螺栓的屈服強度是衡量其抗塑性變形能力的核心力學(xué)性能指標，直接決定了螺栓在機械連接中的承載極限和安全裕度。其測定需遵循標準化的拉伸試驗方法，核心是通過施加軸向拉力并分析力 - 變形曲線，確定螺栓材料開始發(fā)生塑性變形時的應(yīng)力值。以下從基本概念、標準依據(jù)、測定流程、關(guān)鍵要點四個維度展開詳細說明。

 一、核心概念：螺栓屈服強度的兩種類型 螺栓材料按拉伸曲線特征，分為 “有明顯屈服階段” 和 “無明顯屈服階段” 兩類，對應(yīng)不同的屈服強度定義，需先明確區(qū)分： 類型 定義說明 適用材料舉例 屈服點（σ?） 材料拉伸時，應(yīng)力達到某一值后，力不增加（或小幅波動）但變形持續(xù)增大的應(yīng)力值。 分為 “上屈服點（σ??）”（首次下降前的最大應(yīng)力）和 “下屈服點（σ??）”（穩(wěn)定屈服階段的最小應(yīng)力），通常以下屈服點作為評定依據(jù)。 低碳鋼、部分低合金鋼（如 Q235、4.8 級螺栓） 規(guī)定非比例延伸強度（σ?） 當材料無明顯屈服階段時，人為規(guī)定一個 “非比例延伸率”（通常為 0.2%），對應(yīng)此延伸率的應(yīng)力值，記為σ??.?（最常用）。 物理意義：材料產(chǎn)生 0.2% 塑性變形時的應(yīng)力，可近似替代屈服強度。 中高碳鋼調(diào)質(zhì)件（如 8.8 級螺栓）、不銹鋼、合金鋼 注：工業(yè)中 8.8 級及以上高強度螺栓（如 10.9 級、12.9 級）多為中碳鋼 / 合金鋼調(diào)質(zhì)處理，拉伸曲線無明顯屈服平臺，均以σ??.?作為屈服強度評定指標。 

二、測定依據(jù)：關(guān)鍵標準 螺栓屈服強度測定需滿足 “通用金屬拉伸試驗標準” 和 “緊固件專項標準”，確保試樣、設(shè)備、流程與螺栓實際使用狀態(tài)一致： 通用拉伸試驗標準（核心方法）： 中國標準：GB/T 228.1-2021《金屬材料 拉伸試驗 第 1 部分：室溫試驗方法》（等效采用 ISO 6892-1），規(guī)定了室溫（10~35℃）下拉伸試驗的通用流程、數(shù)據(jù)處理方法。 guojibiaozhun：ISO 6892-1:2019、ASTM E8/E8M-21（美國標準）。 螺栓專項標準（試樣與性能要求）： 中國標準：GB/T 3098.1-2010《緊固件機械性能 螺栓、螺釘和螺柱》，明確不同性能等級螺栓（如 4.8 級、8.8 級、12.9 級）的屈服強度最低要求（如 8.8 級螺栓 σ?/σ??.?≥640MPa），并規(guī)定試樣的制備要求（需與螺栓本體材質(zhì)、熱處理狀態(tài)一致）。 guojibiaozhun：ISO 898-1:2019。

 三、詳細測定流程 螺栓屈服強度測定需嚴格遵循 “試樣準備→設(shè)備校準→試驗加載→數(shù)據(jù)處理→結(jié)果判定” 五步流程，每一步均需控制誤差：

 1. 試樣準備：確保代表性與一致性 試樣是測定結(jié)果的核心，需滿足 “與螺栓本體同源” 原則，避免因試樣差異導(dǎo)致結(jié)果失真： 試樣選?。簭耐慌?、同一熱處理爐號的螺栓中隨機抽?。ㄍǔ３槿?3~5 個試樣，取平均值），需保留螺栓的 “桿部”（螺紋部分需去除，避免螺紋牙型導(dǎo)致應(yīng)力集中）。 試樣加工： 按 GB/T 228.1 要求加工為 “圓形比例試樣”（標距段直徑 d?、標距長度 L?需符合標準，如 L?=5d?或 L?=10d?）； 標距段表面粗糙度 Ra≤1.6μm，無劃痕、裂紋、夾雜等缺陷； 若螺栓桿部直徑較?。ㄈ?M8 以下），可采用 “全截面試樣”（無需加工標距段，直接用桿部作為試驗段）。 尺寸測量：用千分尺（精度 0.001mm）測量標距段的直徑 d?（至少測 3 個截面，取平均值），計算原始橫截面積S?=πd?2/4（S?是后續(xù)應(yīng)力計算的關(guān)鍵參數(shù)）。 

