屈服強度的定義、測定方式、意義及其影響因素
  發布時間:2020年06月30日 點擊數:

  屈服強度

  當外力超過材料的彈性極限之后,此時材料會發生塑性變形,即卸載之后材料后保留部分殘余變形。當外力繼續增加達到一定值之后,就會出現外力不增加或者減少而試樣仍然繼續伸長,表現在應力-應變曲線上就是出現平臺或者鋸齒狀的峰谷,這種現象就稱之為屈服現象。處于平臺階段的力就是屈服力,試樣屈服時首次下降前的力稱為上屈服力,不計瞬時效應的屈服階段的最小力稱為下屈服力。相應的強度即為屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。

應力-應變曲線

 

  屈服強度的測定

  無明顯屈服現象的金屬材料需測量其規定非比例延伸強度或規定殘余伸長應力,而有明顯屈服現象的金屬材料,則可以測量其屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。一般而言,只測定下屈服強度。

  通常測定上屈服強度及下屈服強度的方法有兩種:圖示法和指針法。

  1. 圖示法

  試驗時用自動記錄裝置繪制力-夾頭位移圖。要求力軸比例為每mm所代表的應力一般小于10N/mm^2,曲線至少要繪制到屈服階段結束點。在曲線上確定屈服平臺恒定的力Fe、屈服階段中力首次下降前的最大力Feh或者不到初始瞬時效應的最小力Fel。

  屈服強度、上屈服強度、下屈服強度可以按以下公式來計算:

  屈服強度計算公式:Re = Fe / So,Fe為屈服時的恒定力。

  上屈服強度計算公式:Reh = Feh / So,Feh為屈服階段中力首次下降前的最大力。

  下屈服強度計算公式:Rel = Fel / So,Fel為不到初始瞬時效應的最小力Fel。 

  2. 指針法

  試驗時,當測力度盤的指針首次停止轉動的恒定力或者指針首次回轉前的最大力或者不到初始瞬時效應的最小力,分別對應著屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。

  上下屈服強度的判定

  • 屈服前的第一個峰值應力判為上屈服強度,不管其后峰值應力大小如何。 
  • 屈服階段中出現2個或2個以上的極小值應力,舍去第一個極小值應力,取其余極小值中最小者為下屈服強度。如果只有1個極小值應力,則取為下屈服強度。 
  • 屈服階段出現平臺,平臺應力判定為下屈服強度。如出現多個平臺且后者高于前者,取第一個平臺應力為下屈服強度。 
  • 下屈服強度一定比上屈服強度低。

  屈服強度的意義

  傳統的強度設計方法,對塑性材料,以屈服強度為標準,規定許用應力[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,規定許用應力[σ] = σb /n,安全系數n一般取6。  

  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。 

  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,即固溶強化、形變強化、沉淀強化和彌散強化、晶界和亞晶強化。其中沉淀強化和細晶強化是工業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。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。

來源:嘉峪檢測網

 

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