ChinaAutoRegs｜GB/T 3098.25-2020 英文版/English/翻译/紧固件机械性能 不锈钢和镍合金紧固件选用指南
Mechanical properties of fasteners—Guidance for the selection of stainless steels and nickel alloys for fasteners
目 次
前言 I
引言 F
1 范围 1
2规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4不诱钢类别和组别 2
4.1 通则 2
4.2 A类不诱钢（奥氏体组织） 2
4.3 C类不诱钢（马氏体组织） 3
4.4 F类不诱钢（铁素体组织）——F1组别 4
4.5 D类不诱钢（奥氏体-铁素体组织） 4
4.6 高温和超高温下不诱钢和镍合金组别 4
5 不诱钢和镍合金成分 4
6 耐应力腐蚀裂痕 8
7 耐点蚀和缝隙腐蚀 8
8 晶间腐蚀 8
9 对形成金属间化合物的敏感性 9
10 不锈钢磁导率性能 10
附录A (资料性附录）紧固件用不诱钢的常用牌号 11
附录B (资料性附录）索氏体高强不诱结构钢的特性 17
附录C (资料性附录）QN1803高强度含氮奥氏体不诱钢的特性 19
参考文献 21
1范围
GB/T 3098的本部分规定了不锈钢和镍合金紧固件选用指南，并提供了有关不锈钢和镍合金及其 性能的技术信息，这些信息对其他不锈钢紧固件机械性能标准的使用很重要。本部分包括适用于紧固 件制造的耐腐蚀不锈钢和镍合金的技术条件。
本部分适用于奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相（奥氏体-铁素体）不锈钢以及镍 合金紧固件。
附录A给出了不锈钢和镍合金紧固件常用材料牌号。
附录B给出了一种新的索氏体类高强不锈结构钢的特性，供选用参考。
附录C给出了一种高强度含氮奥氏体不锈钢的特性，供选用参考。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱
GB/T 3098.6紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱
GB/T 3098.8紧固件机械性能 -200 °C〜+ 700 °C使用的螺栓连接零件
GB/T 3098.15紧固件机械性能不锈钢螺母
GB/T 3098.16紧固件机械性能不锈钢紧定螺钉
GB/T 3098.21紧固件机械性能不锈钢自攻螺钉
GB/T 3098.24紧固件机械性能高温用不锈钢和镍合金螺栓、螺钉、螺柱和螺母
GB/T 4334—2020金属和合金的腐蚀奥氏体及铁素体-奥氏体（双相）不锈钢晶间腐蚀试验方法
ASTM A923检测双相奥氏体/铁素体不锈钢中有害金属间相的标准试验方法（Standardtest methods for detecting detrimental intermetallic phase in duplex austenitic/ferritic stainless steels)
ASTM A1084检测稀双相奥氏体/铁素体不锈钢中有害相的标准试验方法（Standardtest methods for detecting detrimental phases m lean duplex austenitic/ferritic stainless steels)
ASTM G48 用三氯化铁溶液测定不锈钢及相关合金抗点蚀和缝隙腐蚀的试验方法（Test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels and related alloys by use ferric
chloride solution)
3术语和定义
GB/T 3098.24界定的术语和定义适用于本文件。
4不锈钢类别和组别
4.1通则
GB/T 3098不锈钢机械性能系列标准涉及以下类别和组别：
——奥氏体不锈钢 A1〜A5和A8;
——马氏体不锈钢C1、C3和C4;
——铁素体不锈钢F1;
——双相（奥氏体-铁素体）不锈钢D2、D4、D6和D8;
——高温不锈钢和镍合金 CH0、CH1、CH2、VH/VW、V、SD、SB、718。
