螺栓实物屈服强度试验是针对螺栓成品而非原材料的力学性能测试，核心是通过轴向拉伸加载，测定螺栓在屈服阶段所能承受的最大应力，评估其实际承载能力是否符合设计或标准要求（区别于材料屈服强度试验，需考虑螺栓加工、热处理、螺纹结构对性能的综合影响）。

 一、试验核心概念与目的 1. 核心定义 螺栓实物屈服强度（σₛ）：螺栓成品在轴向拉力作用下，由弹性阶段进入塑性阶段（屈服阶段）时的应力值，计算公式为： σₛ = Fₛ / Aₛ 其中： Fₛ：螺栓的屈服力（试验中测得的屈服阶段最大拉力，单位：N）； Aₛ：螺栓的螺纹应力截面积（由螺栓公称直径、螺距决定，需查对应标准表格，而非实际测量截面积，单位：mm²）。 2. 试验目的 验证螺栓成品的屈服强度是否满足标准（如 GB/T 3098.1）或设计要求； 排查螺栓加工（滚丝、热处理）过程中的缺陷（如螺纹损伤、硬度不均）对力学性能的影响； 为螺栓的选型、连接设计提供实际性能数据。

 二、参考标准 不同国家 / 地区的螺栓试验标准略有差异，核心逻辑一致，常用标准如下： 标准代号 标准名称 适用范围 GB/T 3098.1-2010 《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 中国国家标准，覆盖普通和高强度螺栓

（4.8~12.9 级） ISO 898-1:2013 《Mechanical properties of fasteners - Part 1: Bolts, screws and studs made of carbon steel and alloy steel》 guojibiaozhun，全球通用 ASTM A370-23 《Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products》 美国材料与试验协会标准，含螺栓拉伸及屈服强度测试方法 DIN EN ISO 898-1 德国标准，等同采用 ISO 898-1

 三、试验原理 通过wanneng材料试验机对螺栓施加轴向、匀速的拉力，同步记录 “拉力 - 位移” 曲线，根据曲线特征判定屈服点： 有明显屈服平台的螺栓（如 4.8 级、5.8 级低碳钢螺栓）：曲线出现 “水平段”，取水平段的最大拉力为屈服力（Fₛ）； 无明显屈服平台的螺栓（如 8.8 级及以上高强度螺栓）：无水平段，需采用 “规定非比例延伸强度（Rₚ₀.₂）”，即当螺栓的非比例延伸率达到 0.2% 时对应的拉力为条件屈服力（Fₚ₀.₂），此时计算的强度为条件屈服强度。 

四、试验设备与工具 设备 / 工具 作用与要求 wanneng材料试验机 核心设备，需满足： - 力值量程覆盖螺栓预估屈服力（通常选 200kN 或 500kN 机型）； - 力值精度≤±1%，位移测量精度≤±0.5%； - 支持 “力控” 或 “位移控” 加载，可绘制力 - 位移曲线 专用夹具 用于固定螺栓，避免加载时打滑或偏心： - 头部夹具：适配螺栓头部（如六角头用 V 型槽夹具，圆头用弧形夹具）； - 螺纹端夹具：用内螺纹套或楔形夹具固定螺纹段，保证同轴度 尺寸测量工具 千分尺（精度 0.01mm）、游标卡尺，用于确认螺栓公称直径、螺距（需与标准 Aₛ表格匹配） 数据采集系统 同步记录拉力、位移数据，自动生成曲线（部分试验机自带该功能） 试样清理工具 酒精、纱布，去除螺栓表面油污、锈蚀（避免影响装夹或数据准确性） 

五、详细试验步骤 

试样准备（关键：避免试样缺陷影响结果） 抽样：从同一批次、同一规格的螺栓中随机抽取试样，标准通常要求每组 3~5 件（GB/T 3098.1 要求至少 3 件）； 外观检查：剔除有明显缺陷的试样（如头部裂纹、螺纹变形、杆部划伤）； 尺寸确认：用千分尺测量螺栓公称直径（d）、螺距（P），查对应标准（如 GB/T 3098.1 附录 A）获取螺纹应力截面积（Aₛ）（例：M10×1.5 螺栓的 Aₛ=58.0mm²）； 清理：用酒精擦拭试样表面，去除油污、杂质。

