ICS 49.030.20 V 20
HB 8316-2013
900MPa 强度等级
GH2132MJ 螺纹螺栓和螺钉规范
Specification for bolts and screws, GH2132, MJ thread, strength class 900 MPa
2013-10-13 发布 2014-03-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准依据 GB/T 1. 1-2009 编写。
本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：中国航空综合技术研究所、沈阳发动机设计研究所。
本标准主要起草人：刘涛、楚亚春、季江宁。
900MPa 强度等级 GH2132MJ 螺纹螺栓和螺钉规范
1 范围
本规范规定了 900MPa 强度等级GH2132 的 MJ 螺纹螺栓和螺钉(以下简称螺栓和螺钉)的要求、质量保证规定和交货准备。
本规范适用于 900MPa 强度等级GH2132 的 MJ 螺纹螺栓和螺钉的设计、制造和验收。
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，仅所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 90.2-2002 紧固件标志与包装
GB/T 228. 1-2010 金属材料拉伸试验第 1 部分：室温试验方法
GB/T 1238 金属镀层及化学处理表示方法
GB/T 6394-2002 金属平均晶粒度测定方法
GB/T 14994-2008 高温合金冷拉棒材
GJB 3. 1A-2003 MJ 螺纹第 1 部分：通用要求
GJB 3.2A-2003 MJ 螺纹第 2 部分：螺栓和螺母螺纹的极限尺寸
GJB 52-1985 MJ 螺纹首尾
GJB 179A-1996 计数抽样检验程序及表
GJB 715.2-1989 紧固件试验方法硬度
GJB 715.23A-2008 紧固件试验方法拉伸强度
GJB 715.26A-2008 紧固件试验方法双剪
GJB 715.29-1990 紧固件试验方法应力断裂
GJB 2611A-2006 航空用高温合金冷拉棒材规范
HB 5800 一般公差
HB 7360 螺栓和螺钉的形状和位置公差
3 要求
3.1 尺寸和公差
3.1.1 螺栓和螺钉的尺寸和公差均应符合相应产品标准或设计图样的规定。
3.1.2 螺纹按 GJB 3. 1A-2003 和 GJB 3.2A-2003 的规定;螺纹首尾按 GJB 52-1985 的规定。
3.1.3 形位公差按 HB 7360 的规定。
3.1.4 一般公差按 HB 5800 的规定。
3.2 外观
螺栓和螺钉表面应光洁无毛刺，不应有裂纹、疤痕、划伤、压伤及其他机械损伤，但允许非加工表面有材料标准允许的表面缺陷。
3.3 标志
螺栓和螺钉的标志按产品标准或设计图样的规定。
3.4 材料
材料按 GJB 2611A-2006 或 GB/T 14994-2008 的规定。
3.5 制造
3.5.1 镦制
螺栓和螺钉的毛坯应由符合 3.4 规定的棒材制造，其头部应镦制成形。热镦时坯料的加热温度应不超过 1145℃。
3.5.2 热处理
螺栓和螺钉经过固溶和时效热处理后，应达到产品标准或设计图样要求规定的力学性能。
3.5.3 表面处理
螺栓和螺钉的表面处理应符合相应产品标准或设计图样的规定。允许采用标准规定以外的表面处理，此时标记应按 GB/T 1238 的规定。
3.5.4 去除氧化物
螺栓和螺钉经过固溶和时效热处理后，其杆部和头部支承面上的氧化膜和氧化渗透物应在冷滚压头下圆角和滚螺纹之前清除。去除氧化物的方法不应引起零件的晶界腐蚀。
3.5.5 头下圆角
螺栓头下圆角应进行冷滚压。冷滚压所引起的表面凸起或凹陷符合图 1 的规定。
单位为毫米
a) b)
图 1
3.5.6 螺纹
螺栓和螺钉螺纹应在最终热处理后精加工的杆上一次滚压成形。
3.5.7 清洗
螺栓和螺钉在机械加工完成后可参见附录 A 进行表面清洗。
3.5.8 表面粗糙度
表面粗糙度按产品标准的规定，其中螺纹牙侧表面粗糙度 Ra 不大于 0.8μm。
