Cấp bền inox theo ISO 3506: đọc A2-70, A4-80 và tính lực siết

Bulong inox không dùng thang cấp bền 8.8 / 10.9 / 12.9. Nó có hệ riêng theo ISO 3506, ghi kiểu A2-70 hay A4-80. Hai phần của ký hiệu trả lời hai câu hỏi khác nhau: chữ và số đầu nói về chống ăn mòn, số sau nói về độ bền. Lẫn hai vai trò này là nguồn gốc của cả việc chọn sai vật liệu lẫn việc siết sai lực.

1. Phần trước dấu gạch: nhóm và mác vật liệu

Trên thị trường Việt Nam, gần như toàn bộ hàng phổ thông là A2 và A4. Khi ai đó nói "bulong inox 304" hay "inox 316", họ đang nói về A2 và A4.

2. Phần sau dấu gạch: cấp bền

Điều kiện áp dụng: các giá trị trên áp dụng cho nhóm austenit trong dải đường kính thông dụng. ISO 3506-1 giới hạn cấp bền theo đường kính — với chi tiết đường kính lớn, cấp 70 và 80 có thể không đạt được bằng gia công nguội và tiêu chuẩn quy định giá trị thấp hơn. Khi đặt hàng bulong inox cỡ lớn, phải kiểm tra điều này trong chính tiêu chuẩn thay vì suy từ cỡ nhỏ.

3. So với thép cacbon: inox yếu hơn bao nhiêu

4. Tính mô men siết cho bulong inox

Nguyên tắc giống thép cacbon nhưng thay hai đại lượng: giới hạn chảy lấy từ ISO 3506-1, và hệ số ma sát lấy theo tình trạng bôi trơn thực tế. ISO 3506-1 không định nghĩa "ứng suất tải thử" như ISO 898-1, nên thông lệ là lấy một tỉ lệ khai thác giới hạn chảy — thường 60–70% để chừa biên cho ma sát phân tán rộng của inox.

Ví dụ M10 A2-70, khai thác 65% giới hạn chảy, A_s = 58,0 mm²:

• Lực kẹp mục tiêu: 0,65 × 450 × 58,0 = 16,97 kN
• Mô men với K = 0,2 (ứng với ma sát khoảng 0,14): 0,2 × 16.970 × 0,010 = 33,9 Nm

So với 57,3 Nm của bulong M10 cấp 8.8 trong bảng tra lực siết — chỉ khoảng 60%. Siết bulong inox theo bảng của thép cacbon là cách chắc chắn để xoắn đứt nó.

Thêm hai điều chỉnh bắt buộc với inox:

1. Nếu bôi chất chống kẹt — và với cỡ từ M12 trở lên thì gần như phải bôi — hệ số ma sát tụt xuống nhóm A của VDI 2230, nên mô men phải giảm tiếp theo hệ số ma sát mà nhà sản xuất chất bôi trơn công bố.
2. Ma sát của inox phân tán rất rộng (nhóm D của VDI 2230 khi không bôi trơn), nên phương pháp siết theo mô men kém tin cậy hơn hẳn so với thép. Với mối ghép quan trọng, cân nhắc siết theo góc.

5. Ba hiểu lầm thường gặp

"Inox không bị gỉ"

Inox chống ăn mòn nhờ màng oxit thụ động, và màng ấy hỏng trong môi trường clorua, trong khe thiếu oxy, hoặc khi bị nhiễm bẩn bởi mạt sắt. Vết gỉ nâu trên bulong inox mới lắp thường là mạt thép bám vào từ dụng cụ hoặc từ quá trình gia công gần đó, không phải bản thân inox gỉ — nhưng để lâu thì nó khơi mào ăn mòn thật. Xem thêm nứt ăn mòn ứng suất.

"Inox thì không có từ tính"

Thép austenit ở trạng thái ủ hầu như không nhiễm từ, nhưng gia công nguội — chính là công đoạn tạo ra cấp 70 và 80 — làm xuất hiện một phần pha có từ tính. Vì thế bulong A2-70 hút nam châm nhẹ là bình thường, không phải dấu hiệu hàng giả. Ngược lại, nhóm mactenxit C và ferit F có từ tính rõ ràng theo bản chất.

