Что такое класс прочности металла
Обновлено: 14.05.2024
Крепеж разного вида в зависимости от целей его использования производится из различных углеродистых сталей, что влияет на класс прочности готовых изделий. Даже из одной стали можно изготовить крепеж разных классов прочности за счет способа обработки.
Например, из конструкционной стали 35 нарезанием на токарно-винторезном станке или фрезерованием на резьбофрезерных станках можно получить изделия класса прочности 5.6. При объемной штамповке на высадочном прессе получают изделия класса 6.6 и 6.8. При закаливании этих изделий добивают класса прочности 8.8. Из стали 45 можно получить крепеж классов 6.6, 8.8, 9.8, 10.9. И т.д.
Класс прочности
Класс прочности крепежных изделий с внешней метрической резьбой (винтов, болтов, шпилек) определяется их механическими свойствами. Согласно ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898.1-78) существует 11 категорий их классов прочности: 3.6; 4.6; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.
Первая цифра маркировки обозначает 1/100 номинальной величины предела прочности на разрыв (величина нагрузки, при превышении которой происходит разрушение – «наибольшее разрушающее напряжение»), измеренную в Мпа (Н/мм 2 ). В случае класса прочности 8.8 первая 8 обозначает, что предел прочности материала 8 х 100 = 800 МПа = 800 Н/мм 2 = 80 кгс/мм 2 .
Для определения прочности болта как изделия необходимо умножить предел прочности материала на площадь поперечного сечения (среза болта). Ее вычисление усложняется наличием резьбы, поэтому для удобства существуют специальные таблицы.
| Резьба | Рабочая площадь поперечного сечения, мм 2 | Класс прочности | |||||||||
| 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 | ||
| Минимальная разрушающая нагрузка, кН | |||||||||||
| М5 | 14,2 | 4,69 | 5,68 | 5,96 | 7,1 | 7,38 | 8,52 | 11,35 | 12,8 | 14,8 | 17,3 |
| М6 | 20,1 | 6,63 | 8,04 | 8,44 | 10 | 10,4 | 12,1 | 16,1 | 18,1 | 20,9 | 24,5 |
| М7 | 28,9 | 9,54 | 11,6 | 12,1 | 14,4 | 15 | 17,3 | 23,1 | 26 | 30,1 | 35,3 |
| М8 | 36,6 | 12,1 | 14,6 | 15,4 | 18,3 | 19 | 22 | 29,2 | 32,9 | 38,1 | 44,6 |
| М10 | 58 | 19,1 | 23,2 | 24,4 | 29 | 30,2 | 34,8 | 46,4 | 52,2 | 60,3 | 70,8 |
| М12 | 84,3 | 27,8 | 33,7 | 35,4 | 42,2 | 43,8 | 50,6 | 67,4 | 75,9 | 87,7 | 103 |
| М14 | 115 | 38 | 46 | 48,3 | 57,5 | 59,8 | 69 | 92 | 104 | 120 | 140 |
| М16 | 157 | 51,8 | 62,8 | 65,9 | 78,5 | 81,6 | 94 | 125 | 141 | 160 | 192 |
| М18 | 192 | 63,4 | 76,8 | 80,6 | 96 | 99,8 | 115 | 159 | - | 200 | 234 |
| М20 | 245 | 80,8 | 98 | 103 | 122 | 127 | 147 | 203 | - | 255 | 299 |
| М22 | 303 | 100 | 121 | 127 | 152 | 158 | 182 | 252 | - | 315 | 370 |
| М24 | 353 | 116 | 141 | 148 | 176 | 184 | 212 | 293 | - | 367 | 431 |
| М27 | 459 | 152 | 184 | 193 | 230 | 239 | 275 | 381 | - | 477 | 560 |
| М30 | 561 | 185 | 224 | 236 | 280 | 292 | 337 | 466 | - | 583 | 684 |
| М33 | 694 | 229 | 278 | 292 | 347 | 361 | 416 | 576 | - | 722 | 847 |
| М36 | 817 | 270 | 327 | 343 | 408 | 425 | 490 | 678 | - | 850 | 997 |
| М39 | 976 | 322 | 390 | 410 | 488 | 508 | 586 | 810 | - | 1020 | 1200 |
Для болта диаметром 8 мм и класса прочности 8.8 площадь поперечного сечения равна 36,6 мм 2 . Соответственно, прочность такого болта определяется так: 800 Н/мм 2 х 36,6 мм 2 = 29280 Н.
Вторая цифра означает процент от предельной нагрузки первой цифры. Это отношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на 10. Например, у болта класса прочности 8.8 минимальный предел текучести составляет 8 × 10 = 80%. Т.е. при достижении 80% от нагрузки 29280 Н, что составляет 23424 Н, будет достигнут предел текучести – величина нагрузки, при превышении которой наступает невосстанавливаемая деформация или изгиб.
