螺栓的屈服强度是衡量其抗塑性变形能力的核心力学性能指标，直接决定了螺栓在机械连接中的承载极限和安全裕度。其测定需遵循标准化的拉伸试验方法，核心是通过施加轴向拉力并分析力 - 变形曲线，确定螺栓材料开始发生塑性变形时的应力值。以下从基本概念、标准依据、测定流程、关键要点四个维度展开详细说明。
一、核心概念：螺栓屈服强度的两种类型 螺栓材料按拉伸曲线特征，分为 “有明显屈服阶段” 和 “无明显屈服阶段” 两类，对应不同的屈服强度定义，需先明确区分： 类型 定义说明 适用材料举例 屈服点（σₛ） 材料拉伸时，应力达到某一值后，力不增加（或小幅波动）但变形持续增大的应力值。 分为 “上屈服点（σₛᵤ）”（首次下降前的最大应力）和 “下屈服点（σₛₗ）”（稳定屈服阶段的最小应力），通常以下屈服点作为评定依据。 低碳钢、部分低合金钢（如 Q235、4.8 级螺栓） 规定非比例延伸强度（σₚ） 当材料无明显屈服阶段时，人为规定一个 “非比例延伸率”（通常为 0.2%），对应此延伸率的应力值，记为σₚ₀.₂（最常用）。 物理意义：材料产生 0.2% 塑性变形时的应力，可近似替代屈服强度。 中高碳钢调质件（如 8.8 级螺栓）、不锈钢、合金钢 注：工业中 8.8 级及以上高强度螺栓（如 10.9 级、12.9 级）多为中碳钢 / 合金钢调质处理，拉伸曲线无明显屈服平台，均以σₚ₀.₂作为屈服强度评定指标。
二、测定依据：关键标准 螺栓屈服强度测定需满足 “通用金属拉伸试验标准” 和 “紧固件专项标准”，确保试样、设备、流程与螺栓实际使用状态一致： 通用拉伸试验标准（核心方法）： 中国标准：GB/T 228.1-2021《金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法》（等效采用 ISO 6892-1），规定了室温（10~35℃）下拉伸试验的通用流程、数据处理方法。 guojibiaozhun：ISO 6892-1:2019、ASTM E8/E8M-21（美国标准）。 螺栓专项标准（试样与性能要求）： 中国标准：GB/T 3098.1-2010《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》，明确不同性能等级螺栓（如 4.8 级、8.8 级、12.9 级）的屈服强度最低要求（如 8.8 级螺栓 σₛ/σₚ₀.₂≥640MPa），并规定试样的制备要求（需与螺栓本体材质、热处理状态一致）。 guojibiaozhun：ISO 898-1:2019。
三、详细测定流程 螺栓屈服强度测定需严格遵循 “试样准备→设备校准→试验加载→数据处理→结果判定” 五步流程，每一步均需控制误差：
1. 试样准备：确保代表性与一致性 试样是测定结果的核心，需满足 “与螺栓本体同源” 原则，避免因试样差异导致结果失真： 试样选取：从同一批次、同一热处理炉号的螺栓中随机抽取（通常抽取 3~5 个试样，取平均值），需保留螺栓的 “杆部”（螺纹部分需去除，避免螺纹牙型导致应力集中）。 试样加工： 按 GB/T 228.1 要求加工为 “圆形比例试样”（标距段直径 d₀、标距长度 L₀需符合标准，如 L₀=5d₀或 L₀=10d₀）； 标距段表面粗糙度 Ra≤1.6μm，无划痕、裂纹、夹杂等缺陷； 若螺栓杆部直径较小（如 M8 以下），可采用 “全截面试样”（无需加工标距段，直接用杆部作为试验段）。 尺寸测量：用千分尺（精度 0.001mm）测量标距段的直径 d₀（至少测 3 个截面，取平均值），计算原始横截面积S₀=πd₀²/4（S₀是后续应力计算的关键参数）。
2. 设备准备与校准：控制系统误差 试验设备需定期校准（通常每年 1 次），确保力值、位移 / 应变测量精度： 核心设备： wanneng材料试验机（量程需覆盖试样预期最大拉力，力值精度≤±1%）； 引伸计（用于测量标距段的微小应变，精度需达到 ±0.5%，优先选用 “轴向引伸计”，避免试验机机架变形影响位移测量）。 校准要求： 力值校准：用标准砝码或经认证的力传感器校准试验机的力值显示； 引伸计校准：用标准量块校准引伸计的应变测量精度； 加载速率校准：确保试验机加载速率符合 GB/T 228.1 要求（弹性阶段加载速率：2~20MPa/s；屈服阶段：≤10MPa/s，避免加载过快导致材料发热或过慢导致蠕变）。