"A4 bền hơn A2"

Không. Độ bền do phần số quyết định: A2-70 và A4-70 có cùng yêu cầu cơ tính. Molypden trong A4 cải thiện khả năng chống ăn mòn, không cải thiện độ bền. Chọn A4 vì môi trường, chọn cấp 70 hay 80 vì tải.

6. Tóm tắt cách chọn

• Môi trường quyết định nhóm: A2 cho trong nhà và ngoài trời thông thường, A4 cho ven biển và hóa chất, nhóm song pha khi có rủi ro nứt ăn mòn ứng suất.
• Tải quyết định cấp: 70 cho hầu hết trường hợp, 80 khi cần bền hơn, 50 khi cần dẻo.
• Luôn tính lại lực siết theo ISO 3506-1, không mượn bảng của thép cacbon.
• Luôn tính tới kẹt ren từ M12 trở lên — xem kẹt ren inox.
• Kiểm tra ký hiệu dập trên mũ: hàng đạt chuẩn phải ghi nhóm và cấp, ví dụ A2-70, cùng dấu nhà sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

A2-70 và A4-70 khác nhau ở đâu?

Khác ở khả năng chống ăn mòn, không khác ở độ bền. Cả hai đều có giới hạn bền kéo tối thiểu 700 MPa và giới hạn chảy tối thiểu 450 MPa theo ISO 3506-1. A4 có molypden nên chống ăn mòn rỗ và ăn mòn khe tốt hơn nhiều, phù hợp ven biển và môi trường hóa chất; A2 đủ cho trong nhà và ngoài trời không có muối biển.

Bulong inox A2-70 siết được bao nhiêu so với bulong 8.8?

Khoảng 60% mô men. Giới hạn chảy của A2-70 là 450 MPa so với 640 MPa của thép 8.8, và với inox người ta thường khai thác tỉ lệ thấp hơn để chừa biên cho ma sát phân tán rộng. Ví dụ M10: khoảng 34 Nm cho A2-70 so với 57,3 Nm cho 8.8. Siết inox theo bảng của thép cacbon rất dễ làm xoắn đứt bulong.

Bulong inox hút nam châm có phải hàng giả không?

Không. Thép austenit ở trạng thái ủ hầu như không nhiễm từ, nhưng công đoạn gia công nguội tạo ra cấp bền 70 và 80 làm xuất hiện một phần pha có từ tính. Bulong A2-70 hút nam châm nhẹ là bình thường. Cách kiểm tra đúng là xem ký hiệu dập trên mũ, xem chứng chỉ vật liệu, hoặc thử thành phần hóa học nếu cần chắc chắn.

Có cấp inox nào tương đương bulong 10.9 không?

Trong nhóm austenit thông dụng thì không. Cấp cao nhất phổ biến là A2-80 và A4-80 với giới hạn chảy 600 MPa, vẫn thấp hơn 8.8 một chút và kém xa 10.9 vốn có 940 MPa. Khi cần vừa chống ăn mòn vừa bền cao, hướng đi là dùng nhóm song pha, hợp kim nền nickel, hoặc dùng thép cacbon cấp cao với lớp phủ phù hợp.

Tiêu chuẩn tham chiếu

• ISO 3506-1 — Chi tiết lắp xiết thép không gỉ: nhóm vật liệu A (austenit), C (mactenxit), F (ferit), bản 2020 bổ sung nhóm D (song pha); cấp bền 50, 70, 80 với giới hạn bền và giới hạn chảy tương ứng.
• ISO 3506-2 — Đai ốc thép không gỉ; ISO 3506-4 — vít tự ren thép không gỉ.
• ISO 898-1:2013 — Cơ tính bulong thép cacbon, dùng để so sánh.
• VDI 2230 Phần 1 — Công thức mô men siết; áp dụng được cho inox khi thay giới hạn chảy và hệ số ma sát tương ứng.