Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Чтобы понять, из какого материала делают высокопрочный крепёж, нужно разделить два понятия: марку стали и класс прочности. Высокую прочность болтам, винтам и шпилькам обеспечивает не столько конкретный набор легирующих элементов, сколько сочетание подходящей стали (углеродистой или легированной) с термообработкой — закалкой и отпуском. Класс прочности по действующему стандарту прямо задаёт минимальные значения прочности и текучести, а покрытие и метод его нанесения определяют коррозионную стойкость и риск водородного охрупчивания. Ниже разобраны стали, классы прочности, термообработка и покрытия.
Высокопрочный крепёж — это болты, винты и шпильки класса прочности 8.8 и выше из углеродистых и легированных сталей, упрочнённые термообработкой. Их механические свойства и обозначения классов установлены межгосударственным стандартом, идентичным международному ISO 898-1.
Прочность резьбового крепежа описывают не маркой стали, а классом прочности — стандартизованной характеристикой, которую наносят прямо на головку болта. Класс гарантирует минимальные значения временного сопротивления и предела текучести независимо от того, из какой именно стали изготовлено изделие. К высокопрочным обычно относят крепёж класса 8.8 и выше.
Высокую прочность даёт не «особая сталь» сама по себе, а сочетание подходящей стали с закалкой и отпуском.
Один и тот же материал при разной обработке даёт разный класс: например, среднеуглеродистая сталь без термообработки обеспечивает невысокий класс, а после закалки и отпуска — существенно более высокий. Поэтому при выборе крепежа отталкиваются от требуемого класса прочности, а марку стали и режим обработки подбирают под него.
Класс прочности обозначается двумя числами через точку. Первое число, умноженное на 100, даёт номинальное временное сопротивление разрыву в Н/мм² (МПа). Второе число, делённое на 10, — это отношение предела текучести к временному сопротивлению. Произведение двух чисел, умноженное на 10, даёт номинальный предел текучести.
σв = (первое число) × 100
σт = (первое число) × (второе число) × 10
10.9
Приведённые значения — номинальные, заложенные в систему обозначений. Стандарт устанавливает гарантированные минимальные значения, которые для высоких классов выше номинальных: для класса 10.9 временное сопротивление — не менее 1040 МПа (предел текучести — не менее 940 МПа), для 12.9 — не менее 1220 МПа (предел текучести — не менее 1100 МПа). Именно минимальные значения используют в расчётах соединения.
Гайки маркируются одной цифрой (например, 8, 10, 12), указывающей класс болта, с которым гайка может работать в паре. Для установочных винтов применяют обозначения твёрдости, а для крепежа из коррозионно-стойкой стали — отдельную систему обозначений (например, A2 и A4 с указанием прочности).
Материалом для высокопрочного крепежа служат углеродистые и легированные конструкционные стали. С повышением класса прочности растут требования к прокаливаемости и стабильности свойств, поэтому переходят от простых углеродистых сталей к борсодержащим и легированным.
В обозначении легированной стали первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента, буквы — легирующие элементы, цифры после букв — их содержание в целых процентах, «А» в конце — высококачественная сталь.
По стандарту для высоких классов легированная сталь должна содержать хотя бы один из элементов: хром, никель, молибден или ванадий. Эти элементы повышают прокаливаемость и сопротивление отпуску, что позволяет получить высокую прочность по всему сечению, а не только в поверхностном слое. Для крупных диаметров, где прокаливаемости углеродистой стали недостаточно, переходят на легированные марки.
Для класса 12.9 при действии растягивающих напряжений стандарт не допускает выявляемый металлографически белый фосфористый налёт: повышенное содержание фосфора способствует хрупкому разрушению наиболее нагруженного крепежа.
Ключ к высокой прочности крепежа — термоулучшение, то есть закалка с последующим отпуском. Закалка формирует мартенситную структуру с высокой прочностью, но низкой пластичностью; отпуск частично снижает прочность, зато восстанавливает вязкость и снимает закалочные напряжения. Сочетание даёт нужный баланс прочности и пластичности для каждого класса.
Для классов от 8.8 до 12.9 термообработка обязательна, и стандарт нормирует минимальную температуру отпуска (не ниже 425 °C): слишком низкий отпуск оставляет крепёж хрупким. Важно учитывать, что последующий нагрев изделия (например, при некоторых методах нанесения покрытий) не должен превышать температуру отпуска, иначе прочность снизится.
Большинство стальных крепёжных изделий защищают от коррозии цинковым покрытием. Метод нанесения для высокопрочного крепежа критичен: он влияет не только на стойкость, но и на сохранность прочности.
Высокопрочные стали особенно чувствительны к водородному охрупчиванию: атомарный водород, попавший в сталь при кислотном травлении перед гальваническим цинкованием, способен вызвать разрушение болта класса 10.9–12.9 даже без внешней нагрузки. Поэтому для ответственного высокопрочного крепежа предпочитают методы без наводороживания (термодиффузионное или механическое цинкование), а после гальванической обработки проводят обезводороживающий отжиг.
Кроме цинкования применяют фосфатирование (часто как основу под смазку или окраску) и оксидирование (ограниченная защита, преимущественно декоративная). Для каждого покрытия действуют свои стандарты на требования и методы контроля, включая проверку отсутствия водородного охрупчивания для высокопрочных изделий.
Выбор материала и покрытия определяется нагрузкой, средой и температурой эксплуатации.
Нержавеющий крепёж (аустенитные стали группы A2 и A4) обеспечивает коррозионную стойкость, но по прочности обычно уступает термоулучшенному легированному крепежу высоких классов. Поэтому при сочетании высокой нагрузки и агрессивной среды выбор между высокопрочной легированной сталью с защитным покрытием и нержавеющей сталью делают по приоритету — прочность или коррозионная стойкость. Окончательный выбор класса, марки и покрытия выполняют расчётом и по нормативной документации.
Из углеродистых и легированных конструкционных сталей, упрочнённых закалкой и отпуском. Для класса 8.8 применяют среднеуглеродистые или борсодержащие стали, для 10.9 и 12.9 — легированные с хромом, никелем, молибденом или ванадием.
Первое число, умноженное на 100, — временное сопротивление в МПа; второе, делённое на 10, — отношение предела текучести к временному сопротивлению. Для 10.9 это 1000 МПа и 900 МПа соответственно.
Обычно крепёж класса прочности 8.8 и выше. Классы 10.9 и 12.9 относятся к наиболее нагруженным соединениям и требуют легированной стали с термообработкой.
Закалка даёт высокую прочность, но делает сталь хрупкой; отпуск восстанавливает вязкость и снимает напряжения. Без термоулучшения получить классы 8.8–12.9 невозможно.
Это разрушение высокопрочной стали под действием атомарного водорода, попадающего в металл при кислотном травлении перед гальваническим цинкованием. Болт класса 10.9–12.9 может разрушиться даже без нагрузки. Поэтому применяют методы без наводороживания или обезводороживающий отжиг.
С осторожностью: температура расплава цинка близка к температуре отпуска многих термоулучшенных сталей, что может снизить прочность. Для резьбового высокопрочного крепежа часто предпочитают термодиффузионное цинкование.
Нержавеющий крепёж (группы A2, A4) выбирают за коррозионную стойкость, но по прочности он обычно уступает термоулучшенному легированному крепежу классов 10.9–12.9. Это разные приоритеты — стойкость к среде против прочности.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.