ISO 8981 및 EN 208981 표준 가이드 볼트 및 나사 성능

2025-11-12

마천루, 고속 차량 또는 정밀 기계를 상상해 보세요. 이들의 안정성과 안전성은 겉보기에는 중요하지 않은 볼트와 나사에 달려 있는 경우가 많습니다. 이 작은 체결구는 엄청난 인장력, 전단력, 심지어 비틀림력까지 견뎌냅니다. 중요한 순간에 압력을 견디고 구조적 무결성을 유지하려면 어떻게 해야 할까요? 그 답은 기계적 특성에 대한 철저한 이해와 적절한 선택에 있습니다.

이 기사에서는 ISO 898-1 및 EN 20898-1 표준에 정의된 강철 볼트 및 나사의 기계적 특성에 대한 포괄적인 가이드를 제공하여 엔지니어와 설계자가 설계, 제조 및 유지 관리 프로세스 중에 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 빠른 참조를 제공합니다.

강철 볼트 및 나사의 기계적 특성: ISO 898-1 및 EN 20898-1 표준 설명

ISO 898-1 및 EN 20898-1은 강철 볼트, 나사 및 스터드의 기계적 특성을 지정하는 국제적으로 인정된 표준입니다. 이러한 표준은 다양한 강도 등급에 대한 인장 강도, 항복 강도, 경도, 내력 및 파단 후 연신율에 대한 요구 사항을 정의합니다. 이러한 매개변수를 이해하면 전문가는 특정 응용 분야에 적합한 체결구를 선택하여 안정적이고 안전한 연결을 보장할 수 있습니다.

강도 등급: 체결구의 "신분증"

강도 등급은 볼트와 나사의 "신분증" 역할을 하여 기계적 성능 특성을 명확하게 나타냅니다. 일반적인 강도 등급에는 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 및 12.9가 있습니다. 이 숫자들은 구체적인 의미를 담고 있습니다.

첫 번째 숫자: 체결구의 인장 강도(Rm)의 1/100을 나타냅니다. 예를 들어, 8.8 등급 볼트는 800MPa의 인장 강도를 갖습니다.
두 번째 숫자: 항복 강도(Rel 또는 Rp0.2)와 인장 강도(Rm)의 비율에 10을 곱한 값을 나타냅니다. 8.8 등급 볼트의 경우 이 비율은 0.8로, 항복 강도가 640MPa임을 의미합니다.

이러한 숫자는 체결구의 기본적인 강도 특성에 대한 빠른 통찰력을 제공하여 선택 시 귀중한 참고 자료 역할을 합니다.

주요 기계적 특성: 상세 분석

강도 등급 외에도 몇 가지 중요한 기계적 특성을 이해해야 합니다.

인장 강도(Rm): 재료가 늘어나는 동안 견딜 수 있는 최대 응력입니다. 인장 강도가 높을수록 인장 하에서 파괴에 대한 저항력이 커집니다.
항복 강도(Rel 또는 Rp0.2): 재료가 소성 변형을 시작하는 응력입니다. 항복 강도가 높을수록 영구 변형에 대한 저항력이 향상됩니다.
비커스 경도(HV): 국부적인 소성 변형에 대한 저항을 측정합니다. 경도가 높을수록 내마모성과 압축 강도가 향상됩니다.
브리넬 경도(HB): 비커스 경도와 유사하지만 다른 테스트 방법을 사용합니다.
록웰 경도(HR): 다른 눈금(예: HRC, HRB)을 사용하는 또 다른 경도 측정 방법으로, 압입자와 하중 변화에 따라 달라집니다.
표면 경도(HV 0.3): 표면 경도를 측정하며, 일반적으로 표면 처리 효과를 평가하는 데 사용됩니다.
내력(Sp): 지정된 테스트 조건에서 체결구가 견딜 수 있는 최대 응력으로, 종종 피로 성능을 평가하는 데 사용됩니다.
파단 후 연신율(A5): 파단 후 길이 증가와 원래 길이의 비율입니다. 값이 높을수록 소성 및 변형 적응성이 향상됩니다.

강도 등급별 기계적 특성 매개변수

다음 표는 인장 강도, 항복 강도, 경도, 내력 및 파단 후 연신율을 포함하여 다양한 강철 볼트 및 나사 강도 등급에 대한 기계적 특성을 자세히 설명합니다. 일부 등급(예: 3.6)의 경우 직경 ≤16mm와 >16mm 간에 특성이 다릅니다.