3. 试验加载：记录力 - 应变曲线 加载过程需平稳，实时采集力（F）与应变（ε）数据，生成 “力 - 应变曲线”（或 “应力 - 应变曲线”）： 安装试样：将试样两端装夹在试验机的上下夹头中，确保试样轴线与试验机加载轴线同轴（偏心加载会导致应力集中，使测得的屈服强度偏高，同轴度误差需≤5%）。 安装引伸计：将引伸计固定在试样的标距段上，确保引伸计的测量轴线与试样轴线一致，避免打滑。 开始加载： 先以较低速率预加载（约为预期屈服力的 10%），消除试样与夹头的间隙，卸载至 0； 按标准加载速率匀速加载，直至试样屈服（有明显屈服点时，观察到力值下降或波动；无明显屈服点时，加载至应变达到 0.5% 以上，确保覆盖 0.2% 非比例延伸段）； 实时记录力（F）与应变（ε）的对应数据，生成曲线。 试验结束：达到屈服阶段后，可停止加载（无需拉断，除非需测定抗拉强度），卸载后取下试样和引伸计。
4. 数据处理：确定屈服强度 根据 “力 - 应变曲线”，分两种情况计算屈服强度： 情况 1：有明显屈服点（σₛ） 从力 - 应变曲线中识别 “下屈服点对应的力（Fₛₗ）”：即屈服阶段中力值稳定的最小力（若有波动，取波动段的平均值）； 计算屈服强度：σₛₗ = Fₛₗ / S₀（S₀为试样原始横截面积）。 情况 2：无明显屈服点（σₚ₀.₂） 采用 “平行线法” 计算（GB/T 228.1 规定的标准方法）： 在应力 - 应变曲线的弹性段（初始直线段）上，作一条与弹性段平行的直线，该直线与应变轴的交点为 “非比例延伸率 εₚ=0.2%”（即 0.002）； 找到该平行线与应力 - 应变曲线的交点，对应的应力值即为 σₚ₀.₂； 公式计算：先找到对应 εₚ=0.2% 的力 Fₚ₀.₂，再计算σₚ₀.₂ = Fₚ₀.₂ / S₀。 示例：某 8.8 级螺栓试样，d₀=10mm（S₀=78.54mm²），加载后测得 Fₚ₀.₂=50kN，则 σₚ₀.₂=50000N / 78.54mm²≈636MPa，接近 8.8 级螺栓的最低要求（640MPa），判定为合格（允许 ±5% 误差）。
5. 结果判定 对比测定值与 GB/T 3098.1 中对应性能等级螺栓的屈服强度要求（如 4.8 级 σₛ≥320MPa，12.9 级 σₚ₀.₂≥1100MPa）； 若 3 个试样的测定值均≥最低要求，且离散度≤10%，则判定该批次螺栓屈服强度合格；若有 1 个试样不合格，需加倍取样复试，复试全部合格则判定合格，否则不合格。
四、关键注意事项（避坑指南） 避免偏心加载：试样装夹时若轴线偏移，会导致测得的屈服强度偏高（误差可达 10% 以上），需通过 “对中夹具” 或 “预加载调心” 确保同轴。 引伸计的选择与安装：小直径螺栓（如 M6 以下）需选用小量程引伸计（如 0~5mm），避免引伸计量程过大导致应变测量精度不足；安装时需紧贴试样，防止打滑。 试样与螺栓本体一致性：严禁用 “单独锻造的试样” 替代螺栓本体加工试样，否则无法反映螺栓实际的热处理状态（如调质后的硬度、组织），导致结果无效。 加载速率控制：加载过快（如超过 20MPa/s）会使材料产生 “动态硬化”，测得的屈服强度偏高；过慢（如低于 1MPa/s）会导致材料蠕变，测得值偏低，需严格按标准控制。 环境温度：试验需在室温（10~35℃）下进行，低温会使屈服强度升高，高温会使屈服强度降低（如超过 100℃，合金钢屈服强度可能下降 5%~10%）。
五、常见误区 用硬度换算屈服强度：部分人会用 “布氏硬度 HB” 或 “洛氏硬度 HRC” 通过经验公式（如 σₛ≈0.36HB）换算屈服强度，但此方法误差大（可达 ±15%），仅适用于初步筛查，不能替代拉伸试验。 忽略螺纹的影响：直接用带螺纹的螺栓进行拉伸试验，螺纹牙型会导致应力集中，测得的 “屈服强度” 实际是螺纹根部的断裂应力，而非材料本身的屈服强度，必须去除螺纹加工为光滑试样。
综上，螺栓屈服强度测定是一项严谨的标准化试验，需从试样、设备、流程三方面严格控制，才能确保结果准确、可靠，为螺栓的选型和连接设计提供有效依据。
M20 高强螺栓（常见性能等级为 8.8 级、10.9 级、12.9 级）的硬度试验是验证其调质处理（淬火 + 高温回火）质量、确保力学性能达标的关键检测项目，需严格遵循国家标准规范执行。以下从试验依据、适用方法、试验流程、结果判定、注意事项五个维度详细说明：
一、试验核心依据标准 国内高强螺栓硬度试验需严格参照 GB/T 3098.1-2010《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》，该标准明确规定了不同性能等级螺栓的硬度范围、试验方法及取样要求，是试验的唯一技术准则。