Также предел текучести изделия можно узнать из двух цифр маркировки: 8 х 8 х 10 = 640 Н/мм 2 .
Значение предела текучести имеет важное практическое значение, поскольку это и есть максимальная рабочая нагрузка болта.
Класс прочности крепежных изделий с внутренней метрической резьбой (гаек) обозначается одним числом. Существует 7 классов прочности: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Данное число обозначает 1/100 часть предела прочности болта, к которому подходит данная гайка в резьбовом соединении. Соответственно, болт класса прочности 8.8 должен комплектоваться гайкой с классом прочности 8.
Испытание крепежных изделий
Для испытания возьмем два болта диаметром 8 мм с классами прочности 5.8 и 8.8.
Измерять нагрузку будем с помощью прибора ПСО-4 МГ c электронным силоизмерителем, обеспечивающим индикацию текущего значения приложенной нагрузки с фиксацией максимального значения, а также индикацию скорости нагружения в процессе испытаний.
Болты зафиксируем на металлической пластине будем давать постепенную нагрузку.
Болт класса прочности 5.8
При приложении силы в (24 кН) 2400 кг нагрузка начинает падать. Это означает, что достигнут предел текучести, и болт начал деформироваться. Разрыв происходит при 18 кН.
Болт класса прочности 8.8
Нагрузка начинает падать при достижении 31 кН (3100 кг) и разрыв происходит при 24 кН, что соответствует расчетному показателю максимальной рабочей нагрузки болта.
Вывод
Эксперимент показал, что расчетный метод определения предела прочности крепежа дает реальные значения. Понимая, как рассчитать нагрузку крепежа, можно определить ее максимальное рабочее значение и выбрать крепежное изделие, обеспечивающее надежный монтаж.
Где купить маркированные крепежные изделия?
Классы прочности стали и категория качества по хладостойкости
В целях унификации применяемые в строительных металлоконструкциях стали по гарантированным значениям предела текучести и временного сопротивления разрыву разделены на семь основных уровней (классов) прочности
Сталь класса С 225 (от > 225 МПа) условно принято называть сталью нормальной прочности, трех следующих классов (от >285 >325 >390 МПа) - сталью повышенной прочности и остальных трех классов (от >440 > 590 >735 МПа) - сталью высокой прочности.
Таблица классов прочности и группы качества по хладостойкости проката строительных сталей
Обычно первому классу прочности соответствует прокат углеродистой стали обыкновенного качества в горячекатаном состоянии, последующим классам прочности от второго до пятого - прокат низколегированной стали в горячекатаном или нормализованном состоянии, шестому и седьмому классам прочности - прокат экономно легированной стали, поставляемой, как правило, в термоулучшенном состоянии. Однако возможно также получение проката второго и третьего классов путем термического и термомеханического упрочнения или контролируемой прокатки.
Наряду с требованием гарантированной прочности к строительным сталям предъявляется требование гарантированного сопротивления хрупкому разрушению (хладостойкости). Оно регламентируется показателями ударной вязкости при отрицательной температуре и при температуре плюс 20 °С после механического старения. Все строительные стали по хладостойкости условно можно разделить на три группы:
- I - без гарантированной хладостойкости;
- II - с гарантированной хладостойкостью для металлоконструкций, эксплуатируемых в обычных температурных условиях (расчетная температура не ниже минус 40 °С);
- III - с гарантированной хладостойкостью, но для конструкций, эксплуатируемых при расчетной температуре ниже минус 40 °С («северное исполнение»).
В таблице приведена температура испытаний, при которой должна быть гарантирована ударная вязкость стали каждой группы качества по хладостойкости. Указанным группам соответствуют определенные марки стали и категории качества, предусмотренные стандартами на сталь. Так, по ГОСТ 27772-88* группе I соответствует сталь С235, группе II - стали С255 и С285, стали С345 и С375 категории 1 и 3, сталь С590, группе III - стали С345 и С375 категории 2 и 4, сталь С590К.
Все температуры испытаний в таблице (как и в ГОСТ 27772-88*) указаны для условий определения ударной вязкости KCU на стандартных образцах с полукруглым надрезом (радиус 1 мм) типа I по ГОСТ 9454-78*, вырезаемых из листов и широкой полосы в направлении поперек направления прокатки, а из фасонных профилей и сортовой стали - вдоль направления прокатки. Вместе с тем в последнее время остро ставится вопрос о переходе при аттестации стали к более жестким условиям определения ударной вязкости KCV на образцах с острым треугольным надрезом (радиус 0,25 мм) типа II по ГОСТ 9454-78*. Использование этих образцов соответствует международной практике.
