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

  屈服強度

  當(dāng)外力超過材料的彈性極限之后,此時材料會發(fā)生塑性變形,即卸載之后材料后保留部分殘余變形。當(dāng)外力繼續(xù)增加達(dá)到一定值之后,就會出現(xiàn)外力不增加或者減少而試樣仍然繼續(xù)伸長,表現(xiàn)在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上就是出現(xiàn)平臺或者鋸齒狀的峰谷,這種現(xiàn)象就稱之為屈服現(xiàn)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(yīng)的屈服階段的最小力稱為下屈服力。相應(yīng)的強度即為屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。

應(yīng)力-應(yīng)變曲線

 

  屈服強度的測定

  無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料需測量其規(guī)定非比例延伸強度或規(guī)定殘余伸長應(yīng)力,而有明顯屈服現(xiàn)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(yīng)力一般小于10N/mm^2,曲線至少要繪制到屈服階段結(jié)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(yīng)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,F(xiàn)e為屈服時的恒定力。

  上屈服強度計算公式:Reh = Feh / So,F(xiàn)eh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,F(xiàn)el為不到初始瞬時效應(yīng)的最小力Fel。 

  2. 指針法

  試驗時,當(dāng)測力度盤的指針首次停止轉(zhuǎn)動的恒定力或者指針首次回轉(zhuǎn)前的最大力或者不到初始瞬時效應(yīng)的最小力,分別對應(yīng)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(yīng)力判為上屈服強度,不管其后峰值應(yīng)力大小如何。 
  • 屈服階段中出現(xiàn)2個或2個以上的極小值應(yīng)力,舍去第一個極小值應(yīng)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(yīng)力,則取為下屈服強度。 
  • 屈服階段出現(xiàn)平臺,平臺應(yīng)力判定為下屈服強度。如出現(xiàn)多個平臺且后者高于前者,取第一個平臺應(yīng)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(tǒng)的強度設(shè)計方法,對塑性材料,以屈服強度為標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定許用應(yīng)力[σ] = σys / n,安全系數(shù)n一般取2或更大,對脆性材料,以抗拉強度為標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定許用應(yīng)力[σ] = σb /n,安全系數(shù)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(xué)行為和工藝性能的大致度量。例如材料屈服強度增高,對應(yīng)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(biāo)。 

  影響屈服強度的因素

  影響屈服強度的內(nèi)在因素有:結(jié)合鍵、組織、結(jié)構(gòu)、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(jié)合鍵的影響是根本性的。從組織結(jié)構(gòu)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(xì)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(xì)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(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)。隨著溫度的降低與應(yīng)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(yīng)變速率特別敏感,這導(dǎo)致了鋼的低溫脆化。應(yīng)力狀態(tài)的影響也很重要。雖然屈服強度是反映材料的內(nèi)在性能的一個本質(zhì)指標(biāo),但應(yīng)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。

來源:嘉峪檢測網(wǎng)