강도 등급	3.6	4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	8.8	10.9	12.9
	≤16mm	>16mm
인장 강도(Rm) in MPa (N/mm²)	300	400	400	500	500	600	800	1000	1200
최소 Rm	330	400	420	500	520	600	800	1040	1220
비커스 경도(HV) 최소	95	120	130	155	160	190	230	310	372
비커스 경도(HV) 최대	220	220	220	220	220	250	300	382	434
브리넬 경도(HB) 최소	90	114	124	147	152	181	219	295	353
록웰 경도 최소 HRB	52	67	71	79	82	89	-	-	-
록웰 경도 최소 HRC	-	-	-	-	-	-	20	31	38
항복 응력(Rel) in MPa(N/mm²)	180	240	320	300	400	480	-	-	-
0.2% 연신율 한계(Rp0.2) in MPa (N/mm²)	-	-	-	-	-	-	640	900	1080
파단 후 연신율(A5) 최소 %	25	22	14	20	10	8	12	9	8

파단 토크: 비틀림 저항 평가

인장 특성 외에도 비틀림 저항도 똑같이 중요합니다. 파단 토크는 체결구에서 비틀림 파손을 일으키는 데 필요한 최소 토크를 나타냅니다. 이는 회전 또는 진동 하중이 있는 응용 분야에서 특히 중요합니다.

ISO 898-7 및 DIN 267 pt25는 볼트 및 나사 파단 토크에 대한 테스트 방법 및 요구 사항을 지정합니다. 다음 표는 다양한 나사산 크기 및 강도 등급에 대한 최소 파단 토크 값을 보여줍니다.

나사산	피치	4.6	4.8	5.6	5.8	8.8	10.9	12.9
M1	0.25	0.02	0.02	0.024	0.024	0.033	0.04	0.045
M1.2	0.25	0.045	0.046	0.054	0.055	0.075	0.092	0.1
M1.6	0.35	0.098	0.1	0.12	0.12	0.16	0.2	0.22
M2	0.4	0.22	0.23	0.26	0.27	0.37	0.45	0.5
M3	0.5	0.92	0.96	1.1	1.1	1.5	1.9	2.1
M5	0.8	4.5	4.7	5.5	5.6	7.6	9.3	10
M8	1.25	19	20	23	24	33	40	44

올바른 체결구 선택: 주요 고려 사항

적절한 볼트와 나사를 선택하려면 여러 요소를 신중하게 평가해야 합니다.

응용 분야: 다양한 시나리오에서 다양한 성능 특성이 필요합니다. 진동이 심한 환경에서는 뛰어난 피로 저항이 필요하고, 고온 응용 분야에서는 내열성 재료가 필요합니다.
하중 유형: 체결구가 주로 인장, 전단, 굽힘 또는 비틀림 하중을 경험하는지 식별한 다음 그에 따라 선택합니다.
결합되는 재료: 연결된 재료(강철, 알루미늄, 플라스틱 등)의 구성은 체결구 재료 및 표면 처리 선택에 영향을 미칩니다.
환경 조건: 습도, 온도 및 부식성 요소는 필요한 내식성 수준을 결정합니다.
설치 방법: 프리로드 요구 사항 및 조임 기술은 크기 및 모양 선택에 영향을 미칩니다.

사례 연구: 체결구 선택 예시

습한 조건에서 높은 인장 강도가 필요한 강철 구조 연결을 고려해 보십시오. 아연 도금이 된 8.8 등급 고강도 볼트가 적합합니다.

하중 결정: 구조 분석을 통해 최대 인장 하중을 계산합니다.
직경 선택: 하중 및 인장 강도를 기준으로 직경을 선택하고 적절한 안전 계수를 적용합니다.
재료/등급 선택: 8.8 등급 고강도 강철을 선택합니다.
표면 처리: 내식성을 위해 아연 도금을 지정합니다.
길이 결정: 재료 두께 및 조임 요구 사항을 기준으로 계산합니다.

결론: 체결구 선택의 정밀성

작지만 볼트와 나사는 구조적 안전과 장비 신뢰성에 중요한 역할을 합니다. ISO 898-1 및 EN 20898-1과 같은 표준에 따라 적절한 선택과 적용을 통해 최적의 성능을 보장합니다. 기계적 특성을 이해하고 응용 분야 요구 사항을 신중하게 평가함으로써 엔지니어는 수많은 산업 분야에서 구조적 무결성을 유지하는 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

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