Классы прочности болтов, винтов, гаек и шпилек: что важно знать
Когда вы выбираете крепёж — будь то болт, винт, шпилька или гайка — на его поверхности или упаковке можно заметить сочетание цифр вроде 4.6, 8.8, 10.9 и других. Эти обозначения отражают класс прочности изделия — одну из важнейших характеристик, определяющих его способность выдерживать механические нагрузки. Внешне болты с разным классом прочности могут выглядеть абсолютно одинаково, но их внутренняя прочность может отличаться в разы.
Понимание классов прочности особенно важно в ответственных конструкциях — при строительстве зданий, мостов, в машиностроении, авиации, производстве и ремонте техники. Неправильно подобранный крепёж может привести к разрушению конструкции, деформации узла или аварийной ситуации.
Что обозначают цифры в классе прочности?
Класс прочности крепежа указывается двумя цифрами, разделёнными точкой. Первая цифра показывает временное сопротивление разрыву, выраженное в сотнях мегапаскалей. Вторая — это коэффициент, который отражает отношение предела текучести к пределу прочности.
Например, если на болте стоит маркировка 8.8, это значит, что его предел прочности составляет 800 мегапаскалей, а предел текучести — 640 мегапаскалей. То есть изделие способно выдерживать нагрузку до 800 МПа, а при превышении 640 МПа начнёт необратимо деформироваться.
Другой пример — болт класса 5.6. Здесь предел прочности составляет 500 МПа (5 × 100), а текучесть — 300 МПа (5 × 6 × 10). По этим значениям легко понять, где можно использовать такой крепёж, а где он будет недостаточно надёжным.
Что влияет на класс прочности?
На прочностные характеристики крепежа напрямую влияет материал, из которого он изготовлен, а также методы его обработки. Чем выше содержание углерода и легирующих элементов (например, хрома, марганца, бора), тем прочнее металл. Однако одних только химических добавок недостаточно — важна ещё термическая обработка: закалка, отпуск или нормализация.
Так, обычная сталь без обработки даёт болты с низким классом прочности — до 5.8. Но, если эту же сталь подвергнуть закалке и отпуску, можно получить метиз с классом прочности 8.8, 10.9 и даже 12.9. При этом внешний вид изделия может практически не измениться.
Для крепежа низкой прочности чаще всего применяются углеродистые стали марок Ст3, Ст10, Ст20 — они подходят для неответственных соединений, где нет больших нагрузок. В болтах среднего уровня прочности используются более прочные стали, например, Ст35 или Ст45. А для высокопрочного крепежа применяются легированные и термообработанные стали — такие как 35ХГСА, 40Х, 20Г2Р, 38ХА и другие.
Особенности классов прочности гаек
В отличие от болтов, у гаек класс прочности обозначается одной цифрой. Это число указывает, с болтами какого класса её можно использовать. Например, гайка с обозначением «8» совместима с болтами класса 8.8. Если подобрать гайку выше по прочности, ничего страшного не произойдёт — в некоторых случаях это даже рекомендуется, особенно если предполагается значительная нагрузка.
А вот использование более слабой гайки по отношению к болту может привести к срыву резьбы, особенно при высоком моменте затяжки. Поэтому, если нет возможности точно подобрать соответствующую гайку, лучше брать вариант не слабее болта.
Где наносят маркировку?
Маркировка класса прочности, согласно международному стандарту ISO, наносится на головку болта или винта. Это могут быть вдавленные или выступающие цифры. В случае с маленькими болтами, где нет места для цифровых обозначений, используется циферблатная система: штрихи по окружности, напоминающие стрелки часов.
Гайки маркируются аналогично — цифры выбиваются или отливаются на торцевой поверхности. Шпильки же получают маркировку на одном из торцов или на гладкой части, если резьба нанесена не по всей длине.
Если болт не имеет никакой маркировки, это означает, что его класс прочности ниже 6.8 и он не предназначен для высоконагруженных соединений.
Американская система: SAE J429
В США и ряде других стран используется дюймовая система обозначений прочности крепежа — стандарт SAE J429. В нём также предусмотрены классы прочности, обозначаемые словом «Grade» и количеством радиальных линий на головке болта.
Например, крепёж Grade 2 (две линии) — это низкопрочные изделия, аналогичные болтам класса 4.6 в метрической системе. Grade 5 (три линии) — это средний уровень, сравнимый с классом 8.8. А Grade 8 (шесть линий) соответствует высокопрочному крепежу, аналогичному 10.9 или даже выше.
Почему у гаек только одно число в обозначении?
Потому что для гаек важен только предел прочности. Предел текучести в данном случае не используется при расчётах, так как нагрузка на гайку носит статичный характер.
Что делать, если болт и гайка разного класса прочности?
Лучше всего использовать гайку не слабее болта. Если приходится выбирать между более прочной или более слабой гайкой — предпочтение следует отдать прочной. Слабая гайка может разрушиться при затяжке или во время эксплуатации.
Почему некоторые болты не промаркированы?
Такие болты изготавливаются для неответственных соединений, не испытывающих серьёзных нагрузок. Часто это изделия малого диаметра, на которых физически невозможно нанести маркировку. Также возможен вариант, когда метизы производятся по стандартам, не предусматривающим маркировку.
Класс прочности крепежа — это важнейший параметр, от которого зависит безопасность и долговечность всей конструкции. Он показывает, какие нагрузки может выдерживать изделие и как оно поведёт себя в условиях эксплуатации. Не стоит пренебрегать этими обозначениями даже в быту, а уж тем более — в строительстве или промышленности. Используйте только сертифицированный крепёж, правильно подбирайте гайки к болтам и обязательно учитывайте класс прочности в проектных расчётах.