不锈钢螺栓屈服强度试验是评估螺栓在受力时抵抗塑性变形能力的关键力学性能测试，直接关系到螺栓在工程应用中的安全性和可靠性（如机械连接、建筑结构、航空航天等场景）。以下从试验原理、适用标准、试验流程、关键注意事项及数据处理等方面，进行全面且详细的说明。

一、试验核心原理

屈服强度是指材料从 “弹性变形阶段” 过渡到 “塑性变形阶段” 的临界应力值 —— 当螺栓受力达到该值时，即使外力不再增加，螺栓仍会发生不可逆的塑性变形（即 “屈服”）。不锈钢螺栓的屈服特性分为两种，试验方法需对应区分：

明显屈服现象（如部分奥氏体不锈钢）：受力时应力会出现 “平台期”（应力不增但应变增加），取平台期的最小应力作为下屈服强度（\(R_{eL}\)）。

无明显屈服现象（如马氏体、铁素体不锈钢）：无法观察到应力平台，需通过 “规定非比例延伸强度” 间接表征，常用 **\(R_{p0.2}\)**（即当螺栓的塑性延伸率达到 0.2% 时对应的应力，视为等效屈服强度）。

二、适用标准

试验需严格遵循国际或国家通用标准，确保数据的准确性和可比性，常用标准如下：

标准类别

标准编号 / 名称

核心适用范围

国际标准（ISO） ISO 898-1:2019 《紧固件机械性能 第 1 部分：螺栓、螺钉和螺柱》 全球通用，覆盖不锈钢及碳钢螺栓

国家标准（GB） GB/T 3098.1-2010 《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 中国境内强制 / 推荐标准

美国标准（ASTM） ASTM A370-2023 《钢产品力学性能试验标准试验方法》 北美地区常用，含不锈钢螺栓测试

三、试验前准备

1. 试验样品要求

样品数量：按标准或工程需求确定，通常每组至少 3 个螺栓（避免单个样品的偶然误差）。

样品状态：

需与实际使用状态一致（如是否经过热处理、表面处理：钝化、镀锌等，表面处理可能影响局部应力分布）；

螺栓无损伤（如螺纹变形、表面裂纹、锈蚀），否则会导致试验数据失真；

若螺栓长度较短（如≤10mm），需采用 “加长杆”（同材质、同热处理状态）焊接或机械连接，确保夹持稳定。

2. 试验设备

万能材料试验机：量程需匹配螺栓预期屈服力（通常选择螺栓屈服力的 1.5-2 倍量程，避免量程过大导致精度不足），且需经计量校准（校准周期一般为 1 年）。

引伸计：用于精确测量螺栓的轴向应变（关键！尤其是无明显屈服的不锈钢，需通过引伸计捕捉 0.2% 非比例延伸），引伸计标距需符合标准（如螺栓有效长度≥引伸计标距，常用标距为 25mm、50mm）。

夹持工具：根据螺栓头部类型选择（如六角头用 V 型钳口，圆柱头用平口钳口），钳口需清洁无磨损，避免夹持时损伤螺栓或导致滑移。

辅助工具：卡尺（测量螺栓直径、有效长度，精度≥0.01mm）、标记笔（标记引伸计安装位置）。

四、详细试验流程

步骤 1：样品尺寸测量

用卡尺测量螺栓的公称直径（d） 和有效长度（Lₑ）（有效长度指螺纹部分的受力长度，按标准计算），每个尺寸测量 3 次，取平均值（用于后续应力计算：应力 = 力 / 横截面积，横截面积\(A=πd²/4\)）。

检查螺栓表面：无裂纹、无锈蚀、螺纹无变形，若有缺陷需剔除样品。

步骤 2：设备调试与引伸计安装

开启万能材料试验机，预热 30 分钟（确保设备稳定性），选择 “拉伸试验” 模式，设置试验参数：

加载速率：按标准要求（GB/T 3098.1 规定，屈服前加载速率为 2-20MPa/s，避免速率过快导致屈服强度偏高，速率过慢导致试验时间过长）；

数据采集频率：≥10Hz（确保捕捉到屈服点的应力 - 应变变化）。

安装引伸计：将引伸计的两个夹头分别固定在螺栓有效长度的两端（标记位置），确保引伸计与螺栓轴线平行，且夹持力适中（过松会滑移，过紧会导致额外应力）。

步骤 3：样品夹持

将螺栓安装在万能材料试验机的上下钳口：

上钳口夹持螺栓头部，下钳口夹持螺栓尾部（或加长杆），确保螺栓轴线与试验机加载轴线重合（偏差≤1°，否则会产生附加弯矩，导致屈服强度测量值偏低）；

轻轻预加载（加载至预期屈服力的 5% 以内），消除钳口与螺栓的间隙，同时检查引伸计数据是否正常（应变初始值应为 0 或接近 0）。

步骤 4：加载与数据记录

启动试验机，按设定速率匀速加载，实时观察 “应力 - 应变曲线”（试验机软件自动绘制）：

有明显屈服现象：当曲线出现 “平台”（应力不再增加，应变持续增加）时，记录平台期的最小应力值，即为下屈服强度（\(R_{eL}\)）；

无明显屈服现象：继续加载至应变达到 0.2%（引伸计实时显示），此时对应的应力值即为规定非比例延伸强度（\(R_{p0.2}\)）（部分试验机可自动计算该值，原理是：在应力 - 应变曲线上，从原点作一条与弹性阶段斜率相同的直线，该直线与应变 = 0.2% 处横线的交点即为\(R_{p0.2}\)）。

加载至屈服后，可继续加载至断裂（用于获取抗拉强度，但屈服强度试验可在确认屈服点后停止加载，避免样品损坏影响复检）。

步骤 5：试验后处理

停止加载，卸载后取下样品和引伸计，检查引伸计是否损坏；

观察样品变形：有明显屈服的样品会出现 “颈缩”（局部直径变小），无明显屈服的样品变形均匀，记录样品外观状态（如是否断裂、断裂位置是否在有效长度内，若断裂在钳口附近，数据无效需重新试验）。