螺栓屈服強度試驗是評估螺栓在受力時從彈性變形階段過渡到塑性變形階段的關鍵力學性能試驗，其核心是確定螺栓開始發(fā)生yongjiu塑性變形時的應力（即屈服強度），是螺栓質量檢測、設計選型及安全評估的核心依據。以下從試驗核心概念、目的、原理、設備、步驟、數據處理、標準及注意事項等方面展開詳細說明。

 一、核心概念：什么是螺栓屈服強度？ 螺栓屬于金屬結構件，其受力變形分為兩個階段： 彈性階段：載荷移除后，螺栓可恢復原狀（變形可逆）； 塑性階段：載荷超過某一臨界值后，螺栓產生yongjiu變形（變形不可逆）。 屈服強度（σ?） 就是這個臨界值對應的應力，即螺栓開始發(fā)生塑性變形時的應力，單位為 MPa（兆帕）。對于無明顯屈服點的材料（如部分高強度螺栓），通常采用規(guī)定非比例延伸強度（Rp0.2） 代替，即當螺栓的非比例延伸率達到 0.2% 時對應的應力（可理解為 “等效屈服強度”）。 

二、試驗目的 螺栓屈服強度試驗的核心目的是驗證螺栓是否滿足設計或標準要求，具體包括： 確保螺栓在實際使用中（如緊固機械、建筑結構等）不會因載荷超過屈服強度而發(fā)生yongjiu變形，導致連接失效； 篩選合格批次的螺栓，剔除力學性能不達標的產品； 為螺栓的設計選型提供依據（如根據屈服強度確定螺栓的許用載荷）； 驗證材料配方、熱處理工藝（如調質處理）對螺栓力學性能的影響。

 三、試驗原理 基于金屬拉伸試驗原理：通過對螺栓試樣施加軸向拉力，記錄載荷與變形的關系（應力 - 應變曲線），根據曲線特征確定屈服強度： 有明顯屈服點的材料（如低碳鋼螺栓）：曲線會出現 “平臺段”，對應上屈服強度（σ??）（首次下降前的最大應力）和下屈服強度（σ??）（平臺段的穩(wěn)定應力），通常以下屈服強度作為最終結果； 無明顯屈服點的材料（如高強度合金鋼螺栓）：曲線無平臺段，需通過 “規(guī)定非比例延伸法” 計算 Rp0.2（即通過引伸計測量變形，當延伸率達到 0.2% 時對應的應力）。

 四、試驗設備 試驗需依賴專業(yè)設備，核心設備及輔助工具如下： 設備類型 核心作用 關鍵要求 wanneng材料試驗機 提供軸向拉力，實時記錄載荷（力）和變形（位移 / 應變） 量程需匹配螺栓規(guī)格（如 100kN~1000kN），精度需符合 GB/T 16825.1（力值誤差≤±1%） 引伸計 jingque測量螺栓標距段的微小變形（分辨率≥1μm），用于捕捉屈服點或計算 Rp0.2 需與螺栓標距匹配（如標距 50mm），試驗前需校準（符合 GB/T 12160） 夾持裝置 固定螺栓試樣，確保拉力軸向施加（避免偏心加載） 需根據螺栓頭部 / 尾部形狀選擇（如六角頭夾具、螺紋夾具），夾持面需防滑 尺寸測量工具 測量螺栓標距段的直徑和長度（計算橫截面積） 卡尺（精度 0.02mm）、千分尺（精度 0.001mm），需定期校準 數據采集與分析軟件 實時繪制應力 - 應變曲線，自動識別屈服點、計算屈服強度 需支持曲線分析（如屈服平臺識別、Rp0.2 計算），數據存儲符合標準要求 

五、試驗步驟（以 GB/T 3098.1 為例） 螺栓屈服強度試驗需嚴格遵循標準（如中國 GB/T 3098.1、國際 ISO 898-1），核心步驟如下： 

試樣準備 試樣選取：從同一批次螺栓中隨機抽取 3~5 個試樣（確保代表性），試樣需無裂紋、銹蝕、螺紋損傷等缺陷； 標距標記：在螺栓桿部（非螺紋段）用劃線儀標記標距段（L?）（如 L?=50mm），標距段需遠離頭部和螺紋（避免應力集中影響結果）； 尺寸測量：用千分尺在標距段的3 個不同截面測量直徑（d?），每個截面測垂直方向 2 次，取平均值計算橫截面積（A?=πd?2/4）（橫截面積是計算應力的關鍵）。

2. 設備調試與裝夾 設備校準：確認wanneng試驗機、引伸計已在有效期內校準（如每年 1 次）； 裝夾試樣：將螺栓試樣裝入試驗機夾具，確保試樣軸線與拉力方向完全對中（偏心加載會導致應力集中，使屈服強度測量值偏差 ±5% 以上）； 安裝引伸計：將引伸計固定在標距段兩端，確保探頭與試樣貼合，無松動。 