2. 設(shè)備準備與校準：控制系統(tǒng)誤差 試驗設(shè)備需定期校準（通常每年 1 次），確保力值、位移 / 應(yīng)變測量精度： 核心設(shè)備： wanneng材料試驗機（量程需覆蓋試樣預(yù)期最大拉力，力值精度≤±1%）； 引伸計（用于測量標距段的微小應(yīng)變，精度需達到 ±0.5%，優(yōu)先選用 “軸向引伸計”，避免試驗機機架變形影響位移測量）。 校準要求： 力值校準：用標準砝碼或經(jīng)認證的力傳感器校準試驗機的力值顯示； 引伸計校準：用標準量塊校準引伸計的應(yīng)變測量精度； 加載速率校準：確保試驗機加載速率符合 GB/T 228.1 要求（彈性階段加載速率：2~20MPa/s；屈服階段：≤10MPa/s，避免加載過快導(dǎo)致材料發(fā)熱或過慢導(dǎo)致蠕變）。

 3. 試驗加載：記錄力 - 應(yīng)變曲線 加載過程需平穩(wěn)，實時采集力（F）與應(yīng)變（ε）數(shù)據(jù)，生成 “力 - 應(yīng)變曲線”（或 “應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線”）： 安裝試樣：將試樣兩端裝夾在試驗機的上下夾頭中，確保試樣軸線與試驗機加載軸線同軸（偏心加載會導(dǎo)致應(yīng)力集中，使測得的屈服強度偏高，同軸度誤差需≤5%）。 安裝引伸計：將引伸計固定在試樣的標距段上，確保引伸計的測量軸線與試樣軸線一致，避免打滑。 開始加載： 先以較低速率預(yù)加載（約為預(yù)期屈服力的 10%），消除試樣與夾頭的間隙，卸載至 0； 按標準加載速率勻速加載，直至試樣屈服（有明顯屈服點時，觀察到力值下降或波動；無明顯屈服點時，加載至應(yīng)變達到 0.5% 以上，確保覆蓋 0.2% 非比例延伸段）； 實時記錄力（F）與應(yīng)變（ε）的對應(yīng)數(shù)據(jù)，生成曲線。 試驗結(jié)束：達到屈服階段后，可停止加載（無需拉斷，除非需測定抗拉強度），卸載后取下試樣和引伸計。 

4. 數(shù)據(jù)處理：確定屈服強度 根據(jù) “力 - 應(yīng)變曲線”，分兩種情況計算屈服強度： 情況 1：有明顯屈服點（σ?） 從力 - 應(yīng)變曲線中識別 “下屈服點對應(yīng)的力（F??）”：即屈服階段中力值穩(wěn)定的最小力（若有波動，取波動段的平均值）； 計算屈服強度：σ?? = F?? / S?（S?為試樣原始橫截面積）。 情況 2：無明顯屈服點（σ??.?） 采用 “平行線法” 計算（GB/T 228.1 規(guī)定的標準方法）： 在應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線的彈性段（初始直線段）上，作一條與彈性段平行的直線，該直線與應(yīng)變軸的交點為 “非比例延伸率 ε?=0.2%”（即 0.002）； 找到該平行線與應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線的交點，對應(yīng)的應(yīng)力值即為 σ??.?； 公式計算：先找到對應(yīng) ε?=0.2% 的力 F??.?，再計算σ??.? = F??.? / S?。 示例：某 8.8 級螺栓試樣，d?=10mm（S?=78.54mm2），加載后測得 F??.?=50kN，則 σ??.?=50000N / 78.54mm2≈636MPa，接近 8.8 級螺栓的最低要求（640MPa），判定為合格（允許 ±5% 誤差）。

 5. 結(jié)果判定 對比測定值與 GB/T 3098.1 中對應(yīng)性能等級螺栓的屈服強度要求（如 4.8 級 σ?≥320MPa，12.9 級 σ??.?≥1100MPa）； 若 3 個試樣的測定值均≥最低要求，且離散度≤10%，則判定該批次螺栓屈服強度合格；若有 1 個試樣不合格，需加倍取樣復(fù)試，復(fù)試全部合格則判定合格，否則不合格。 