二、适用硬度试验方法及原理 高强螺栓硬度试验需根据性能等级选择合适的方法（避免硬度超出仪器测量范围导致误差），常用三种方法对比如下： 试验方法 压头类型 适用性能等级 核心原理 优势 洛氏硬度（HRC） 120° 金刚石圆锥 8.8 级、10.9 级、12.9 级 施加初载荷（98N）+ 主载荷（1471N），测量压痕深度差 操作快、压痕小，适合成品螺栓非破坏性检测 布氏硬度（HBW） 硬质合金球（Φ10mm） 8.8 级（硬度较低） 施加 3000kgf（29420N）载荷，测量压痕直径计算硬度 结果稳定、代表性强，适合低硬度范围检测 维氏硬度（HV） 正四棱锥金刚石 10.9 级、12.9 级（高硬度） 施加 10kgf（98.07N）或 30kgf（294.2N）载荷，测量压痕对角线 精度高、可测范围广，适合微小区域（如螺纹牙型）检测 注：12.9 级 M20 螺栓因硬度较高（HV 324-388），优先用维氏硬度（HV） 或洛氏硬度（HRC）；8.8 级优先用布氏硬度（HBW） 或洛氏（HRC）。
三、完整试验流程 1. 试验前准备 试样制备（关键：取样部位需代表性，避免应力集中区）： 成品螺栓：优先在头部支承面下方 1-2mm 处（或杆部横截面中心区）取样，需用砂轮 / 铣床打磨试样表面，去除氧化皮、油污，确保表面粗糙度 Ra≤1.6μm（避免压痕变形）。 若检测螺纹部位：需在螺纹牙型中部（避开牙尖、牙底）取样，必要时用专用夹具固定螺栓，防止试验时位移。 设备校准： 硬度计需每月用标准硬度块校准（如洛氏 HRC 标准块：20-45HRC 范围），校准误差需≤±1HRC（或 ±3HBW、±5HV）。 检查压头状态：金刚石压头无崩损、硬质合金球无变形，否则需更换。 环境要求：试验环境温度 15-25℃，湿度≤65%，避免振动（如远离机床），防止硬度计读数漂移。
2. 具体试验步骤（以常用的洛氏硬度 HRC 为例） 试样放置：将制备好的试样平稳放在硬度计工作台上，确保试验面与工作台面垂直，无倾斜。 施加初载荷：启动硬度计，缓慢施加 98N 初载荷，待指针稳定后（约 5s），将硬度计表盘归零。 施加主载荷：匀速施加 1471N 主载荷（加载时间 2-3s），保持载荷10-15s（确保材料充分变形）。 卸除主载荷：缓慢卸除主载荷（保留初载荷），待指针稳定后，读取表盘上的 HRC 硬度值。 重复测量：同一试样需在不同位置测量2 个点（两点间距≥3mm，且远离试样边缘≥2mm），取两点平均值作为该试样的硬度值；每批次螺栓需随机抽取3 个试样进行试验（按 GB/T 3098.1 规定，批量≤5000 件时取样 3 件）。 若用维氏硬度（HV）：步骤类似，但需测量压痕的两条对角线长度（jingque到 0.001mm），按公式 HV = 0.1891×F/d²（F 为载荷，d 为对角线平均值）计算硬度值。
四、结果判定（不同性能等级硬度范围） 根据 GB/T 3098.1-2010，M20 高强螺栓各性能等级的硬度合格范围如下，需确保所有试样硬度均在对应区间内： 性能等级 洛氏硬度（HRC） 布氏硬度（HBW） 维氏硬度（HV） 不合格判定依据 8.8 级 20 - 32 229 - 302 240 - 310 任一试样硬度超出范围；同一试样两点差＞3HRC（或 5HBW、8HV） 10.9 级 29 - 39 285 - 353 300 - 370 任一试样硬度超出范围；同一试样两点差＞3HRC（或 5HBW、8HV） 12.9 级 34 - 44 324 - 388 340 - 400 任一试样硬度超出范围；同一试样两点差＞3HRC（或 5HBW、8HV） 复验规则：若首次试验有 1 个试样不合格，需从同批次中加倍取样（6 个） 复验；若复验仍有 1 个及以上不合格，则该批次螺栓判定为不合格，需报废或重新热处理。
五、关键注意事项（避免试验误差） 试样温度：螺栓需从热处理炉中冷却至室温（20±5℃） 后再试验，避免高温导致硬度值偏低（金属热态时塑性高，压痕偏大）。 压痕位置：严禁在螺栓的螺纹牙尖、牙底、头部棱角处测量（这些部位应力集中，硬度值偏高，不代表整体性能）。 设备维护：硬度计每使用 100 次或更换压头后，需重新用标准块校准；长期闲置后，需空运行 3-5 次再试验。 读数精度：洛氏硬度读数jingque到 0.5HRC，维氏硬度jingque到 1HV，布氏硬度jingque到 1HBW，避免估读误差。 破坏性提示：若螺栓尺寸较小（如 M20 杆部直径 20mm，取样后可能破坏螺纹），需提前确认试验是否为 “破坏性检测”，避免浪费成品。
通过以上流程，可准确检测 M20 高强螺栓的硬度，确保其力学性能（如抗拉强度、屈服强度）满足设计要求，避免在工程中因硬度不合格导致螺栓断裂、连接失效等安全隐患。