螺栓的原材料直接决定了其性能和适用场景。不锈钢螺栓通常采用奥氏体不锈钢制成，这种材料具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性，因此非常适合用于潮湿或腐蚀性环境。然而，不锈钢螺栓的强度相对较低，一般不超过 800MPa，在对强度要求极高的场合并不适用。
高强度螺栓则由高强度钢材制成，常见的高强度钢材包括 45 钢、20MnTiB 等。这些钢材的屈服强度大于 400MPa，抗拉强度在 500 至 1200MPa 之间，并且具有良好的焊接性能。高强度螺栓的强度等级较高，常见的有 8.8 级和 10.9 级，能够承受较大的载荷，适用于需要高承载能力的连接结构。
以 304 不锈钢和 45 钢为例，我们可以更直观地对比不锈钢螺栓和高强度螺栓原材料的差异： 原材料的显著差异使得它们在失效方式上表现出不同的特性。螺栓主要的失效方式有：断裂失效、疲劳失效、腐蚀失效和氢脆失效。
断裂失效作为最常见的螺栓失效形式，拉伸载荷是其主因，而拉伸载荷下的螺栓连接失效模式又分为两种： 在拉伸过程中，不锈钢螺栓会经历一个“身材管理”过程，螺杆逐渐变细，横截面积减小，最终导致断裂。这种失效模式常见于延展性较高的材料，断裂前通常伴随明显的塑性变形。 主要表现为螺纹的剪切破坏，通常发生在螺母或螺栓的啮合螺纹处。当螺纹承受的剪切应力超过材料的剪切强度时，螺纹会被剪断或从螺栓上剥离。虽然剥离失效主要取决于材料的剪切强度，但材料的延展性也会对其产生影响。 由此可知，材料的延展性能决定了其承受负载时的塑性变形能力。延展性较高的材料能够承受较大的塑性变形，因此更容易表现为明显的颈缩现象；而延展性较低的材料则更容易因剪切应力集中而发生剥离失效。
为了直观验证断裂失效模式的具体差异，我们从拉伸试验和有限元分析进行验证。试验设置如下：
选取市场上常见的不锈钢螺栓（SUS 316）和高强度螺栓（10.9级）。
使用拉伸试验机对螺栓进行拉伸测试，记录载荷-位移曲线，观察失效模式。
采用ABAQUS有限元软件模拟拉伸载荷下的应力分布和变形情况。
通过比较不同温度下高强度和不锈钢试样的实测数据与有限元分析数据，确认应力-应变曲线显示出良好的一致性，验证了试验结果的可靠性。
高强度螺栓和不锈钢螺栓组件在20°C和600°C下的载荷-位移响应对比如下：
虚线表示颈缩失效，实线表示剥离失效。
不锈钢螺栓在不同温度下均表现出较高的延展性，失效前能够承受较大的塑性变形，最大失效位移约为3 mm；高强度螺栓延展性较低，最大失效位移约为1.5 mm，且高温下失效位移明显大于常温时。
这是因为高强度螺栓失效时，螺牙直接被剪切掉，本身没有明显变形；而不锈钢螺栓由于显著的延展性，螺牙不会被剪切掉，而是发生明显形变。不锈钢螺栓通过塑性变形吸收能量，表现为渐进式失效；高强度螺栓因低延展性，更易因应力集中导致螺纹剪切或脆性断裂，表现为突然剥离或断裂。
有限元分析试验结果显示，颈缩失效和剥离失效的载荷 - 位移响应图与实际试验数据高度吻合，进一步证实了不锈钢螺栓在高温下具有更好的延展性和抗剥离性能。颈缩失效表现出更具延展性的响应，而剥离失效在螺栓达到承载能力时导致载荷突然下降。
通过应力分布图，可以清晰地看到不锈钢螺栓在螺纹啮合处的应力集中程度较低，而高强度螺栓则表现出较高的应力集中，这与其较低的延展性和较高的剥离风险相对应。
L.S.ENGINEER Experience and Summary
不锈钢螺栓是“瘦身求生”专家，靠延展性逐步变形吸收能量，3mm的失效位移是传统高强钢的2倍，自带预警机制。
高强度螺栓则是“脆性猝死”代表，低延展性使其受载时螺牙易直接剪切，无变形预警。
希望这次的分享，能让大家在螺栓选型时，做出更明智、更安全的决策，毕竟，合适的螺栓，才是连接安全的基石。
