Классы прочности болтов 8.8, 10.9 и 12.9: стали и термическая обработка

Чтение маркировки

Согласно ISO 898-1, класс прочности X.Y означает:

• Номинальная прочность на растяжение ≈ X × 100 MPa
• Отношение предела текучести ≈ Y/10 — поэтому 10.9 имеет предел текучести около 90% от его прочности на растяжение

Класс	Прочность на растяжение (номинальная)	Предел текучести (номинальный)	Типичный диапазон твердости
8.8	800 MPa	640 MPa	примерно 23–34 HRC
10.9	1000 MPa	900 MPa	примерно 32–39 HRC
12.9	1200 MPa	1080 MPa	примерно 39–44 HRC

Типичные стали

• 8.8: среднеуглеродистые стали (класс C35/1045) или борсодержащие стали для меньших диаметров, после закалки и отпуска. Рабочий класс для конструкций и машин.
• 10.9: легированные стали, такие как 42CrMo4 / SCM440, или борлегированные марки (класс 10B38) — необходимы, поскольку более высокая прочность при больших диаметрах требует прокаливаемости по всему сечению.
• 12.9: легированные стали класса SCM435 / 4140, со строгим контролем; предел прочности для стандартных коммерческих болтов.

Логика закалки и отпуска

Все три класса изготавливаются одинаково — закалка до мартенсита, затем отпуск до целевого интервала — и температура отпуска выполняет градацию. ISO 898-1 устанавливает минимальные температуры отпуска (порядка 425 °C для классов до 10.9 и несколько ниже для 12.9), чтобы гарантировать ударную вязкость и поведение при релаксации напряжений, поскольку болт с недостаточным отпуском может достичь показателя твердости, оставаясь при этом хрупким.

Из физики следуют два предостережения. Во-первых, прочность зависит от сечения: болт 12.9 большого диаметра честно изготовить труднее, чем малого, поскольку сердцевина также должна претерпеть превращение. Во-вторых, 12.9 (и 10.9 с гальваническим покрытием) чувствительны к водородному охрупчиванию — нанесение покрытий и кислотное травление требуют контроля выпекания, поэтому критические соединения на 12.9 часто оставляют без покрытия или покрывают механическим способом.

Что класс не говорит вам

Класс прочности удостоверяет поведение болта при растяжении, и ничего больше. Он не удостоверяет усилие затяжки, которое достигнет соединение: установленное натяжение зависит от метода затяжки и трения (в резьбе и под головкой), поэтому таблицы моментов всегда называют условие трения, и поэтому один и тот же болт 10.9 может обеспечить очень разные предварительные натяжения в сухом, смазанном или покрытом состоянии. Класс также не существует сам по себе — гайки классифицируются в соответствии (гайка класса 10 для болта 10.9, и так далее), и использование гайки более низкого класса незаметно понижает класс сборки.

ISO 898-1 также ограничивает обезуглероживание на поверхности резьбы и устанавливает твердость иначе для больших диаметров (выше примерно M39 стандарт передает вопрос на согласование), поэтому очень крупные высокопрочные крепежные изделия часто указываются по проектным или заводским стандартам, а не по каталожному классу. Наконец, в соединениях, критичных к усталости, резьбу часто накатывают после термической обработки — сжимающее остаточное напряжение от накатки заметно повышает усталостную прочность, и это примечание об изготовлении фигурирует в серьезных спецификациях болтов рядом с классом прочности.