3. 加載與數據記錄 設置參數：根據螺栓材料設置加載速率（如碳鋼螺栓：應力速率 5~30MPa/s；合金鋼螺栓：應力速率 10~50MPa/s，需符合標準）； 開始加載：采用 “應力控制” 或 “應變控制” 模式加載（無明顯屈服點時用應變控制，便于捕捉 Rp0.2）； 記錄數據：實時記錄載荷（F）和變形（ΔL），繪制應力 - 應變曲線，重點觀察： 有明顯屈服點：記錄上屈服載荷（F??）和下屈服載荷（F??）； 無明顯屈服點：記錄延伸率達到 0.2% 時的載荷（F?.?）。 

4. 卸載與試樣檢查 加載至屈服階段結束（如超過屈服點 5%~10% 變形）后，停止加載并卸載； 檢查試樣：觀察標距段是否有頸縮、斷裂位置是否在標距內（若斷裂在標距外，試驗結果無效，需重新取樣）。 

六、數據處理：計算屈服強度 屈服強度的核心計算公式為：σ = F / A?（σ 為屈服強度，F 為屈服載荷，A?為橫截面積），具體分兩種情況： 1. 有明顯屈服點的螺栓 下屈服強度：σ?? = F?? / A?（優(yōu)先采用下屈服強度，因上屈服強度易受加載速率影響）； 上屈服強度：σ?? = F?? / A?（僅在標準要求時記錄）。 2. 無明顯屈服點的螺栓（計算 Rp0.2） 先計算標距段的 0.2% 延伸量：ΔL?.? = 0.2% × L?（如 L?=50mm，則 ΔL?.?=0.1mm）； 在應力 - 應變曲線上，從原點作一條與彈性階段斜率相同的平行線，該線與曲線交點對應的載荷即為 F?.?； 規(guī)定非比例延伸強度：Rp0.2 = F?.? / A?。 數據修約 根據螺栓規(guī)格和標準要求保留有效數字（如 M10 以上螺栓保留 3 位有效數字，如 590MPa、800MPa）。 

七、關鍵試驗標準 不同國家 / 行業(yè)的標準對試驗方法、試樣要求、數據處理有明確規(guī)定，常用標準如下： 標準代號 標準名稱 適用范圍 GB/T 3098.1-2010 螺栓機械性能 第 1 部分：碳鋼和合金鋼 中國境內碳鋼、合金鋼螺栓（如 8.8 級、10.9 級） ISO 898-1:2019 Mechanical properties of fasteners - Part 1 國際通用，與 GB/T 3098.1 等效 ASTM A370-23 Standard Test Methods for Tension Testing of metallic Materials 美國標準，適用于金屬緊固件 JIS B 1051:2013 ボルト及びナットの機械的性質試験方法 日本標準，適用于日本產螺栓 

八、試驗注意事項（確保結果準確） 試樣代表性：需從同一批次、同一熱處理爐號的螺栓中隨機取樣，避免選取有缺陷（如裂紋、夾雜）的試樣； 裝夾對中：偏心加載是試驗誤差的主要來源，裝夾后需用直角尺檢查試樣軸線與夾具是否垂直； 加載速率控制：加載速率過快會使屈服強度偏高（如速率翻倍，強度可能偏高 3%~5%），過慢則效率低，需嚴格按標準執(zhí)行； 引伸計校準：引伸計需每 3 個月校準 1 次，試驗前需檢查零點（避免初始變形影響結果）； 環(huán)境控制：試驗環(huán)境溫度需保持在 23±5℃，濕度≤65%（溫度過低會使金屬強度偏高，過高則偏低）； 結果有效性判斷：若試樣斷裂在標距外、引伸計脫落或設備故障，試驗結果無效，需重新取樣測試。 

九、示例：M10 螺栓屈服強度試驗計算 假設某 8.8 級 M10 螺栓（材料為 45 號鋼）的試驗數據如下： 標距段直徑測量：d?=9.8mm（3 次測量平均值），橫截面積 A?=π×(9.8)2/4≈75.47mm2； 試驗記錄：下屈服載荷 F??=45kN（45000N）； 下屈服強度計算：σ??=45000N / 75.47mm2≈596MPa； 標準要求：8.8 級螺栓的最小屈服強度為 640MPa，該試樣不合格（需排查批次質量或熱處理工藝）。

 螺栓屈服強度試驗是保障機械連接安全的 “生命線”—— 若螺栓屈服強度不足，在使用中可能因載荷超過屈服值而發(fā)生yongjiu變形，導致設備松動、泄漏甚至結構失效。試驗必須嚴格遵循標準，控制好試樣準備、裝夾、加載等關鍵環(huán)節(jié)，確保數據準確可靠，為螺栓的選型、生產和質量管控提供科學依據。

螺栓拉伸強度測試是評估螺栓在軸向拉伸載荷作用下力學性能的核心試驗，目的是確定螺栓的抗拉強度、屈服強度、延伸率等關鍵指標，確保其在實際應用（如機械連接、建筑結構、航空航天等場景）中能承受設計載荷，避免斷裂或塑性變形失效。以下從測試基礎、標準、流程、核心參數及注意事項展開詳細說明： 

一、測試核心目的與適用場景 螺栓作為 “連接關鍵件”，其拉伸性能直接決定連接結構的安全性。測試主要解決以下問題： 驗證螺栓是否符合設計標準（如是否達到 8.8 級、10.9 級等強度等級的要求）； 排查材料缺陷（如熱處理不當、內部裂紋）對強度的影響； 為實際應用中的 “載荷設計” 提供數據支撐（如確定螺栓的最大安全承載值）。 適用場景：機械制造（汽車、機床）、基建（鋼結構）、高端裝備（航空航天、風電）等所有依賴螺栓連接的領域。 

二、關鍵測試標準 不同國家 / 行業(yè)有統(tǒng)一的測試規(guī)范，確保結果的準確性和可比性。常見標準如下： 標準體系 標準編號 適用范圍 核心要求 guojibiaozhun（ISO） ISO 898-1 碳鋼和合金鋼螺栓、螺釘、螺柱 規(guī)定了不同強度等級（如 4.6、8.8、10.9 級）的抗拉強度、屈服強度最小值 中國標準（GB） GB/T 3098.1 同 ISO 898-1，等效轉化 與 ISO 要求一致，適配國內螺栓生產與應用 美國標準（ASTM） ASTM F606/F606M 外螺紋緊固件的拉伸試驗方法 詳細規(guī)定了加載速率、樣品制備、數據計算方法 航空航天標準（SAE） SAE J429 汽車及航空用碳鋼 / 合金鋼螺栓 針對高強度螺栓（如 12.9 級）的嚴格測試要求 

三、核心測試參數與定義 測試后需計算或讀取以下關鍵指標，反映螺栓的拉伸性能： 抗拉強度（UTS，Ultimate Tensile Strength） 定義：螺栓斷裂前能承受的最大軸向應力（應力 = 最大載荷 / 螺栓公稱截面積）； 意義：判斷螺栓的 “極限承載能力”，是設計中 “安全系數” 計算的核心依據（如設計載荷需小于 UTS÷ 安全系數）。 示例：8.8 級 M12 螺栓（公稱截面積 113.1mm2），UTS 要求≥800MPa，即最大斷裂載荷需≥800×113.1≈90.5kN。 屈服強度（Rel，Yield Strength） 定義：螺栓從 “彈性變形” 轉為 “塑性變形” 時的應力（即超過此應力后，螺栓會yongjiu變形，無法恢復原狀）； 意義：判斷螺栓的 “安全工作載荷上限”—— 實際應用中，載荷需小于屈服強度，避免螺栓變形導致連接松動。 測定方式：若螺栓有明顯屈服平臺（如低碳鋼），直接讀取平臺對應的應力；若無明顯平臺（如高強度合金鋼），用 “規(guī)定非比例延伸強度（Rp0.2）” 代替（即變形量達到 0.2% 時的應力）。 延伸率（A，Elongation） 定義：螺栓斷裂后，標距段的伸長量與原始標距的百分比（A=（斷裂后標距 - 原始標距）/ 原始標距 ×****）； 意義：反映螺栓的 “塑性能力”—— 延伸率越高，螺栓斷裂前能承受的塑性變形越大，避免突發(fā)脆性斷裂（如延伸率過低的螺栓，可能在沖擊載荷下直接斷裂）。 斷面收縮率（Z，Reduction of Area） 定義：螺栓斷裂后，斷口面積的縮減量與原始截面積的百分比； 意義：輔助判斷材料的塑性，尤其對高強度螺栓，斷面收縮率過低可能提示材料存在脆性缺陷（如淬火裂紋）。

 四、完整測試流程（以 GB/T 3098.1 為例） 

樣品準備 樣品數量：每組測試至少 3 個螺栓（取平均值，避免單個樣品缺陷導致誤差）； 樣品狀態(tài)： 去除表面油污、銹蝕、涂層（若有），確保表面無損傷； 檢查螺栓螺紋完整性（無滑牙、變形），桿部無彎曲； 標記 “原始標距”（對于無明顯標距的螺栓，需用劃線儀在桿部標出，標距長度通常為 5 倍或 10 倍螺栓直徑，如 M12 螺栓標距 60mm）。

2. 設備準備 核心設備：wanneng材料試驗機（量程需覆蓋螺栓的預估斷裂載荷，精度等級≥1 級，確保力值誤差≤±1%）； 輔助工具： 專用夾具（根據螺栓規(guī)格選擇：小規(guī)格螺栓用 “楔形夾具” 夾緊桿部，大規(guī)格或帶螺紋的螺栓用 “螺紋夾具” 固定螺紋端，避免夾持處先斷裂）； 引伸計（用于jingque測量螺栓的伸長量，計算屈服強度和延伸率，精度需達到 ±0.5%）； 設備校準：試驗前需按標準校準試驗機的力值、引伸計的位移精度（校準周期通常為 1 年）。

 3. 樣品安裝與對中 關鍵要求：確保螺栓軸線與試驗機加載軸線完全重合（偏心加載會導致測試結果偏低，甚至出現 “夾持處斷裂” 而非桿部斷裂，數據無效）； 安裝步驟： 將螺栓一端裝入下夾具，擰緊夾具固定； 調整上夾具高度，裝入螺栓另一端，輕微預緊； 用 “對中儀” 檢查螺栓桿部是否垂直，若偏心需微調夾具位置，直至對中。 

4. 加載與數據采集 加載速率：按標準規(guī)定（如 GB/T 228.1，彈性階段加載速率為 2~20MPa/s，塑性階段為 0.5~5MPa/s，避免速率過快導致強度偏高）； 過程監(jiān)控： 試驗機自動記錄 “力 - 位移曲線”（橫軸為伸長量，縱軸為載荷）； 觀察螺栓狀態(tài)：當載荷達到屈服點時，曲線會出現 “平臺”（或斜率明顯變化）；繼續(xù)加載至螺栓斷裂，記錄 “最大載荷”（對應抗拉強度）； 斷裂后處理： 取下斷裂的螺栓，測量 “斷裂后標距”（需將斷口對齊，用卡尺測量完整標距段長度）； 測量斷口的最小截面積（計算斷面收縮率）。

 5. 數據計算與結果判定 計算公式： 抗拉強度（UTS）= 最大斷裂載荷 ÷ 螺栓公稱截面積； 屈服強度（Rel）= 屈服載荷 ÷ 螺栓公稱截面積； 延伸率（A）=（斷裂后標距 - 原始標距）÷ 原始標距 × ****； 結果判定：將計算值與對應標準要求對比（如 8.8 級螺栓需滿足 Rel≥640MPa、UTS≥800MPa、A≥12%），所有樣品均達標則判定 “合格”，否則需分析原因（如材料不合格、熱處理缺陷）。

 五、關鍵注意事項（避免測試誤差） 偏心加載控制：這是最常見的誤差來源 —— 若螺栓安裝偏心，會產生 “附加彎矩”，導致實際承受的是 “拉 - 彎組合載荷”，測試出的抗拉強度會比真實值低 10%~30%。解決方式：使用帶對能的夾具，或在加載前用百分表檢查螺栓桿部的徑向跳動。 夾具選擇：嚴禁用 “不合適的夾具”（如小夾具夾大螺栓，導致夾持處應力集中）—— 若螺栓在夾具處斷裂（而非桿部或螺紋段），則該樣品數據無效，需重新測試。 環(huán)境影響： 常溫測試需在（23±5）℃、相對濕度（45%~75%）的環(huán)境下進行（高溫會降低螺栓強度，低溫會增加脆性）； 避免測試過程中振動、氣流干擾（影響力值和位移的穩(wěn)定性）。 樣品代表性：樣品需從同一批次、同一規(guī)格的螺栓中隨機抽取，且需包含 “完整螺紋 + 桿部”（若螺栓有頭部，需確保頭部與桿部連接完好，避免頭部先脫落）。 

六、特殊場景：高強度螺栓的額外要求 對于 10.9 級、12.9 級等高強度螺栓，除常規(guī)拉伸測試外，還需補充： 延遲斷裂測試：在拉伸載荷（通常為 70%~80% UTS）和腐蝕環(huán)境（如鹽霧）下，測試螺栓是否在一定時間內（如 200 小時）斷裂（避免實際應用中因應力腐蝕導致突然失效）； 螺紋強度測試：單獨測試螺紋段的抗拉強度（避免螺紋滑牙導致連接失效）。 

綜上，螺栓拉伸強度測試是保障連接安全的 “關鍵環(huán)節(jié)”，需嚴格遵循標準、控制細節(jié)，確保測試數據的準確性和可靠性。實際應用中，需根據螺栓的強度等級、使用場景選擇對應的測試標準，避免 “過度測試” 或 “測試不足”。