1.屈服點(σs)
鋼材或試樣在拉伸時,當應力超過彈性極限,即使應力不再增加,而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形,稱此現象為屈服,而產生屈服現象時的最小應力值即為屈服點。
設Ps為屈服點s處的外力,Fo為試樣斷面積,則屈服點σs =Ps/Fo(MPa),MPa稱為兆帕等于N(牛頓)/mm2,(MPa=106Pa,Pa:帕斯卡=N/m2)
2.屈服強度(σ0.2)
有的金屬材料的屈服點極不明顯,在測量上有困難,因此為了衡量材料的屈服特性,規(guī)定產生永久殘余塑性變形等于一定值(一般為原長度的0.2%)時的應力,稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度σ0.2 。
3.抗拉強度(σb)
材料在拉伸過程中,從開始到發(fā)生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。
設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力,Fo為試樣截面面積,則抗拉強度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸長率(δs)
材料在拉斷后,其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。
5.屈強比(σs/σb)
鋼材的屈服點(屈服強度)與抗拉強度的比值,稱為屈強比。屈強比越大,結構零件的可靠性越高,一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65,低合金結構鋼為0.65-0.75合金結構鋼為0.84-0.86。
6.彎曲強度:材料在彎曲負荷作用下破裂或達到規(guī)定撓度時能承受的最大應力,用N/M^2[帕]表示。
屈服強度標準
建設工程上常用的屈服標準有三種:
1、比例極限應力-應變曲線上符合線性關系的最高應力,國際上常采用σp表示,超過σp時即認為材料開始屈服。
2、彈性極限 試樣加載后再卸載,以不出現殘留的永久變形為標準,材料能夠完全彈性恢復的最高應力。國際上通常以Rel表示。應力超過Rel時即認為材料開始屈服。
3、屈服強度 以規(guī)定發(fā)生一定的殘留變形為標準,如通常以0.2%殘留變形的應力作為屈服強度,符號為Rp0.2。
影響屈服強度的因素
影響屈服強度的內在因素有:結合鍵、組織、結構、原子本性。
如將金屬的屈服強度與陶瓷、高分子材料比較可看出結合鍵的影響是根本性的。從組織結構的影響來看,可以有四種強化機制影響金屬材料的屈服強度,這就是:(1)固溶強化;(2)形變強化;(3)沉淀強化和彌散強化;(4)晶界和亞晶強化。沉淀強化和細晶強化是工業(yè)合金中提高材料屈服強度的最常用的手段。在這幾種強化機制中,前三種機制在提高材料強度的同時,也降低了塑性,只有細化晶粒和亞晶,既能提高強度又能增加塑性。
影響屈服強度的外在因素有:溫度、應變速率、應力狀態(tài)。
隨著溫度的降低與應變速率的增高材料的屈服強度升高,尤其是體心立方金屬對溫度和應變速率特別敏感,這導致了鋼的低溫脆化。應力狀態(tài)的影響也很重要。雖然屈服強度是反映材料的內在性能的一個本質指標,但應力狀態(tài)不同,屈服強度值也不同。我們通常所說的材料的屈服強度一般是指在單向拉伸時的屈服強度。
屈服強度的工程意義
傳統(tǒng)的強度設計方法,對塑性材料,以屈服強度為標準,規(guī)定許用應力[σ]=σys/n,安全系數n一般取2或更大,對脆性材料,以抗拉強度為標準,規(guī)定許用應力[σ]=σb/n,安全系數n一般取6。
需要注意的是,按照傳統(tǒng)的強度設計方法,必然會導致片面追求材料的高屈服強度,但是隨著材料屈服強度的提高,材料的抗脆斷強度在降低,材料的脆斷危險性增加了。
屈服強度不僅有直接的使用意義,在工程上也是材料的某些力學行為和工藝性能的大致度量。例如材料屈服強度增高,對應力腐蝕和氫脆就敏感;材料屈服強度低,冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此,屈服強度是材料性能中不可缺少的重要指標
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