不锈钢涵盖多种材料，提供了不同的耐腐蚀性能和功能特性。由不锈钢制造的特殊紧固件应在考 虑螺栓连接件可预见的工作环境条件下谨慎选择。
紧固件表面状态（钝化、表面粗糙度等)可能影响紧固件耐腐蚀能力。
在特殊情况下，建议咨询紧固件制造和/或不锈钢材料专家，以便针对给定应用条件做出正确选择。 腐蚀与紧固件的几个方面有关：螺栓连接设计、应用环境、材料和表面处理、应力状态、温度和不同 金属接触引起的腐蚀（电化学腐蚀或接触腐蚀）等。
不同类别不锈钢紧固件使用环境温度范围：
——奥氏体不锈钢紧固件：一196°C〜+ 300 °C;
——马氏体不锈钢紧固件：一40C〜+ 230 C;
——铁素体不锈钢紧固件：一20C〜+ 250 C;
——双相（奥氏体-铁素体）不锈钢紧固件：一40C〜+ 280 C;
——高温不锈钢和镍合金紧固件：一50 °C〜+800 °C。
4.2 A类不锈钢(奥氏体组织）
4.2.1 通则
奥氏体不锈钢A1〜A5和A8组别包括在GB/T 3098不锈钢系列标准中。它们通常被归结为铬- 镍奥氏体组别（A1〜A3)和铬-镍-钼奥氏体组别（A4、A5和A8)。
奥氏体不锈钢不能通过淬火硬化，紧固件机械性能通常通过加工硬化获得。为了减少对加工硬化 的敏感性，可加人铜（化学成分见GB/T 3098.6和GB/T 3098.15)。
碳含量低于0.030%的A2和A4不锈钢组别，可以在组别中加字母“L”，如A2L和A4L。碳含量 大于0.030%的A2和A4和/或暴露在高温环境（制造过程、焊接过程或使用环境）不锈钢组别，其晶间 腐蚀敏感性可能会更高，见第8章。在这些情况下，需方可以选择A2L或A4L组别，或含Ti或Nb的 稳定型不锈钢组别A3或A5。
A8是高合金奥氏体不锈钢，比A1〜A5具有更好的耐腐蚀性。
奥氏体钢在退火状态通常无磁性，然而冷镦过程中也许会产生一些残余磁性，见第10章。当低导 磁率是关键因素时，应咨询不锈钢专家。
4.2.2 A1 组别
A1组别不锈钢是专为机械加工设计的。由于硫含量高，比相应标准硫含量不锈钢的耐腐蚀性能 低。该组别钢不适用于非氧化酸类介质中或带氯化物成分的环境（如游泳池用氯化物作清洁介质，或海 洋环境）。
4.2.3 A2 组别
A2组别不锈钢是最广泛使用的不锈钢。该组别钢不适用于非氧化酸类介质中或带氯化物成分的 环境（如游泳池用氯化物作清洁介质，或海洋环境）。
4.2.4 A3 组别
A3组别不锈钢的性能与A2组别不锈钢类似，但耐热性能高（通常可达35CTC)。通过添加！1或 Nb与碳结合，生成碳化钛或碳化铌，形成稳定型不锈钢。该组别钢不适用于非氧化酸类介质中或带氯 化物成分的环境(如游泳池用氯化物作清洁介质，或海洋环境）。
4.2.5 A4 组别
A4组别不锈钢是“耐酸钢”，含有M〇元素，能提供相当好的耐腐蚀性。该组别钢可用于一些含氯 化物的环境，但仍然不适用于用氯化物作清洗介质的游泳池或海洋环境中。
4.2.6 A5 组别
A5组别不锈钢是性能与A4组别钢相同的稳定型“耐酸钢”，可耐多种酸，但耐热性能高（通常可达 350 C)。通过添加Ti*Nb与碳结合，生成碳化钛或碳化铌，形成稳定型不锈钢。该组别钢可用于一 些含氯化物的环境，但仍然不适用于用氯化物作清洗介质的游泳池或海洋环境中。
4.2.7 A8 组别
A8组别不锈钢被称为“6%M〇”不锈钢，对各种形式的腐蚀具有高的耐腐蚀性，包括点蚀、缝隙腐 蚀、应力腐蚀开裂。适用于用氯化物作清洗介质的游泳池，也适用于海洋环境。但用于特殊要求和/或
规定的建筑物和构筑物时应进行咨询。
4.3 C类不锈钢(马氏体组织）
4.3.1通则
马氏体不锈钢C1、C3和C4组别包括在GB/T 3098不锈钢系列标准中，可通过淬火并回火进行强 化。随着碳含量增加，机械性能提高，随着Cr含量提高，达到合适的耐腐蚀性。
C1、C3和C4组别马氏体不锈钢通常比奥氏体钢的耐腐蚀性差。提高耐腐蚀性的马氏体钢也可用 于特殊紧固件制造(参见表A.2)。
由于马氏体不锈钢在低温下冲击强度和延展性低，所以在零度以下时应谨慎使用。
马氏体不锈钢通常具有很强的磁性。
4.3.2 C1 组别
C1组别不锈钢耐腐蚀性能有限。
4.3.3 C3 组别
C3组别不锈钢耐腐蚀性虽然比C1组钢好，但仍是有限的。
4 .3 .4 C4 组别
C4组别不锈钢与C1组钢相似，但由于硫含量不同，耐腐蚀性比C1组钢更差，但有利于机加工。
4.4 F类不锈钢（铁素体组织）——F1组别
