Переход к содержанию страницы

Предел текучести, верхний или нижний

Что описывает предел текучести?

Предел текучести Re (yield strength) - это характеристика материала, ее определяют с помощью испытания на растяжение (например, серия стандарта ISO 6892 (для металлических материалов) или серия стандарта ISO 527 (для пластмасс и композитов)). Предел текучести указывается в МПа (мегапаскалях) или Н/мм².

Зачастую можно определять верхний предел текучести ReH и нижний предел текучести ReL.

Верхний предел текучести обозначает напряжение, вплоть до которого у материала при растягивающем нагружении не возникает длительная пластичная деформация. Материал хотя и деформируется, но после спада растягивающего напряжения снова возвращается в исходную форму. При превышении верхнего предела текучести начинается пластичная (т.е. остающаяся) деформация; в процессе испытания на растяжение образец необратимо удлиняется.

Из предела текучести Re и прочности при растяжении Rm можно рассчитать соотношение пределов текучести: 
Re / Rm

Соотношение пределов текучести представляет собой размер для холодного упрочнения (strain hardening) вплоть до прочности при растяжении. Тем самым соотношение пределов текучести показывает, какой величиной диапазона растягивающего напряжения располагает конструкция до наступления явного разрушения материала.

Часто предел текучести у материалов явно не выражен, поэтому его нельзя однозначно определить в процессе испытания на растяжение. В этих случаях определяют так называемые технические или условные пределы текучести. Как правило, условный предел текучести определяют при 0,2 % пластичной деформации, поэтому эту величину обозначают как Rp 0,2.

Верхний предел текучести ReH

Верхним пределом текучести ReH обозначается наибольшее напряжение перед первым значительным спадом. Начиная с этой точки, возникает пластичная деформация материала. При ярко выраженных пределах текучести начинается течение материала, при котором напряжение слегка снижается, но деформация продолжает расти. Наименьшее растягивающее напряжение во время течения соответствует нижнему пределу текучести ReL. Этот эффект проявляется исключительно у нелегированной или низколегированной стали.

Верхний предел текучести представляет собой наивысшее напряжение растяжения перед течением, в стандарте испытаний металлов на растяжение ISO 6892-1 он регламентируется следующим образом: После достижения максимального напряжения должны произойти спад напряжения минимум в 0,5 % и последующее течение минимум в 0,05 % без повторного превышения растягивающим напряжением верхнего предела текучести.

Расчет верхнего предела текучести

Верхний предел текучести ReH определяют из диаграммы напряжения/деформации испытания на растяжение:

верхний предел текучести ReH = макс. усилие при верхнем пределе текучести FeH / начальное поперечное сечение образца S0

Нижний предел текучести ReL

Нижний предел текучести ReL - это наименьшее напряжение в зоне течения материала по окончании верхнего предела текучести ReH, при этом явления нарастания колебаний (например, из-за изменения усилия) учитывать нельзя.

В случае, если верхний предел текучести не распознается (спад усилия менее 0,5 %) или течение происходит при примерно постоянном усилии в большем диапазоне, то это значение напряжения в общем обозначается только как предел текучести Re.

Расчет нижнего предела текучести

Нижний предел текучести ReL определяют из диаграммы напряжения/деформации испытания на растяжение: 

нижний предел текучести ReL = усилие при нижнем пределе текучести FeL / начальное поперечное сечение образца S0

Что такое минимальный предел текучести?

Минимальный предел текучести - это, с одной стороны, значение для минимального предела текучести, которое стабильно достигается или превышается для определенного материала с соответствующей термообработкой; с другой стороны, это максимальное значение растягивающего напряжения, которое следует класть в основу конструкции изделий и несущих систем, чтобы надежно предотвращать длительную деформацию при предусмотренной эксплуатации этих изделий несущих систем.

Таким образом, для поставщиков материала минимальный предел текучести является минимальным значением, которое должно быть достигнуто, а для потребителей материала - максимальным значением, которое не должно быть превышено при конструировании.

Что означает предел текучести у стали?

Предел текучести означает конец упругой деформации материала и начало пластичной деформации. Это значит, что при превышении предела текучести деформация материала становится необратимой, т.е. пластичной.

По всем правилам, изделия и конструкции даже только при локальном или частичном превышении предела текучести уже нельзя использовать безопасно.

Что такое условный предел текучести Rp0,2?

Условный предел текучести Rp0,2 представляет собой растягивающее напряжение в одноосном испытании на растяжение, при котором пластичная деформация экстензометра соответствует процентной части расчетной длины экстензометра в 0,2 %.

Холоднокатаные или полученные в процессе холодной деформации материалы не обладают ярко выраженным пределом текучести. Для этих материалов, как правило, определяют и указывают условный предел текучести в 0,2 % (Rp0,2). Этот условный предел текучести в 0,2 % можно всегда однозначно определить из диаграммы напряжения/деформации (что не всегда бывает при верхнем пределе текучести).

Условный предел текучести в 0,2 % - это то напряжение, при котором у образца происходит пластичная (т.е. необратимая) деформация в 0,2 % (относительно начальной длины образца).

Дополнительная информация по испытаниям на растяжение

Прочность при растяжении

Прочность при растяжении определяют в процессе испытания на растяжение как максимальное механическое растягивающее напряжение.
к Прочность при растяжении

Испытание на растяжение

Испытание на растяжение предназначено для определения свойств прочности и деформации при растягивающем нагружении.
к Испытание на растяжение

Испытание на растяжение, ISO 6892-1

Описание испытания металлов на растяжение, ISO 6892 и ASTM E8.
к Испытание на растяжение, ISO 6892-1

Испытание на растяжение

ISO 527-1, ISO 527-2, ASTM D 638
Испытание пластиковых формовочных масс на растяжение: ISO 527-1/-2 bzw. ASTM D 638: Напряжение растяжения, деформация, модуль растяжения, точка текучести, точка разрушения, коэффициент Пуассона. Узнайте всё о цели испытания и палитре необходимой продукции.
к Испытание на растяжение

Испытательные машины для определения предела текучести

Top