四、關(guān)鍵注意事項（避坑指南） 避免偏心加載：試樣裝夾時若軸線偏移，會導(dǎo)致測得的屈服強度偏高（誤差可達 10% 以上），需通過 “對中夾具” 或 “預(yù)加載調(diào)心” 確保同軸。 引伸計的選擇與安裝：小直徑螺栓（如 M6 以下）需選用小量程引伸計（如 0~5mm），避免引伸計量程過大導(dǎo)致應(yīng)變測量精度不足；安裝時需緊貼試樣，防止打滑。 試樣與螺栓本體一致性：嚴禁用 “單獨鍛造的試樣” 替代螺栓本體加工試樣，否則無法反映螺栓實際的熱處理狀態(tài)（如調(diào)質(zhì)后的硬度、組織），導(dǎo)致結(jié)果無效。 加載速率控制：加載過快（如超過 20MPa/s）會使材料產(chǎn)生 “動態(tài)硬化”，測得的屈服強度偏高；過慢（如低于 1MPa/s）會導(dǎo)致材料蠕變，測得值偏低，需嚴格按標準控制。 環(huán)境溫度：試驗需在室溫（10~35℃）下進行，低溫會使屈服強度升高，高溫會使屈服強度降低（如超過 100℃，合金鋼屈服強度可能下降 5%~10%）。

 五、常見誤區(qū) 用硬度換算屈服強度：部分人會用 “布氏硬度 HB” 或 “洛氏硬度 HRC” 通過經(jīng)驗公式（如 σ?≈0.36HB）換算屈服強度，但此方法誤差大（可達 ±15%），僅適用于初步篩查，不能替代拉伸試驗。 忽略螺紋的影響：直接用帶螺紋的螺栓進行拉伸試驗，螺紋牙型會導(dǎo)致應(yīng)力集中，測得的 “屈服強度” 實際是螺紋根部的斷裂應(yīng)力，而非材料本身的屈服強度，必須去除螺紋加工為光滑試樣。

 綜上，螺栓屈服強度測定是一項嚴謹?shù)臉藴驶囼?，需從試樣、設(shè)備、流程三方面嚴格控制，才能確保結(jié)果準確、可靠，為螺栓的選型和連接設(shè)計提供有效依據(jù)。

M20 高強螺栓（常見性能等級為 8.8 級、10.9 級、12.9 級）的硬度試驗是驗證其調(diào)質(zhì)處理（淬火 + 高溫回火）質(zhì)量、確保力學(xué)性能達標的關(guān)鍵檢測項目，需嚴格遵循國家標準規(guī)范執(zhí)行。以下從試驗依據(jù)、適用方法、試驗流程、結(jié)果判定、注意事項五個維度詳細說明： 

一、試驗核心依據(jù)標準 國內(nèi)高強螺栓硬度試驗需嚴格參照 GB/T 3098.1-2010《緊固件機械性能 螺栓、螺釘和螺柱》，該標準明確規(guī)定了不同性能等級螺栓的硬度范圍、試驗方法及取樣要求，是試驗的唯一技術(shù)準則。 

二、適用硬度試驗方法及原理 高強螺栓硬度試驗需根據(jù)性能等級選擇合適的方法（避免硬度超出儀器測量范圍導(dǎo)致誤差），常用三種方法對比如下： 試驗方法 壓頭類型 適用性能等級 核心原理 優(yōu)勢 洛氏硬度（HRC） 120° 金剛石圓錐 8.8 級、10.9 級、12.9 級 施加初載荷（98N）+ 主載荷（1471N），測量壓痕深度差 操作快、壓痕小，適合成品螺栓非破壞性檢測 布氏硬度（HBW） 硬質(zhì)合金球（Φ10mm） 8.8 級（硬度較低） 施加 3000kgf（29420N）載荷，測量壓痕直徑計算硬度 結(jié)果穩(wěn)定、代表性強，適合低硬度范圍檢測 維氏硬度（HV） 正四棱錐金剛石 10.9 級、12.9 級（高硬度） 施加 10kgf（98.07N）或 30kgf（294.2N）載荷，測量壓痕對角線 精度高、可測范圍廣，適合微小區(qū)域（如螺紋牙型）檢測 注：12.9 級 M20 螺栓因硬度較高（HV 324-388），優(yōu)先用維氏硬度（HV） 或洛氏硬度（HRC）；8.8 級優(yōu)先用布氏硬度（HBW） 或洛氏（HRC）。 