铁素体不锈钢F1组别包括在GB/T 3098不锈钢系列标准中，F1组别钢可通过加工硬化（冷加工） 强化其机械性能，但冷加工效率没有奥氏体不锈钢高。F1组别钢是有磁性的。
对于腐蚀性低于A2或A3组别钢的环境，使用F1组别钢具有更好的经济性。但由于铁素体钢在 低温下冲击强度和延展性低，F1组别钢不适用于一20°C以下的环境。
4.5犇类不锈钢（奥氏体-铁素体组织）
双相不锈钢具有铁素体和奥氏体双相组织，铁素体的体积分数在40%〜60%之间。
在退火条件下，双相不锈钢的强度明显高于奥氏体不锈钢，并可以通过冷作硬化进一步提高，但延 展性可能降低。
双相不锈钢D2、D4、D6和D8组别包括在GB/T 3098不锈钢系列标准中。数字越大，耐腐蚀性越 好，双相不锈钢族被描述为：
——低双相（D2、D4)，低合金含量（特别是Ni和Mo);
——标准双相（D6);
——超级双相（D8)，高合金含量。
与奥氏体不锈钢A1〜A5组别相比，双相钢对耐应力腐蚀开裂有了很大改进。
4.5.2 D2 和 D4 组别
D2和D4组别由于Mo含量低于2%,甚至低于1%,因此被称为低双相钢。
关于点蚀和缝隙腐蚀，D2与A2、D4与A4相当。
4.5.3 D6 和 D8 组别
D6组别的Mo含量高于2.5%,被称为标准双相钢。与A1〜A5和D4组别相比，具有更好的耐腐 蚀性，尤其是耐点蚀和缝隙腐蚀。
D8组别被称为高双相钢，耐腐蚀性与A8相当。
4.6 高温和超高温下不锈钢和镍合金组别
高温一般指温度范围为300 C〜550 C,超高温一般指温度高于550 C:
——对于高温应用，随时间变化的性能没有作为关键因素考虑；
——对于超高温度应用，紧固件需要足够的抗氧化性能和抗高温腐蚀性能，以及使用温度下抗长期 蠕变性能。
用于高温和超高温下应用的不锈钢和镍合金见GB/T 3098.24。
5不锈钢和镍合金成分
GB/T 3098.6规定了不锈钢螺栓、螺钉和螺柱、GB/T 3098.8规定了一200 C〜+ 700 C使用的螺 栓连接零件、GB/T 3098.15规定了不锈钢螺母、GB/T 3098.16规定了不锈钢紧定螺钉、GB/T 3098.21 规定了不锈钢自攻螺钉、GB/T 3098.24规定了高温应用特殊紧固件化学成分。表1〜表3给出了应用 最为广泛的标准材料，涉及IS0 15510和EN 10269。
附录A给出了适用于紧固件，但未列人GB/T 3098不锈钢紧固件机械性能系列标准中的不锈钢 材料，对这些材料，不能使用GB/T 3098不锈钢紧固件机械性能系列标准中规定的标记制度。
6耐应力腐蚀裂痕
奥氏体不锈钢A1〜A5易发生应力腐蚀开裂。
使用双相钢，特别是D6和D8或高合金奥氏体A8组别，可显著降低氯离子引起的应力腐蚀。
铁素体组别F1和马氏体组别通常具有良好的耐应力腐蚀开裂性能。
不锈钢结构构件在泳池中应力腐蚀开裂的具体情况可参见EN 13451-1。在这种应用下唯一被推 荐可以使用的紧固件组别为A8。
7耐点蚀和缝隙腐蚀
点蚀和缝隙腐蚀是局部形式的腐蚀，暴露于特定环境的结果，特别是含有氯化物的环境。在大多数 结构应用中，点蚀的程度是在表面的，对零件尺寸的影响可以忽略。然而，腐蚀物会给建筑物带来瑕疵。 对于输送管、管道和壳体结构，对点蚀应采用相对严格的要求。如果存在已知点蚀危险，则要求使用含 M〇不锈钢。
抗点蚀当量（PREN)是比较不同类型不锈钢耐点蚀性和耐缝隙腐蚀性能的理论方法。
警告：PREN(PRE)数一般用于不同组别的分类和比较。但是不能用来预测某一特定组别是否适 用于可能存在点蚀危险的特定应用。
计算时通常要考虑&、M〇和N的含量，按式（1)计算：
8晶间腐蚀
由热镦制造的紧固件（或如果发生焊接)可能对晶间腐蚀敏感。当同时具备下列三个条件时可能会 发生晶间腐蚀:制造中不适当的温度、碳含量高于0.03%和潮湿或腐蚀应用环境。
当存在晶间腐蚀风险时，推荐使用下列不锈钢组别：
——A3或A5,稳定型；
——A2或A4,碳含量不超过0.030% ;
——A8;
——所有双相（奥氏体-铁素体）不锈钢组别。
在这种情况下，可以按照GB/T 4334—2020进行测试。
图1给出不同碳含量A2组别奥氏体不锈钢在温度区间550 °C〜925 °C，发生晶间腐蚀前的大概 时间。
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