Согласно имеющимся методическим исследованиям, единый переход от норм KCU к нормам KCV, общий для всех металлоизделий, отсутствует и необходимо учитывать индивидуальные особенности, включающие в себя как вид металлопроката, так и качество стали. Все же общим для такого перехода является необходимость повышения температуры испытания, которая для металлопроката строительной стали эквивалентной хладостойкости при прочих равных условиях (то же направление вырезки образцов, та же метрологически обоснованная величина ударной вязкости 0,3 мДж/м2) составляет примерно 40 °С. Таким образом нормам KCU, при минус 40 °С и минус 70 °С будут близко соответствовать нормы KCV при 0 °С и минус 30 °С.
Под влиянием колебания содержания элементов в интервале марочного состава, неоднородности слитка и условий прокатки прочностные характеристики стали каждой марки варьируются в широких пределах. Стремление более полно использовать фактическую прочность проката в конструкциях привело к идее селективного разделения на металлургических заводах всей совокупности металлопродукции данной марки на отдельные группы прочности, отличающиеся гарантируемыми значениями предела текучести и временного сопротивления разрыву.
В нашей стране такое разделение на группы прочности осуществлено для строительных углеродистых и низколегированных марок стали первого, второго и третьего классов прочности [26] и нашло отражение в ТУ 14-1-3023-80 и ГОСТ 27772-88*. По этим нормам каждая марка углеродистой и низколегированной стали разделена на две группы прочности, причем для второй группы гарантируемые значения предела текучести и временного сопротивления на 10-40 МПа выше, чем для первой. Высокая надежность соблюдения норм прочности и пластичности (с вероятностью не ниже 95 %) обеспечивается специальными статистическими процедурами приемки и контроля. Металлопрокат, поставляемый по этим нормам, получил название сталь с гарантированным уровнем механических свойств, дифференцированным по группам прочности.
3.3. Класс прочности - установленное стандартом нормируемое значение физического или условного предела текучести стали.
Смотри также родственные термины:
3.15 класс прочности труб: Прочность металла труб, оцениваемая временным сопротивлением σв и обозначаемая символами от К34 до К60, что соответствует нормативным значениям σв, (кгс/мм 2 ).
3.15 класс прочности труб: Прочность металла труб, оцениваемая временным сопротивлением sв и обозначаемая символами от К34 до К60, что соответствует нормативным значениям sв (кгс/мм 2 ).
3.1.16 класс прочности труб: Прочность металла труб, оцениваемая временным сопротивлением sв и обозначаемая символами от К34 до К60, что соответствует нормативным значениям sв (кгс/мм 2 ).
3.1 класс прочности трубы: Обозначение уровня прочности трубы, состоящее из аббревиатуры КП и значения минимального предела текучести (Н/мм 2 ) для данного класса прочности.
4.3 класс прочности трубы: Значение уровня прочности трубы.
Класс прочности цемента
Условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности в максимальные сроки, установленные нормативным документом
Полезное
Смотреть что такое "Класс прочности" в других словарях:
Класс прочности — – арм. установленное стандартом нормируемое значение предела текучести, Н/мм2. [СТО АСЧМ 7 93] Класс прочности стали арматурной – установленное стандартом нормируемое значение физического или условного предела текучести стали. [ГОСТ 10884… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Класс прочности цемента — – условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности цемента (МПа) в максимальные сроки, установленные нормативным документом. [ГОСТ 30515 2013] Класс прочности цемента – класс прочности на сжатие. [EN 197 1]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Класс прочности цемента — Условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности в максимальные сроки, установленные нормативным документом Источник: ГОСТ 30515 97: Цементы. Общие технические условия оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
класс прочности трубы — 3.1 класс прочности трубы: Обозначение уровня прочности трубы, состоящее из аббревиатуры КП и значения минимального предела текучести (Н/мм2) для данного класса прочности. Источник: ГОСТ Р 54157 2010: Трубы стальные профильные для… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
класс прочности труб — 3.15 класс прочности труб: Прочность металла труб, оцениваемая временным сопротивлением σв и обозначаемая символами от К34 до К60, что соответствует нормативным значениям σв, (кгс/мм2). Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
класс прочности цемента — условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности в максимальные сроки, установленные нормативным документом. (Смотри: ГОСТ 30515 97. Цементы. Общие технические условия.) Источник: Дом: Строительная терминология , М.: Бук … Строительный словарь
промежуточный класс прочности — 4.20 промежуточный класс прочности: Класс прочности между классами прочности, указанными в настоящем стандарте. Источник: ГОСТ Р 53580 2009: Трубы стальные для промысловых трубопроводов. Технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
класс прочности стали арматурной — установленное стандартом нормируемое значение физического или условного предела текучести стали. (Смотри: ГОСТ 10884 94. Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия.) Источник: Дом:… … Строительный словарь
класс — 3.7 класс : Совокупность подобных предметов, построенная в соответствии с определенными правилами. Источник: ГОСТ Р 51079 2006: Технические средства реабилитации людей с ограничениями жизнедеятельности. Классификация … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Класс прочности – арм. установленное стандартом нормируемое значение предела текучести, Н/мм2.