2. 设备校准与设置 校准确认：检查wanneng材料试验机的力值、位移校准证书（需在有效期内，通常每年校准 1 次）； 加载速率设置：按标准要求设定（例：GB/T 3098.1 规定： - 弹性阶段：加载速率≤30MPa/s； - 接近屈服时：降至≤10MPa/s，避免速率过快导致屈服强度偏高）； 曲线记录：开启数据采集系统，设置 “力 - 位移” 曲线记录模式。 

3. 试样装夹（核心：保证同轴度） 固定头部：将螺栓头部放入试验机下夹具的 V 型槽或专用卡槽，确保头部贴合夹具，无松动； 固定螺纹端：将螺栓螺纹端拧入上夹具的内螺纹套（或用楔形夹具夹紧），调整夹具高度，使螺栓轴线与试验机加载轴线完全重合（若同轴度偏差＞0.5%，会产生附加弯矩，导致屈服力偏低）； 预紧：施加微小预拉力（约预估屈服力的 5%），消除试样与夹具的间隙。

 4. 加载与数据记录 启动试验机：按设定速率匀速加载，观察力 - 位移曲线变化； 判定屈服点： - 有屈服平台：当曲线出现水平段（拉力不变、位移增加）时，记录水平段的最大拉力为Fₛ； - 无屈服平台：当位移达到 “0.2%× 螺栓有效长度” 时，记录对应的拉力为Fₚ₀.₂（或由试验机自动计算 Rₚ₀.₂）； 停止加载：达到屈服点后，继续加载至螺栓出现明显塑性变形（或停止，避免试样断裂后夹具损伤），保存力 - 位移数据。 

5. 试样后检查 试验后观察试样变形情况： 正常变形：塑性变形集中在杆部或螺纹段，无头部断裂（头部与杆部过渡处断裂为异常，需排查夹具或试样缺陷）； 异常情况：若试样未出现屈服直接断裂，需重新抽样试验（可能是试样存在内部裂纹）。 

六、结果计算与判定 1. 屈服强度计算 有屈服平台：σₛ = Fₛ / Aₛ 无屈服平台：σₚ₀.₂ = Fₚ₀.₂ / Aₛ（通常将 σₚ₀.₂视为高强度螺栓的 “屈服强度”） 2. 结果判定 取同组试样的平均值（或最小值，按标准要求）作为最终结果； 对比标准规定的 “最低屈服强度”： 例：8.8 级 M10 螺栓（GB/T 3098.1）的最低屈服强度为 640MPa，若试验测得 σₛ=655MPa（Fₛ=38000N，38000/58≈655），则合格； 若平均值低于标准要求，需加倍抽样复试，仍不合格则判定该批次螺栓不合格。 

七、主要影响因素（避免试验误差） 装夹同轴度：最常见误差源，同轴度差会产生弯曲应力，使屈服力偏低（误差可达 10% 以上）； 加载速率：速率过快（＞30MPa/s）会导致屈服强度偏高（材料来不及塑性变形），速率过慢会延长试验时间，无明显误差； Aₛ取值错误：误用 “杆部截面积”（如 M10 杆部面积 = 78.5mm²）代替 “螺纹应力截面积（58.0mm²）”，会导致计算的 σₛ偏低（78.5＞58.0，分母大则结果小）； 试样缺陷：头部裂纹、螺纹损伤会导致提前屈服，使 σₛ偏低； 设备精度：试验机力值未校准（如力值偏大），会导致计算的 σₛ偏高。 

八、注意事项 试验人员需持证操作wanneng材料试验机（避免误操作导致设备或人员损伤）； 高强度螺栓（10.9 级及以上）试验时，夹具需采用高强度合金材质（避免夹具变形影响加载）； 试验环境：常温（23±5℃）、干燥环境（湿度＜60%），避免高温或潮湿导致材料性能波动； 数据保存：需记录 “试样规格、批次、Aₛ、Fₛ、σₛ、试验日期、设备编号”，形成试验报告（追溯性要求）。 示例：8.8 级 M12×1.75 螺栓试验 查 GB/T 3098.1：M12×1.75 的 Aₛ=84.3mm²，8.8 级最低屈服强度 σₛ_min=640MPa； 试验测得 3 件试样的 Fₛ分别为：54000N、53800N、54200N； 计算 σₛ：54000/84.3≈640MPa，53800/84.3≈638MPa，54200/84.3≈643MPa； 判定：最小值 638MPa 接近 σₛ_min=640MPa，在误差范围内（±2%），判定合格。