3.6 冶金特性
3.6.1 头部晶粒流线
头部晶粒流线及允许切断范围如图 2 所示。
a) b)
注：允许出现流线切断的区域由 Z 尺寸确定。Z max =r max(r 为头下圆角)。图 2
3.6.2 螺纹部位晶粒流线
螺纹部位晶粒流线在牙底半径处达到最大密度，如图 3 所示。
图 3
3.6.3 微观组织
除螺纹和头下圆角处以外， 螺栓应该有完全再结晶的金相显微结构。大部分晶粒应该符合GB/T 6394-2002 中规定的 5 级或更细的晶粒度。在任何部位的 100 个和 100 个以上的相邻晶粒的区域内，允许有观测面积 25%以下的 3 级晶粒度。除冷滚头下圆角和滚压螺纹造成的硬化外，不应有表面硬化现象。
3.6.4 不连续性
螺栓和螺钉不应有不连续性缺陷，如有，应符合表 1 的规定。
表 1 单位为毫米
表 2 单位为毫米
图 4
图 5
图 6
a 见表 1 和表 2。
图 7
3.7 力学性能
3.7.1 室温破坏拉力
3.7.1.1 螺栓和螺钉室温最小理论破坏拉力见表 3。
由于螺栓和螺钉尺寸和形状的原因，如螺栓有一个直径等于和小于螺纹小径的杆或槽，允许在螺纹以外的位置断裂，其抗拉强度应不低于 900MPa，而计算应力的直径应是实际螺栓杆部最小的直径。
对于凸头螺栓和螺钉，不应在头下圆角处断裂。
表 3
3.7.1.2 由于螺栓和螺钉尺寸和形状的原因，不能用螺栓和螺钉直接进行试验时，应按 GB/T 228.1- 2010 的规定采用随炉机械加工试样做拉伸试验，试样应满足如下规定：
a) 最小抗拉强度为 900MPa;
b) 最小规定塑性延伸强度 Rp0.2 为 590MPa;
c) 最小断裂总延伸率为 15%;
d) 最小断面收缩率为 20%。
3.7.1.3 如果需求方同意，可以用硬度试验代替拉伸试验。
3.7.2 硬度
硬度 HRC 应在24.5～37 范围内。由于冷滚压的原因，螺纹牙型表面和头下圆角处的硬度允许增高。
3.7.3 应力断裂
3.7.3.1 按表 4 施加载荷，在 650℃±2℃的温度下保持 23h，螺栓和螺钉不应断裂。
表 4
3.7.3.2 当螺栓的杆径小于最大螺纹小径时，则应力断裂载荷值应按 450MPa 计算，并以实际测量的杆部最小直径作为计算直径。
3.7.3.3 如果由于螺栓和螺钉尺寸和形状的原因，不能用螺栓和螺钉直接进行试验时，应按 GB/T 228.1
-2010 的规定采用随炉机械加工试样做应力断裂试验，试验时，施加产生最低 450MPa 轴向应力的载荷，在 650℃±2℃的温度下保持 23h，试样不应断裂。
3.7.3.4 沉头、平头和头部带槽的螺栓和螺钉不做应力断裂试验。
3.7.4 室温破坏剪切力
螺栓室温最小理论破坏双剪切力见表 5。特殊杆螺栓的剪切力按最小剪切强度 538MPa 计算，以下螺栓不做剪切力试验：
a) 光杆长度小于 2.5 倍公称直径的 100˚沉头螺栓;
b) 光杆长度小于 2 倍公称直径的凸头螺栓;
c) 公称直径小于 5mm 的螺栓;
d) 中径或小径杆螺栓。
表 5
4 质量保证规定
4.1 检验分类
本规范规定的检验如下：
a) 鉴定检验;
b) 质量一致性检验。
4.2 检验条件
除另有规定外，检验应在室温下进行。
4.3 鉴定检验
4.3.1 鉴定检验时机
在有下列情况之一时，应进行鉴定检验：
a) 新产品或老产品转厂生产的试制定型;
b) 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时;
c) 正常生产时，每两年进行一次周期性检验;
d) 产品长期停产后，恢复生产时;
e) 质量一致性检验结果与上次鉴定检验结果有较大差异时;
f) 国家质量监督机构提出要求时。
4.3.2 鉴定检验的项目、要求、方法及抽样方案
鉴定检验试样数量至少为 25 件。鉴定检验的项目、要求、方法及试样数量见表6。
表 6
表 6(续)
4.3.3 鉴定检验的合格判据
鉴定检验的样品按 4.3.2 规定进行检验，若样品的所有检验项目都符合要求，则认为鉴定检验合格。
4.4 质量一致性检验
4.4.1 批
螺栓和螺钉应成批提交检验，每批应由同一型式、同一直径和同一批次材料制造、同一炉进行热处理的螺栓或螺钉组成。