三、完整試驗流程 1. 試驗前準備 試樣制備（關(guān)鍵：取樣部位需代表性，避免應(yīng)力集中區(qū)）： 成品螺栓：優(yōu)先在頭部支承面下方 1-2mm 處（或桿部橫截面中心區(qū)）取樣，需用砂輪 / 銑床打磨試樣表面，去除氧化皮、油污，確保表面粗糙度 Ra≤1.6μm（避免壓痕變形）。 若檢測螺紋部位：需在螺紋牙型中部（避開牙尖、牙底）取樣，必要時用專用夾具固定螺栓，防止試驗時位移。 設(shè)備校準： 硬度計需每月用標準硬度塊校準（如洛氏 HRC 標準塊：20-45HRC 范圍），校準誤差需≤±1HRC（或 ±3HBW、±5HV）。 檢查壓頭狀態(tài)：金剛石壓頭無崩損、硬質(zhì)合金球無變形，否則需更換。 環(huán)境要求：試驗環(huán)境溫度 15-25℃，濕度≤65%，避免振動（如遠離機床），防止硬度計讀數(shù)漂移。 

2. 具體試驗步驟（以常用的洛氏硬度 HRC 為例） 試樣放置：將制備好的試樣平穩(wěn)放在硬度計工作臺上，確保試驗面與工作臺面垂直，無傾斜。 施加初載荷：啟動硬度計，緩慢施加 98N 初載荷，待指針穩(wěn)定后（約 5s），將硬度計表盤歸零。 施加主載荷：勻速施加 1471N 主載荷（加載時間 2-3s），保持載荷10-15s（確保材料充分變形）。 卸除主載荷：緩慢卸除主載荷（保留初載荷），待指針穩(wěn)定后，讀取表盤上的 HRC 硬度值。 重復(fù)測量：同一試樣需在不同位置測量2 個點（兩點間距≥3mm，且遠離試樣邊緣≥2mm），取兩點平均值作為該試樣的硬度值；每批次螺栓需隨機抽取3 個試樣進行試驗（按 GB/T 3098.1 規(guī)定，批量≤5000 件時取樣 3 件）。 若用維氏硬度（HV）：步驟類似，但需測量壓痕的兩條對角線長度（jingque到 0.001mm），按公式 HV = 0.1891×F/d2（F 為載荷，d 為對角線平均值）計算硬度值。

 四、結(jié)果判定（不同性能等級硬度范圍） 根據(jù) GB/T 3098.1-2010，M20 高強螺栓各性能等級的硬度合格范圍如下，需確保所有試樣硬度均在對應(yīng)區(qū)間內(nèi)： 性能等級 洛氏硬度（HRC） 布氏硬度（HBW） 維氏硬度（HV） 不合格判定依據(jù) 8.8 級 20 - 32 - 310 任一試樣硬度超出范圍；同一試樣兩點差＞3HRC（或 5HBW、8HV） 10.9 級 29 - 39 - 370 任一試樣硬度超出范圍；同一試樣兩點差＞3HRC（或 5HBW、8HV） 12.9 級 34 - 44 - 400 任一試樣硬度超出范圍；同一試樣兩點差＞3HRC（或 5HBW、8HV） 復(fù)驗規(guī)則：若首次試驗有 1 個試樣不合格，需從同批次中加倍取樣（6 個） 復(fù)驗；若復(fù)驗仍有 1 個及以上不合格，則該批次螺栓判定為不合格，需報廢或重新熱處理。 

五、關(guān)鍵注意事項（避免試驗誤差） 試樣溫度：螺栓需從熱處理爐中冷卻至室溫（20±5℃） 后再試驗，避免高溫導(dǎo)致硬度值偏低（金屬熱態(tài)時塑性高，壓痕偏大）。 壓痕位置：嚴禁在螺栓的螺紋牙尖、牙底、頭部棱角處測量（這些部位應(yīng)力集中，硬度值偏高，不代表整體性能）。 設(shè)備維護：硬度計每使用 100 次或更換壓頭后，需重新用標準塊校準；長期閑置后，需空運行 3-5 次再試驗。 讀數(shù)精度：洛氏硬度讀數(shù)jingque到 0.5HRC，維氏硬度jingque到 1HV，布氏硬度jingque到 1HBW，避免估讀誤差。 破壞性提示：若螺栓尺寸較?。ㄈ?M20 桿部直徑 20mm，取樣后可能破壞螺紋），需提前確認試驗是否為 “破壞性檢測”，避免浪費成品。 

通過以上流程，可準確檢測 M20 高強螺栓的硬度，確保其力學(xué)性能（如抗拉強度、屈服強度）滿足設(shè)計要求，避免在工程中因硬度不合格導(dǎo)致螺栓斷裂、連接失效等安全隱患。