螺栓拉伸试验是评估螺栓力学性能（尤其是抗拉强度、屈服强度和伸长率）的核心力学试验，广泛应用于机械、汽车、航空航天、建筑等领域的质量控制、材料筛选和失效分析，确保螺栓在实际服役中能承受预期的拉伸载荷而不发生断裂或过度变形。 

一、试验核心目的 螺栓作为关键连接件，其拉伸性能直接决定了连接结构的安全性和可靠性。试验的核心目的包括： 确定关键力学指标：获取螺栓的抗拉强度（断裂前能承受的最大应力）、屈服强度（开始发生塑性变形的应力，通常取 “0.2% 非比例延伸强度”）、断后伸长率（断裂后长度的相对伸长量，反映材料韧性）和断面收缩率（断裂后截面积的相对收缩量）。 验证设计与标准符合性：判断螺栓是否满足相关行业标准（如国标、ISO、ASTM）或设计图纸中规定的性能要求（例如高强度螺栓需符合 GB/T 3098.1）。 筛选合格材料：对比不同批次、不同材质（如 45 钢、35CrMoA、A2-70 不锈钢）螺栓的拉伸性能，排除材料缺陷（如成分不均、热处理不当）导致的不合格品。 失效原因分析：当螺栓在实际使用中发生断裂时，通过拉伸试验复现或辅助判断失效是否由材料强度不足、塑性太差等性能问题导致。 

二、主要试验标准 不同国家和行业对螺栓拉伸试验的样品要求、设备精度、加载速率和数据处理有明确规范，常见标准如下： 标准代号 标准名称 适用范围 GB/T 3098.1 《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 中国国家标准，覆盖碳钢、合金钢等螺栓 ISO 898-1 《Mechanical properties of fasteners - Part 1: Bolts, screws and studs made of carbon steel and alloy steel》 guojibiaozhun，与 GB/T 3098.1 技术内容基本一致 ASTM A370 《Standard Test Methods for Mechanical Testing of Steel Products》 美国材料与试验协会标准，含螺栓拉伸试验方法 SAE J429 《Mechanical and Material Requirements for Externally Threaded Fasteners》 美国汽车工程师协会标准，针对汽车用螺栓 GB/T 228.1 《金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法》 通用金属拉伸试验基础标准，螺栓试验需结合此标准 三、试验核心流程 螺栓拉伸试验需在wanneng材料试验机（配备拉伸夹具、力传感器和位移测量系统）上完成，流程可分为 4 个关键步骤： 

样品准备 样品选取：从同一批次螺栓中随机抽取样品（数量需符合标准要求，通常至少 3 件），确保样品无表面缺陷（如裂纹、锈蚀、螺纹损伤），且未经过额外加工（除非标准允许去除非受力部分，如螺栓头部的毛边）。 尺寸测量：用卡尺或千分尺jingque测量螺栓的公称应力截面积（根据螺纹规格计算，如 M12 螺栓的公称截面积为 113.1 mm²）或 “平行杆部分直径”（若螺栓有光杆段），测量 3 次取平均值（截面积精度直接影响应力计算结果）。 样品标识：标记样品的批次、规格（如 M10×50）、材质，避免混淆。

2. 设备准备 试验机校准：确保wanneng材料试验机的力值、位移测量精度符合标准（力值误差≤±1%，位移误差≤±0.5%），且在检定有效期内。 夹具选择：根据螺栓结构选择专用拉伸夹具 —— 通常为 “螺纹夹具”（夹紧螺栓的螺纹端）和 “头部夹具”（夹紧螺栓头部下方的支撑面），确保夹具与螺栓的贴合度，避免试验中出现 “打滑” 或 “局部应力集中” 导致的试验误差。 参数设置：根据螺栓材质设置加载速率（例如：碳钢螺栓加载速率通常为 5~10 mm/min，高强度合金螺栓需更低速率以避免动态应力影响），并开启力 - 位移、力 - 时间数据采集系统。

