螺栓实物屈服强度检测 螺栓等级检测

螺栓实物屈服强度检测 螺栓等级检测

螺栓作为机械连接的核心紧固件，其屈服强度和性能等级直接决定连接的承载能力与安全性，尤其是高强度螺栓（如 8.8 级及以上），需通过严格检测验证其性能。以下从螺栓实物屈服强度检测和螺栓等级（性能等级）检测两方面详细说明：

一、螺栓实物屈服强度检测

屈服强度（或规定非比例延伸强度）是螺栓抵抗塑性变形的临界指标，实物检测需模拟实际受力状态，确保结果反映螺栓真实承载能力。

1. 检测核心意义

螺栓在装配时需预紧至接近屈服强度（避免过度变形或断裂），屈服强度不足会导致连接松动（塑性变形后预紧力下降）；过高则可能脆断（尤其低温或冲击环境）。实物检测需直接针对成品螺栓，而非仅依赖原材料测试。

2. 主要检测方法：拉伸试验（首选，符合 GB/T 3098.1 核心要求）

（1）试样制备与夹持

试样要求：直接采用成品螺栓（保留螺纹、头部等完整结构），长度不足时可焊接延长段（仅限非受力部位，避免影响测试段）。

夹持方式：

螺纹部分：使用与螺栓规格匹配的螺纹夹头（如 M10 螺栓用 M10 内螺纹夹头），确保夹持力作用于螺纹根部（有效应力段），避免打滑或夹伤螺纹；

头部：对全螺纹螺栓，若长度较短，可夹持头部（需确保头部强度高于杆部，避免头部先断裂）。

（2）试验过程与屈服判定

加载速率：按 GB/T 228.1，弹性阶段速率≤30MPa/s，屈服阶段≤10MPa/s，避免速率过快导致结果偏高。

屈服强度判定：

有明显屈服现象（如中碳钢淬火回火螺栓）：测下屈服强度（ReL）—— 屈服阶段中力不增加但变形持续增加的最小应力；

无明显屈服现象（如奥氏体不锈钢螺栓）：测规定非比例延伸强度（Rp0.2）—— 试样产生 0.2% 塑性变形时的应力（螺栓检测中最常用，替代屈服强度）。

（3）结果有效性判断

断裂位置需在螺栓杆部或螺纹有效段（距头部或夹头≥1.5 倍直径），若在夹持端或头部断裂，结果无效，需重新测试；

至少测试 3 个样品，取平均值（偏差需≤5%，否则需排查材质均匀性）。

3. 标准依据与典型指标

核心标准：GB/T 3098.1《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》、ISO 898-1；

典型性能等级的屈服强度要求：

4.6 级：ReL≥240MPa；

8.8 级：ReL≥640MPa；

10.9 级：ReL≥900MPa；

不锈钢 A2-70：Rp0.2≥450MPa（对应抗拉强度≥700MPa）。

4. 注意事项

避免 “试样替代”：不可用同种材质的光圆棒代替螺栓测试，因螺纹加工（冷镦、滚轧）会使表层产生加工硬化，实物屈服强度通常高于光棒；

高温 / 低温环境螺栓：需在对应温度下测试（如汽轮机螺栓需测 300℃屈服强度），按 GB/T 4338 执行。

二、螺栓等级（性能等级）检测

螺栓等级（性能等级）是按抗拉强度和屈服强度划分的质量标识（如 “8.8 级”），等级检测需通过多维度验证（非单一指标），确保标识与实际性能一致。

1. 性能等级的定义与标识

等级含义：以 “数字。数字” 表示（碳钢 / 合金结构钢），前一位 ×100 为抗拉强度下限（MPa），后一位 ×10 为屈服强度与抗拉强度的比值（屈强比）。

例：8.8 级→抗拉强度≥800MPa，屈服强度≥800×0.8=640MPa；

不锈钢螺栓：用 “A2-70” 表示，A2 为材质（奥氏体不锈钢），70 表示抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥450MPa（Rp0.2）。

头部标识：标准螺栓头部需压印等级标记（如 “8.8”“10.9”）、厂家标识，可作为初步筛查依据（无标识或模糊可能为不合格品）。

2. 等级检测的核心项目（缺一不可）

（1）力学性能验证（核心）

抗拉强度（Rm）：通过拉伸试验测定，需≥等级规定下限（如 10.9 级 Rm≥1000MPa）；

屈服强度（ReL 或 Rp0.2）：需≥等级对应的屈强比计算值（如 8.8 级 ReL≥640MPa）；

断后伸长率（A）：确保韧性（如 8.8 级 A≥12%，避免脆断）。

（2）硬度测试（快速筛查）

硬度与力学性能存在对应关系，可快速验证等级是否达标（需结合拉伸试验确认）：

碳钢 / 合金螺栓：

8.8 级：22-32HRC（洛氏 C 标尺）；

10.9 级：32-39HRC；

4.6 级：≤95HRB（洛氏 B 标尺）；

不锈钢螺栓（A2-70）：150-200HV（维氏，因无明显淬硬，硬度较低）。

测试位置：螺栓头部（非螺纹面），避免在螺纹牙顶测试（易产生应力集中导致结果偏高）。

（3）材质与热处理验证

材质分析：通过 X 射线荧光光谱（XRF）或直读光谱仪（OES）确认基材是否匹配等级要求：

8.8 级 / 10.9 级：需为中碳钢（如 45 钢）或合金结构钢（如 35CrMo、40Cr），含碳量 0.25%-0.5%，需含 Cr、Mo 等合金元素（提高淬透性）；

4.6 级：低碳钢（如 Q235），无需热处理；

不锈钢 A2-70：奥氏体不锈钢（如 304），含 Cr≥17%、Ni≥8%。

热处理状态：

高强度螺栓（8.8 级及以上）需经 “淬火 + 回火” 处理（回火索氏体组织），通过金相分析观察（如无网状碳化物、无过热组织）；

低碳钢螺栓（4.6 级）为热轧态或退火态（铁素体 + 珠光体）。

（4）外观与尺寸核查

螺纹精度：按 GB/T 197，8.8 级及以上螺栓通常为 6g 级螺纹（公差带），用螺纹通止规检测（通规能旋入，止规不超过 3 牙）；

头部完整性：无裂纹、缩颈（冷镦缺陷），头部与杆部过渡圆角无应力集中（避免断裂源）。

3. 常见等级检测误区

仅靠头部标识判定：部分劣质螺栓伪造 “8.8” 标识，但实际为低碳钢（无热处理），需通过拉伸试验揭穿；

硬度达标即判定合格：硬度与屈服强度并非知名线性（如热处理不当导致硬度合格但屈服强度不足），需以拉伸试验结果为准；

忽略屈强比：等级要求屈强比固定（如 8.8 级 0.8），若屈服强度过高（如 800MPa）但抗拉强度仅 800MPa（屈强比 1.0），会导致韧性不足，仍为不合格。