Класс прочности стали арматурной – установленное стандартом нормируемое значение физического или условного предела текучести стали.
Рубрика термина: Виды арматуры
Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград . Под редакцией Ложкина В.П. . 2015-2016 .
Класс прочности — 3.3. Класс прочности установленное стандартом нормируемое значение физического или условного предела текучести стали. Источник: ГОСТ 10884 94: Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Классы прочности крепежа
Крепёжные изделия, такие как болты, винты, шпильки и гайки, различаются не только по видам и размерам, но и по способности нести нагрузку. То есть, два болта одинакового размера, с одинаковой резьбой, могут иметь разную прочность.
Так что же такое «класс прочности» и что он обозначает?
Система обозначений
Классов прочности всего одиннадцать. Обозначаются они двумя числами, разделёнными точкой:
3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9
Болты, шпильки и винты производят из различных углеродистых сталей. В зависимости от марки стали получают определенный класс прочности. Хотя иногда можно из одной марки стали произвести крепеж различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку - закалку.
Например, из Стали 35 можно изготовить крепеж нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 получают методом точения на токарном и фрезерном станке: классы 6.6 и 6.8 получают при производстве методом объёмной штамповки на прессе; а класс 8.8 - если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке - закалке. Крепеж класса прочности 8.8 и выше получают только с после термической обработки изделия.
Первая цифра (перед точкой) отражает предельную нагрузку, при которой болт (или шпилька) разорвётся. Цифра обозначает 1/100 часть номинального временного сопротивления - это предел прочности на разрыв, измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈1/10 часть номинального временного сопротивления, если предел прочности на разрыв измеряется в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный). Т.е. для определения предела прочности в Мегапаскалях нужно первую цифру умножить на 100, в килограммсила/мм2 – умножить на 10.
Вторая цифра говорит о нагрузке, при которой болт необратимо деформируется (вытянется резьбовая часть, либо сомнутся витки) - это предел текучести. Цифра обозначает 1/10 часть отношения предела текучести к пределу прочности на разрыв. Таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10×100)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²). Для простого расчета предела текучести нужно перемножить цифры класса прочности и умножить полученный результат на 10. Т.е. для класса прочности 8,8 получаем 8х8х10 = 640Мпа (или 64 кгс/мм2).
Предел текучести - величина нагрузки, при превышении которой наступает невосстанавливаемая деформация или изгиб.
Например, попробуйте согнуть "от руки" обычную стальную вилку или кусок металлической проволоки. Как только она начнет деформироваться, это будет означать, что вы превысили предел текучести ee материала или предел упругости при изгибе. Поскольку вилка не сломалась, а только погнулась, то предел ее прочности больше предела текучести. Напротив, нож скорее всего сломается при определенном усилии. Его предел прочности равен пределу текучести. В этом случае говорят, что ножи "хрупкие".
Значит, чтобы сравнить болты по прочности на разрыв, нужно смотреть на цифру перед точкой, а чтобы сравнить их по прочности на растяжение/ смятие, нужно смотреть на произведение двух цифр.
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.
Всё вышесказанное относится к болтам, винтам и шпилькам. Гайки же имеют всего семь классов прочности, которые обозначаются одним числом: 4 5 6 8 9 10 12. Это число обозначает 1/100 часть предела прочности болта, с которым в паре должна компоноваться гайка в резьбовом соединении. Такое сочетание болта и гайки называется рекомендуемым и позволяет равномерно распределить нагрузку в резьбовом соединении.
Например, гайка класса прочности 8 должна компоноваться с болтом, у которого предел прочности не менее, чем:
8 х 100 = 800 МПа (или 800 Н/мм²; или ≈80 кгс/мм²)
Следовательно, можно использовать болты классов прочности 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 - оптимальной будет пара с болтом класса прочности 8.8.
Правило подбора гаек к болтам заключается в сохранении целостности резьбы гайки, навинченной на болт, при приложении пробной испытательной нагрузки - попросту говоря, при испытаниях гайку не должно "сорвать" от испытательной нагрузки для выбранного болта.
Обычно гайки более высоких классов прочности можно заменить на гайки более низких классов прочности. Такая замена рекомендуется для соединений "болт + гайка", напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.
Читайте также: