螺栓屈服強度試驗是評估螺栓在受力時(shí)從彈性變形階段過(guò)渡到塑性變形階段的關(guān)鍵力學(xué)性能試驗，其核心是確定螺栓開(kāi)始發(fā)生yongjiu塑性變形時(shí)的應力（即屈服強度），是螺栓質(zhì)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(kāi)詳細說(shuō)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(gè)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(guò)某一臨界值后，螺栓產(chǎn)生yongjiu變形（變形不可逆）。 屈服強度（σ?） 就是這個(gè)臨界值對應的應力，即螺栓開(kāi)始發(fā)生塑性變形時(shí)的應力，單位為 MPa（兆帕）。對于無(wú)明顯屈服點(diǎn)的材料（如部分高強度螺栓），通常采用規定非比例延伸強度（Rp0.2） 代替，即當螺栓的非比例延伸率達到 0.2% 時(shí)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(mǎn)足設計或標準要求，具體包括： 確保螺栓在實(shí)際使用中（如緊固機械、建筑結構等）不會(huì )因載荷超過(guò)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(xué)性能不達標的產(chǎn)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(zhì)處理）對螺栓力學(xué)性能的影響。

 三、試驗原理 基于金屬拉伸試驗原理：通過(guò)對螺栓試樣施加軸向拉力，記錄載荷與變形的關(guān)系（應力 - 應變曲線(xiàn)），根據曲線(xiàn)特征確定屈服強度： 有明顯屈服點(diǎn)的材料（如低碳鋼螺栓）：曲線(xiàn)會(huì )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??）（平臺段的穩定應力），通常以下屈服強度作為最終結果； 無(wú)明顯屈服點(diǎn)的材料（如高強度合金鋼螺栓）：曲線(xiàn)無(wú)平臺段，需通過(guò) “規定非比例延伸法” 計算 Rp0.2（即通過(guò)引伸計測量變形，當延伸率達到 0.2% 時(shí)對應的應力）。

 四、試驗設備 試驗需依賴(lài)專(zhuān)業(yè)設備，核心設備及輔助工具如下： 設備類(lèi)型 核心作用 關(guān)鍵要求 wanneng材料試驗機 提供軸向拉力，實(shí)時(shí)記錄載荷（力）和變形（位移 / 應變） 量程需匹配螺栓規格（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(diǎn)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(cháng)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(shí)時(shí)繪制應力 - 應變曲線(xiàn)，自動(dòng)識別屈服點(diǎn)、計算屈服強度 需支持曲線(xiàn)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?。簭耐慌温菟ㄖ须S機抽取 3~5 個(gè)試樣（確保代表性），試樣需無(wú)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(xiàn)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(gè)不同截面測量直徑（d?），每個(gè)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(guān)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(xiàn)與拉力方向完全對中（偏心加載會(huì )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(wú)松動(dòng)。 

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(kāi)始加載：采用 “應力控制” 或 “應變控制” 模式加載（無(wú)明顯屈服點(diǎn)時(shí)用應變控制，便于捕捉 Rp0.2）； 記錄數據：實(shí)時(shí)記錄載荷（F）和變形（ΔL），繪制應力 - 應變曲線(xiàn)，重點(diǎn)觀(guān)察： 有明顯屈服點(diǎn)：記錄上屈服載荷（F??）和下屈服載荷（F??）； 無(wú)明顯屈服點(diǎn)：記錄延伸率達到 0.2% 時(shí)的載荷（F?.?）。 

