性。金相检测法利用金相显微镜观察不锈钢的显微组织，检查晶界处是否有异常的腐蚀现象。电化学检测法通过测量不锈钢在特定腐蚀介质中的电化学性能变化，来评估其抗晶间腐蚀的能力。晶间腐蚀的检测方法159对形成金属间化合物的敏感性金属间化合物的定义与分类金属间化合物是指由两种或两种以上金属元素按一定比例组成的具有金属特性的化合物。定义根据组成元素和晶体结构的不同，金属间化合物可分为多种类型，如Laves相、σ相、μ相等。分类耐腐蚀性某些金属间化合物可能具有优异的耐腐蚀性，但也有一些化合物会降低材料的耐蚀性，需根据具体应用场景进行选择。导电与导热性金属间化合物的导电和导热性能可能与基体金属存在显著差异，需考虑紧固件在使用过程中的导电和散热需求。硬度与脆性金属间化合物的形成往往导致材料硬度和脆性的增加，从而降低紧固件的塑性和韧性。金属间化合物对紧固件性能的影响紧固件材料对金属间化合物敏感性的考虑因素紧固件材料中合金元素的种类和含量会直接影响金属间化合物的形成倾向和类型。加工工艺不同的加工工艺（如热处理、冷加工等）会改变材料的微观组织和性能，从而影响金属间化合物的形成和敏感性。使用环境紧固件所处的使用环境（如温度、湿度、腐蚀介质等）也会对金属间化合物的稳定性和性能产生影响。合金元素合金设计优化通过调整合金元素的种类和含量，减少有害金属间化合物的形成倾向。加工工艺控制优化加工工艺参数，以获得理想的微观组织和性能，降低金属间化合物的敏感性。表面处理与涂层采用适当的表面处理或涂层技术，提高紧固件的耐蚀性和稳定性，减少金属间化合物的不良影响。降低紧固件对金属间化合物敏感性的措施1610不锈钢磁导率性能磁导率定义及意义磁导率定义磁导率是表征材料被磁化难易程度的物理量，反映了材料对磁场的响应能力。磁导率与磁性关系磁导率越高，材料越容易被磁化，表现出的磁性也越强。不锈钢磁导率重要性不锈钢作为紧固件材料，其磁导率性能对于某些特定应用场合（如磁场环境）具有重要影响。合金元素不锈钢中的合金元素（如铬、镍等）会对其磁导率产生影响，不同合金元素及含量会导致磁导率的变化。热处理状态不锈钢经过不同的热处理（如退火、淬火等）会改变其内部组织结构，进而影响磁导率。冷加工变形冷加工（如冷轧、冷拔等）会使不锈钢产生形变，导致磁畴重新排列，从而改变磁导率。不锈钢磁导率影响因素初始磁导率测试通过测量不锈钢样品在弱磁场下的磁感应强度，计算其初始磁导率。最大磁导率测试在逐渐增强的磁场中，测量不锈钢样品的磁感应强度变化，确定其最大磁导率。磁滞回线测定通过测定不锈钢样品在交变磁场中的磁化曲线和磁滞回线，全面了解其磁性能。不锈钢磁导率测试方法根据实际应用需求（如是否需要磁性紧固件），结合不锈钢的磁导率性能进行选材。选材依据磁场环境适应性磁性能稳定性在强磁场环境下，需考虑不锈钢紧固件的磁导率变化对使用性能的影响。长期在磁场环境下使用的不锈钢紧固件，应关注其磁性能的稳定性，避免因磁导率变化导致使用问题。不锈钢紧固件磁导率应用注意事项17附录A(资料性附录)紧固件用不锈钢的常用牌号为最常用的奥氏体不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性和韧性，适用于一般环境下使用。A2-70在A2-70的基础上提高了耐腐蚀性能，适用于更为恶劣的环境，如海洋、化工等。A4-70与A4-70相似，但机械性能更高，适用于高强度要求的场合。A4-80奥氏体不锈钢01马氏体不锈钢材质，具有较高的硬度和强度，但耐腐蚀性相对较弱，适用于一般机械零件。C1-5002在C1-50的基础上提高了机械性能，适用于高强度要求的机械零件。C1-7003为高强度马氏体不锈钢，具有优异的机械性能和耐腐蚀性，适用于高负荷、高腐蚀性的工作环境。C3-80马氏体不锈钢铁素体不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性和磁性，适用于一般腐蚀性环境下使用。F1-45在F1-45的基础上提高了机械性能，适用于较高强度要求的场合。F1-60铁素体不锈钢P1-70通过沉淀硬化处理获得高强度和良好的耐腐蚀性，适用于高负荷、高腐蚀性的工作环境。P1-80在P1-70的基础上进一步提高了机械性能，适用于更为恶劣的工作环境。沉淀硬化不锈钢18附录B(资料性附录)索氏体高强不锈结构钢的特性合金元素含量索氏体高强不锈结构钢通过合理的合金元素含量设计，以达到优异的力学性能和耐腐蚀性。02碳含量控制控制钢中的碳含量，以保证钢的强度和韧性。03纯净度要求钢液经过精炼处理，降低钢中夹杂物含量，提高钢的纯净度。化学成分设计01索氏体组织细化晶粒析出相强化钢经过特定的热处理工艺，获得以索氏体为主的微观组织，从而具备高强度和高韧性。通过控制轧制或热处理工艺参数，细化钢的