4.4.2 项目、要求、方法及抽样方案
每批螺栓和螺钉都应进行质量一致性检验。质量一致性检验项目、要求、方法及抽样方案见表 6、表 7、表 8 和表 9。
表 7
表 7 (续)
表 8
表 9
4.4.3 合格判据
在进行检验和试验之后，符合本规范的所有要求被认为合格。被确认为不合格的检验批，只能在所有的缺陷被去除或改正后，才能重新进行检验和试验。再次检验或试验应抽取双倍的样本量，并采用相同的合格质量水平进行检验和试验。
4.5 检验方法
4.5.1 尺寸和公差
螺栓尺寸用极限量规或测量工具进行检验，沉头高度按图 8 所示卡规检验，头下圆角尺寸用 R 规或测量仪检验。
注 1：d2 =d1max+0.01mm，公差带为 H7。
注 2：D2 的公差带为 H7。
图 8
4.5.2 外观
外观用目视检查。
4.5.3 标志
目视检查螺栓和螺钉的标志。
4.5.4 表面处理
螺栓和螺钉表面处理按有关生产说明书检验。
4.5.5 头下圆角
头下圆角冷滚压用目视检查，滚压变形量尺寸通过检测仪检查。
4.5.6 表面粗糙度
表面粗糙度用粗糙度比较样块或表面粗糙度检测仪检验。
4.5.7 头部晶粒流线
镦制成型后螺栓和螺钉头部晶粒流线按图 9 剖切取样经适当腐蚀后，放大 10 倍～20 倍检验。
图 9
4.5.8 螺纹部位晶粒流线
成品螺栓和螺钉按图 9 剖切取样经适当腐蚀后，放大 10 倍～20 倍检验。
4.5.9 微观组织
螺栓按图 9 剖切取样经适当腐蚀后，在不低于 100 倍的显微镜下检查。
对表面硬化有疑问时，可用显微硬度试验作为仲裁方法，在表面下 0.08mm 范围内，维氏硬度读数高于芯部读数 30 个单位，应判为不合格。
4.5.10 不连续性
螺栓和螺钉不连续性用荧光检查。当有疑问时，按图 9 剖切取样经适当腐蚀后，放大 100 倍检验。
4.5.11 室温破坏拉力
螺栓和螺钉破坏拉力试验按 GJB 715.23A-2008 进行，当采用加工试样时，按 GB/T 228. 1-2010进行。
4.5.12 硬度
螺栓和螺钉硬度试验按 GJB 715.2-1989 进行。
4.5.13 应力断裂
螺栓和螺钉应力断裂试验按 GJB 715.29-1990 进行。
4.5.14 室温破坏剪切力
螺栓双剪试验按 GJB 715.26A-2008 进行。
5 交货准备
5.1 包装
螺栓和螺钉包装按 GB/T 90.2-2002 的规定。
5.2 合格证
螺栓和螺钉每个包装单元都应有产品合格证。产品合格证应有：名称、标记、批次号、数量、检验员 (印章)、生产完成日期和制造单位等。
附录 A
(资料性附录)
零件表面清洗方法
螺栓和螺钉可按下列方案任选一种方案，进行除油：
a) 在 1 份体积的硝酸(ρ 约 1.42g/mL)和 9 份体积的水的溶液中，在室温下浸泡不少于 20min;
b) 在 1 份体积的硝酸(ρ 约 1.42g/mL)和 4 份体积的水的溶液中，在室温下浸泡 30min～40min;
c) 在 1 份体积的硝酸 (ρ 约 1.42g/mL)和 4 份体积的水的溶液中，在 60℃~70℃下浸泡 10min~ 15min。
附录 B
(规范性附录)
螺纹应力面积计算公式
破坏拉力螺纹应力面积 A1 按公式 (B. 1)计算：
A1=0.7854(d _ 1. 125H)2……………………………………(B. 1)式中：
A1 ——破坏拉力螺纹应力面积，单位为平方毫米(mm2); d ——GJB 3.2 中的最大大径，单位为毫米 (mm);
H ——GJB 3.1 中的 V 形螺纹的高度，单位为毫米(mm)。
应力断裂螺纹应力面积 A2 按公式 (B.2)计算：
A2=0.7854(d _ 17H /12)2…………………………………(B.2)式中：
A2 ——应力断裂螺纹应力面积，单位为平方毫米(mm2); d ——GJB 3.2 中的最大大径，单位为毫米 (mm);
H ——GJB 3.1 中的 V 形螺纹的高度，单位为毫米(mm)。
单面剪切应力面积按公式 (B.3)计算：
A3=0.7854(d1)2………………………………………(B.3)式中：
A3 ——单面剪切应力面积，单位为平方毫米(mm2); d1 ——螺栓的光杆直径，单位为毫米(mm)。