4. 卸載與試樣檢查 加載至屈服階段結束（如超過(guò)屈服點(diǎn) 5%~10% 變形）后，停止加載并卸載； 檢查試樣：觀(guān)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(wú)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(diǎn)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(shí)記錄）。 2. 無(wú)明顯屈服點(diǎn)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(xiàn)上，從原點(diǎn)作一條與彈性階段斜率相同的平行線(xiàn)，該線(xiàn)與曲線(xiàn)交點(diǎn)對應的載荷即為 F?.?； 規定非比例延伸強度：Rp0.2 = F?.? / A?。 數據修約 根據螺栓規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(guān)鍵試驗標準 不同國家 / 行業(yè)的標準對試驗方法、試樣要求、數據處理有明確規定，常用標準如下： 標準代號 標準名稱(chēng) 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(zhì)試験方法 日本標準，適用于日本產(chǎn)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(lái)源，裝夾后需用直角尺檢查試樣軸線(xiàn)與夾具是否垂直； 加載速率控制：加載速率過(guò)快會(huì )使屈服強度偏高（如速率翻倍，強度可能偏高 3%~5%），過(guò)慢則效率低，需嚴格按標準執行； 引伸計校準：引伸計需每 3 個(gè)月校準 1 次，試驗前需檢查零點(diǎn)（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(guò)低會(huì )使金屬強度偏高，過(guò)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(wú)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(zhì)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(xiàn)”—— 若螺栓屈服強度不足，在使用中可能因載荷超過(guò)屈服值而發(fā)生yongjiu變形，導致設備松動(dòng)、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(guān)鍵環(huán)節，確保數據準確可靠，為螺栓的選型、生產(chǎn)和質(zhì)量管控提供科學(xué)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(xué)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(guān)鍵指標，確保其在實(shí)際應用（如機械連接、建筑結構、航空航天等場(chǎng)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(kāi)詳細說(shuō)明： 

一、測試核心目的與適用場(chǎng)景 螺栓作為 “連接關(guān)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(wèn)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(shí)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(chǎng)景：機械制造（汽車(chē)、機床）、基建（鋼結構）、高端裝備（航空航天、風(fēng)電）等所有依賴(lài)螺栓連接的領(lǐng)域。 

二、關(guān)鍵測試標準 不同國家 / 行業(yè)有統一的測試規范，確保結果的準確性和可比性。常見(jiàn)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(chǎn)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(chē)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(guān)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(chēng)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(chēng)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(shí)的應力（即超過(guò)此應力后，螺栓會(huì )yongjiu變形，無(wú)法恢復原狀）； 意義：判斷螺栓的 “安全工作載荷上限”—— 實(shí)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(dòng)。 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(wú)明顯平臺（如高強度合金鋼），用 “規定非比例延伸強度（Rp0.2）” 代替（即變形量達到 0.2% 時(shí)的應力）。 延伸率（A，Elongation） 定義：螺栓斷裂后，標距段的伸長(cháng)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(guò)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(guò)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(gè)螺栓（取平均值，避免單個(gè)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(wú)損傷； 檢查螺栓螺紋完整性（無(wú)滑牙、變形），桿部無(wú)彎曲； 標記 “原始標距”（對于無(wú)明顯標距的螺栓，需用劃線(xiàn)儀在桿部標出，標距長(cháng)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(zhuān)用夾具（根據螺栓規格選擇：小規格螺栓用 “楔形夾具” 夾緊桿部，大規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(cháng)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(guān)鍵要求：確保螺栓軸線(xiàn)與試驗機加載軸線(xiàn)完全重合（偏心加載會(huì )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(wú)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(guò)快導致強度偏高）； 過(guò)程監控： 試驗機自動(dòng)記錄 “力 - 位移曲線(xiàn)”（橫軸為伸長(cháng)量，縱軸為載荷）； 觀(guān)察螺栓狀態(tài)：當載荷達到屈服點(diǎn)時(shí)，曲線(xiàn)會(huì )出現 “平臺”（或斜率明顯變化）；繼續加載至螺栓斷裂，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(cháng)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(chēng)截面積； 屈服強度（Rel）= 屈服載荷 ÷ 螺栓公稱(chēng)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(mǎn)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(guān)鍵注意事項（避免測試誤差） 偏心加載控制：這是最常見(jiàn)的誤差來(lái)源 —— 若螺栓安裝偏心，會(huì )產(chǎn)生 “附加彎矩”，導致實(shí)際承受的是 “拉 - 彎組合載荷”，測試出的抗拉強度會(huì )比真實(shí)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(dòng)。 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(wú)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(jìn)行（高溫會(huì )降低螺栓強度，低溫會(huì )增加脆性）； 避免測試過(guò)程中振動(dòng)、氣流干擾（影響力值和位移的穩定性）。 樣品代表性：樣品需從同一批次、同一規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(chǎng)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(shí)間內（如 200 小時(shí)）斷裂（避免實(shí)際應用中因應力腐蝕導致突然失效）； 螺紋強度測試：?jiǎn)为殰y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(guān)鍵環(huán)節”，需嚴格遵循標準、控制細節，確保測試數據的準確性和可靠性。實(shí)際應用中，需根據螺栓的強度等級、使用場(chǎng)景選擇對應的測試標準，避免 “過(guò)度測試” 或 “測試不足”。