 3. 试验操作 装夹样品：将螺栓一端装入螺纹夹具，另一端靠紧头部夹具，确保螺栓轴线与试验机加载轴线完全同轴（若偏心，会导致测量的强度偏低，且断裂位置偏离预期）。 预加载：先施加小量程的预拉力（通常为额定拉力的 5%~10%），消除样品与夹具的间隙，确认装夹无误。 正式加载：按照设定的速率匀速加载，直至螺栓断裂。加载过程中，试验机实时记录 “拉力 - 位移曲线”（或 “拉力 - 伸长量曲线”），曲线会经历三个阶段： 弹性阶段：拉力与位移呈线性关系，卸载后螺栓可恢复原状； 屈服阶段：当拉力达到屈服强度时，位移会突然增大（曲线出现 “平台” 或 “拐点”），螺栓开始发生塑性变形； 强化与断裂阶段：屈服后，材料因 “加工硬化” 继续承受更大拉力，直至达到最大拉力（抗拉强度对应的点），随后螺栓出现 “颈缩”（局部截面积急剧减小），最终断裂。 试验结束：螺栓断裂后，停止加载，保存力 - 位移曲线和原始数据。

 4. 数据处理与计算 根据试验记录的 “最大拉力”“屈服拉力” 和断裂后的尺寸，计算关键指标： 抗拉强度（σb）：σb = Fb / A，其中 Fb 为螺栓断裂前的最大拉力（N），A 为螺栓的公称应力截面积（mm²）； 屈服强度（σs 或 σ0.2）：若曲线有明显屈服平台，取平台对应的拉力 Fs 计算 σs = Fs / A；若无明显平台，取 “0.2% 非比例延伸” 对应的拉力 F0.2，计算 σ0.2 = F0.2 / A； 断后伸长率（δ）：δ = (L1 - L0) / L0 × ****，其中 L0 为试验前的标距长度（通常取螺栓光杆段长度或约定标距），L1 为断裂后将两段样品对接后的标距长度； 断面收缩率（ψ）：ψ = (A0 - A1) / A0 × ****，其中 A0 为试验前的截面积，A1 为断裂后颈缩处的最小截面积。 

四、试验结果与判定 

合格判定标准 将计算得到的 σb、σ0.2、δ 等指标与标准或设计要求对比，需满足以下条件： 所有指标均不低于标准规定的最小值（例如：GB/T 3098.1 中，8.8 级螺栓的 σb≥800 MPa，σ0.2≥640 MPa，δ≥12%）； 断裂位置需在螺栓的 “有效受力段”（如光杆段或螺纹段的中部），若断裂在夹具夹紧处或螺栓头部与杆部的过渡圆角（因应力集中导致），则该样品结果无效，需重新试验。

2. 常见失效模式分析 通过断裂后的样品形态和力 - 位移曲线，可初步判断螺栓的性能问题： 正常失效：断裂前有明显颈缩，断口呈 “杯锥形”（韧性断裂），且强度、伸长率均合格，说明材料性能正常； 脆性断裂：无明显颈缩，断口平整、有金属光泽（解理面），且伸长率远低于标准，可能原因是材料含杂质、热处理过热（晶粒粗大）或低温环境导致的韧性下降； 强度不足：最大拉力远低于标准，断裂时无明显强化阶段，可能原因是材料成分不达标（如碳含量过低）或热处理工艺错误（如淬火不充分）。 

五、影响试验准确性的关键因素 样品装夹偏心：螺栓轴线与加载轴线不重合，会产生附加弯矩，导致测量的抗拉强度偏低（通常偏低 5%~15%），且断裂位置偏向一侧。 加载速率不当：加载过快（如远超标准规定的速率）会使材料表现出更高的 “动态强度”，导致试验结果偏高；加载过慢则可能因材料 “蠕变” 导致屈服强度偏低。 尺寸测量误差：截面积测量偏差（如未按螺纹公称截面积计算，而是直接测量光杆直径）会直接影响应力计算结果，例如：M12 螺栓若误按光杆直径 12 mm 计算截面积（113.1 mm²→113.1 mm²，此处公称与光杆一致，但若为 M10 螺栓，公称截面积 78.5 mm²，光杆直径 10 mm 则为 78.5 mm²，需注意螺纹减薄后的实际截面积），需严格按标准取值。 环境因素：高温、低温或潮湿环境会改变材料的力学性能（如低温下不锈钢螺栓韧性下降），试验需在标准室温（23±5℃）、干燥环境下进行，特殊工况需额外标注环境条件。 

***螺栓拉伸试验是保障螺栓质量的 “核心关口”，需严格遵循标准流程，控制试验误差，才能准确反映螺栓的实际力学性能，为连接结构的安全设计提供可靠依据。