Код класса: что означают две цифры

По GB/T 3098.1-2010 «Механические свойства крепёжных изделий. Болты, винты и шпильки», глава 5 «Система маркировки», код класса прочности болтов, винтов и шпилек состоит из двух частей, разделённых точкой: цифры слева от точки — это 1/100 номинального предела прочности Rm,ном (в МПа); цифры справа — утроенное до десяти отношение предела текучести Rp0,2 (или нижнего предела текучести) к номинальному пределу прочности.

Пример из стандарта: при номинальном пределе прочности Rm,ном = 800 МПа и отношении текучести 0,8 класс маркируется «8.8». То есть у болта класса 8.8 номинальный предел прочности 8×100 = 800 МПа, а номинальная текучесть 800×0,8 = 640 МПа. Аналогично: класс 10.9 — номинальная прочность 1000 МПа, отношение 0,9, номинальная текучесть 900 МПа; класс 12.9 — прочность 1200 МПа, отношение 0,9, текучесть 1080 МПа.

Сравнение ключевых показателей 8.8/10.9/12.9

Данные таблицы взяты напрямую из таблицы 3 GB/T 3098.1-2010 «Механические и физические свойства болтов, винтов и шпилек». Обрати внимание: предел прочности делится на номинальный и минимальный, при приёмке смотрят на минимальный; класс 8.8 дополнительно делится на d≤16 мм и d>16 мм, для малых диаметров минимальные требования чуть ниже.

С 8.8 до 12.9 предел прочности вырос примерно на 50 %, но относительное удлинение упало с 12 % до 8 %: чем выше класс, тем «хрупче» материал. Поэтому высокопрочные болтовые соединения особенно чувствительны к контролю предварительной затяжки, водородной хрупкости и коррозионному растрескиванию. «Гарантирующее напряжение Sp» из таблицы — это напряжение, при котором болт не получает остаточной деформации под заданной нагрузкой, оно соответствует испытанию на гарантирующую нагрузку (GB/T 3098.1, п. 9.6) и служит ключевой опорой при проверке верхнего предела монтажной затяжки.

Материал и термообработка: почему с 12.9 надо быть осторожнее

По таблице 2 стандарта классы 8.8–12.9 требуют закалки с отпуском: допускается закалка с отпуском углеродистой стали с добавками (например, бора, марганца или хрома), либо углеродистой и легированной стали; минимальная температура отпуска обычно 425 °C, для класса 12.9 (боромарганцевая линия) — 380 °C. Для классов 8.8–12.9 максимальное содержание фосфора (P) и серы (S) установлено на уровне 0,025 % для обеспечения закаливаемости и вязкости.

Особое внимание — оговорка стандарта про класс 12.9: «при применении класса 12.9 следует действовать осмотрительно». Причина в том, что у 12.9 высокая прочность и твёрдость (до 435 HV), и он чувствительнее к среде и процессу: на поверхности не допускается слой белых фосфидных скоплений, выявляемых металлографически; помимо поверхностной обработки, сама среда применения может вызвать коррозионное растрескивание; после гальванического покрытия при неполном удалении водорода легко возникает водородная хрупкость и разрушение. Поэтому 12.9 — не «чем выше, тем лучше», а класс для случаев с явной потребностью в высокой прочности и подконтрольной поверхностной обработкой и сборкой.

Маркировка головки и упаковки: как узнать на месте

По пункту 10.3 стандарта у болтов с шестигранной и шестигранной шлицевой головкой, винтов с цилиндрической головкой под внутренний шестигранник и у других крепёжных изделий с номинальным диаметром ≥5 мм на головке обязаны быть два знака: идентификационный знак изготовителя (клеймо завода / товарный знак) и класс прочности (например, 8.8, 10.9, 12.9; точку можно опустить). Знак обычно наносят на верхней грани головки вдавленным или рельефным шрифтом; у винтов с внутренним шестигранником допускается знак на боковой стороне головки.

Когда винт слишком мал или форма головки не позволяет нанести клеймо напрямую, таблица 20 стандарта вводит знаки по «циферблату»: за ориентир берут знак изготовителя или точку в позиции 12 часов, а класс обозначают числом длинных черт — одна, две черты соответствуют разным классам, класс 12.9 — одной точкой. Кроме того, на упаковке обязательно должны быть товарный знак изготовителя, код класса прочности и номер партии (п. 10.5). При распознавании на месте только пара «клеймо завода + номер класса» означает прослеживаемое годное изделие; одно лишь число класса без клейма вызывает сомнение в происхождении.

Правила выбора: не гнаться слепо за 12.9

Выбор — не простое «чем выше, тем лучше». Перевод показателей стандарта в инженерное решение:

• Обычные стальные конструкции, основания оборудования, крышки: класса 8.8 полностью достаточно — низкая цена, хорошая вязкость, нечувствительность к покрытию, самый массовый класс.
• Ограниченное пространство, нужна большая прижимная сила при меньшем диаметре: двигатели, коробки передач, высоконагруженные соединения — класс 10.9, компенсирующий малый диаметр повышением прочности.
• Совсем ограниченное пространство, высокая плотность затяжки: некоторые узлы шасси автомобилей, шарниры роботов — тогда 12.9, и обязательно водородное отжигание, смазка и жёсткий контроль затяжки.
• Знакопеременная нагрузка, вибрационная усталость: при достаточной прочности предпочитайте более пластичный низший класс, а не наращивание прочности — материал с большим удлинением лучше держит усталостный запас.