在了解材料屈服強(qiáng)度問題之前,我們先說說什么是拉伸試驗(yàn)機(jī)?該儀器主要是用于材料的拉伸、彎曲、壓縮、剪切等試驗(yàn)用,目的是判斷某產(chǎn)品質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。那么接下來我們要說的就是關(guān)于試驗(yàn)機(jī)做材料屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)知識。
1.工程上常用的屈服標(biāo)準(zhǔn)有三種:
1、比例極限 應(yīng)力-應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力,國際上常采用σp表示,超過σp時即認(rèn)為材料開始屈服。
2、彈性極限 試樣加載后再卸載,以不出現(xiàn)殘留的變形為標(biāo)準(zhǔn),材料能夠彈性恢復(fù)的最高應(yīng)力。國際上通常以σel表示。應(yīng)力超過σel時即認(rèn)為材料開始屈服。
3、屈服強(qiáng)度 以規(guī)定發(fā)生一定的殘留變形為標(biāo)準(zhǔn),如通常以0.2%殘留變形的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度,符號為σ0.2或σys。
2.影響屈服強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)化機(jī)制影響金屬材料的屈服強(qiáng)度,是:1)固溶強(qiáng)化;2)形變強(qiáng)化;3)沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化;4)晶界和亞晶強(qiáng)化。沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化是工業(yè)合金中提高材料屈服強(qiáng)度的常用的手段。在這幾種強(qiáng)化機(jī)制中,前三種機(jī)制在提高材料強(qiáng)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(qiáng)度又能增加塑性。
3.影響屈服強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度值也不同。我們通常所說的材料的屈服強(qiáng)度一般是指在單向拉伸時的屈服強(qiáng)度。
4.屈服強(qiáng)度的工程意義
傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,對塑性材料,以屈服強(qiáng)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(qiáng)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。
需要注意的是,按照傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,必然會導(dǎo)致片面追求材料的高屈服強(qiáng)度,但是隨著材料屈服強(qiáng)度的提高,材料的抗脆斷強(qiáng)度在降低,材料的脆斷危險(xiǎn)性增加了。
屈服強(qiáng)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(qiáng)度增高,對應(yīng)力腐蝕和氫脆就敏感;材料屈服強(qiáng)度低,冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此,屈服強(qiáng)度是材料性能中的重要指標(biāo)。
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